科學家在地球地幔下發現了遠古外星世界的痕跡

科學家們相信，大約45億年前，一個巨大的東西撞上了地球，把它給撞翻了。其結果是一堆碎片被拋向太空，四處旋轉，直到形成月球。

這個被認爲有火星那麼大、被命名爲忒伊亞（Theia）的大天體已經所剩無幾。至少，我們是這麼認爲的。

現在，來自中國、美國和英國的研究人員發現了證據，表明忒伊亞的大塊碎片最終落在了月球內部。也有證據表明，忒伊亞的大塊物質最終也進入了地球內部。

如果是這樣的話，巨大撞擊假說可以解決一個困擾科學家十多年的謎團：在地幔深處約2900公里（1800英里）處，存在着密集的、大陸大小的物質團塊，它們在地核周圍彎曲。

中國科學院上海天文臺的鄧洪平說博士表示：“我們的發現挑戰了大碰撞導致早期地球同質化的傳統觀念。相反，形成月球的巨型撞擊似乎是早期地幔不均一性的起源，並標誌着地球45億年來地質演化的起點。”

包裹在地核周圍的斑點被稱爲“大型低剪切速度區（LLVP）”。我們之所以知道它們，是因爲地震產生的地震波在不同的物質中傳播的方式不同。

通過地震數據，科學家們已經能夠獲得LLVP的詳細地圖：在覈心-地幔邊界的大而密集的區域，一個在非洲下面，另一個在太平洋下面。

迄今爲止，科學家們提出，LLVP是由地球內部的某種過程產生的，比如舊構造板塊的殘餘物，或者溫度較高的斑點，或者地幔底部的岩漿海洋。

但這一最新發現背後的團隊認爲，可能還有別的東西對LLVP的形成做出了貢獻：忒伊亞（Theia）。

先前的數值模擬表明，忒伊亞的大部分最終被併入了月球，只有微量留在了地球內部。但事實未必如此。

因此，幾年來，研究人員一直在調查一種可能性，即大量的忒伊亞物質被困在地球內部，直到今天還在那裡，這讓科學家們感到困擾。

他們對忒伊亞撞擊進行了一系列的計算機模擬，並觀察了對模擬地球的影響。他們發現了一些跡象，表明這次巨大的撞擊可能在地球的組成上留下了持久的痕跡。

首先是地幔的分層。在模擬中，地球和忒伊亞的物質在液態岩漿海洋中混合在上地幔中，而下地幔仍然是固態的，主要是硅酸鹽地球物質。這種基於地震數據的分層可能至今仍存在。

第二個是LLVP。研究小組發現，直徑只有幾十公里的大塊忒伊亞物質可能已經沉入了地核-地幔邊界。在那裡，他們積累起來，成長爲LLVP。

研究人員發現，大約2%到3%的地球質量可能來自忒伊亞。LLVP物質的密度預計比地球地幔高2%到3.5%，鐵含量也更豐富。

這是個好消息，因爲這意味着有一種方法可以測試它。

該研究的主要作者、加州理工學院的地球物理學家袁前（音譯）表示：“在大多數月球形成的撞擊模擬中，大多數月球物質來自撞擊器，所以我們預計未來的任務可以獲得月球地幔岩石，並將其與地幔斑點進行比較，看看它們是否具有相同的化學特徵。”

如果是這樣的話，那就給了我們一套新的工具來理解我們星球的歷史和形成，以及太陽系的歷史和形成。

反過來，這也可以幫助我們瞭解其他世界，以及在更廣闊的星系中適宜居住的可能性。

我們在銀河系中還沒有發現與地球完全相似的系外行星。巨大的撞擊可能是地球變成現在這個樣子的原因之一。

研究人員表示：“古老的月球形成碰撞可能會對地球的整個進化產生持久的影響，所以這可能是地球在地質上與其他岩石行星不同的一個基本因素。”

這項研究發表在《自然》雜誌上。

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