Звідки взявся Місяць? Найпопулярніша теорія стверджує, що близько 4,5 мільярдів років тому протопланета розміром з Марс врізалася в Землю. Частина уламків, викинутих на орбіту, об'єдналася і утворила Місяць.
Ця ідея, відома як "великий удар", могла б пояснити багато чого про Місяць. Але вченим бракувало беззаперечних доказів, таких як кратер або уламки протопланети на ім'я Тея.
У дослідженні, опублікованому в середу в журналі Nature, вчені стверджують, що уламки Тейї пережили зіткнення - але далеко внизу, на межі між мантією і ядром Землі, на глибині 2800 кілометрів під поверхнею.
"Ми зазирнули в глиб Землі, - каже Цянь Юань, науковий співробітник Каліфорнійського технологічного інституту, який очолював дослідження, - ми знайшли великі шматки Тейї, що збереглися. "Ми знайшли великі шматки імпактора Тейя".
Зацікавленість доктора Юаня виникла під час занять з планетарної геохімії, коли він був аспірантом в Університеті штату Арізона. Він згадує, що професор поставив просте запитання: "Де зараз знаходиться імпактор Тея?".
"Це дійсно підштовхнуло мене до цієї ідеї", - сказав доктор Юань.
Частина Теї зараз утворює Місяць. Але якщо Тея була розміром з Марс, то близько 90 відсотків її маси в кінцевому підсумку повернулося на Землю. Частина її, безумовно, розплавилася і змішалася з земними мінералами. Але, можливо, деякі шматки протопланети збереглися майже недоторканими.
Доктор Юань задається питанням, чи можуть ці шматки бути тим, що складає дві загадкові структури глибоко всередині Землі, на межі між ядром і мантією. Згустки - одна під Західною Африкою, інша під Тихим океаном - охоплюють територію розміром з континент і тягнуться вгору на сотні кілометрів углиб мантії.
Вперше їх помітили півстоліття тому, коли дослідники зрозуміли, що сейсмічні хвилі - тремтіння, спричинене землетрусами - сповільнюються, коли проходять через ці регіони. Важко розгледіти багато чого про структури, окрім того, що вони існують. Сейсмічні дані схожі на сонограму планети, що дає нечітке, імпресіоністичне уявлення про структуру. Вони не говорять про температуру або про те, з чого зроблені структури. Неможливо пробурити так далеко вглиб планети, щоб взяти зразки.
Згусток під Західною Африкою відомий як Тузо, на честь канадського геофізика і піонера теорії тектоніки плит Тузо Вілсона. Інша, глибоко під Тихим океаном, називається Джейсон, на честь В. Джейсона Моргана, який припустив, що гарячі точки виникли зі шлейфів матеріалу, що піднімаються з глибин мантії.
Деякі вчені припускали, що, можливо, Тузо і Джейсон були зроблені з первісної Землі - кристалізованих частин магматичного океану, що колись покривали поверхню і ніколи не змішувалися з рештою мантії. Інші вважали, що ці структури можуть бути шматками океанічної кори, які занурилися в мантію.
Доктор Юань зазначив, що об'єм Тузо і Джейсона приблизно співставний з об'ємом Місяця, що змусило його і його колег замислитися, чи можуть вони бути додатковими шматками Теї.
У статті в Nature вони провели серію комп'ютерних симуляцій, розбивши Тейю і Землю на шматки і відстежуючи рух цих шматків під час і після зіткнення.
Моделі виявили, що коли Тея врізалася в Землю, зіткнення розплавило кору і зовнішню частину мантії Землі, змішавши їх з уламками Теї. З цієї хмари уламків утворився Місяць.
Моделювання також показало, що понад 10 відсотків мантії Тейї могли опинитися в глибокій мантії Землі, каже доктор Юань. Оскільки вважається, що мантія Тейї була багатша на залізо, ніж земна, ці щільніші шматки могли зануритися до межі ядра і мантії Землі. Потім конвекція в мантії підняла уламки Тейї до Тузо і Джейсона. (У симуляціях утворилося або дві, або три структури).
"Як на мене, це дуже цікаво і ново", - сказав Пол Таклі, професор геофізики Швейцарської вищої технічної школи Цюріха, який не брав участі в новому дослідженні.
Доктор Таклі сказав, що моделювання надає переконливу гіпотезу, але не доказ, а доктор Юань сказав, що все ще можливо, що згустки походять з океанічної кори або первісних залишків.
"Наше дослідження не може виключити інші причини", - сказав доктор Юань.
Отримані результати можуть підштовхнути вчених до більш уважного вивчення того, як гігантський удар міг вплинути на конвеєрний рух континентів. "Це могло мати довготривалі наслідки для подальшої еволюції Землі", - сказав доктор Юань.
