Τα υπολείμματα ενός αρχαίου πλανήτη βρίσκονται βαθιά μέσα στη Γη

Τα απομεινάρια ενός αρχαίου πλανήτη που συγκρούστηκε με τη Γη για να σχηματίσει τη Σελήνη βρίσκονται βαθιά μέσα στη γη, σύμφωνα με ένα νέο μοντέλο.

Στη δεκαετία του 1980, οι γεωφυσικοί έκαναν μια εκπληκτική ανακάλυψη: δύο μάζες ασυνήθιστου υλικού σε μέγεθος ηπείρου βρέθηκαν βαθιά κοντά στο κέντρο της Γης, μία κάτω από την αφρικανική ήπειρο και μία κάτω από τον Ειρηνικό Ωκεανό. Κάθε μάζα έχει διπλάσιο μέγεθος από τη Σελήνη και πιθανότατα αποτελείται από διαφορετικές αναλογίες στοιχείων από τον μανδύα που την περιβάλλει.

Από πού προήλθαν αυτές οι περίεργες μάζες- επίσημα γνωστές ως μεγάλες επαρχίες χαμηλής ταχύτητας (LLVP) -; Μια νέα μελέτη με επικεφαλής τους ερευνητές του Caltech υποδηλώνει ότι πρόκειται για απομεινάρια ενός αρχαίου πλανήτη που συγκρούστηκε βίαια με τη Γη πριν από δισεκατομμύρια χρόνια στην ίδια γιγαντιαία πρόσκρουση που δημιούργησε τη Σελήνη μας.

Η μελέτη, που δημοσιεύτηκε στο περιοδικό Nature την 1η Νοεμβρίου, προτείνει επίσης μια απάντηση σε ένα άλλο μυστήριο της πλανητικής επιστήμης. 

Οι ερευνητές έχουν υποθέσει εδώ και καιρό ότι η Σελήνη δημιουργήθηκε μετά από μια γιγάντια σύγκρουση μεταξύ της Γης και ενός μικρότερου πλανήτη που ονομάζεται Theia, αλλά κανένα ίχνος της Theia δεν έχει βρεθεί ποτέ στη ζώνη των αστεροειδών ή σε μετεωρίτες.

Αυτή η νέα μελέτη υποδηλώνει ότι το μεγαλύτερο μέρος της Θείας απορροφήθηκε στη νεαρή Γη, σχηματίζοντας τα LLVPs, ενώ τα υπολείμματα από την πρόσκρουση συγχωνεύτηκαν στη Σελήνη.

Οι επιστήμονες ανακάλυψαν για πρώτη φορά τα LLVP μετρώντας τα σεισμικά κύματα που ταξιδεύουν στη γη. Τα σεισμικά κύματα ταξιδεύουν με διαφορετικές ταχύτητες μέσω διαφορετικών υλικών, και στη δεκαετία του 1980, εμφανίστηκαν οι πρώτες νύξεις τρισδιάστατων παραλλαγών μεγάλης κλίμακας βαθιά μέσα στη δομή της Γης. Στον βαθύτερο μανδύα, το μοτίβο των σεισμικών κυμάτων κυριαρχείται από τις υπογραφές δύο μεγάλων δομών κοντά στον πυρήνα της Γης που οι ερευνητές πιστεύουν ότι διαθέτουν ασυνήθιστα υψηλό επίπεδο σιδήρου. Αυτή η υψηλή περιεκτικότητα σε σίδηρο σημαίνει ότι οι περιοχές είναι πιο πυκνές από το περιβάλλον τους, με αποτέλεσμα τα σεισμικά κύματα που τις περνούν να επιβραδύνουν και να οδηγούν στο όνομα «μεγάλες επαρχίες χαμηλής ταχύτητας».

Ο Yuan, γεωφυσικός με εκπαίδευση, παρακολούθησε ένα σεμινάριο σχετικά με το σχηματισμό πλανητών που δόθηκε από τον Mikhail Zolotov, καθηγητή στο State University της Αριζόνα, το 2019. Ο Zolotov παρουσίασε την υπόθεση της γιγαντιαίας πρόσκρουσης, ενώ ο Qian σημείωσε ότι η Σελήνη είναι σχετικά πλούσια σε σίδηρο. Ο Ζολότοφ πρόσθεσε ότι δεν βρέθηκε κανένα ίχνος του κρουστικού εκκρεμούς που πρέπει να συγκρούστηκε με τη Γη.

