Под корой: как части другой протопланеты могли оказаться внутри Земли

Исследователи из Калифорнийского технологического института полагают, что между мантией и ядром Земли находятся два обломка Тейи – небесного тела, столкновение с которым привело к образованию Луны. С подробностями – научный обозреватель Николай Гринько.

Фото: 123RF/elen1

Откуда взялась Луна? Современная наука предполагает три основных возможных варианта. Согласно первому, спутник образовался вместе с Землей из общего протопланетного облака. По второй версии, когда-то давно Земля захватила проплывающую мимо Луну своим притяжением. Но большинство ученых склоняются к третьей теории: она появилась после того, как в Землю врезалось огромное небесное тело. Это была протопланета, которой дали название Тейя.

Произошло это событие примерно 4,5 миллиарда лет назад. Удар пришелся не по центру, а под углом, почти по касательной, и в результате большая часть вещества Тейи и куски земной мантии были выброшены на околоземную орбиту. Из этих обломков собралась прото-Луна, а Земля после столкновения получила резкий прирост скорости вращения (один оборот за пять часов) и заметный наклон оси.

Физики множество раз моделировали подобное развитие событий, и полученные результаты хорошо вписывались в существующую теорию. За исключением одного момента. Чтобы наклонить ось вращения Земли относительно плоскости эклиптики на те 23,5 градуса, что есть сейчас, Тейя должна быть намного массивнее, чем считалось до сих пор. Куда же подевалась почти половина протопланеты? До сих пор предполагалось, что остатки вещества просто улетели дальше в космос, но астрофизики из Калифорнийского технологического института предложили новое объяснение.

Еще полвека назад при исследовании недр Земли было обнаружено две загадочные структуры на границе между ядром и мантией, на глубине примерно 2 900 километров. Тогда ученые поняли, что сейсмические волны, вызванные землетрясениями, замедляются при прохождении через эти регионы. Один из них расположен под Западной Африкой – он называется Тузо, в честь канадского геофизика Джона Тузо Уилсона. Второй – под Тихим океаном, его именовали Джейсоном, отсылая к геофизику из Принстона Уильяму Джейсону Моргану. Каждый из этих регионов имеет размеры с континент, и раньше предполагалось, что они могут быть кусками океанической коры, которые погрузились в мантию.

Фото: 123RF/maxxyustas

Объем Тузо и Джейсона примерно сопоставим с Луной, что заставило ученых задуматься – не могут ли они быть потерянными фрагментами Тейи? Была построена новая компьютерная модель с учетом этих предположений. Симуляция показала следующий сценарий: когда протопланета столкнулась с Землей, удар расплавил ее кору и внешнюю часть мантии, после чего все смешалось с частицами Тейи. Из этого облака обломков и сформировалась Луна. Остальная масса вещества была захвачена притяжением нашей планеты. Поскольку мантия Тейи, как полагают, была богаче железом, чем земная, эти более плотные части могли опуститься вглубь, почти до самого ядра. Со временем обломки образовали две гигантские структуры, которые до сих пор существуют в недрах Земли.

Авторы исследования говорят, что моделирование предоставило убедительную гипотезу, но еще не доказательство. Об этом можно судить хотя бы потому, что симуляций было поведено несколько, и в некоторых из них вещество Тейи образовывало не два, а три гигантские области внутри нашей планеты. И тем не менее полученные результаты удивительно точно вписываются во все имеющиеся на сегодняшний день данные.

Конечно, можно было бы проверить теорию, добыв вещество из-под мантии. Но самая глубокая скважина на сегодняшний день – Кольская сверхглубокая – уходит вниз на 12 километров 262 метра, а это всего 0,2% от радиуса Земли. Поэтому человечество еще очень долго не сможет проверить теорию об осколках Тейи на практике.

Хотя…