地球的隐藏客人:地幔深处的奇异球体是古行星的遗迹

地球的隐藏客人:地幔深处的奇异球体是古行星的遗迹地球深部地幔中的大型低速区(LLVPs)可能是忒伊安地幔物质的遗迹。20世纪80年代,地球物理学家有了一个惊人的发现:在靠近地球中心的深处发现了两块大陆大小的异常物质,一块位于非洲大陆下方,另一块位于太平洋下方。每个圆球的大小是月球的两倍,其组成元素的比例可能与周围的地幔不同。这些奇怪的圆球通常被称为LLVP,这是从哪里来的呢?由加州理工学院研究人员领导的一项新研究表明,它们是数十亿年前一颗古老行星与地球发生剧烈碰撞的残留物,那次巨大的撞击也创造了我们的月球。这项发表在11月1日《自然》杂志上的研究还为另一个行星科学之谜提出了答案。长期以来,研究人员一直假设月球是在地球和一颗被称为忒伊亚的小行星之间的巨大撞击之后产生的,但在小行星带或陨石中从未发现忒伊亚的踪迹。这项新研究表明,忒伊亚的大部分被年轻的地球吸收,形成了低纬度地区,而撞击产生的残留碎片则凝聚成了月球。这项研究由O.K.Earl博士后学者、地质学和地球化学埃莉诺和约翰-R-麦克米伦教授保罗-阿西莫(PaulAsimow,93年硕士,97年博士)和约翰-E-和海泽尔-S-斯米茨地球物理学教授兼克拉伦斯-R-艾伦领导讲席教授、加州理工学院地震学实验室主任、加州理工学院施密特软件工程学院院长迈克尔-古尼斯(MichaelGurnis)领导。科学家通过测量穿越地球的地震波首次发现了LLVPs。地震波以不同的速度穿过不同的物质,在20世纪80年代,首次发现了地球结构深处的大规模三维变化。在最深的地幔中,地震波模式主要由靠近地核的两个大型结构的特征组成,研究人员认为这两个结构具有异常高的铁含量。铁含量高意味着这些区域的密度高于周围环境,导致穿过它们的地震波速度减慢,因此被称为"大型低速层"。2019年,地球物理学家出身的QianYuan参加了亚利桑那州立大学教授米哈伊尔-佐洛托夫(MikhailZolotov)举办的关于行星形成的研讨会。佐洛托夫提出了巨型撞击假说,而Qian则指出月球含有相对丰富的铁元素。佐洛托夫补充说,目前还没有发现一定与地球相撞的撞击物的痕迹。"就在米哈伊尔说没有人知道撞击器现在在哪里之后,我有了一个'尤里卡时刻',意识到富含铁的撞击器可能已经转化成了地幔球,"Qian说。Yuan与多学科合作者一起模拟了忒伊亚的化学成分及其撞击地球的不同情况。模拟结果证实,碰撞的物理学原理可能导致了低地壳和月球的形成。忒伊亚的部分地幔可能已经融入地球本身,并最终凝结成块,结晶在一起,形成了今天在地核-地幔边界可以探测到的两个不同的圆球;碰撞产生的其他碎片混合在一起,形成了月球。影响和未来研究既然发生了如此剧烈的撞击,为什么忒伊亚的物质会聚集成两个不同的圆球,而不是与其他正在形成的行星混合在一起呢?研究人员的模拟结果表明,忒伊亚撞击产生的大部分能量都留在了地幔的上半部分,使得地球的下地幔比早期分辨率较低的撞击模型估计的温度要低。由于下地幔并没有被撞击完全熔化,忒伊亚撞击产生的富铁物质在向地幔底部移动的过程中基本保持了完整,就像熄灭的熔岩灯中的彩色石蜡块一样。如果下地幔的温度更高(也就是说,如果它从撞击中获得了更多的能量),它就会更彻底地与富铁物质混合,就像搅拌过的颜料罐中的颜色一样。下一步将研究地球深处早期存在的忒伊亚异质材料会如何影响我们星球的内部过程,如板块构造。阿西莫说:"LLVPs是忒伊亚残余物这一观点的一个合乎逻辑的结果是,它们非常古老。因此,接下来研究它们对地球最早的演化产生了什么影响是有意义的,比如在适合现代板块构造的条件出现之前,俯冲就已经开始了,第一块大陆的形成,以及现存最古老的陆地矿物的起源。"新研究解答了行星科学中两个长期存在的谜团:地核附近神秘的巨型"圆球"物质是什么,撞击地球产生月球的行星发生了什么?加州理工学院的一项新研究表明,那颗古老行星的残骸仍在地球内部,从而解释了地核-地幔边界附近"圆球"的起源。...PC版:https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1393815.htm手机版:https://m.cnbeta.com.tw/view/1393815.htm

