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忒伊亚可能和原始地球一样大。图片来源：HAGAI PERETS
本报讯 科学家一直认为，45亿年前，一颗名为忒伊亚的原行星撞击婴儿期的地球后形成了月球。现在，一个科学家小组提出了新理论：忒伊亚的残留物可能深埋于地幔中。
几十年来，地震学家一直对位于西非和太平洋下方、像一副耳机一样横跨地核的两个“斑点”结构感到困惑。“它们是地幔中最大的东西。”美国亚利桑那州立大学地球动力学博士袁前（音译）说。地震产生的地震波在穿过该地层时会突然减速，表明其密度更大，化学成分也与周围的地幔不同。
正如地震学家所言，这两个巨大低剪切波速度区（LLSVPs）可能是从地球原始岩浆海洋深处结晶而来的，也可能是在形成月球的冲击中幸存下来的。基于新的同位素证据和模型，袁前相信LLSVPs是外星撞击物的残留物，并在日前在线召开的月球和行星科学会议上提出了这个假设。
多年来，这个想法一直广为流传。未参与该研究的亚利桑那州立大学地震学家Edward Garnero说，这是第一次有人汇集了多条线索的证据，“我认为这是完全可行的，除非有人明确告诉我不是这样”。
来自冰岛和萨摩亚的证据也表明，LLSVPs在形成月球的撞击后就存在了。加州大学戴维斯分校地球化学家Sujoy Mukhopadhyay认为袁前的观点是可信的，但对其他解释也持开放态度。
此外，一张有关月球形成的撞击物新照片表明，它可能向地球深处输送了一批致密的岩石。但袁前的合作者、亚利桑那州立大学天体物理学家Steven Desch的研究表明，忒伊亚几乎和地球一样大。
在对“阿波罗号”采集的月球岩石进行的研究中，Desch和同事测量了氢和氘的比例。他们发现，在一些月球样本中，氢的含量远比地球岩石中丰富。他们在2019年的一项研究中提出，要捕获和留住这么多氢，忒伊亚必须是巨大的，且一定非常干燥，其密度比现在的地球大2%到3.5%。
在得知Desch的密度估算结果之前，袁前就在模拟忒伊亚的命运。模型表明，在碰撞后，忒伊亚的核心迅速与地球核心融合。他还研究了忒伊亚地幔的命运，以观察什么条件会让物质持续存在，而不是混合在一起沉入地幔底部。模拟结果显示，比地球密度大1.5%到3.5%的岩石会留存下来，并在地核附近堆积。这个结果与Desch的氘证据吻合。“这是最佳密度。”Desch说。
忒伊亚巨大的体形也可以解释LLSVPs的规模，后者的质量是月球的6倍。袁前说，如果它们来自外太空，那么只有像忒伊亚这样大的撞击者才能运载它们。
不过，有专家认为还有很多需要注意的地方，包括LLSVPs的证据十分模糊。加州大学伯克利分校地震学家Barbara Romanowicz和法国巴黎—萨克莱大学地球物理学家Anne Davaille曾指出，它们的桩状结构可能是错觉，这些模型依赖于低频地震波，往往会使微小差异变得模糊。
如果忒伊亚的残骸确实深埋在地幔中，它们可能并不孤单。地震学家逐渐发现，在深地幔中，通常在LLSVPs边缘附近，存在小而密度极高的物质点。杜伦大学地震学家Jennifer Jenkins说，它们可能是其他撞击地球的微型行星残留物。事实上，忒伊亚可能只是行星墓地中的一个。（鲁亦）
《中国科学报》 (2021-04-07 第2版 国际)关注【深圳科普】微信公众号，在对话框：
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