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.
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.
01.11.2023 |
Космос
Phys.org: Ученые обнаружили 719 новых галактик в Великом аттракторе | |
В космосе есть место, куда астрономы не р... |
Phys.org: Космический мусор защитит будущие миссии на Луну и Марс от радиации | |
Вы, возможно, не знали, но космонавт... |
Nature Astronomy: Красные карлики тоже обогащают Вселенную | |
Астрономы могут заглянуть в прошлое, набл... |
В ЮФУ предложили новую модель компактных звезд | |
Новую модель компактных звезд предложили учены... |
Astronomy & Astrophysics: Астрофизики измерили поведение частиц в килоновой | |
После столкновения двух нейтронных звезд и&nbs... |
Наноспутник будет искать нефтяные пятна и предсказывать лесные пожары | |
Два космических аппарата Самарского университе... |
НАСА представило прототип телескопа для обсерватории гравитационных волн | |
НАСА представило прототип шести телескопов, ко... |
PRL: Изучено влияние сверхлегкой темной материи на сигналы гравитационных волн | |
В журнале Physical Review Letters опубликовали... |
В АмГУ разработали модуль для российско-белорусского спутника | |
Проект инженеров Амурского госуниверситета поб... |
Planetary Science Journal: Большое красное пятно Юпитера меняется в размерах | |
С помощью телескопа Хаббл астрономы наблюдали ... |
DPS56: На экзопланеты полезно взглянуть под другим углом | |
Астрономы сравнили чёткие снимки Урана от ... |
SciAdv: Примитивные астероиды принесли на Землю львиную долю летучих элементов | |
Исследователи изучили химический состав цинка ... |
Nature Astronomy: Найдено свидетельство внутреннего роста в ранней Вселенной | |
С помощью космического телескопа James Webb Sp... |
MNRAS: Открыта самая удаленная вращающаяся дисковая галактика | |
С помощью телескопа ALMA ученые обнаружили отд... |
Nature Astronomy: Открытие помогает понять, как возникла Солнечная система | |
Астрономы обнаружили новые детали газовых пото... |
JC&AP: Следы антивещества в космических лучах возвращают к теме ВИМПов | |
Одна из главных задач современной космоло... |
Science: Ученые создают глобальные карты коронального магнитного поля | |
Учёные впервые проводили практически ежедневны... |
Ученые напрасно игнорировали звезды F-типа, вокруг которых тоже может быть жизнь | |
Возможно, за пределами Земли есть планеты... |
A&A: Ученые обнаружили планету на орбите ближайшей к нашему Солнцу звезды | |
С помощью Очень большого телескопа Европейской... |
Nature Astronomy: Поверхность Цереры состоит изо льда более чем на 90% | |
С 1801 года, когда Джузеппе Пиацци открыл перв... |
Составлена карта гравитационных «бассейнов притяжения» в локальной Вселенной | |
Группа международных исследователей во гл... |
Nature Astronomy: В космосе нашли пример того, что будет с Землей и Солнцем | |
Похожую на Землю планету, которая находит... |
Science Advances: Возможно, в глине Марса хранится часть атмосферы | |
Марс не всегда был холодной пустыней... |
MNRAS: Обнаружена необычная галактика, в которой газ светит ярче звезд | |
Открытие необычной галактики GS-NDG-9422 может... |
Выпускник МАИ создал облачный сервис для обработки космических снимков | |
Компания SR Data, резидент инновационного цент... |
Journal of Neurochemistry: Космические лучи нарушают когнитивную активность | |
Радиация из космоса может быть опасна для... |
Nature Astronomy: Астрономы разглядели уникальную асимметричную экзопланету | |
С помощью космического телескопа Джеймс Уэбб а... |
AJL: В лаборатории можно создать индикаторы жизни на других планетах | |
Один из способов понять, есть ли жиз... |
PNAS: Низкая гравитация в космосе ослабляет сердце и нарушает сердцебиение | |
30 дней держали 48 образцов биоинженерной серд... |
MNRAS: Достоверность стандартной модели солнечных вспышек поставили под сомнение | |
Солнечные вспышки — это интенс... |