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隐藏的深渊 揭开Theia在地球内部的神秘遗迹

隐藏的深渊揭开Theia在地球内部的神秘遗迹数十亿年前忒伊亚与地球相撞的艺术印象。图片来源:HongpingDeng和杭州球体工作室科学家将太阳系的诞生时间定为大约45.7亿年前。大约6000万年后,幼年地球与一个火星大小的天体"忒伊亚"发生了"巨大撞击",产生了月球。现在,发表在《自然》(Nature)上的最新研究表明,与年轻地球相撞形成月球的大型天体的残骸仍可在地球深处辨认出,即两个大肿块。这些肿块约占地球地幔体积的8%,地幔是地球铁核和地壳之间的岩石区。亚利桑那州立大学和加州理工学院的QianYuan领导的这项新研究认为,这种碰撞产生的热量不足以熔化整个地幔,因此最内层的地幔仍然是固体。忒伊亚与地球碰撞形成月球的高分辨率计算机模拟图研究人员说,因此,忒伊亚熔化的地幔并没有完全与地球的地幔混合。这样一来,忒伊亚残留物与地球地幔整体上就无法区分了。相反,大量的忒伊亚地幔最终变成了两个大陆大小的肿块,现在位于地核-地幔边界之上。Yuan认为,这些肿块与几十年前发现的两个大型低速带(LLVPs)相对应,并且可以解释这两个低速带的存在:一个位于太平洋下方,另一个位于非洲和东大西洋下方。这一发现归功于人们的观察,即地震产生的振动(即地震波)穿过这些区域的速度比穿过"正常"下地幔的速度稍慢。地球内部地层。资料来源:美国国家航空航天局以往对低地幔层的解释包括:每一层都是大洋板块俯冲的深层堆积(板块构造将洋底拖到大陆下方)。或者它们是异常炽热的下地幔开始以"超级岩浆柱"(部分熔融岩石的巨大喷流)的形式上升的地方。然而,这两种模型都无法解释低地幔层上的海洋岛屿喷发的熔岩中氦和氙等挥发性元素的奇特富集现象。Yuan认为,这些都是忒伊亚在与地球碰撞之前在年轻太阳周围的气体和尘埃中生长的"指纹"。团队运行的计算机模型表明,形成月球的巨大撞击不会产生足够的能量来熔化整个地幔。相反,忒伊亚地幔熔化后的残留物(含铁量略高于地球地幔,因此密度比地球地幔大)最终被放置在了撞击形成的临时岩浆海洋的底部。后来,在岩浆海凝固后,忒伊亚的物质被对流卷入地球地幔的下部,即使在固体地幔中,对流的流速也达到了每年几厘米。这些对流可能花了数十亿年的时间才把忒伊亚物质堆积成我们今天看到的低地壳。即使这是真的,也不应该把它们看作是在撞击中幸存下来的大块忒伊亚地幔。相反,它们是由最初分散的忒伊亚地幔物质重新聚集而成的。加州理工学院的研究团队通过计算机模拟对此进行了解释说到这个理论,大多数科学家都需要大量的说服工作。钱元预测,如果他的假设是正确的,那么未来任务收集到的月球地幔样本将与低地壳火山岩中发现的地球化学指纹相吻合。我认为这个证明还需要很长时间。Yuan的模型似乎没有提到忒伊亚核心的命运,科学家们通常认为忒伊亚的内核在碰撞后的几小时内与地球的内核合并了。目前还不清楚如果地球地幔的下半部分仍然是固态的,这又是如何发生的。另一方面,忒伊亚的撞击发生在地球本身形成(可能是由一系列单独的撞击形成)之后不久,地球内部在这些事件之后可能仍然是高温熔融的。这一模型的影响值得深思。首先,忒伊亚地幔物质缓慢地堆积到低纬度地区会对高处的板块构造模式产生任何影响吗?如果忒伊亚没有在45亿年前撞击原地球,我们今天可能就不会有大西洋。作者:戴维-罗瑟里(DavidRothery),开放大学行星地球科学教授。...PC版:https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1400009.htm手机版:https://m.cnbeta.com.tw/view/1400009.htm

