Структуры возле ядра Земли могут быть результатом межпланетного столкновения

Согласно исследованию, результаты которого были недавно опубликованы в журнале Nature Geoscience, произошедшее 4,5 миллиарда лет назад столкновение Земли с планетой размером с Марс могло оставить необратимое воздействие на глубокую мантию нашей планеты. Ученые предполагают, что группа загадочных сверхплотных структур недалеко от ядра Земли может быть остатками древнего межпланетного столкновения.

Фото из открытых источников

Эти странные структуры известны как зоны сверхнизких скоростей (ULVZ), потому что сейсмические волны, генерируемые землетрясениями, проходят через них примерно на 50% медленнее, чем через окружающую мантию. Это означает, что ULVZ также намного плотнее, чем остальная часть мантии, и, возможно, состоят из более тяжелых элементов.

Сложно что-либо сказать наверняка об этих плотных сгустках скалы, потому что ULVZ находятся примерно на 2,900 км ниже поверхности Земли. Лишь сейсмические данные могут дать некоторое представление о размере, форме и структуре этих зон.

Недавно, используя новую компьютерную модель и свежие сейсмические наблюдения глубоко под Австралией и Новой Зеландией, исследователи, возможно, добавили важную часть к головоломке ULVZ. Согласно новому исследованию, эти зоны не являются однородными структурами, а скорее состоят из слоев различных материалов, которые накапливались на протяжении тысячелетий.

После того, как компьютерное моделирование показало, что внутри ULVZ, вероятно, существовала слоистая или смешанная структура, исследователи предложили возможную историю происхождения этих структур — историю, которая началась более 4 миллиардов лет назад, примерно в то время, когда впервые сформировалась каменистая кора на ранней Земле. Под поверхностью более тяжелые элементы, такие как железо, опускались к ядру планеты, а более легкие элементы, такие как кремний, поднимались к мантии.

Вся эта организация была нарушена, когда планета размером с Марс, известная как Тейя, врезалась прямо в раннюю Землю — древний катаклизм, который исследователи называют гипотезой гигантского удара. По словам ученых, столкновение могло разбросать огромное количество обломков по орбите Земли, что могло привести к образованию Луны, а также повысить температуру всей планеты и создать большой «океан» магмы на поверхности планеты.

Исследователи заявили, что различные камни, газы и кристаллы, образовавшиеся во время столкновения, были бы разбросаны по этому океану магмы, но не навсегда. В течение следующих миллиардов лет более тяжелые материалы должны были опуститься на дно мантии, а затем более легкие, что в конечном итоге и привело к созданию плотнослоистой структуры из железа и других элементов на границе ядра и мантии. По мере взбалтывания мантии на протяжении веков этот плотный слой должен был разделиться на более мелкие комки, разбросанные по нижней части мантии, что фактически дало нам известные сейчас зоны ULVZ.

При этом исследователи добавили, что этот сценарий может не объяснить источник всех ULVZ, поскольку есть также некоторые свидетельства того, что другие явления, такие как таяние океанской коры, погружающееся в мантию, тоже могут быть причиной образования ULVZ. Тем не менее, модели команды показывают, что гипотеза гигантского удара надежно объясняет, как могли быть созданы плотные многослойные зоны.