Аномалии внутри Земли оказались остатками древней планеты Тейя
Новое исследование подтверждает гипотезу о столкновении Земли с планетой Тейя размером с Марс. Это катастрофическое событие привело к образованию Луны, но следы остальных обломков планеты долгое время не могли обнаружить. Оказывается, все это время они скрывались внутри нашей планеты.
Ученые из Университета штата Аризона, Калифорнийского технологического института в Пасадене и Даремского университета в Великобритании выяснили, что массивные аномалии в мантии Земли на самом деле являются остатками планеты Тейя. Считается, что эта планета врезалась в Землю примерно 4,5 миллиарда лет назад, что привело к формированию Луны. О результатах исследования, представленных в статье в журнале Nature, пишет «Лента».
Научная работа основана на методах моделирования и исследовании 2019 года, которое показало, что столкновение с планетой размером с Марс должно было привести к расслоению мантии на глубине примерно 1300 километров. Верхний слой представлял собой океан магмы, созданный в результате тщательного перемешивания материала первичной Земли с веществом Тейи, а более твердый нижний слой сохранил первоначальный состав. По оценкам, количество вещества Тейи, попавшего внутрь Земли, составляет 1,6–2 процента массы самой Земли.
Со временем верхний расплавленный слой затвердевал, его отдельные части тонули и накапливались на границе ядра и мантии Земли, где могли сохраняться в течение 4,5 миллиарда лет.
На границе ядра и мантии выявили аномальные зоны
Ранее на границе ядра и мантии Земли выявили две большие аномальные зоны, названные крупными областями с низкой скоростью сдвига. Они находятся под Африкой и Тихим океаном и достигают в поперечнике несколько тысяч километров, составляя шесть процентов объема всей Земли. Так, тихоокеанская аномальная область имеет диаметр 3000 километров.
Эти зоны характерны тем, что в них падает скорость сдвиговых волн (S-волн) – поперечных волн, которые распространяются в твердых средах или в жидкостях с очень высокой вязкостью. Это говорит о том, что они резко отличаются по составу от остальной мантии.
Было предложено несколько гипотез появления этих аномалий, включая расслоение мантии Земли или погруженные остатки океанической коры после столкновения Земли с другой планетой на заре существования Солнечной системы. Однако эти сценарии не объясняют наличия относительно большого количества летучих веществ в аномальных зонах. Ученые предположили, что эти летучие компоненты изначально были захвачены Тейей из протопланетной туманности за орбитой Юпитера и удерживались ею до момента столкновения с Землей.
Планета Тейя оставила в недрах Земли сгустки мантии
Чтобы подтвердить, что аномальные области действительно представляют собой остатки Тейи, ученые провели компьютерное моделирование. Если верить теории, что столкновение планеты с Землей привело к образованию Луны, то логично предположить, что состав спутника отражает состав мантии Тейи.
Ученые рассчитали, что вещество мантии Тейи должно было быть на 2–3,5 процента плотнее мантии протоземли. Гидродинамические модели продемонстрировали, что после столкновения из материала Тейи образовались плотные сгустки размером в десятки километров, которые погружались и избегали перемешивания. К тому моменту, когда сгустки достигли ядра, они остыли и затвердели, при этом на затвердевание 50-километрового сгустка уходило всего 1000 лет.
В финальной части исследования специалисты использовали геодинамическую модель. В ней сгустки мантии Тейи представляли собой случайно распределенные сферы с радиусом 50 километров, которые на 2,5 процента плотнее окружающей мантии и обладают совокупным объемом примерно 4 процента от объема мантии Земли. Эти сгустки быстро опускались к ядру, а через 4,5 миллиарда лет в результате конвекции образовали две гигантские протяженные зоны, которые сохранили свой первоначальный состав. Рассчитанная скорость сдвиговых волн в этих зонах соответствовала таковой у аномальных областей.
Столкновение Тейи с Землей привело к появлению Луны
В основе исследования лежит гипотеза, что столкновение Земли с Тейей привело к появлению Луны. Сценарий гигантского удара основан на сходстве пород Луны с породами Земли, что указывает на то, что часть земных пород попала в космос во время какого-то катастрофического события. Столкновение позволяет объяснить и ряд других загадок – например, появление огромного количества воды на Земле, а также большие размеры земного ядра.
Ряд специалистов предполагает, что Тейя возникла не рядом с Землей, а во внешней области Солнечной системы, и состояла из хондритовых пород, обогащенных водой и другими летучими веществами. Она находилась на нестабильной орбите, и со временем гравитационные возмущения со стороны планет-гигантов заставили ее мигрировать ближе к Солнцу. Какое-то время она двигалась по той же орбите, что и Земля, находясь в одной из точек Лагранжа, однако влияние Венеры или Юпитера привело к столкновению.
Авторы предполагают: так как гигантские удары являются обычным явлением на конечных стадиях формирования планет, неоднородности мантии, аналогичные земным, также могут существовать в недрах других планет.
lenta.ru
Вверх▲
Отзывы читателей (0)
Написать отзыв▼
Архив рубрики / Другие статьи этого номера 47 (1518) от 21 ноября 2023 года
городская среда
культурное наследие
зверье мое
страницы истории
прогулки по городу
происшествия
происшествия
происшествия
мяч в корзине
очередной успех
пьедестал почета
сезонное
будь в курсе!
полезно знать
космическая программа
не пропустите! • реклама
распорядок дня
стратегический запас
в плену морфея
