遠古特亞行星撞擊地球的殘跡,可能就埋在地函神祕構造裡

作者 | 發布日期 2021 年 03 月 25 日 16:04 | 分類 天文 , 自然科學 Telegram share ! follow us in feedly


有關月亮形成的最有力假說,來自傳說中的特亞(Theia)行星與地球相撞,並且這顆行星後來與地球内核融合為一體,還可能帶來地球上的水。不過最近一個科學團隊提出了相當大膽的意見:特亞行星可能還有碎片,就埋在地球地函深處 2 塊陸地大小的岩石內。

雖然機率渺茫,但若能證實假想特亞行星碎片的存在,月球起源之謎就可以落幕了。

長期以來,科學家一直對地函深處 2 個名為大型低剪力波速群(Large Low Shear Velocity Province,LLSVP)的構造感到好奇,一個位於非洲大陸下方,另一個位於太平洋下方,可說是地球最大最奇怪的結構之一,高達 1,000 公里,當地震波穿越時會突然減慢,表明大型低剪力波速群與周圍地函相比密度更大、化學性質也不同。

一些地震學家認為,大型低剪力波速群可能只是從地球原始岩漿海洋形成的結晶,又或者是密密麻麻的原始地函岩石,在地球與特亞行星的撞擊事件倖免於難。

不過這些年來,「大型低剪力波速群很可能是特亞行星的殘骸」這想法早已在科學家閒聊之間氾濫成災,而最近一個科學團隊整理出多條嚴肅證據,基於新的同位素數據與模型表明,該想法完全可行。

加州大學戴維斯分校地球化學家 Sujoy Mukhopadhyay 指出,首先是來自冰島和薩摩亞的證據表明 LLSVP 自撞擊形成月球以來就存在,因為這些島上火山熔岩包含的放射性元素同位素記錄,僅能在地球誕生後 1 億年內形成。

過去由亞利桑那州立大學天體物理學家 Steven Desch 領導的團隊,曾測量阿波羅月球岩石樣本的氘氫比,發現某些月球樣品的氫比地球岩石豐富,要捕捉並保藏這麼多氫,特亞行星一定很巨大且相當乾燥,而如此乾燥的大型原行星撞擊地球後,將被分成具有貧鐵核心與富鐵地函的層,比當今地球密度高約 2%~3.5%。

現在,新論文第一作者 Qian Yuan 的模型探討特亞行星與地球碰撞後的命運,是否可能有一種條件可能讓特亞行星的碎片殘留在地函,而不是沉入最深處。模擬結果一致表明,比地球密度高 1.5%~3.5% 的岩石能在地函倖存,與 Steven Desch 的證據完全吻合。

研究小組認為,我們可以透過尋找月球地函熔岩和岩石之間與地球的化學相似性,來檢驗這個想法。雖然也還需要看看其他科學團隊對這項發現有何反應,畢竟一些專家認為 LLSVP 本身存在的證據很模糊。

這項新假設於上週月球與行星科學大會提出。

(首圖來源:NASA/JPL-Caltech/T. Pyle (SSC), Public domain, via Wikimedia Commons)

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