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