科学家在地球地幔下发现了远古外星世界的痕迹

科学家们相信，大约45亿年前，一个巨大的东西撞上了地球，把它给撞翻了。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。

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