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远古海洋和行星碰撞的遗迹 科学家揭开地球神秘"D"层的新面纱

远古海洋和行星碰撞的遗迹科学家揭开地球神秘"D"层的新面纱与完美的球体不同,D"层出人意料地错落有致。它的厚度因地而异,有些地区甚至完全没有"D"层--就像大陆高出地球海洋一样。这些有趣的变化吸引了地球物理学家的注意,他们将D"层描述为一个异质或非均匀区域。由胡青阳博士(高压科学与技术高等研究中心)和邓杰博士(普林斯顿大学)领导的一项新研究表明,"D"层可能起源于地球的早期。他们的理论基于"巨型撞击假说"(GiantImpacthypothesis),该假说认为一个火星大小的天体撞击了原地球,在撞击后形成了一个覆盖整个地球的岩浆海洋。他们认为,"D"层可能是这一巨大撞击留下的独特成分,可能蕴藏着地球形成的线索。邓杰博士强调,在这个全球岩浆海洋中存在大量的水。这些水的确切来源仍是一个争论不休的话题,人们提出了各种理论,包括通过星云气体和岩浆之间的反应形成,或由彗星直接输送。普遍的观点认为,水会随着岩浆的冷却而向岩浆海洋的底部集中。到最后阶段,最靠近地核的岩浆所含的水量可能与地球现今的海洋相当。海底岩浆海洋中的极端压力和温度条件创造了一种独特的化学环境,促进了水和矿物之间发生意想不到的反应。胡青阳博士解释说:"我们的研究表明,这种含水岩浆海洋有利于形成一种富铁相,即过氧化铁镁。这种过氧化物的化学式为(Fe,Mg)O2,与下地幔中的其他主要成分相比,它对铁的偏好更为强烈。根据我们的计算,这种过氧化物对铁的亲和力可能会导致在几公里到几十公里厚的地层中积累以铁为主的过氧化物。"地核-地幔边界异质结构的形成这种富铁过氧化物相的存在将改变D"层的矿物组成,偏离我们目前的理解。根据新的模型,D"层的矿物将以一种新的组合为主:贫铁硅酸盐、富铁(铁、镁)过氧化物和贫铁(铁、镁)氧化物。这种以铁为主的过氧化物还具有低地震速度和高导电性,使其成为解释D"层独特地球物理特征的潜在候选物质。这些特征包括超低速度区和高电导率层,两者都是D"层众所周知的成分异质性的原因。研究结果表明,由岩浆海洋中的古水形成的富铁过氧化物在形成"D"层的异质结构方面发挥了至关重要的作用。这种过氧化物对铁的强烈亲和力在这些富铁斑块和周围地幔之间形成了鲜明的密度对比。从根本上说,它就像一个绝缘体,阻止它们混合,并有可能解释在下地幔底部观察到的长期异质性。这个模型与最近的数值建模结果非常吻合,表明最下层地幔的异质性可能是一个长期存在的特征。编译自/scitechdaily...PC版:https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1432963.htm手机版:https://m.cnbeta.com.tw/view/1432963.htm

