原始の巨大衝突の深い痕跡？地球内部の既知の密度異常は、原始地球に衝突した後に月を形成した天体の残骸である可能性があります。これは、約45億年前の衝突と思われる間の力学と混合プロセスの新しいシミュレーションから明らかになった。科学者らは、この結果は地球の内部構造の原因と太陽系の初期の発展過程を明らかにすると述べている。
私たちの故郷の惑星の伴星はどのようにして形成されたのでしょうか?この疑問は何世代にもわたって科学者を悩ませてきました。大げさな起源説が現在、有力な理論として確立されている。これによると、月は約45億年前に原始地球「ガイア」が火星サイズの原始惑星「テイア」と衝突した際に形成された破片から形成されたという。この仮定は、巨大衝突中およびその余波で発生した可能性のあるプロセスのモデル シミュレーションに基づいています。しかし、この衝突理論にはまだ不明な点がいくつかあり、テイアの遺跡は不明です。これまでの研究は主に、月の前駆物質であるデブリ円盤の形成に焦点を当ててきた。しかし、初期の地球に対する巨大衝突の影響はあまり注目されていません。
衝突は地球をどのように形作ったのでしょうか?
テンピにあるアリゾナ州立大学の銭源率いる国際チームが現在、このテーマに専念している。科学者たちは、衝突がどのようにして、新しく形成された地球に両方のパートナーからの物質の特定の分布をもたらしたのかという問題を調査しました。具体的には、彼らは地球内部のよく知られた密度異常に焦点を当てましたが、その原因は現在謎であると考えられています。これらは、地球のマントルの底部で数千キロメートルにわたって広がっている 2 つのいわゆる大低速度領域 (LLVP) です。 1 つはアフリカ構造プレートの下にあり、もう 1 つは太平洋構造プレートの下にあります。これまでの地震調査では、これらが周囲の岩石よりも著しく密度の高い物質の蓄積であることが示されています。
科学者らは現在、LLVPが衝突天体テイアからの物質の残骸である可能性があるという仮定を調査している。これを行うために、彼らは衝突後の動的なプロセスを示す複雑なモデル シミュレーションを開発しました。その目的は、衝突相手の特定のコンポーネントに何が起こったのかを理解できるようにすることでした。研究者らは、テイアのマントル物質は鉄分がわずかに多く、したがって古代地球ガイアのマントル物質よりも重いという証拠を実証した。
沈んだテイアの残骸
研究チームが報告しているように、彼らのモデルシミュレーションは、かなりの量のテイア物質が実際にガイアの下部マントルに到達した可能性があることを示している。具体的には、衝突により直径数十キロメートルの溶融したテイアの塊が多数発生したとみられる。比較的密度が高いため、それらはガイア物質でできた固体マントルの中にゆっくりと沈みました。最終的に、それらは地球の核への移行帯の領域で結合し、それによって長距離LLVPを形成したことが、地球力学モデルのシミュレーションの結果から示唆されています。
これらの構造物はその後、地球上の更なる地質学的開発をほとんど免れたため、今日まで生き残っていると科学者らは説明する。言い換えれば、これまで謎に包まれていたLLVPはテイアの残骸である可能性があり、したがって衛星の形成につながった大規模衝突の具体的な痕跡である可能性がある。
この結果は、私たちの故郷のシステムの進化の歴史に光を当て、さらにその先に、研究チームは次のように結論づけています。「巨大衝突は惑星形成の最終段階で頻繁に起こるため、衝突によって引き起こされる同様のマントルの不均一性は、他の惑星の内部でも生じた可能性がある」死体だ」とユアンと彼の同僚は書いている。
出典: 中国科学院、専門記事: Nature、doi: 10.1038/s41586-023-06589-1
