其结果是一堆碎片被抛向太空,四处旋转,直到形成月球。
这个被认为有火星那么大、被命名为忒伊亚(Theia)的大天体已经所剩无几。
至少,我们是这么认为的。
现在,来自中国、美国和英国的研究人员发现了证据,表明忒伊亚的大块碎片最终落在了月球内部。
也有证据表明,忒伊亚的大块物质最终也进入了地球内部。
如果是这样的话,巨大撞击假说可以解决一个困扰科学家十多年的谜团:在地幔深处约2900公里(1800英里)处,存在着密集的、大陆大小的物质团块,它们在地核周围弯曲。
中国科学院上海天文台的邓洪平说博士表示:我们的发现挑战了大碰撞导致早期地球同质化的传统观念。
相反,形成月球的巨型撞击似乎是早期地幔不均一性的起源,并标志着地球45亿年来地质演化的起点。
包裹在地核周围的斑点被称为大型低剪切速度区(LLVP)。
我们之所以知道它们,是因为地震产生的地震波在不同的物质中传播的方式不同。
通过地震数据,科学家们已经能够获得LLVP的详细地图:在核心-地幔边界的大而密集的区域,一个在非洲下面,另一个在太平洋下面。
迄今为止,科学家们提出,LLVP是由地球内部的某种过程产生的,比如旧构造板块的残余物,或者温度较高的斑点,或者地幔底部的岩浆海洋。
但这一最新发现背后的团队认为,可能还有别的东西对LLVP的形成做出了贡献:忒伊亚(Theia)。
先前的数值模拟表明,忒伊亚的大部分最终被并入了月球,只有微量留在了地球内部。
但事实未必如此。
因此,几年来,研究人员一直在调查一种可能性,即大量的忒伊亚物质被困在地球内部,直到今天还在那里,这让科学家们感到困扰。
他们对忒伊亚撞击进行了一系列的计算机模拟,并观察了对模拟地球的影响。
他们发现了一些迹象,表明这次巨大的撞击可能在地球的组成上留下了持久的痕迹。
首先是地幔的分层。
在模拟中,地球和忒伊亚的物质在液态岩浆海洋中混合在上地幔中,而下地幔仍然是固态的,主要是硅酸盐地球物质。
这种基于地震数据的分层可能至今仍存在。
第二个是LLVP。
研究小组发现,直径只有几十公里的大块忒伊亚物质可能已经沉入了地核-地幔边界。
在那里,他们积累起来,成长为LLVP。
研究人员发现,大约2%到3%的地球质量可能来自忒伊亚。
LLVP物质的密度预计比地球地幔高2%到3.5%,铁含量也更丰富。
这是个好消息,因为这意味着有一种方法可以测试它。
该研究的主要作者、加州理工学院的地球物理学家袁前(音译)表示:在大多数月球形成的撞击模拟中,大多数月球物质来自撞击器,所以我们预计未来的任务可以获得月球地幔岩石,并将其与地幔斑点进行比较,看看它们是否具有相同的化学特征。
如果是这样的话,那就给了我们一套新的工具来理解我们星球的历史和形成,以及太阳系的历史和形成。
反过来,这也可以帮助我们了解其他世界,以及在更广阔的星系中适宜居住的可能性。
我们在银河系中还没有发现与地球完全相似的系外行星。
巨大的撞击可能是地球变成现在这个样子的原因之一。
研究人员表示:古老的月球形成碰撞可能会对地球的整个进化产生持久的影响,所以这可能是地球在地质上与其他岩石行星不同的一个基本因素。
这项研究发表在《自然》杂志上。
月球可能形成于约50-75亿年前在形成于地球出现后不久,有关它的起源有几种假说,最普遍的说法是它形成于地球与火星般大小的天体-"忒伊亚"之间一次巨大撞击所产生的碎片。
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