«Αμέσως αφού ο Μιχαήλ είπε ότι κανείς δεν ξέρει πού βρίσκεται τώρα το κρουστικό εκκρεμές, είχα μια «στιγμή ευρήκα» και συνειδητοποίησα ότι το πλούσιο σε σίδηρο κρουστικό εκκρεμές θα μπορούσε να είχε μεταμορφωθεί σε μάζες μανδύα», λέει ο Yuan.

Ο Yuan συνεργάστηκε με πολυεπιστημονικούς συνεργάτες για να μοντελοποιήσει διαφορετικά σενάρια για τη χημική σύνθεση της Theia και τον αντίκτυπό της στη Γη. Οι προσομοιώσεις επιβεβαίωσαν ότι η φυσική της σύγκρουσης θα μπορούσε να είχε οδηγήσει στον σχηματισμό τόσο των LLVPs όσο και της Σελήνης. Μέρος του μανδύα της Θείας θα μπορούσε να είχε ενσωματωθεί στον μανδύα της Γης, όπου τελικά συσσωρεύτηκε και κρυσταλλώθηκε για να σχηματίσει τις δύο ξεχωριστές σταγόνες που ανιχνεύονται σήμερα στο όριο πυρήνα-μανδύα της Γης. άλλα συντρίμμια από τη σύγκρουση αναμίχθηκαν για να σχηματίσουν τη Σελήνη.

Δεδομένου ενός τόσο βίαιου αντίκτυπου, γιατί το υλικό της Theia συσσωρεύτηκε στις δύο διακριτές μάζες αντί να αναμειχθεί με τον υπόλοιπο πλανήτη που σχηματίστηκε; 

Οι προσομοιώσεις των ερευνητών έδειξαν ότι μεγάλο μέρος της ενέργειας που παράγεται από την πρόσκρουση της Theia παρέμεινε στο άνω μισό του μανδύα, αφήνοντας τον κατώτερο μανδύα της Γης πιο ψυχρό από ό,τι εκτιμήθηκε από προηγούμενα μοντέλα κρούσης χαμηλότερης ανάλυσης. Επειδή ο κάτω μανδύας δεν είχε λιώσει εντελώς από την πρόσκρουση, οι μάζες του πλούσιου σε σίδηρο υλικού από τη Theia έμειναν σε μεγάλο βαθμό ανέπαφες καθώς κοσκινίζονταν στη βάση του μανδύα, όπως οι χρωματιστές μάζες κεριού παραφίνης σε μια σβησμένη λάμπα λάβας. Αν ο κάτω μανδύας ήταν πιο καυτός (δηλαδή, αν είχε λάβει περισσότερη ενέργεια από την πρόσκρουση), θα είχε αναμειχθεί πιο καλά με το πλούσιο σε σίδηρο υλικό, όπως τα χρώματα σε ένα αναδευόμενο δοχείο με χρώματα.

Τα επόμενα βήματα είναι να εξεταστεί πώς η πρώιμη παρουσία του ετερογενούς υλικού της Theia βαθιά μέσα στη γη θα μπορούσε να έχει επηρεάσει τις εσωτερικές διαδικασίες του πλανήτη μας, όπως η τεκτονική των πλακών.

«Μια λογική συνέπεια της ιδέας ότι οι LLVPs είναι απομεινάρια της Theia είναι ότι είναι πολύ αρχαίοι», λέει ο Asimow. «Είναι λογικό, επομένως, να διερευνήσουμε στη συνέχεια ποιες συνέπειες είχαν για την πρώιμη εξέλιξη της Γης, όπως η έναρξη της καταβύθισης πριν οι συνθήκες ήταν κατάλληλες για τεκτονικές πλακών μοντέρνου τύπου, τον σχηματισμό των πρώτων ηπείρων και την προέλευση των πολύ αρχαιότερων επιζώντα επίγεια ορυκτά».

Γεωδίφης

Πηγή:

Qian Yuan, Mingming Li, Steven J. Desch, Byeongkwan Ko, Hongping Deng, Edward J. Garnero, Travis S. J. Gabriel, Jacob A. Kegerreis, Yoshinori Miyazaki, Vincent Eke, Paul D. Asimow. Moon-forming impactor as a source of Earth’s basal mantle anomalies. Nature, 2023; 623 (7985): 95 DOI: 10.1038/s41586-023-06589-1