有关月亮形成的最有力假说,来自传说中的特亚(Theia)行星与地球相撞,并且这颗行星后来与地球内核融合为一体,还可能带来地球上的水。不过最近一个科学团队提出了相当大胆的意见:特亚行星可能还有碎片,就埋当地球地函深处2块陆地大小的岩石内。
虽然几率渺茫,但若能证实假想特亚行星碎片的存在,月球起源之谜就可以落幕了。
长期以来,科学家一直对地函深处2个名为大型低剪力波速群(Large Low Shear Velocity Province,LLSVP)的构造感到好奇,一个位于非洲大陆下方,另一个位于太平洋下方,可说是地球最大最奇怪的结构之一,高达1,000公里,当地震波穿越时会突然减慢,表明大型低剪力波速群与周围地函相比密度更大、化学性质也不同。
一些地震学家认为,大型低剪力波速群可能只是从地球原始岩浆海洋形成的结晶,又或者是密密麻麻的原始地函岩石,当地球与特亚行星的撞击事件幸免于难。
不过这些年来,“大型低剪力波速群很可能是特亚行星的残骸”这想法早已在科学家闲聊之间泛滥成灾,而最近一个科学团队整理出多样严肃证据,基于新的同位素数据与模型表明,该想法完全可行。
加州大学戴维斯分校地球化学家Sujoy Mukhopadhyay指出,首先是来自冰岛和萨摩亚的证据表明LLSVP自撞击形成月球以来就存在,因为这些岛上火山熔岩包含的放射性元素同位素记录,仅能当地球诞生后1亿年内形成。
过去由亚利桑那州立大学天体物理学家Steven Desch领导的团队,曾测量阿波罗月球岩石样本的氘氢比,发现某些月球样品的氢比地球岩石丰富,要捕捉并保藏这么多氢,特亚行星一定很巨大且相当干燥,而如此干燥的大型原行星撞击地球后,将被分成具有贫铁核心与富铁地函的层,比当今地球密度高约2%~3.5 %。
现在,新论文第一作者Qian Yuan的模型探讨特亚行星与地球碰撞后的命运,是否可能有一种条件可能让特亚行星的碎片残留当地函,而不是沉入最深处。模拟结果一致表明,比地球密度高1.5%~3.5%的岩石能当地函幸存,与Steven Desch的证据完全吻合。
研究小组认为,我们可以通过寻找月球地函熔岩和岩石之间与地球的化学相似性,来检验这个想法。虽然也还需要看看其他科学团队对这项发现有何反应,毕竟一些专家认为LLSVP本身存在的证据很模糊。
这项新假设于上周月球与行星科学大会提出。
(首图来源:NASA/JPL-Caltech/T. Pyle (SSC), Public domain, via Wikimedia Commons)