Theia’nın proto-Dünya’yı etkilemesini anlatan sanatsal bir illüstrasyon. Katkıda bulunanlar: Hernan Canellas/resim ASU’nun izniyle
Son araştırmalar, Dünya’nın mantosunun, Dünya ile çarpışması Ay’ın yaratılmasına yol açan antik gezegen Theia’nın kalıntıları olan iki büyük damla içerdiğini gösteriyor. Bu keşif, ayın oluşumuna ve Dünya’nın erken tarihine dair yeni bilgiler sunuyor.
1980’lerde jeofizikçiler şaşırtıcı bir keşifte bulundular: Biri Afrika kıtasının altında, diğeri Pasifik Okyanusu’nun altında olmak üzere, Dünya’nın merkezinin derinliklerinde, kıta büyüklüğünde iki sıra dışı malzeme damlası bulundu.
Her bir damla ayın iki katı büyüklüğünde ve son on yılda yapılan araştırmalar, bunların muhtemelen kendisini çevreleyen mantodan farklı oranlarda elementlerden oluştuğunu gösterdi.
LLVP’lerin Kökeni
Resmi olarak büyük düşük hızlı bölgeler (LLVP’ler) olarak bilinen bu garip lekeler nereden geldi? Yeni bir çalışma, bunların milyarlarca yıl önce, ayımızı yaratan aynı dev çarpışma sonucunda Dünya’ya şiddetli bir şekilde çarpan eski bir gezegenin kalıntıları olduğunu öne sürüyor.
Arizona Eyalet Üniversitesi Dünya ve Uzay Araştırmaları Okulu’ndan bilim adamlarının da dahil olduğu disiplinlerarası bir ekip, şu anda Caltech’te OK Earl Doktora Sonrası Araştırmacısı olan ASU mezunu Qian Yuan tarafından yönetildi. Dergide yayımlanan çalışma Doğabaşka bir gezegen bilimi gizemine de bir çözüm öneriyor.
Sanatsal bir illüstrasyon, Theia’nın proto-Dünya’yı etkilediğini gösteriyor. Katkıda bulunanlar: Hernan Canellas/resim ASU’nun izniyle
Theia’nın Mirası
20 yılı aşkın bir süredir bilim insanları, Dünya’nın iç kısmında olağandışı bileşime ve bilinmeyen kökene sahip dev damlacıkların bulunduğunu biliyorlardı. Bu yapılar o kadar büyüktür ki, onları Dünya yüzeyine koyarsanız tüm gezegenin etrafında yaklaşık 100 km kalınlığında bir katman oluştururlar.
Ayrıca Ay’ın, Dünya ile Theia adlı daha küçük bir gezegen arasındaki dev çarpışmanın ardından yaratıldığı da öne sürülüyor. Yine de asteroit kuşağında veya göktaşlarında Theia’nın izine rastlanmadı.
Bu yeni çalışma, Theia’nın çoğunun genç Dünya tarafından absorbe edildiğini ve LLVP damlacıklarını oluşturduğunu, çarpışmadan kalan kalıntıların ise Ay’da birleştiğini öne sürüyor.
Ay’ın içinde hem çarpışma öncesi Dünya’yı hem de Theia’yı temsil eden materyaller var gibi görünüyor, ancak Theia’nın Dünya’daki herhangi bir kalıntısının milyarlarca yıllık dinamikler (örneğin manto) tarafından ‘silindiği’ ve homojenleştirildiği düşünülüyordu. ASU’nun Dünya ve Uzay Araştırmaları Okulu’nda profesör olan Steven Desch, “Yeryüzünde konveksiyon) var” dedi. “Bu, Theia’nın farklı ‘parçalarının’ hala Dünya’nın içinde, çekirdek-manto sınırında bulunduğunu ortaya koyan ilk çalışma.”
Theia malzemelerinin bir kısmı Dünya’nın mantosunun dibine batar ve birikerek büyük düşük hızlı bölgeler (LLVP) damlalarını oluşturur. Katkıda bulunanlar: Hernan Canellas/resim ASU’nun izniyle
Sismik Keşifler ve Etkileri
Bilim insanları LLVP’leri ilk olarak Dünya’da dolaşan sismik dalgaları ölçerek keşfettiler. Sismik dalgalar farklı malzemeler üzerinde farklı hızlarda ilerler ve 1980’lerde Dünya’nın yapısının derinliklerinde büyük ölçekli üç boyutlu değişimlere dair ilk ipuçları ortaya çıktı.
En derin mantodaki sismik dalga desenine, Dünya’nın çekirdeğine yakın iki kıta büyüklüğündeki yapının izleri hakimdir. Bunlar, artan yoğunluğu ve sıcaklığı sismik dalgaların geçmesini yavaşlatan, alışılmadık derecede yüksek demir içeriğine sahip bölgeler olarak yorumlanıyor ve bu da “büyük düşük hızlı iller” adının alınmasına yol açıyor.