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NASA警告:未来14年小行星撞击地球的概率高达72%

NASA警告:未来14年小行星撞击地球的概率高达72%不过,科学家尚未真正观测到有着72%撞击概率的小行星,只是根据NASA的双小行星重定向测试(DART)任务,进行了五次假设演习,探讨了外来天体撞击地球的风险、可能性,以及应对方案,得出了这个结论。这样的小行星有多大、多重,轨道如何,目前还不能确定。研究指出,一旦发现这颗小行星,可以使用动能撞击器与之碰撞,改变其轨道。目前,NASA正在研究近地天体探测器(NEOSurveyor),预计2028年发射。这是一台红外空间望远镜,可追踪和研究对地球有潜在威胁的近地天体,能提前几年发现可能撞击地球的小行星。...PC版:https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1436075.htm手机版:https://m.cnbeta.com.tw/view/1436075.htm

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一颗隐藏的行星杀手小行星可能在未来对地球构成威胁

一颗隐藏的行星杀手小行星可能在未来对地球构成威胁虽然它在未来可能会对地球构成一些风险,但这颗隐藏的行星杀手小行星目前并没有经过我们星球附近的任何地方。相反,天文学家认为,它目前的轨道将使它在我们处于太阳的另一侧时穿越地球的路径。然而,随着时间的推移,这颗小行星的轨道将使它越来越接近我们的星球,因为它越过的地方离我们的星球越来越近。新研究背后的团队说,2022AP7是天文学家自2014年以来发现的最大的潜在危险小行星。它也可能是有史以来发现的最大小行星中的前5%。幸运的是,这颗隐藏的行星杀手小行星还没有对我们的生活方式构成直接威胁,美国宇航局上个月的DART测试创造了人类设法改变小行星轨道的成功案例。这颗小行星如此危险的原因是其超过1公里的大小。研究人员估计这颗小行星的直径约为1.1公里至2.3公里。在这种尺寸下,这颗隐藏的行星杀手小行星在撞击时将会导致灰尘和污染物被排出到空气中。然后,这些云层将基本上阻挡阳光进入地球,使地球表面明显冷却。虽然考虑到目前的气候变化危机,这可能听起来是一件好事,但污染物将在空气中弥漫多年,导致多个层面的大规模灭绝。研究人员说,事实上,这将是一次大规模的灭绝事件,与地球数百万年来所见的任何事件都不同。当然,要证明这颗隐藏的杀死行星的小行星究竟有多大,实际上是相当困难的。这是因为来自太阳的强光使我们很难发现这些小行星,即使在黄昏时观察它们,阳光仍然相当明亮,使我们很难看到。尽管如此,即使这颗小行星大到足以对我们的星球造成巨大的损害,也不是我们必须要担心的事情。...PC版:https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1331571.htm手机版:https://m.cnbeta.com.tw/view/1331571.htm

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研究认为大型小行星撞击地球的可能性比以前认为的要大

研究认为大型小行星撞击地球的可能性比以前认为的要大这一发现有点吓人,特别是考虑到大型小行星可以对我们的星球造成多大的破坏。尽管这可能会引起恐惧,但重要的是这些发现仍然需要得到验证。虽然这里的研究显示大型小行星影响地球的可能性比我们想象的要大,但它并没有百分之百的证实。这项研究是由位于马里兰州的美国宇航局戈达德太空飞行中心的首席科学家詹姆斯-嘉文领导。嘉文使用来自地球观测卫星的高分辨率数据来检查三个小行星的撞击坑。数据显示,这些环比以前的记录要大,这意味着进行撞击的小行星可能比天文学家以前估计的更重要。当然,计算一颗大型小行星在撞击后会造成多大的破坏是很困难的,特别是由于部分岩石会在进入地球大气层时燃烧起来。就大型撞击而言,天文学家估计每60万或70万年就有一颗至少1公里(0.62英里)宽的小行星撞击地球。不过,这项新的研究声称,大型小行星撞击的比率要高得多。不过,这根本没有得到明确的证明,甚至嘉文自己也说需要更多的洞察力和研究。然而,如果它被证明是真的,我们将不得不重新审视我们认为的关于大型小行星撞击地球的这些机会的一切。当我们考虑到每年有多少潜在的危险小行星从地球上掠过的可能性,以及在未来几年有机会撞击地球的小行星。如果我们证明大型小行星撞击地球的比率比我们现在估计的要高,这也意味着需要优先考虑建设更多像DART这样的小行星防御系统,以帮助减轻对我们城市和社区的任何损害。不过就目前而言,这只是研究人员要挖掘的真相。在我们得到确切的证据之前,人们没有理由害怕,因为天文学家一直在观察夜空中的任何小行星,哪怕是有最轻微的撞击地球的风险。...PC版:https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1350741.htm手机版:https://m.cnbeta.com.tw/view/1350741.htm

