Odkrywanie tajemniczych pozostałości Thei wewnątrz Ziemi

Nowe badania sugerują, że duża pozostałość Theia, A MarsDuży obiekt, który zderzył się z Ziemią, tworząc Księżyc, nadal znajduje się w płaszczu Ziemi. Uważa się, że pozostałości te są powiązane z anomaliami sejsmicznymi i mogą zapewnić wgląd w historię geologiczną Ziemi oraz wzorce tektoniczne płyt.

Naukowcy randkowali Narodziny Układu Słonecznego Do około 4,57 miliarda lat temu. Około 60 milionów lat później „masywne” zderzenie rodzącej się Ziemi z ciałem wielkości Marsa zwanym Theia doprowadziło do powstania Księżyca.

Teraz nowe badania opublikowano w Natura Sugeruje się, że pozostałości dużego ciała, które zderzyło się z młodą Ziemią, tworząc Księżyc, nadal można zidentyfikować głęboko w planecie jako dwie duże masy. Masy te stanowią około 8% objętości płaszcza Ziemi, czyli skalistego obszaru położonego pomiędzy żelaznym jądrem Ziemi a jej skorupą.

Nowe badanie, prowadzone pod kierunkiem Qian Yuan z Uniwersytetu Stanowego w Arizonie i Kalifornijskiego Instytutu Technologii, pokazuje, że ciepło powstałe w wyniku tej kolizji nie wystarczyło, aby stopić cały płaszcz Ziemi, więc najbardziej wewnętrzny płaszcz pozostał stały.

Symulacja komputerowa w wysokiej rozdzielczości przedstawiająca zderzenie Thei z Ziemią, tworząc Księżyc.

W rezultacie, jak twierdzą naukowcy, topniejący płaszcz Thei nie zmieszał się całkowicie z płaszczem Ziemi. To sprawiłoby, że pozostałości Thei byłyby nie do odróżnienia od płaszcza Ziemi jako całości. Zamiast tego znaczna część płaszcza Thei utworzyła dwie masy wielkości kontynentu, które obecnie znajdują się na szczycie granicy jądro-płaszcz Ziemi.

Duże hrabstwa o niskiej prędkości

Yuan twierdzi, że te bloki są zgodne z istnieniem obu bloków i może je wyjaśnić Duże hrabstwa o niskiej prędkości (LLVP), które odkryto kilkadziesiąt lat temu: jeden pod Oceanem Spokojnym, a drugi pod Afryką i wschodnim Oceanem Atlantyckim.

Odkrycie to było możliwe dzięki obserwacji, że wibracje wywołane trzęsieniami ziemi, zwane falami sejsmicznymi, przemieszczają się przez te obszary nieco wolniej niż przez „normalny” dolny płaszcz.

Wewnętrzne warstwy Ziemi. Źródło: NASA

Z poprzednich wyjaśnień dotyczących LLVP wynika, że ​​każdy z nich jest głęboką akumulacją Subdukcja płyt oceanicznych (Gdzie tektonika płyt ściągnęła dno oceanu na kontynent.) Lub jest to miejsce, w którym nienormalnie gorący dolny płaszcz zaczyna się unosić, gdy „com.superpióro„(Ogromne strumienie częściowo stopionej skały).

Jednak żaden z tych modeli nie jest w stanie wyjaśnić dziwnego wzbogacenia w pierwiastki lotne, takie jak hel i ksenon, w lawie wybuchającej na wyspach oceanicznych powyżej LLVP. Yuan twierdzi, że są to „odciski palców” rozwoju Thei na świecie Gaz i pył otaczający młode słońce zanim zderzyło się z Ziemią.

Topienie czy nie topienie całego płaszcza?

Modele komputerowe opracowane przez zespół Yuana sugerują, że gigantyczne uderzenie, w wyniku którego powstał Księżyc, nie dostarczyłoby wystarczającej energii, aby całkowicie stopić płaszcz Ziemi. Zamiast tego stopione pozostałości płaszcza Thei, który był nieco bogatszy w żelazo (co czyniło go gęstszym niż płaszcz Ziemi), wylądowały u podstawy tymczasowego oceanu magmy powstałego w wyniku uderzenia.

Później, gdy ocean magmy zastygł, materia Thei została przyciągnięta do dolnej części płaszcza Ziemi przez Prądy konwekcyjnektóry przepływa z szybkością centymetrów rocznie nawet do stałego płaszcza.

Te prądy konwekcyjne prawdopodobnie potrzebowały miliardów lat, aby zgromadzić materiał Theia w LLVP, które widzimy dzisiaj. Nawet jeśli to prawda, nie należy ich uważać za duże fragmenty płaszcza Thei, które przetrwały uderzenie. Jest raczej wykonany z materiału płaszcza Thei, który został początkowo rozproszony i ponownie złożony.

Qian Yuan z Kalifornijskiego Instytutu Technologii wyjaśnia to za pomocą symulacji komputerowej.

Czy to jest poprawne?

Większość naukowców będzie potrzebowała wielu przekonań, jeśli chodzi o tę teorię. Yuan spodziewa się, że jeśli jego hipoteza się sprawdzi, próbki płaszcza Księżyca zostaną pobrane przez… Przyszłe misje, będzie pasować do sygnatur geochemicznych znalezionych w skałach wulkanicznych LLVP. Myślę, że ten poradnik zajmie dużo czasu.

Zauważam też, że model Yuan milczy na temat losów serca Thei. Naukowcy zwykle zakładają, że rdzeń Thei połączył się z jądrem Ziemi w kilka godzin po zderzeniu.

Nie jest jasne, jak mogłoby się to zdarzyć, gdyby dno płaszcza Ziemi pozostało stałe. Z drugiej strony, uderzenie Thei nastąpiło wkrótce po uformowaniu się samej Ziemi (być może w wyniku serii oddzielnych uderzeń), tak że w wyniku tych wydarzeń wnętrze Ziemi stało się gorące i stopione.

Warto zastanowić się nad konsekwencjami modelu Yuana. Po pierwsze, czy powolna akrecja materiału płaszcza Thei w LLVP miała jakikolwiek wpływ na układ wypiętrzonych płyt tektonicznych powyżej? Być może nie mielibyśmy dzisiaj Oceanu Atlantyckiego, gdyby Teia nie zderzyła się z proto-Ziemią cztery i pół miliarda lat temu.

Napisane przez Davida Rothery’ego, profesora planetarnych nauk o Ziemi na Uniwersytecie Otwartym.

David Rothery jest współliderem Europejska Agencja KosmicznaGrupy Roboczej ds. Powierzchni i Składu Merkurego oraz współbadacz MIXS (spektrometru rentgenowskiego z obrazowaniem rtęci), który jest obecnie w drodze do Merkurego na pokładzie europejskiego orbitera Merkury BepiColombo. Otrzymał dofinansowanie od Brytyjskiej Agencji Kosmicznej i Rady ds. Obiektów Naukowo-Technologicznych na prace nad Merkurym i BepiColombo oraz od Komisji Europejskiej w ramach programu Horyzont 2020 na prace nad mapowaniem geologicznym planet. Jest autorem książek Merkury – od bladej różowej kropki do dynamicznego świata, Księżyce: bardzo krótkie wprowadzenie i Planety: bardzo krótkie wprowadzenie.

Na podstawie artykułu pierwotnie opublikowanego w Rozmowa.