最近の研究では、地球のマントルには、地球との衝突が月の創造につながった古代の惑星であるTheiaの残骸、2つの大きな塊が含まれていることが示されています。この発見は、月の形成と地球の初期の歴史に関する新鮮な洞察を提供します。
1980年代、地球物理学者は驚くべき発見をしました。地球の中心近くにある2つの大陸サイズの珍しい物質の塊が、アフリカ大陸の下、もう1つは太平洋の中心の近くで発見されました。
各ブロブは月の2倍のサイズであり、過去10年間の研究は、それらがそれを取り巻くマントルとは異なる要素の割合で構成されている可能性が高いことを示しています。
LLVPSの起源
これらの奇妙な塊は、正式には大規模な低速度の州（LLVPS）として知られているのはどこから来ましたか？新しい研究は、彼らが私たちの月を作り出したのと同じ巨大な衝撃で、何十億年も前に激しく衝突した古代の惑星の名残であることを示唆しています。
アリゾナ州立大学地球宇宙探査科学者を含む学際的なチームは、現在はカリフォルニア州のASUの卒業生であるQian Yuanが率いていました。ジャーナルに掲載された研究自然、別の惑星科学の謎の解決策も提案しています。
Theiaの遺産
20年以上にわたり、科学者たちは、地球には内部に巨大な塊があり、異常な構成と未知の起源があることを知っています。これらの構造は非常に大きいため、地球の表面に置くと、惑星全体の周りに約60マイル（100 km）厚の層を作ります。
さらに、地球とより小さな惑星との間の巨大な影響の余波で月が生まれたと仮定されています。それでも、小惑星帯やmet石では、この痕跡は発見されていません。
この新しい研究は、ほとんどのテアが若い地球に吸収され、LLVPブロブを形成し、衝撃からの残りの残骸が月に合体したことを示唆しています。
「月は、その中に衝撃前の地球とテアの両方を代表する材料を持っているように見えますが、地球の長年のダイナミクス（例えば、マントルの対流）によって地球のテアの残骸は「消去」され、均質化されたと考えられていました」 「これは、テアの明確な「断片」がまだ地球の境界にある地球内に存在していると主張する最初の研究です。」
地震の発見と意味
科学者は、地球を移動する地震波を測定することにより、最初にLLVPを発見しました。地震波はさまざまな材料を通して異なる速度で移動し、1980年代には、最初のヒントが地球の構造の奥深くにある大規模な3次元変動の出現しました。
最も深いマントルでは、地震波のパターンは、地球の核近くの2つの大陸サイズの構造の署名によって支配されています。それらは、異常に高い鉄含有量を持つ領域と解釈され、その密度と温度の増加が地震波を通過する波が遅くなり、「大きな低速度の地方」という名前につながります。
「しかし今、私たちは彼らの説明を持っています。地球の塊は私たちの月を形成した惑星の衝突の残骸であるように見えます」 「言い換えれば、現在地球の内側にある巨大な塊は足の下にあり、地球外です。地球には「塊」があるだけでなく、地球は地球外の塊を持っています！」
訓練による地球物理学者の元は、ASUの教授であるMikhail Zolotovが与えた惑星形成についてのセミナーにいつか参加しました。ゾロトフは巨大なインパクトの仮説を提示しましたが、Qianは月に鉄が比較的豊富であると指摘しました。ゾロトフは、地球と衝突したに違いない衝撃因子の痕跡が見つからなかったと付け加えました。
「ミハイルがインパクターが今どこにいるのか誰にも知らないと言った直後、私は「ユーレカの瞬間」を持っていて、鉄が豊富な衝撃者がマントルの塊に変身した可能性があることに気付きました」とユアンは言いました。
学際的なアプローチ
協力者の学際的なチームは、Theiaの化学組成と地球への影響のさまざまなシナリオをモデル化しました。このシミュレーションは、衝突の物理学がLLVPの形成と月の形成の両方につながる可能性があることを確認しました。
「この作品は、地球の深いマントルの大きな塊（LLVP）が、原子に影響を与え、月を形成した惑星体からの材料で作られている可能性があることを示しました」と、ASUの地球と宇宙探査の学校のMingming Liは言いました。 「したがって、月と塊は同じ起源を持っています。」
このような暴力的な影響を考えると、なぜTheiaの物質的な材料は、他の形成惑星と混合するのではなく、2つの異なる塊に集中したのですか？研究者のシミュレーションは、Theiaの衝撃によって送達されるエネルギーの多くがマントルの上半分に残っており、以前の低解像度の衝撃モデルによって推定されたよりも地球の低いマントルを残していることを示しました。衝撃は下部のマントルを完全に溶かすわけではなかったため、Theiaの鉄が豊富な材料の塊はほとんど無傷のままでした。
「マントルの対流シミュレーションにより、Theiaの密集した鉄が豊富な材料が地球のマントルの根元に沈んで蓄積する可能性があることがわかりました。これらの材料は、地球の約45億年の歴史を通してそこにとどまる可能性があります」とLi氏は言いました。
「外向きの代わりに、月に向かって地球の内部を見ることで、月を形成する巨大な影響である宇宙大惨事のさらに別の証拠を見つけました」と、米国地質調査の共著者トラビスガブリエルは述べています。
「この研究は、実際に地球を内側の太陽系の形成の文脈に陥れます」と、中国科学アカデミーの共著者であるホンピング・デンは言いました。 「最も深いマントルからいくつかのTheiaシグナルを回復できた場合、混乱した信号を持つ現代のmet石に変わることなく、乳児太陽系の建築と構成をよりよく理解できると想像してください。」
この研究の詳細については、
参照：「ムーンフォーミングメリケーションの地震マントルアノマリーの源泉としてのメリケーション」Qian Yuan、Mingming Li、Stve J. Desch、Byeongkwan Ko、Hongping Deng、Edward J. Garnero、Travis SJ Gagerreis、Yoshinori Miya、Paul d。 2023年11月、自然。
2：10.1038/s41586-023-06589-1
この研究に関する追加の著者には、ミシガン州立大学のポスドクであるASU卒業生のByeongkwan Koが含まれます。カルテックのポール・アシモウとヨシノリ・ミヤザキ。 Jacob KegerreisのNASAエイムスリサーチセンター。ダラム大学のヴィンセント・エケ。
この作業は、国立科学財団、カルテックのOKアールポスドク博士フェローシップ、米国地質調査所、NASA、カルテックセンターの比較惑星進化によってサポートされていました。
ブレークスルーを見逃さないでください：