“Ama artık onlar için bir açıklamamız var. ASU’nun Dünya ve Uzay Araştırma Okulu profesörü Ed Garnero, “Dünya’daki damlacıkların, Ay’ımızı oluşturan gezegensel çarpışmanın kalıntıları olduğu anlaşılıyor” dedi. “Başka bir deyişle, şu anda Dünya’nın içinde, ayaklarımızın derinliklerinde bulunan devasa damlacıklar dünya dışıdır. Dünya’da sadece ‘damlalar’ yok, Dünya’da dünya dışı lekeler de var!
Jeofizik eğitimi alan Yuan, bir gün ASU’da profesör olan Mikhail Zolotov’un gezegen oluşumuyla ilgili verdiği bir seminere katılıyordu. Zolotov dev çarpışma hipotezini ortaya koyarken Qian, ayın demir açısından nispeten zengin olduğunu belirtti. Zolotov, Dünya’ya çarpması gereken çarpma tertibatına ait hiçbir iz bulunmadığını da sözlerine ekledi.
Yuan, “Mikhail, çarpma tertibatının şu anda kimsenin nerede olduğunu bilmediğini söyledikten hemen sonra, bir ‘evreka anı’ yaşadım ve demir açısından zengin çarpma tertibatının manto lekelerine dönüşmüş olabileceğini fark ettim” dedi.
Multidisipliner Bir Yaklaşım
Çok disiplinli işbirlikçilerden oluşan ekip, Theia’nın kimyasal bileşimi ve Dünya üzerindeki etkisi için farklı senaryolar modelledi. Simülasyonlar, çarpışmanın fiziğinin hem LLVP’lerin hem de Ay’ın oluşumuna yol açmış olabileceğini doğruladı.
ASU’nun Dünya ve Uzay Araştırmaları Okulu profesörü Mingming Li, “Bu çalışma, Dünya’nın derin mantosundaki büyük damlacıkların (LLVP’ler), ilk Dünya’ya çarpan ve ayı oluşturan gezegensel bir cisimden gelen malzemelerden yapılmış olabileceğini gösterdi” dedi. . “Dolayısıyla ay ve lekeler aynı kökene sahip.”
Bu kadar şiddetli bir etki göz önüne alındığında, Theia’nın malzemesi neden oluşan gezegenin geri kalanıyla karışmak yerine iki ayrı damla halinde toplandı? Araştırmacıların simülasyonları, Theia’nın çarpmasıyla sağlanan enerjinin çoğunun mantonun üst yarısında kaldığını ve Dünya’nın alt mantosunu daha önceki, daha düşük çözünürlüklü çarpma modelleriyle tahmin edilenden daha soğuk bıraktığını gösterdi. Çarpma alt mantoyu tamamen eritmediği için Theia’dan gelen demir açısından zengin malzeme damlacıkları büyük ölçüde bozulmadan kaldı.
“Manto konveksiyon simülasyonları aracılığıyla, Theia’dan gelen yoğun, demir açısından zengin malzemelerin Dünya’nın mantosunun tabanına batabileceğini ve birikebileceğini bulduk. Li, bu materyallerin Dünya’nın yaklaşık 4,5 milyar yıllık tarihi boyunca orada kalabileceğini söyledi.
ABD Jeoloji Araştırmaları Bölümü’nden ortak yazar Travis Gabriel, “Ay’ın dışarıya doğru yerine Dünya’nın iç kısmına doğru baktığımızda, kozmik felaketin, yani Ay’ı oluşturan dev çarpışmanın bir başka kanıtını daha bulduk” dedi. Anket.
Çin Bilimler Akademisi’nden ortak yazar Hongping Deng, “Çalışma gerçekten Dünya’yı iç güneş sistemi oluşumu bağlamına yerleştiriyor” dedi. “En derin mantodan bazı Theia sinyallerini kurtarmayı başarırsak, karmaşık sinyallere sahip günümüzün meteorlarına başvurmadan, yeni doğan güneş sisteminin mimarisini ve bileşimini daha iyi anlayabileceğimizi hayal edin.”
Bu araştırma hakkında daha fazla bilgi için:
Referans: Qian Yuan, Mingming Li, Steven J. Desch, Byeongkwan Ko, Hongping Deng, Edward J. Garnero, Travis SJ Gabriel, Jacob A. Kegerreis, Yoshinori Miyazaki tarafından yazılan “Dünya’nın bazal manto anomalilerinin kaynağı olarak Ay oluşturan çarpma tertibatı” , Vincent Eke ve Paul D. Asimow, 1 Kasım 2023, Doğa.
DOI: 10.1038/s41586-023-06589-1
Bu çalışmanın diğer yazarları arasında Michigan Eyalet Üniversitesi’nde doktora sonrası araştırmacı olan ASU mezunu Byeongkwan Ko; Caltech’ten Paul Asimow ve Yoshinori Miyazaki; Jacob Kegerreis NASA Ames Araştırma Merkezi; ve Durham Üniversitesi’nden Vincent Eke.
Bu çalışma Ulusal Bilim Vakfı, Caltech’teki OK Earl Doktora Sonrası Bursu, ABD Jeoloji Araştırması, NASA ve Caltech Karşılaştırmalı Gezegensel Evrim Merkezi tarafından desteklenmiştir.
uzay-2