Изследователите са доста сигурни, че нашият спътник Луната, се е появил след като прото-планетата Тея (Theia) се сблъсква с прото-Земята преди 4,5 милиарда години. При сблъсъка, Тея избива маса от Земята и така се образува Луната. Тея е хипотетична прото-планета, кръстена на титанидата Тея, която според гръцката митология е майка на Селена – Луната.

Това, което не е сигурно, са подробностите около съдбата на Тея. Продължила ли е своето пътуване в Космоса след сблъсъка или мантиите на двете планети са се слели завинаги?

Цян Юан, учен в Държавния университет в Аризона, и неговите колеги наскоро предложиха нов ред доказателства в подкрепа на последната хипотеза, предполагайки, че Тея не само се е сляла със Земята, но може би знаят къде точно са останките от мантията й.

Хипотезата за гигантско въздействие

„За разлика от знанията, които имаме за Луната, Тея остава загатка“, казва Юан. „Луната е там. Имаме проби. Хората са били там … малко хора се интересуват от причината за нейната поява.“

Голяма част от работата около хипотезата за гигантския удар включва сравняване на изотопите, открити на Луната, с тези, открити на Земята. Приликите в състава им предполагат, че Луната е направена от парче древна Земя, което означава, че нещо като гигантски удар я е откъснало от нашата планета.

Оригиналните модели изчисляват, че удрящият елемент (Тея) е бил с размерите на Марс. Въпреки това, някои неотдавнашни проучвания предполагат, че може би Тея е била по-скоро четири пъти по-голяма от Марс, или приблизително размерите на прото-Земята. Така или иначе, повечето изследователи се съгласяват, че ядрото – най-плътната част – на Тея се е сляло с ядрото на Земята невероятно бързо след удара, за броени часове.

Междувременно на Земята

Днес мантията на Земята не е напълно еднородна. Около 8 процента от нея са малко по-различни от останалите и образува две големи купчини близо до границата между ядрото и мантията. Тези две купчини се наричат ​​Големи провинции с ниска скорост на срязване (LLSVP), наречени така, защото сеизмичните вълни, наречени срязващи вълни, се движат с около 1 или 2 процента по-бавно, когато преминават през тях. И те са огромни: едната е под африканския континент, а другата под Тихия океан.

Някои изследователи смятат, че LLSVP забавят срязващите вълни, защото са с по-висока температура от останалата част на мантията. Други, като Юан и колегите му, смятат, че са по-плътни и композиционно различни, освен че са по-горещи.

Юан разказва, че е седял в час по планетарна геохимия, когато се е появила идеята, че LLSVP може да са свързани с Тея. Докато той е бил в класа на професор Миха Золотов и е слушал за хипотезата за гигантския удар и формирането на Луната, Золотов споменава, че най-слабата част от теорията е хипотетичната планета Тея, за която никой никога не е намирал никакви преки доказателства в подкрепа на нейното съществуване. Напълно липсват такива.

Няма данни за това в метеорити, астероидния пояс, никъде. Когато Золотов казва това, Юан си спомня: „Толкова ме порази. Мислех, че след удара Тея е възможно да е влязла в Земята. Възможно ли е именно тя да е образувала LLSVP? “

Търсенето на Тея

Първият ход на Юан е да направи някои прости изчисления, като първо сравнява размера на двете LLSVP с размера на мантията на Марс – груба оценка на Тея. Той открива, че двата LLSVP са 80 или 90 процента от размера на мантията на Марс. Когато добавя Луната? „Всичко съвпадна почти на 100%“, казва той. „И тогава си помислих, че тази идея не е толкова луда.“

Той използва труда на геохимик, Суджой Мукопадхяй, който доказва, че мантията на Земята е хетерогенна, с поне два отделни източника и че тези източници са на възраст поне 4,5 милиарда години. Тоест, по-стари от Луната. „Това беше в съответствие с нашата хипотеза“, казва Юан. Един от източниците може да е мантията на Тея, запазена в мантията на Земята след удара.“

След това Юан се обръща към астрофизика на ASU, Стивън Деш, който през 2019 г. публикува нови оценки за състава на самата Тея. Деш, заедно с Катрин Робинсън от Лунно-планетарния институт в Хюстън, използва състава на лунните проби от мисиите Аполо, за да моделира вероятната Тея, като стига до заключението, че тя е много по-голяма от очакваното – с размерите на 1 прото-Земя или 4 Марсови планети.

Още по-важно за Юан, Деш и Робинсън изчисляват, че мантията на Тея има по-голямо изобилие от железен оксид от земната. Това означава, че е била по-плътна, така че когато двете планети се сблъскат, мантията на Тея е логично да потъне.

Юан и Деш обединяват усилията си, за да разберат как трябва да изглежда композицията на мантията на Тея, за да прилича на днешните LLSVP след 4,5 милиарда години конвекция.

Те откриват, че ако Тея е по-плътна от по-ранната оценка на Деш, мантията й би потънала твърде много, образувайки глобален слой вместо две купчини. Вместо това техните изчисления разкриват, че първоначалите оценки за размера и плътността на Тея са били точни.

Намерена ли е, Тея? 

„Това, което наистина се откроява в това проучване, е колко креативно е то“, казва Сузана Дорфман, геолог от Мичиганския държавен университет, който не е участвал в изследването. „Как свързва две полета, които разглеждат проблемите по два различни начина.“

Дорфман обяснява, че симулациите, които са провеждали, са били солидни. Единственото място, на което идеята би могла да се пропука, е, ако предположенията, които са направили, за специфичния състав на железния оксид на Тея и как плътността й се сравнява със земната, се окажат грешни. И все пак, казва тя, „когато можете да получите очевидно неизбежен резултат от определен набор от начални условия, това е красиво чувство.“

Юан е първият, който подчертава, че все още има много несигурност около неговата идея. „Трябва да подчертаем, че това е хипотеза и ние просто я предлагаме за първи път“, казва той. „Все още е много нова.“

„Надявам се повече изследователи да проверят нашата хипотеза, за да съберат повече доказателства, които да я докажат или опровергаят“, добавя Юан. Той казва, че очевидната следваща стъпка е да се сравнят съставите на изотопите на благородни газове в лунни проби, с тези от LLSVP. „Няма причина те да имат химическа връзка, освен ако не са я наследили от прародителя си -Тея.“

Източник: Discover Magazine