Согласно предыдущим исследованиям, Земля сформировалась примерно 4,5 миллиарда лет назад. Одна из ведущих гипотез происхождения Луны заключается в том, что она возникла из-за столкновения двух протопланет. Одной из них была молодая Земля, а другой — планетоид размером с Марс, получивший прозвище Тея по имени матери Луны в древнегреческой мифологии.

Эта гипотеза предполагает, что Луна сформировалась из обломков, оставшихся после столкновения. Однако до сих пор не существует прямых доказательств существования планетоида Тея. Учёные предполагают, что остатки Теи могут находиться глубоко в мантии Земли, рядом с её ядром.

Художественное изображение молодой системы Земля-Луна. Источник: Mark Garlick/Science Photo Library

«Наши исследования свидетельствуют о том, что это столкновение оказало долгосрочное влияние на эволюцию Земли и объясняет особенности геологии нашей планеты по сравнению с другими скалистыми планетами», — говорит автор исследования Кьян Юан, геодинамик из Калифорнийского технологического института (Caltech).

В рамках нового исследования Юан и его коллеги исследовали два каменных образования размером с континенты в нижней части мантии, на глубине около 2900 километров под поверхностью Земли. Предыдущие исследования показали, что сейсмические волны, распространяющиеся через внутренние области Земли, проходят через эти необычные образования очень медленно. Это говорит о том, что они имеют более высокую плотность и отличаются от обычного состава мантии.

Компьютерные модели, созданные исследовательской группой, показывают, что часть мантии Теи могла попасть в нижнюю часть мантии молодой Земли. Основываясь на данных о составе Луны и предыдущих моделях, учёные вычислили, что материал Теи должен быть примерно на 3,5% плотнее, чем мантия Земли. Эта расплавленная порода с течением времени могла опуститься и затвердеть, образуя плотные «наросты» над ядром Земли, весом примерно шестидесятой доли от всей массы нашей планеты.

Полученные результаты указывают на то, что эти образования будут богаче железом по сравнению с обычной мантией Земли и их химический состав может быть схож с лунными вулканическими породами.

Следы этих образований могут быть вынесены на поверхность Земли мантийными потоками, которые поднимаются из глубин непосредственно у ядра Земли. Предыдущие исследования показали, что Исландия, а также островные цепи Гавайи и Галапагосы, возникли из-за перемещения тектонических плит над мантийными потоками.

Сейчас Юан исследует, как эти образования в глубине мантии могли повлиять на уникальную геологическую активность Земли. Поверхность планеты состоит из массивных тектонических плит и движение этих плит приводит к землетрясениям и вулканической активности, формированию горных хребтов и островов, а также высвобождению важных элементов из горных пород. Субдукция, то есть опускание одной плиты под другую — двигатель тектоники, а Земля является единственной известной планетой, где наблюдается субдукция. Юан планирует выяснить, могли ли эти два образования в глубине мантии способствовать субдукции.  

Подробнее на iXBT