Надра Землі являють собою неоднорідну масу гірських порід. Геологічно це складна структура з різними шарами та регіонами.
Найбільш цікавим вважається дві величезні згустки щільного матеріалу, які розташовані на дні мантії, між корою та ядром. Ці згустки мають тисячі кілометрів у довжину і трохи щільніші за навколишнє середовище, а тому, можливо, впливають на географію землетрусів нашої планети.
Але з чого вони складаються і як вони утворилися?
Нове дослідження пропонує неочікувану відповідь: залишки масивного зіткнення між юною Землею та іншою молодою планетою. Катастрофа прогриміла близько 4,5 мільярдів років тому.
Також вважається, що міжпланетне зіткнення створило Місяць, викинувши частину внутрішнього матеріалу на орбіту Землі. Хоча при цьому супутник формально залишається в її атмосфері.
Дослідження, опубліковане в журналі Nature, базується на комп'ютерному моделюванні, яке поєднує інструментальні практики теорії квантової механіки та теорію відносності, прописуючи поведінку матерії та енергії до найменших масштабів.
Дослідники використали математичні симуляції, щоб показати, як матеріал з імпактора, умовної Тейї, взаємодіяв з мантією Землі від моменту зіткнення і до сьогоднішнього дня.
Вони виявили, що частина матеріалу з меншої планети опустилася на дно мантії Землі, де з часом накопичилася й трансформувалася в згустки.
Зіткнення також призвело до того, що розплавлена мантія утворила додатковий шар твердої земної поверхні.
В той же час розплавлений шар частково змішав протопороди Теї й Землі, а залишковий матеріал під дією гравітації опустився до нижнього шару. Третя частина концентрованих протопород (в розплавленому стані) створила Місяць.
Дослідники порівняли свої розрахунки з даними сейсмічних спостережень та з вимірюваннями гравітаційного поля Землі. Вони виявили, що їхня модель пояснює деякі особливості згустків - форму, розмір, щільність і локалізацію.
Втім, дослідження не претендує на статус остаточного доказу зіткнення Землі й Тейї, однак демонструє, що ідея міжпланетної катастрофи здається правдоподібною та узгоджується з іншими доказами.
Моделювання зіткнення
Можливий набір початкових умов зіткнення Землі й Тейї: наша планета мала масу в 1,9 рази більшу за сучасну, радіус - в 1,8 рази, період обертання - 2,3 години (що узгоджується з даними вивчення екзопланет в інших сонячних системах).
Тейя, в свою чергу, теж була більшою сучасну Землю (приблизно на 10%), але радіус радіус в 1,45 рази більший за нинішній радіус Землі, швидкість 4 км/с відносно Землі під кутом зіткнення в 45 градусів.
Дослідження припускає, що диск майбутнього Місяця складався з розплавленого силікатного матеріалу, який поступово охолоджувався і твердішав.
Далі свою справу зробили гравітація, тиск, в'язкість, турбулентність та конфлікт магнітних полів між землею та Місяцем (за рахунок того, що супутник знаходився дуже близько до материнської планети).
Спочатку Місяць — це багато концентричних кілець, які згодом згустились до однорідного твердого матеріалу та “оформились” в геоїдну форму.
