當(dāng)前位置： 當(dāng)前位置：首頁 > 百科 > 地球地幔內(nèi)部的巨大異常可能是形成月球的碰撞的殘余正文

地球深部地幔中的大型低速帶可能是Theian地幔物質(zhì)的遺跡。鳴謝:uux.cn/鄧紅平和杭州環(huán)球工作室
（神秘的內(nèi)部能形地球uux.cn）據(jù)中國科學(xué)院：一個跨學(xué)科的國際研究小組最近發(fā)現(xiàn)，地球內(nèi)部深處的常可成月濟(jì)南歷下同城附近約(同城美女約炮)vx《134+8006/5952》提供外圍女上門服務(wù)快速選照片快速安排不收定金面到付款30分鐘可到達(dá)一個巨大異常可能是大約45億年前形成月球的碰撞的殘余。
這項(xiàng)研究不僅對地球的碰撞內(nèi)部結(jié)構(gòu)，而且對其長期演化和內(nèi)太陽系的地球地幔的巨大異的殘形成提供了重要的新見解。
這項(xiàng)研究依賴于中國科學(xué)院上海天文臺(邵)鄧鴻平教授開創(chuàng)的內(nèi)部能形計(jì)算流體力學(xué)方法，作為11月2日《自然》雜志的常可成月專題封面發(fā)表。
對于幾代科學(xué)家來說，碰撞月球的地球地幔的巨大異的殘形成一直是個謎。主流理論認(rèn)為，內(nèi)部能形在大約45億年前地球增長的常可成月后期階段，原始地球(蓋亞)和火星大小的碰撞濟(jì)南歷下同城附近約(同城美女約炮)vx《134+8006/5952》提供外圍女上門服務(wù)快速選照片快速安排不收定金面到付款30分鐘可到達(dá)原行星忒伊亞之間發(fā)生了一次大規(guī)模的碰撞，稱為“巨大撞擊”。地球地幔的巨大異的殘?jiān)虑虮徽J(rèn)為是內(nèi)部能形由這次碰撞產(chǎn)生的碎片形成的。
數(shù)值模擬表明，常可成月月球很可能主要從忒伊亞那里繼承了物質(zhì)，而蓋亞由于質(zhì)量大得多，只受到了Theian物質(zhì)的輕度污染。
由于蓋亞和忒伊亞是相對獨(dú)立的構(gòu)造，由不同的物質(zhì)組成，這一理論表明，月球——由忒伊亞物質(zhì)主導(dǎo)——和地球——由蓋亞物質(zhì)主導(dǎo)——應(yīng)該有不同的組成。然而，高精度的同位素測量后來揭示了地球和月球的成分非常相似，從而挑戰(zhàn)了月球形成的傳統(tǒng)理論。
盡管后來提出了各種改進(jìn)的巨型撞擊模型，但它們都面臨著挑戰(zhàn)。
為了進(jìn)一步完善月球形成的理論，鄧教授于2017年開始對月球的形成進(jìn)行研究。他專注于開發(fā)一種新的計(jì)算流體動力學(xué)方法，稱為無網(wǎng)格有限質(zhì)量(MFM)，擅長精確模擬湍流和物質(zhì)混合。
鄧教授利用這種新的研究方法，對大規(guī)模撞擊進(jìn)行了多次模擬，發(fā)現(xiàn)早期地球在撞擊后出現(xiàn)地幔分層，上地幔和下地幔具有不同的組成和狀態(tài)。具體來說，上地幔以巖漿海洋為特色，通過來自蓋亞和忒伊亞的物質(zhì)的徹底混合而形成，而下地幔基本上保持固態(tài)，并保留了蓋亞的物質(zhì)組成。
“以前的研究過分強(qiáng)調(diào)碎片盤(月球的前身)的結(jié)構(gòu)，而忽略了大碰撞對早期地球的影響，”鄧說。
