Nature: Глубоко в недрах Земли, возможно, покоятся останки древней планеты

В 1980-х годах геофизики сделали поразительное открытие: глубоко вблизи центра Земли были обнаружены два континентальных пятна необычного материала — одно под Африканским континентом, другое — под Тихим океаном. Каждый из них в два раза больше Луны и, вероятно, состоит из элементов, отличающихся по пропорциям от окружающей его мантии.

Откуда же взялись эти странные сгустки, известные как крупные области с низкой скоростью сдвига (large low-velocity provinces — LLVP)? Новое исследование, проведенное под руководством ученых Калифорнийского технологического института, позволяет предположить, что они являются остатками древней планеты, которая столкнулась с Землей миллиарды лет назад в результате того же гигантского удара, который привел к образованию нашей Луны.

Исследование, опубликованное 1 ноября в журнале Nature, также предлагает ответ на другую загадку планетологии. Исследователи давно выдвинули гипотезу о том, что Луна образовалась в результате гигантского столкновения Земли с меньшей планетой, получившей название Тея, однако никаких следов Теи не было обнаружено ни в поясе астероидов, ни в метеоритах. Новое исследование позволяет предположить, что большая часть Тейи была поглощена молодой Землей, образовав LLVP, а оставшиеся после столкновения обломки превратились в Луну.

Исследование проводилось под руководством Цянь Юань, научного сотрудника O.K. Earl Postdoctoral Scholar Research Associate в лабораториях Пола Асимоу (MS '93, PhD '97), профессора геологии и геохимии Элеоноры и Джона Р. Макмиллана, и Майкла Гурниса, профессора геофизики Джона Е. и Хейзел С. Смитс, руководителя кафедры Кларенса Р. Аллена, директора Сейсмологической лаборатории Калтеха и директора Академии Шмидта по разработке программного обеспечения Калтеха.

Ученые впервые обнаружили LLVP, измеряя сейсмические волны, проходящие через Землю. Сейсмические волны проходят с разной скоростью через различные материалы, и в 1980-х годах появились первые намеки на крупномасштабные трехмерные вариации в глубинах структуры Земли. В глубинах мантии в картине сейсмических волн доминируют сигнатуры двух крупных структур вблизи ядра Земли, которые, по мнению исследователей, обладают необычно высоким содержанием железа. Высокое содержание железа означает, что эти области более плотные, чем их окружение, что приводит к замедлению сейсмических волн, проходящих через них, и дает им название «крупные низкоскоростные провинции».

В 2019 году Юань, геофизик по образованию, присутствовал на семинаре по формированию планет, который проводил Михаил Золотов, профессор Аризонского государственного университета. Золотов представил гипотезу гигантского столкновения, а Цянь отметил, что Луна относительно богата железом. Золотов добавил, что следов импактора, который должен был столкнуться с Землей, не обнаружено.

Сразу после того, как Михаил сказал, что никто не знает, где сейчас находится импактор, у меня наступил «момент эврики», и я понял, что богатый железом импактор мог превратиться в мантийные сгустки, — говорит Юань.

Юань работал с междисциплинарными коллегами над моделированием различных сценариев химического состава Тейи и ее столкновения с Землей. Моделирование подтвердило, что физика столкновения могла привести к образованию как LLVP, так и Луны. Часть мантии Тейи могла войти в состав мантии Земли, где она в конечном итоге слиплась и кристаллизовалась, образовав два отдельных пятна, которые сегодня можно наблюдать на границе ядра и мантии Земли; другие обломки, образовавшиеся в результате столкновения, смешались и сформировали Луну.

Почему при таком сильном ударе материал Тейи слипся в два отдельных сгустка, а не смешался с остальной частью формирующейся планеты? Моделирование, проведенное исследователями, показало, что большая часть энергии, полученной при ударе Тейи, осталась в верхней половине мантии, в результате чего нижняя мантия Земли оказалась холоднее, чем предполагалось в более ранних моделях удара с низким разрешением.

Поскольку нижняя мантия не была полностью расплавлена в результате удара, сгустки богатого железом материала из Тейи остались практически неповрежденными, просеявшись вниз к основанию мантии, подобно цветным массам парафина в выключенной лавовой лампе. Если бы нижняя мантия была более горячей (т.е. получила бы больше энергии от удара), она бы более тщательно перемешалась с богатым железом материалом, подобно краскам в перемешиваемом горшке с красками.

Следующим шагом должно стать изучение того, как раннее присутствие разнородного материала Тейи в глубине Земли могло повлиять на внутренние процессы нашей планеты, такие как тектоника плит.

Логическим следствием идеи о том, что LLVP являются остатками Тейи, является то, что они очень древние, — говорит Асимоу.

Поэтому имеет смысл изучить, какие последствия они имели для ранней эволюции Земли, например, начало субдукции до того, как условия стали подходящими для тектоники плит современного типа, формирование первых континентов и происхождение самых древних из сохранившихся земных минералов.

01.11.2023


Подписаться в Telegram



Космос

«Литнет» выяснил, что привлекает читателей в книгах о космосе
«Литнет» выяснил, что привлекает читателей в книгах о космосе

Тайны Вселенной не перестают привлекать л...

Освоение космоса: остановить нельзя развивать
Освоение космоса: остановить нельзя развивать

За последнее десятилетие человечество стало св...

ALMA обнаружил тень квазара, который застал Вселенную моложе миллиарда лет
ALMA обнаружил тень квазара, который застал Вселенную моложе миллиарда лет

Теоретические предсказания подтвердились благо...

Планета размером с Землю обнаружена на «заднем дворе» нашего Солнца
Планета размером с Землю обнаружена на «заднем дворе» нашего Солнца

Группа астрономов обнаружила планету, которая ...

