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Nov. 04 2023

地球地函中的異常區塊是古代行星的殘骸

  • 地球地函深處的大低速帶可能是忒伊亞撞擊所遺留的殘骸。(Credit: Hongping Deng and Hangzhou Sphere Studio)

    地球地函深處的大低速帶可能是忒伊亞撞擊所遺留的殘骸。(Credit: Hongping Deng and Hangzhou Sphere Studio)

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加州理工學院領導的一項研究表明,地函深處的兩個巨大的富含鐵結構是忒伊亞(Theia)的殘骸,這是一顆與地球相撞的古老行星,也創造了月球。這項發現回答了長期以來關於月球起源和忒伊亞命運的問題。

在1980年代,地球物理學家有了一個驚人的發現:在地球核心附近的深處發現了兩個大陸大小的不尋常物質區塊(blobs),一個在非洲大陸下面,一個在太平洋下面。每個區塊的大小是月球的兩倍,由不同於周圍的地函物質所組成。

這兩個區塊的鐵含量異常高,意味著這些區塊比周圍區域的密度更大,導致穿過這些異常區塊的地震波減慢。這些異常的區塊名為大低速帶(large low-velocity provinces, LLVPs)是從哪裡來的?本研究表明,它們是數十億年前與地球劇烈碰撞的一顆古老行星的殘留物,那次的巨大撞擊也創造出了月球。

本研究已發表在《自然》(Nature)期刊。這項研究對忒伊亞的化學成分及其對地球的影響進行了不同模型的電腦模擬,模擬證實大部分忒伊亞被吸收到年輕的地球中,形成了大低速帶,而撞擊產生的殘留碎片則凝聚成了月球。

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既然發生了如此劇烈的撞擊,為何忒伊亞的物質會聚集成兩個不同的區塊,而不是與正在形成行星的其他物質混合在一起?本研究模擬表明,忒伊亞撞擊產生的大部分能量仍然留在地函的上半部分,使得地球的下部地函比早期撞擊模型估計的溫度更低。由於下部地函並沒有被撞擊完全熔化,來自忒伊亞的富含鐵的物質在向地函底部移動的過程中基本上保持完整。研究人員指出,了解它們對地球最早的演化產生了什麼後果是有意義的,下一步將研究忒伊亞早期在地球深處的異質物質是如何影響地球的內部過程,例如板塊構造運動。

影片說明:忒伊亞撞擊地球的詳細模擬。雖然碰撞很劇烈,但它的能量不足以熔化地球的下部地函,意味著忒伊亞的殘餘物可以被保存下來,而不是與地球的物質均勻混合。(Credit: Hongping Deng)

 

資料來源:scitechdaily

本文轉載自臺北市立天文科學教育館網站。

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