产生月球的大家伙藏身地球

 

忒伊亚可能和原始地球一样大。图片来源:HAGAI PERETS

科学家一直认为,月球是在45亿年前,一颗名为忒伊亚的原行星在婴儿期撞击地球后形成的。现在,一组科学家提出了一个新理论:忒伊亚的残留物可能深埋于地幔中。

几十年来,地震学家一直对这两个位于西非和太平洋下方、像一副耳机一样横跨地核的斑点感到困惑。“它们是地幔中最大的东西,”美国亚利桑那州立大学地球动力学博士袁前(音译)说。地震产生的地震波在穿过该地层时会突然减速,这表明它们的密度更大,化学成分也与周围的地幔不同。

正如地震学家所称,这两个巨大低剪切波速度区(LLSVPs)可能是从地球原始岩浆海洋深处结晶出来的,也可能是在月球形成的冲击中幸存下来的。基于新的同位素证据和模型,袁前相信LLSVPs是外星撞击物的残留物,并在日前的月球和行星科学会议上提出了这个假设。

多年来,这个想法一直在流传。未参与该研究的亚利桑那州立大学地震学家Edward Garnero说,这是第一次有人汇集了多条线索的证据,“我认为这是完全可行的,除非有人明确告诉我不是这样”。

来自冰岛和萨摩亚的证据也表明LLSVPs在形成月球的撞击发生后就存在了,加州大学戴维斯分校地球化学家Sujoy Mukhopadhyay认为袁前的观点是可信的,但对其他解释也持开放态度。

此外,一幅有关月球形成的撞击物新照片表明,它可能向地球深处运送了一批致密的岩石。但袁前的合作者、亚利桑那州立大学天体物理学家Steven Desch最近的研究表明,忒伊亚几乎和地球一样大。

在对阿波罗号月球岩石的研究中,Desch和同事测量了氢和氘的比例。他们发现,在一些月球样本中,氢的含量远比地球岩石中丰富。他们在2019年的一项研究中提出,要捕获和留住这么多轻氢,忒伊亚必须是巨大的,而且一定非常干燥,其密度比现在的地球大2%到3.5%。

袁前在知道Desch的密度估算之前,就在模拟忒伊亚的命运。模型表明,在碰撞后,忒伊亚的核心迅速与地球核心融合。他还研究了忒伊亚地幔的命运,以观察什么条件会让物质持续存在,沉入地幔底部。模拟结果显示,比地球密度大1.5%到3.5%的岩石会留存下来,并在地核附近堆积。这个结果与Desch的氘证据吻合。“这是最佳密度。”Desch说。

忒伊亚体型巨大也可以解释LLSVPs的规模,它们加起来的质量是月球的6倍。袁前说,如果它们来自外太空,那么只有像忒伊亚这样大的撞击者才能运载它们。

不过,有专家认为也有很多需要注意的地方,包括LLSVPs的证据十分模糊。加州大学伯克利分校地震学家Barbara Romanowicz和巴黎—萨克莱大学地球物理学家Anne Davaille曾指出,它们的桩状结构可能只是错觉,这些模型依赖于低频地震波,微小差异会变得模糊。

如果忒伊亚的残骸确实深埋在地幔中,它们可能并不孤单。地震学家越来越多地发现,在深地幔中,通常在LLSVPs边缘附近,存在小而密度极高的物质点。杜伦大学地震学家Jennifer Jenkins说,它们可能是其他撞击地球的微行星残留物。事实上,忒伊亚可能只是行星墓地中的一个。

 

 

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