盡管科學(xué)家們?nèi)缃褚呀?jīng)發(fā)現(xiàn)許多關(guān)于太陽系的歷史，但地球的成因至今仍在探索中。

關(guān)于地球的謎題在于，地球的運(yùn)動(dòng)和早期的巖層變化為何與今天會(huì)有如此不同，另一方面則是地球內(nèi)部的神秘活動(dòng)，這究竟會(huì)是什么呢？

現(xiàn)在一項(xiàng)新的研究表明，地球早期或許有一部分來自外星球殘骸，這顆火星大小的行星在45億年前撞擊了地球，隨之誕生了月球，并在地幔深處留下了兩個(gè)巨大的結(jié)構(gòu)。

地球在誕生之初究竟經(jīng)歷了怎樣的變化？撞擊地球的行星又是怎么回事？地球內(nèi)部的結(jié)構(gòu)是怎樣的形態(tài)？它們會(huì)對地球造成怎樣的影響？

地球大碰撞假說

本文將就地球動(dòng)力學(xué)、地震學(xué)、行星結(jié)構(gòu)等多個(gè)方面來解答這些問題，接著一起來看看科學(xué)家們是如何發(fā)現(xiàn)地球內(nèi)部這兩個(gè)巨大結(jié)構(gòu)的，為何會(huì)說它可能是外星球殘??？

地球深處的超高“山脈”

關(guān)于地球的誕生和起源經(jīng)歷，這方面要從科學(xué)家研究行星動(dòng)力學(xué)和地震學(xué)中說起。如果想要了解地球的整個(gè)形成過程，就必須仔細(xì)地從內(nèi)部尋找答案。

2012年，科學(xué)家們在全球下地幔的地球和行星動(dòng)力中建立了一個(gè)模型，這個(gè)模型是關(guān)于剪切速度在全地幔模型中的作用。

研究區(qū)域選在了非洲和太平洋最下方地幔，這一部分的分析利用了地震層析成像。

隨后科學(xué)家利用這些數(shù)據(jù)整合發(fā)現(xiàn)，這兩處地區(qū)都有一個(gè)特殊的結(jié)構(gòu)，科學(xué)家將其稱之為“大型低切變速度區(qū)”，簡稱“LLSVPs”。

LLSVP結(jié)構(gòu)動(dòng)圖

非洲和太平洋地區(qū)的兩處都橫向延伸數(shù)千公里，并可能從地核-地幔邊界一直垂直延伸1000公里，而太平洋地區(qū)的LLSVP橫跨長度達(dá)到了3000公里。

如果將它們從地球深處延伸往上，可以輕松超過世界最高峰珠穆朗瑪峰，并且比它還要高出100倍。

地表最高峰也不過如此

同時(shí)，科學(xué)家還發(fā)現(xiàn)這些區(qū)域不僅在長度上表現(xiàn)夸張，覆蓋面積同樣廣泛，相關(guān)區(qū)域的地幔覆蓋面積占據(jù)地球的6%。

另外科學(xué)家采用了多種數(shù)學(xué)模型分析，以及地震學(xué)全局?jǐn)鄬訏呙枘Ｐ?/strong>。

模型證明了通過剪切波速度，不僅可以驗(yàn)證LLSVP的既定位置，同時(shí)還能表現(xiàn)穩(wěn)定的地幔對流模式。

在地球動(dòng)力學(xué)中，科學(xué)家一般會(huì)用地幔對流模型，模型顯示相關(guān)的獨(dú)特材料會(huì)被卷起成為山脊或者堆積起來。

如果在相關(guān)的建模中加入過去真實(shí)存在的板塊運(yùn)動(dòng)時(shí)，這些材料會(huì)掃入進(jìn)與LLSVP當(dāng)前位置十分相似的位置。

換句話說，地球過去的板塊運(yùn)動(dòng)會(huì)有更深層次的原因，并且極有可能受LLSVPs的影響。

但這樣的結(jié)構(gòu)又是如何形成的呢？

板塊運(yùn)動(dòng)是否有更深層次的外力影響

外星球殘骸碎片

目前學(xué)術(shù)界針對LLSVPs的起源和持續(xù)存在還并不統(tǒng)一，它主要取決于它究竟是俯沖洋板的積累，還是外來因素導(dǎo)致，比如地球撞擊學(xué)說。

但近年來，科學(xué)家們越來越接受第二種說法，即撞擊假說。

天文學(xué)方面的相關(guān)研究讓科學(xué)家們一致認(rèn)為月球是在45億年前，由一顆名叫“忒伊亞”的小行星撞擊導(dǎo)致。

這顆如火星般大小的小行星撞擊了早期的地球，與此同時(shí)，忒伊亞的碎片和地球的碎片結(jié)合，一部分形成了月亮，一部分組成了現(xiàn)在的地球。

或許正是這次撞擊才形成了地球

如今新發(fā)現(xiàn)的兩處LLSVP可能正是由此而來，這個(gè)說法已經(jīng)提出就引來了許多爭議。

一方面它或許會(huì)推翻過去許多關(guān)于地球的相關(guān)研究，同時(shí)它也證明現(xiàn)在的地球有部分可能來自外星球的殘骸。

至于忒伊亞去哪兒了，科學(xué)家并不知道。

坦佩亞利桑那州立大學(xué)的地震學(xué)家表示，地震產(chǎn)生的地震波在穿過地層時(shí)會(huì)遭遇突然減速，這表明它們比周圍的地幔巖石更致密，并且有不同的化學(xué)性質(zhì)。