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小行星日 两颗小行星将擦过地球 彼此相距仅42小时

小行星日两颗小行星将擦过地球彼此相距仅42小时本周,包括新发现的2024MK在内的两颗重要小行星将与小行星日巧合地安全经过地球。图片来源:ESA-P.Carril.本周将有两颗大的小行星安全地经过地球,这种罕见的情况正好与今年的小行星日相吻合。这两颗小行星都不会对我们的地球构成任何威胁,但其中一颗是一周前才被发现的,这凸显了我们需要继续提高探测宇宙邻域中潜在危险天体的能力。小行星2024MK将于世界协调时6月29日13:45(欧洲中部时间15:45)飞越地球。它的直径在120米到260米之间,将在月球轨道内经过。图片来源:欧空局小行星2024MK大小在120至260米(400至850英尺)之间,于2024年6月16日被发现。这颗小行星将于6月29日在今年小行星日活动的高潮期间飞越地球。2024MK对于近地天体(NEO)来说是个大天体,将在距离地球表面290,000公里(180,000英里)的范围内经过,大约是地球与月球之间距离的75%。小行星2024MK将于世界协调时6月29日13:45(欧洲中部时间15:45)飞越地球。它的直径在120米到270米之间,将在月球轨道内经过。这颗小行星于2024年6月16日被发现,距离它飞过地球只有13天。这颗小行星不会对我们的地球构成威胁,但它被发现得如此之晚,凸显了我们需要继续提高探测宇宙邻域潜在危险天体的能力。图片来源:欧空局2024MK没有撞击地球的风险。然而,如此大小的小行星如果撞击地球,将会造成相当大的破坏,因此,在它飞过我们的星球前一周发现它,凸显了我们不断提高探测和监测具有潜在危险的近地天体(NEOs)能力的必要性。由于2024MK的大小和距离较近,世界上一些地区的业余天文爱好者可以在6月29日用小型望远镜在晴朗黑暗的天空中观测到它。请使用欧空局的近地天体工具包制定观测计划。小行星(415029)2011UL21将于世界协调时6月27日20:14(欧洲中部时间22:14)飞越地球。这颗小行星直径为2310米,比99%的已知近地天体(NEOs)都要大,但它不会对地球构成威胁,其经过的距离是月球的17倍多。图片来源:欧空局小行星(415029)2011UL21是本周来访者中较大的一颗。这颗小行星直径2310米(7600英尺),比99%的已知近地天体都要大。不过,它距离地球并没有那么近。在6月27日离地球最近的时候,它的距离仍然是月球的17倍多。这颗小行星绕太阳运行的轨道呈陡峭的倾斜状,这对于如此大的天体来说是不寻常的。太阳系中的大多数大型天体,包括行星和小行星,都在赤道面或接近赤道面的位置绕太阳运行。小行星(415029)2011UL21将于世界协调时6月27日20:14(欧洲中部时间22:14)飞越地球。这颗小行星直径为2310米,比99%的已知近地天体(NEOs)都要大,但它不会对地球构成威胁,其经过的距离是月球的17倍多。图片来源:欧空局这可能是与木星这样的大行星发生引力相互作用的结果。木星可以使先前安全的小行星向地球内部偏转,因此了解这一过程非常重要。(415029)2011UL21与地球处于"11:34共振"状态。它绕太阳运行11个轨道的时间与地球运行34个轨道的时间几乎完全相同(即34年)。在地球固定不动的情况下,将小行星相对于地球的位置想象成34年的时间,就会发现一个重复模式。