Существует мнение, согласно которому Луна представляет собой часть Земли, отколовшуюся в ходе столкновения нашей планеты с большим космическим телом. Предполагается, что речь об ещё одном планете, которую принято называть Тейя. Ранее доказательства такой теории базировались на сложных компьютерных моделях, а недавно были получены подтверждения благодаря использованию радиоуглеродного метода. Судя по всему, это далеко не всё, что удалось узнать, о чём сообщают ведущие американские учёные. Как выяснилось, несколько команд исследователей доказали, что массивные аномалии в мантии Земли, известные как крупные области с низкой скоростью сдвига, на самом деле представляют собой остатки планеты Тейя. Эта планета столкнулась с Землёй примерно 4.5 миллиарда лет назад, что в конечном итоге привело к формированию Луны. Результаты работы опубликованы в популярном журнале Nature.
Исследование основано на гидродинамическом моделировании данных от 2019 года, которые показали, что столкновение планеты размером с Марс должно было вызвать расслоение мантии Земли на глубине около 1300 километров. Верхний слой этой мантии представлял собой океан магмы, образовавшийся в результате смешивания материала первоначальной Земли с веществом Тейи, в то время как нижний слой сохранил свой первоначальный состав. По оценкам учёных, около 1.6-2% массы Земли составляют вещества Тейи. С течением времени верхний расплавленный слой постепенно охладился, и его части начали скапливаться на границе между ядром и мантией Земли, где они сохранились в течение 4.5 миллиарда лет. Для более детального исследования вещества Тейи в этом слое, учёные применили более точное моделирование. На границе между ядром и мантией были обнаружены две аномальные зоны, известные как крупные области с низкой скоростью сдвига (LLVP). Эти области были выявлены ранее с использованием сейсмического картографирования недр Земли и находятся под Африкой и Тихим океаном. Они имеют огромный размер, составляя около шести процентов объёма всей Земли. Например, тихоокеанская LLVP имеет диаметр около 3000 километров.
Особенностью этих областей является уменьшение скорости передачи поперечных волн (S-волн), которые распространяются в твёрдых средах и в вязких жидкостях. Это указывает на значительные различия в составе этих областей по сравнению с остальной мантией Земли. Существует несколько гипотез относительно происхождения этих аномалий, включая расслоение мантии Земли или наличие остатков океанической коры после столкновения Земли с другой планетой в ранние этапы Солнечной системы. При этом все относительно правдоподобные гипотезы не объясняют наличие летучих веществ в LLVP. Учёные предполагают, что эти компоненты были захвачены Тейей из протопланетной туманности за пределами орбиты Юпитера и оставались там до столкновения с Землёй. Для подтверждения, что LLVP действительно представляют собой остатки Тейи, учёные провели моделирование погружения материала Тейи в мантию Земли, учитывая его химический состав. Поскольку столкновение с Тейей привело к образованию Луны, ожидалось, что химический состав пород на Луне будет отражать состав мантии Тейи. Мантия Луны известна содержанием большого количества FeO и низким соотношением дейтерия к водороду. Моделирование показало, что это можно объяснить, если предположить, что масса FeO в мантии Тейи составляла 13-18% массы всей мантии протопланеты.
Согласно расчётам, вещество мантии Тейи должно было быть примерно на 2-3.5% плотнее мантии протоземли, что привело к образованию плотных сгустков размером в десятки километров после столкновения. К моменту, когда эти сгустки достигли ядра Земли, они затвердели. Гидродинамические модели показали, что на этот процесс ушло всего 1000 лет. В конечном итоге сгустки мантии Тейи стали двумя гигантскими областями на границе между ядром и мантией Земли, сохранив свой первоначальный состав. Скорость передачи поперечных волн в этих областях соответствует скорости в LLVP. В целом, исследование предполагает, что столкновение Тейи с Землёй привело к появлению Луны. Это объясняет сходство пород Луны с породами Земли и решает ряд других загадок, таких как происхождение воды на Земле и размеры её ядра. Высказывается мнение, согласно которому Тейя скорее всего сформировалась в отдалённой области Солнечной системы и состояла из хондритных пород, богатых водой и другими летучими веществами. Изначально она находилась на неустойчивой орбите, но под воздействием гравитационных взаимодействий с газовыми гигантами постепенно двигалась ближе к Солнцу. Некоторое время она двигалась по той же орбите, что и Земля, находясь в одной из точек Лагранжа, но воздействие Венеры или Юпитера привело к фатальному столкновению. Исследователи считают, что так как гигантские столкновения являются распространёнными событиями в финальных этапах формирования планет, неоднородности в мантии, аналогичные крупным областям с низкой скоростью сдвига (LLVP) и вызванные столкновениями, также могут существовать внутри других планет.
