Протопланета размером с Марс, называемая Тейя, возможно, столкнулась и осталась внутри Земли после выброса достаточного количества материала, чтобы сформировать Луну.

Но в новом обширном исследовании исследователи говорят, что есть основания полагать, что влияние Тейи на Солнечную систему еще не завершилось, поскольку она все еще влияет на силы недр Земли, которые были подчинены нашей планете.

Международная междисциплинарная группа исследователей обнаружила глубоко во втором слое Земли, известном как мантия, нечто под названием «Большие низкоскоростные провинции» (LLVP), которые могут быть остатками Тейи.

Новое исследование, опубликованное в журнале Nature, предлагает важное новое понимание не только внутренней структуры Земли, но также ее долгосрочной эволюции и формирования внутренней солнечной системы.

То, как образовалась наша собственная Луна, оказалось постоянной проблемой для нескольких поколений ученых. Преобладающие теории предполагают, что на поздних стадиях роста Земли, около 4,5 миллиардов лет назад, огромное столкновение, известное как «гигантский удар», сформировало Луну из обломков.

Моделирование также показало, что Луна, вероятно, унаследовала материал в основном от Тейи, в то время как Земля из-за своего большего размера лишь слегка смешалась с тейским материалом.

Поскольку Земля и Тейя были относительно независимыми образованиями, состоящими из разных материалов, предыдущие теории предполагали, что Луна, на которой доминирует тейанский материал, и Земля, на которой доминирует земной материал, должны иметь разные составы.

Однако позже высокоточные изотопные измерения показали, что составы Земли и Луны удивительно схожи, что бросило вызов традиционной теории формирования Луны.

Профессор Хунпин Дэн из Шанхайской астрономической обсерватории (ШАО) исследует эту тему с 2017 года.

Дэн обнаружил, что на ранней Земле существовала верхняя и нижняя мантия, состоящая из очень разного материального состава. В частности, верхняя мантия представляла собой океан магмы, созданный в результате тщательного смешивания материала Земли и Тейи, в то время как нижняя мантия оставалась в значительной степени твердой и сохранила материальный состав Земли.

После обсуждений с геофизиками из Швейцарского федерального технологического института в Цюрихе Дэн и его сотрудники поняли, что эти слои мантии, возможно, сохранились до наших дней на глубине около 1000 км (600 миль) под поверхностью Земли.

«Наши результаты бросают вызов традиционному представлению о том, что гигантский удар привел к гомогенизации ранней Земли», — сказал Дэн. «Вместо этого гигантский удар, образовавший Луну, по-видимому, является источником неоднородности ранней мантии и отмечает отправную точку геологической эволюции Земли в течение 4,5 миллиардов лет».

Другим примером разнообразия мантии Земли являются две аномальные области, упомянутые ранее LLVP, которые простираются на сотни миль у основания мантии.

Один расположен под Африканской тектонической плитой, а другой — под Тихоокеанской плитой. Когда сейсмические волны проходят через эти области, скорость волн значительно снижается.

Предыдущие исследования показали, что LLVP имеют важное значение для эволюции мантии, разделения и агрегации суперконтинентов, а также структур тектонических плит Земли, но их происхождение остается загадкой.

Доктор Цянь Юань из Калифорнийского технологического института вместе со своими коллегами предположил, что LLVP могли возникнуть из небольшого количества теианского материала, попавшего в нижнюю мантию Земли.

«Благодаря точному анализу более широкого спектра образцов горных пород в сочетании с более точными моделями гигантского удара и моделями эволюции Земли мы можем сделать выводы о составе материала и орбитальной динамике первичной Земли и Тейи», — сказал доктор Юань. «Это позволяет нам ограничить всю историю формирования внутренней солнечной системы».

Благодаря углубленному анализу исследовательская группа подсчитала, что около 2% более плотного, богатого железом тейского материала быстро опустились на дно мантии и в ходе длительной мантийной конвекции образовали две заметные области LLVP, которые сохранились до наших дней  на протяжении 4,5 миллиардов лет геологической эволюции.

Разнообразие глубокой мантии позволяет предположить, что недра Земли далеки от единой системы.

Такие данные, как соотношение изотопов редких газов в образцах исландского базальта, позволяют предположить, что остатки разнообразия между Землей и Тейей в глубокой мантии все еще служат сегодня формированию Земли и могут быть использованы для информирования о 4,5 миллиардах лет геологической эволюции.