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在之前的材料中,我们讨论了地球深处存在的地幔柱,以及它们磁性的周期性活动。今天我们将讨论一项研究,该研究通过两个超羽流解释了月球、地球和太阳系所有其他天体形成的一些奥秘。

岩石圈墓地

这些区域被地震学家称为大型低剪切速度区域 (LLSVP),是在 20 世纪 70 年代利用地震地形发现的。地球深部探测在当时是一项创新,它使得探测地核-地幔边界处的剪切地震波传播速度异常低的区域成为可能。它们可以比作两侧覆盖地球核心的耳机。

事实上,LLSVP 区域是岩石物质团块,比周围的地幔更致密、更热。目前还没有人知道它们来自哪里,但对此有一些基本的假设。一些专家认为,当地球仍在形成时,其深处的地幔在重力分异过程中并未完全均质化。因此,该物质以较厚的形式保存在深处。

另一部分科学家认为 LLSVP 是岩石圈板块的“墓地”。在这些地层的边界处,一块地壳沉入另一块地壳之下,并在地幔上层融化。板块的轻部分将上升到洋中脊区域的表面,而重部分将沉入核心本身。因此,那里可能会发生密度更大的物质的积累。

原地球

LLSVP形成的第三个版本与月球起源的撞击假说有关。这是科学界关于地球附近卫星出现的最常见理论。据信,大约45亿年前,原地球与另一颗行星忒伊亚相撞,忒伊亚行星的大小与火星相当。这次事件中损失的一些物质被扔入轨道并最终成为月球。

这一假说已成为主导,因为它在关键方面与地月系统非常吻合:月球轨道的方向与地球的自转相似,整个系统的极高角动量可以通过附加的巨大的冲击力所产生的动力。然后,月球的密度较小,其上的挥发性成分很少,而且从土壤样本来看,其表面曾经是熔融状态并富含铁(就像忒伊亚一样)。

与此同时,月球上也没有发现忒伊亚本人的踪迹。月球和陆地岩石的同位素和化学成分相同。对于忒伊亚来说,情况会有所不同,因为太阳系中每个物体的氧同位素“特征”都是独一无二的。这个假说同样出现在20世纪70年代。但全面的碰撞事件模型直到 2021 年春季才出现。

地球束

由地质学研究生钱源领导的研究人员在他们的工作中使用了成熟的计算流体动力学方法。模拟结果表明,强烈的碰撞并没有导致原地球地幔均质化,而是导致了地幔分层。顶部是一片液态岩浆海洋,忒伊亚的物质与地球物质混合在其中。下面,原地球的成分仍然是固态的。这很好地解释了为什么现在下地幔中有更多的硅。

值得注意的是,在建模过程中,科学家们考虑了有关忒伊亚大小和密度的许多不同选择。在这种情况下,当它的物质比地球的密度高 1.5-3.5% 时,它的碎片就会沉入地核,并在那里长时间保持不变,不会混合。LLSVP 区域的密度比周围地幔高 2-3.5%,这一事实使研究人员相信这些是忒伊亚的遗迹。

这也得到了地幔对流模型的支持,根据该模型,大而致密的物质团块在进入地幔数十亿年后,将聚集成两个热化学堆,剪切地震波通过它们的速度要慢得多。

外来物质

我们之前提到过,LLSVP 拥有广泛的地幔柱网络。因此,在位于这些柱子上方的火山熔岩中,发现了地球化学标记,证明这些结构是外星物质的遗迹。这些地区的岩浆与其他陆地岩石的主要区别在于氢和稀有气体氦3和氙4的同位素比率。

它们的价值很高,因此科学家大胆声称这些水库保存了古代物质。袁征团队的另一项研究表明,忒伊亚要大得多,其尺寸与原地球相同。它的大部分物质与地幔混合,只有 2% 沉入地核,保留在 LLSVP 中。

月球收到的质量比忒伊亚的总质量小六倍。顺便说一句,对月幔岩石的分析可以证实或反驳这一假设。人们对未来的月球任务寄予厚望。毕竟,他们计划从卫星南极最大的撞击坑中采集样本。因此,新数据有可能产生轰动的发现。