由加州理工學院領導的一項研究表明，地函深處的兩個巨大的富鐵結構是忒伊亞的遺跡，忒伊亞是一顆與地球相撞的古老行星，同時也創造了月球。這項發現解答了關於月球起源和忒伊亞命運的長期疑問。

地球深部地函中的大型低速區（LLVPs）可能是忒伊安地函物質的遺跡。

1980 年代，地球物理學家有了一個驚人的發現：在靠近地球中心的深處發現了兩塊大陸大小的異常物質，一塊位於非洲大陸下方，另一塊位於太平洋下方。每個圓球的大小是月球的兩倍，其組成元素的比例可能與周圍的地函不同。

這些奇怪的圓球通常被稱為LLVP，這是從哪裡來的呢？由加州理工學院研究人員領導的一項新研究表明，它們是數十億年前一顆古老行星與地球發生劇烈碰撞的殘留物，而那次巨大的撞擊也創造了我們的月球。

這項發表在11月1日《自然》雜誌上的研究也為另一個行星科學之謎提出了答案。長期以來，研究人員一直假設月球是在地球和一顆被稱為忒伊亞的小行星之間的巨大撞擊之後產生的，但在小行星帶或隕石中從未發現忒伊亞的痕跡。這項新研究表明，忒伊亞的大部分被年輕的地球吸收，形成了低緯度地區，而撞擊產生的殘留碎片則凝聚成了月球。

這項研究由OK Earl博士後學者、地質學和地球化學埃莉諾和約翰-R-麥克米倫教授保羅-阿西莫（Paul Asimow，93年碩士，97年博士）和約翰-E-和海澤爾-S-斯米茨地球物理學教授、克拉倫斯-R-艾倫領導講席教授、加州理工學院地震實驗室主任、加州理工學院施密特軟體工程學院院長麥可-古尼斯（Michael Gurnis）領導。

科學家透過測量穿越地球的地震波首次發現了LLVPs。地震波以不同的速度穿過不同的物質，在1920 年代，首次發現了地球結構深處的大規模三維變化。在最深的地函中，地震波模式主要由靠近地核的兩個大型結構的特徵組成，研究人員認為這兩個結構具有異常高的鐵含量。鐵含量高意味著這些區域的密度高於周圍環境，導致穿過它們的地震波速度減慢，因此被稱為”大型低速層”。

2019年，地球物理學家出身的Qian Yuan參加了亞利桑那州立大學教授米哈伊爾-佐洛托夫（Mikhail Zolotov）舉辦的關於行星形成的研討會。佐洛托夫提出了巨型撞擊假說，而Qian則指出月球含有相對豐富的鐵元素。佐洛托夫補充說，目前還沒有發現一定與地球相撞的撞擊物的痕跡。

“就在米哈伊爾說沒有人知道撞擊器現在在哪里之後，我有了一個’尤里卡時刻’，意識到富含鐵的撞擊器可能已經轉化成了地幔球，”Qian說。

Yuan與多學科合作者一起模擬了忒伊亞的化學成分及其撞擊地球的不同情況。模擬結果證實，碰撞的物理學原理可能導致了低地殼和月球的形成。忒伊亞的部分地函可能已經融入地球本身，並最終凝結成塊，結晶在一起，形成了今天在地核-地函邊界可以探測到的兩個不同的圓球；碰撞產生的其他碎片混合在一起，形成了月球。

影響與未來研究

既然發生瞭如此劇烈的撞擊，為什麼忒伊亞的物質會聚集成兩個不同的圓球，而不是與其他正在形成的行星混合在一起？研究人員的模擬結果表明，忒伊亞撞擊產生的大部分能量都留在了地函的上半部分，使得地球的下地函比早期分辨率較低的撞擊模型估計的溫度要低。由於下地函並沒有被撞擊完全熔化，忒伊亞撞擊產生的富鐵物質在向地函底部移動的過程中基本上保持了完整，就像熄滅的熔岩燈中的彩色石蠟塊一樣。如果下地函的溫度更高（也就是說，如果它從撞擊中獲得了更多的能量），它就會更徹底地與富鐵物質混合，就像攪拌過的顏料罐中的顏色一樣。

下一步將研究地球深處早期存在的忒伊亞異質材料會如何影響我們星球的內部過程，例如板塊構造。

阿西莫說：”LLVPs是忒伊亞殘餘物這一觀點的一個合乎邏輯的結果是，它們非常古老。因此，接下來研究它們對地球最早的演化產生了什麼影響是有意義的，例如在在適合現代板塊構造的條件出現之前，俯衝就已經開始了，第一塊大陸的形成，以及現存最古老的陸地礦物的起源。”

新研究解答了行星科學中兩個長期存在的謎團： 地核附近神秘的巨型”圓球”物質是什麼，撞擊地球產生月球的行星發生了什麼？加州理工學院的一項新研究表明，那顆古老行星的殘骸仍在地球內部，從而解釋了地核-地函邊界附近”圓球”的起源。