MNRAS: Раскрыты секреты "горячего Сатурна" и его пятнистой звезды
MNRAS: Раскрыты секреты "горячего Сатурна" и его пятнистой звезды

Группа астрономов под руководством ученых...

Science Advances: Открыт загадочный компонент кислотных облаков Венеры
Science Advances: Открыт загадочный компонент кислотных облаков Венеры

Из чего состоят облака Венеры? Ученые знают, ч...

MNRAS: Нептун и Уран действительно похожи
MNRAS: Нептун и Уран действительно похожи

Нептун известен как насыщенный голубой, а...

Nature Geoscience: Ученые возвестили начало лунного антропоцена
Nature Geoscience: Ученые возвестили начало лунного антропоцена

Впервые люди потревожили лунную пыль 13 сентяб...

PNAS: Есть ли признаки жизни на холодной луне Сатурна?
PNAS: Есть ли признаки жизни на холодной луне Сатурна?

По мере развития астрофизических технологий и&...

Nature: Водород в лунных образцах дает новую надежду на освоение космоса
Nature: Водород в лунных образцах дает новую надежду на освоение космоса

Исследователи Военно-морской исследовательской...

NASA: Уэбб обнаружил новые объекты в центре Млечного Пути
NASA: Уэбб обнаружил новые объекты в центре Млечного Пути

На последнем снимке космического телескопа НАС...

Nature Synthesis: Иммиграция на Марс становится реальнее
Nature Synthesis: Иммиграция на Марс становится реальнее

Иммиграция на Марс и жизнь на н...

На космической рождественской елке нашли 14 транзитных объектов
На космической рождественской елке нашли 14 транзитных объектов

Международная группа ученых под руководст...

The Astrophysical Journal: Богатые газом галактики зажгли раннюю Вселенную
The Astrophysical Journal: Богатые газом галактики зажгли раннюю Вселенную

Новые изображения, полученные с помощью к...

Ракета НАСА увидит раскаленный край звездообразующей сверхновой
Ракета НАСА увидит раскаленный край звездообразующей сверхновой

Новая зондирующая ракета отправится в кос...

Nature: Разгадана тайна марсианской оболочки
Nature: Разгадана тайна марсианской оболочки

В течение четырех лет посадочный аппарат ...

Новое моделирование пересматривает стандартную модель космологии
Новое моделирование пересматривает стандартную модель космологии

Когда ученые увидели первые изображения самых ...

Поиск на сайте

Знатоки клуба инноваций


ТОП - Новости мира, инновации

Исследователи изучают влияние сольватации и валентности ионов на металлополимеры
Исследователи изучают влияние сольватации и валентности ионов на металлополимеры
Инженеры воссоздали голопалубу Star Trek с помощью ChatGPT и видеоигр
Инженеры воссоздали голопалубу Star Trek с помощью ChatGPT и видеоигр
«Литнет» выяснил, что привлекает читателей в книгах о космосе
«Литнет» выяснил, что привлекает читателей в книгах о космосе
Инженеры создают более выгодную сеть для распределения солнечной энергии
Инженеры создают более выгодную сеть для распределения солнечной энергии
New England Journal of Medicine: Упреждающая ангиопластика не улучшает прогноз
New England Journal of Medicine: Упреждающая ангиопластика не улучшает прогноз
IC: Исследователи тестируют биологическую безвредность нейроморфной сети
IC: Исследователи тестируют биологическую безвредность нейроморфной сети
JSPR: Между кортизолом и социальной поддержкой в семейных парах нашли связь
JSPR: Между кортизолом и социальной поддержкой в семейных парах нашли связь
Molecular Psychiatry: Выяснилось, как изменение экспрессии генов вызывает аутизм
Molecular Psychiatry: Выяснилось, как изменение экспрессии генов вызывает аутизм
GBE: ДНК древних пингвинов Адели выявило повторы возрастом сотни миллионов лет
GBE: ДНК древних пингвинов Адели выявило повторы возрастом сотни миллионов лет
Шёнингенские копья доказали: 300 000 лет назад древесина была важнейшим сырьем
Шёнингенские копья доказали: 300 000 лет назад древесина была важнейшим сырьем
NatComm: Машинное обучение поможет создать вертикально-осевые ветряные турбины
NatComm: Машинное обучение поможет создать вертикально-осевые ветряные турбины
Acta Biomaterialia: Созданы трансплантаты, похожие на реальное человеческое ухо
Acta Biomaterialia: Созданы трансплантаты, похожие на реальное человеческое ухо
В двумерных сверхпроводниках открыта незаметная квантовая критическая точка
В двумерных сверхпроводниках открыта незаметная квантовая критическая точка
В MIT разрабатывают бытовых роботов, наделенных здравым смыслом
В MIT разрабатывают бытовых роботов, наделенных здравым смыслом
NREE: Виноградари всего мира бьют тревогу из-за изменения климата
NREE: Виноградари всего мира бьют тревогу из-за изменения климата

Новости компаний, релизы

НАИРИТ объявит итоги Всероссийского инновационного конкурса 21 февраля
НАИРИТ объявит итоги Всероссийского инновационного конкурса 21 февраля
«Инструменты инновационного развития»
«Инструменты инновационного развития»
3 причины перехода с печатной рекламы на цифровую
3 причины перехода с печатной рекламы на цифровую
Виды резервирования серверов для задач АСУ ТП
Виды резервирования серверов для задач АСУ ТП
Выбор клиники и лечащего врача с помощью специализированного сервиса
Выбор клиники и лечащего врача с помощью специализированного сервиса