在與蘇黎世瑞士聯(lián)邦理工學(xué)院的地球物理學(xué)家討論后，鄧教授及其合作者認(rèn)識到，這種地幔分層可能一直持續(xù)到今天，與中地幔(位于地球表面下約1000公里處)的全球地震反射體相對應(yīng)。
具體來說，根據(jù)鄧教授之前的研究，地球的整個下地幔可能仍然由撞擊前的蓋安物質(zhì)所主導(dǎo)，該物質(zhì)與上地幔具有不同的元素組成(包括更高的硅含量)。
“我們的發(fā)現(xiàn)挑戰(zhàn)了大撞擊導(dǎo)致早期地球同質(zhì)化的傳統(tǒng)觀念，”鄧教授說。“相反，形成月球的巨大撞擊似乎是早期地幔不均勻性的起源，并標(biāo)志著45億年來地球地質(zhì)演化的起點(diǎn)。”
地球地幔不均勻性的另一個例子是兩個異常區(qū)域——稱為大低速區(qū)(llvp)——在地幔底部延伸數(shù)千公里。一個位于非洲板塊之下，另一個位于太平洋板塊之下。當(dāng)?shù)卣鸩ù┻^這些區(qū)域時，波速會顯著降低。
LLVPs對地幔的演化、超大陸的分離和聚集以及地球的構(gòu)造板塊結(jié)構(gòu)有著重要的意義。然而，它們的起源仍然是個謎。
來自加州理工學(xué)院的錢媛博士和他的合作者提出，LLVPs可能是由少量進(jìn)入蓋亞下地幔的Theian物質(zhì)演化而來的。隨后，他們邀請了鄧教授來探索大撞擊后地球深部物質(zhì)的分布和狀態(tài)。
通過對之前的巨型撞擊模擬進(jìn)行深入分析，并通過進(jìn)行更高精度的新模擬，研究小組發(fā)現(xiàn)大量的Theian地幔物質(zhì)，約占地球質(zhì)量的2%，進(jìn)入了Gaia的下地幔。
鄧教授隨后邀請計(jì)算天體物理學(xué)家Jacob Kegerreis博士使用傳統(tǒng)的光滑粒子流體動力學(xué)(SPH)方法來證實(shí)這一結(jié)論。
研究小組還計(jì)算出，這種與月球巖石類似的Theian地幔物質(zhì)富含鐵，使其密度高于周圍的Gaian物質(zhì)。結(jié)果，它迅速沉入地幔底部，并在長期的地幔對流過程中，形成了兩個顯著的LLVP區(qū)。這些LLVPs在45億年的地質(zhì)演化中一直保持穩(wěn)定。
深部地幔的不均勻性，無論是在中地幔反射體還是在底部的LLVPs中，都表明地球內(nèi)部遠(yuǎn)不是一個統(tǒng)一的“無聊”的系統(tǒng)。事實(shí)上，少量深層的不均勻性可以通過地幔柱帶到地表，地幔柱是由地幔對流引起的圓柱形上涌熱流，例如可能形成夏威夷和冰島的地幔柱。
例如，地球化學(xué)家在研究冰島玄武巖樣本中稀有氣體的同位素比率時發(fā)現(xiàn)，這些樣本中含有不同于典型地表物質(zhì)的成分。這些成分是45億年前地幔深處不均勻性的殘余，是理解地球初始狀態(tài)甚至附近行星形成的關(guān)鍵。
據(jù)袁博士介紹，“通過對更大范圍巖石樣本的精確分析，結(jié)合更精細(xì)的巨型撞擊模型和地球演化模型，我們可以推斷原始地球、蓋亞和的物質(zhì)組成和軌道動力學(xué)。這使我們能夠約束內(nèi)太陽系形成的整個歷史。”
鄧教授認(rèn)為當(dāng)前的研究有更廣泛的作用。“這項(xiàng)研究甚至為理解太陽系以外系外行星的形成和可居住性提供了靈感。”