Negli anni ’80, i geofisici fecero una scoperta sorprendente: due masse di materiale insolito, grandi quanto un continente, furono trovate in profondità vicino al centro della Terra, una sotto il continente africano e l’altra sotto l’Oceano Pacifico. Ogni massa è grande il doppio della Luna e probabilmente è composta da proporzioni di elementi diverse rispetto al mantello che la circonda.
Da dove provengono questi strani blob, formalmente conosciuti come grandi province a bassa velocità (LLVP)? Un nuovo studio condotto dai ricercatori del Caltech suggerisce che si tratta dei resti di un antico pianeta che si scontrò violentemente con la Terra miliardi di anni fa nello stesso gigantesco impatto che creò la nostra Luna.
Lo studio, pubblicato sulla rivista Natura il 1° novembre propone anche una risposta a un altro mistero della scienza planetaria. I ricercatori hanno a lungo ipotizzato che la Luna sia stata creata in seguito a un gigantesco impatto tra la Terra e un pianeta più piccolo chiamato Theia, ma nessuna traccia di Theia è mai stata trovata nella cintura degli asteroidi o nei meteoriti. Questo nuovo studio suggerisce che la maggior parte di Theia è stata assorbita dalla giovane Terra, formando gli LLVP, mentre i detriti residui dell’impatto si sono coalizzati nella Luna.
La ricerca è stata condotta da Qian Yuan, OK Earl Postdoctoral Scholar Research Associate nei laboratori di Paul Asimow (MS ’93, PhD ’97), Eleanor e John R. McMillan Professori di Geologia e Geochimica; e Michael Gurnis, professore di geofisica John E. e Hazel S. Smits e Clarence R. Allen Leadership Chair, direttore del laboratorio sismologico del Caltech e direttore dell’Accademia Schmidt per l’ingegneria del software al Caltech.
Gli scienziati hanno scoperto per la prima volta gli LLVP misurando le onde sismiche che viaggiano attraverso la terra. Le onde sismiche viaggiano a velocità diverse attraverso materiali diversi e negli anni ’80 emersero i primi indizi di variazioni tridimensionali su larga scala nelle profondità della struttura della Terra. Nel mantello più profondo, il modello delle onde sismiche è dominato dalle tracce di due grandi strutture vicino al nucleo terrestre che i ricercatori ritengono possiedano un livello insolitamente alto di ferro. Questo alto contenuto di ferro significa che le regioni sono più dense dell’ambiente circostante, provocando il rallentamento delle onde sismiche che le attraversano e portando al nome di “grandi province a bassa velocità”.
Yuan, un geofisico di formazione, stava frequentando un seminario sulla formazione dei pianeti tenuto da Mikhail Zolotov, professore presso l’Arizona State University, nel 2019. Zolotov ha presentato l’ipotesi dell’impatto gigante, mentre Qian ha osservato che la Luna è relativamente ricca di ferro. Zolotov ha aggiunto che non è stata trovata alcuna traccia del dispositivo di simulazione che deve essersi scontrato con la Terra.
“Subito dopo che Mikhail ha detto che nessuno sa dove sia adesso il dispositivo di simulazione, ho avuto un ‘momento eureka’ e ho capito che il dispositivo di simulazione ricco di ferro avrebbe potuto trasformarsi in macchie di mantello”, dice Yuan.
Yuan ha lavorato con collaboratori multidisciplinari per modellare diversi scenari per la composizione chimica di Theia e il suo impatto con la Terra. Le simulazioni hanno confermato che la fisica della collisione avrebbe potuto portare alla formazione sia degli LLVP che della Luna. Parte del mantello di Theia potrebbe essere stato incorporato in quello della Terra, dove alla fine si è aggregato e cristallizzato insieme per formare le due macchie distinte rilevabili oggi al confine del nucleo-mantello della Terra oggi; altri detriti della collisione si mescolarono per formare la Luna.
Dato un impatto così violento, perché il materiale di Theia si è aggregato in due bolle distinte invece di mescolarsi con il resto del pianeta in formazione? Le simulazioni dei ricercatori hanno mostrato che gran parte dell’energia fornita dall’impatto di Theia è rimasta nella metà superiore del mantello, lasciando il mantello inferiore della Terra più freddo di quanto stimato dai precedenti modelli di impatto a bassa risoluzione. Poiché il mantello inferiore non fu completamente sciolto dall’impatto, le gocce di materiale ricco di ferro provenienti da Theia rimasero in gran parte intatte mentre scendevano al setaccio fino alla base del mantello, come le masse colorate di cera di paraffina in una lampada di lava spenta. Se il mantello inferiore fosse stato più caldo (cioè se avesse ricevuto più energia dall’impatto), si sarebbe mescolato più accuratamente con il materiale ricco di ferro, come i colori in un vaso di vernici mescolato.
I prossimi passi consistono nell’esaminare come la presenza precoce del materiale eterogeneo di Theia nelle profondità della terra potrebbe aver influenzato i processi interni del nostro pianeta, come la tettonica a placche.
“Una conseguenza logica dell’idea che gli LLVP siano resti di Theia è che sono molto antichi”, afferma Asimow. “Ha senso, quindi, indagare poi quali conseguenze abbiano avuto per la prima evoluzione della Terra, come l’inizio della subduzione prima che le condizioni fossero adatte per la tettonica a placche di tipo moderno, la formazione dei primi continenti e l’origine dei più antichi continenti”. minerali terrestri sopravvissuti.”
Da un’altra testata giornalistica. news de www.sciencedaily.com
