Sciencemag.cz
Doporučujeme
Mohutná anomálie hluboko v zemském nitru může být pozůstatkem srážky, při níž před 4,5 miliardami let vznikl Měsíc. Nová studie se opírala o metody výpočetní dynamiky tekutin, jejichž hlavních autorem byl Deng Hongping ze Šanghajské astronomické observatoře Čínské akademie věd.
Převládající teorie předpokládá, že přibližně před 4,5 miliardami let došlo k mohutné srážce mezi prvotní Zemí (Gaiou) a proto-planetou o velikosti Marsu nazývanou Theia. Měsíc se pak vytvořil z úlomků vzniklých při této srážce.
Numerické simulace ukázaly, že Měsíc pravděpodobně zdědil svou hmotu především z planetky, zatímco Gaia byla vzhledem ke své mnohem větší hmotnosti materiálem z Theii kontaminována jen mírně.
Protože Gaia a Theia byly relativně nezávislé útvary a skládaly se z různých materiálů, teorie předpokládala, že Měsíc a Země s převahou materiálů různého původu by měly mít odlišné složení. Vysoce přesná izotopová měření však později odhalila, že složení Země a Měsíce si je pozoruhodně podobné.
I když byly následně navrženy různé zpřesněné modely obřího impaktu, všechny se potýkaly s problémy. S cílem dále zpřesnit teorii vzniku Měsíce začal profesor Deng v roce 2017 provádět svůj výzkum. Zaměřil se na vývoj nové metody výpočetní dynamiky tekutin (Meshless Finite Mass, MFM), která umožňuje přesné modelování turbulence a míchání materiálu. S využitím tohoto nového přístupu a četných simulací obří srážky se ukázalo, že raná Země získala po impaktu různé složení svrchního a spodního pláště. Ve svrchním plášti se nacházel oceán magmatu, který vznikl důkladným promícháním materiálu z Gaii a Theii, zatímco spodní plášť zůstal z velké části pevný a zachoval si původní složení Gaii. Toto rozvrstvení pláště mohlo přetrvat až do dnešních dnů. V celém spodním zemském plášti může stále převažovat předimpaktní materiál, který má jiné prvkové složení (včetně vyššího obsahu křemíku) než svrchní plášť.
Dalším příkladem heterogenity zemského pláště jsou dvě anomální oblasti (Large Low Velocity Provinces, LLVP). Jedna se nachází pod africkou tektonickou deskou a druhá pod pacifickou. Při průchodu seismických vln těmito oblastmi se jejich rychlost výrazně snižuje.
Oblasti LLVP mají významné důsledky pro vývoj pláště, oddělování a agregaci superkontinentů a strukturu tektonických desek Země. Jejich původ však zůstával záhadou. Yuan Qian z Kalifornského technologického institutu spolu se svými spolupracovníky navrhl, že LLVP se mohly vyvinout z malého množství teianského materiálu, který se dostal do spodního pláště Gaie. Nově provedené simulace potvrdily, že do spodního pláště Gaii se dostalo značné množství materiálu theianského pláště (přibližně 2 % hmotnosti Země). Tento materiál pláště Theii, podobný měsíčním horninám, je obohacen železem, takže je hustší než okolní materiál Gaii. V důsledku toho rychle klesl v plášti dolů a vytvořil obě oblasti LLVP. Ty pak zůstaly stabilní po celých 4,5 miliard let dalšího geologického vývoje Země.
Qian Yuan, Moon-forming impactor as a source of Earth’s basal mantle anomalies, Nature (2023). DOI: 10.1038/s41586-023-06589-1. www.nature.com/articles/s41586-023-06589-1
Zdroj: Chinese Academy of Sciences / Phys.org
Simulace MFM obřího impaktu při vzniku Měsíce. Spodní plášť Gaii, označený čárkovaným kruhem s poloměrem 0,8 zemského poloměru, je jen nepatrně kontaminován pláštěm Theii. Kredit: Bi Rongxi a Deng Hongping
Kdo ví, co tam vevnitř je. První zjištění je málo… Začátek