小行星(415029)2011UL21将于6月27日与地球擦肩而过。这颗小行星直径2310米,比99%的已知近地天体(NEOs)都要大。距离地球最近时,它的距离仍将是月球的17倍多。(415029)2011UL21与地球处于"11:34共振"状态。它绕太阳转11圈的时间与地球转34圈的时间几乎完全相同(即34年)。使用"同步轨道可视化工具",在地球固定不动的情况下,将小行星在34年中相对于地球的位置可视化,就会发现一个令人愉悦的重复模式。来源:欧空局地球表面留下的撞击坑证明了小行星是如何极大地影响了我们星球的历史和发展。联合国批准的小行星日是为了纪念有史以来观测到的最大一次小行星撞击--1908年在基本荒无人烟的西伯利亚通古斯卡上空发生的空爆,造成约8000万棵树木倒塌。对欧洲来说,这是一次幸运的逃生:它只发生在地球自转的短短一圈之内,不会影响到欧洲大陆人口较稠密的地区。1929年在俄罗斯通古斯卡看到的倒下的树木,距离1908年流星爆炸造成的空中爆炸中心15公里。图片来源:N.A.Setrukov摄影,1928年欧空局在其成员国的合作和支持下,处于一个独特的地位,可以协调了解和应对欧洲小行星危害所需的数据、信息和专业知识,并参与人类更广泛的行星防御努力。过去二十年来,欧空局一直在对具有潜在危险的近地天体进行探测和分析。据估计,目前有500万颗近地天体大于20米--超过这一临界值,撞击就会对地面造成损害。欧空局行星防御办公室正在开展一系列项目,致力于提高我们探测、跟踪和减缓潜在危险小行星的能力。欧空局的赫拉(Hera)任务将于今年晚些时候发射,是世界上首次小行星偏转测试的一部分。在2022年9月美国国家航空航天局的DART任务撞击小行星Dimorphos之后,赫拉将对小行星Dimorphos进行详细的撞击后勘测,并帮助将该实验转化为一种广为人知的、可重复的行星防御技术。赫拉团队成员将参加本周晚些时候举行的小行星日庆祝活动。在地球上,欧空局正在开发一个由昆虫启发的"飞眼"望远镜网络,利用其独特的宽视场,每晚自动扫描整个天空,寻找新的潜在危险小行星。我们未来的NEOMIR卫星将位于地球和太阳之间。它将利用红外光来发现从地面无法看到的天空区域接近我们星球的小行星,因为这些区域被我们恒星的强光所遮挡。与此同时,行星防御办公室继续密切关注着今天的天空。欧空局位于西班牙卡塞雷斯的火球相机在2024年5月18日至19日夜间拍摄到了一颗令人惊叹的流星。它被认为是彗星的一小块碎片,以大约16.2万公里的时速飞越西班牙和葡萄牙,然后在大西洋上空燃烧。几周后,也就是2024年6月6日,美国亚利桑那州的卡塔利娜巡天观测站(CatalinaSkySurvey)发现了一颗2-4米(7-13英尺)大小的小行星,并触发了欧空局即将发生的撞击监测系统(Meerkat)的警报。该警报不是因为撞击,而是因为非常接近。几小时后,该天体飞越了发现它的卡塔琳娜巡天望远镜,距离仅为1750千米(1100英里),成为有史以来第二颗最近通过的已知非撞击小行星。编译来源:ScitechDaily...PC版:https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1436256.htm手机版:https://m.cnbeta.com.tw/view/1436256.htm

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