地幔神秘泡，来自45亿年前撞出月球的行星？

原文作者：Anil Oza

45亿年前一个名叫“忒伊亚”的天体撞击了地球，在地球深处留下了残骸——也撞出了月亮。

几十年来，科学家一直被地幔中两个巨大而神秘的泡所困扰。这些岩层长达数千公里，密度略高于周围环境，意味着它们和地幔其他地方的组成物质有所不同。

新的计算机模型支持了这些奇怪泡泡的一个戏剧性起源：它们是45亿年前早期地球和另一颗年轻行星之间巨大撞击的产物——正是这次撞击塑造了月球[1]。模型显示，这场天雷地火的相撞，导致撞击行星忒伊亚的一部分深埋在了地球下地幔里。这次撞击还导致忒伊亚的一些残骸被抛入轨道，最终凝成了月球。

美国西南研究院的行星科学家Robin Canup说，认为地幔异常来自忒伊亚残骸不是一个新观点。“但我觉得这是第一篇真的认真对待这个说法的论文。”她说。

宇宙撞击

在早期地球和一颗较小原行星之间发生巨大碰撞，这很久以来一直是月球形成的主流理论。这一起源能够解释月球的一些特性，如缺乏许多挥发性化合物，因为它们在与地球碰撞时蒸发了。

这场地球发展早期的重大撞击理应留下了一些痕迹。Yuan和同事想知道，那些痕迹是否包括了地球地幔（地壳地核之间的层）里的奇怪区域。科学家称之为大型低速省，因为地震波经过的时候比在地幔其他地方要慢得多。

研究者对忒伊亚地幔和地球地幔从撞击至今的互动做了计算机模拟。这表明，有些来自忒伊亚的物质最初沉入地球地幔底部，随着时间推移，更多忒伊亚物质堆积到那里形成球状。作者在2021年的行星科学会议上报告了这些结果[2]。

在他们的最新研究里，作者拓展了模型。他们发现，行星撞击的能量会部分融化地幔，于是它有了两层：熔融的顶部和基本固态的底部。

融化的上层可能会把一些忒伊亚的物质卷进去。但其他来自原始行星的物质可能下沉经过融化部分，固定在了底层。最终，忒伊亚的残骸可能形成了两个分开的物质泡。与此同时，更多物质被送入轨道，形成了月球。

比较地幔与月球

Canup说，这个模型并不能证明地幔异常就是忒伊亚的残骸，但Yuan和他的同事“提出了一个理由，[这个场景]是可以严肃看待的”。她说，“这不仅仅是个可有可无的想法——在他们这个工作之前我原本是这么想的。”下一步是比较地幔和月球的岩石样本，来验证这个模型。

伦敦大学学院的地球动力学家Maxim Ballmer认为，不太确定对地幔异常的这个看法是否能站得住脚。这个模型“肯定需要检验”，他说，“但我确实认为，这个想法值得深究。”

Yuan 希望这个研究和后续工作能揭示是什么让地球如此独特——那些因素中或许也包括与忒伊亚的碰撞。他说，这项研究表明“这场大碰撞[创造了]一些能持续几十亿年的地球异质性。”