相關(guān)的研究表示，大型低切變速度區(qū)可能是地球原始巖漿在海洋深處的結(jié)晶，或者說它們是原始地幔巖層的高密度水坑。

這一部分在月球的形成過程中，雖然受到撞擊，但最后還是得以保留。

但基于新的同位素研究和模型表示，亞利桑那州立大學(xué)的研究人員認(rèn)為，LLSVP是由外星球撞擊了地球內(nèi)部所導(dǎo)致。

來自冰島和其他島嶼的相關(guān)證據(jù)表明，從月球撞擊形成以來，LLSVP就已經(jīng)存在。

加州大學(xué)的地球化學(xué)研究成員認(rèn)為這很有可能。

因?yàn)橄嚓P(guān)的地震研究在其他島嶼地區(qū)的熔巖處發(fā)現(xiàn)了含有放射性元素的同位素記錄，而這些元素的歷史十分古老，至少是在地球正式形成前的1億年里形成的。

其他島嶼發(fā)現(xiàn)的同位素

就目前的相關(guān)研究而言，LLSVP起源于板塊構(gòu)造較為人們所接受，這項(xiàng)研究結(jié)果主要來自中國地質(zhì)大學(xué)以及相關(guān)的多個(gè)海洋地質(zhì)研究所。

根據(jù)他們的研究和假設(shè)，由于歷史上堆積的俯沖洋殼，逐漸積累了LLSVP。

相關(guān)的證據(jù)來自于大洋中的玄武巖化學(xué)分析，科學(xué)家們認(rèn)為，同位素確實(shí)可以通過淺層、地表和近地表的俯沖運(yùn)動(dòng)來解釋。

俯沖陸源沉積物可以促成具有較高的同位素鍶87、86，以及少量的釹海島玄武巖。

洋島玄武巖（OIB）與洋中脊（MORB）之間的化學(xué)區(qū)別

盡管這類巖石和巖層中的同位素聚集和元素并不多，但相關(guān)的研究表明，大洋巖石圈俯沖到下地幔，由于固態(tài)和液態(tài)的負(fù)浮力，俯沖到下地幔中的洋殼不會(huì)大量返回上地幔。

而玄武地殼向下地幔轉(zhuǎn)移又是一個(gè)不可逆的過程，最后下地幔的元素逐漸富集在剩余的洋殼巖性中。

下地幔區(qū)域十分靠近核心部分

同時(shí)，在下地幔的環(huán)境作用下，大洋中脊玄武巖巖殼會(huì)在俯沖板片中分離成致密的地殼。

最后沉入地幔底部，形成LLSVP，并在這種特殊的環(huán)境中保持著自身的形狀。

因此，綜合這方面的研究以及相關(guān)論述，地球誕生于外星球殘骸才會(huì)引起如此大的爭議。

那么關(guān)于這些，持有相同論點(diǎn)的科學(xué)家們又是如何證明的呢？

撞擊而來的地球

前面我們有提到行星動(dòng)力學(xué)的相關(guān)研究認(rèn)為了這種可能，另一方面證據(jù)則來自于月巖的研究。

科學(xué)家在對月巖的研究中發(fā)現(xiàn)，月球環(huán)境干燥無水，有一方面是因早期的形成過程所導(dǎo)致。

在大碰撞假說中，地球在碰撞之后，水這樣的揮發(fā)物會(huì)蒸發(fā)逃逸，由一圈密度較小的巖石會(huì)先被拋出碰撞，最后合并成月球。

阿波羅月巖研究表明，月球樣本中的輕氫含量遠(yuǎn)高于地球巖石中的含量。

月球巖石

相關(guān)的研究表示，如果要捕獲并保留這么多的輕氫，那么撞擊的星球一定非常巨大，同時(shí)也非常干燥。

因?yàn)樵谔盏男纬蛇^程中，自然富含重氫的任何水都會(huì)提高整體氘含量。這樣的行星會(huì)分裂成具有貧鐵的核心，以及富鐵地幔的地層，它們的密度會(huì)比現(xiàn)在地球上的高出2%~3.5%。

氫的三種同位素

為了應(yīng)驗(yàn)這種說法，科學(xué)家模擬了忒伊亞的模型。相關(guān)的模型表明，在碰撞完成之后，忒伊亞的核心很快便與地球核心合并。

模擬同時(shí)也表明忒伊亞的高密度巖層最終在地核附近堆積如山，這與之前的阿波羅月巖中的氘元素研究證據(jù)完全吻合。

此外，忒伊亞的模型已經(jīng)被認(rèn)為是火星般大小，這也能解釋為什么LLSVP會(huì)有這么大的規(guī)模，只有大質(zhì)量的小行星才能造成這種后果。

總體來講，亞利桑那大學(xué)的各種研究都表明地球形成可能來自外星球殘骸。

忒伊亞和地球、月球的關(guān)系

不過相關(guān)的研究仍在繼續(xù)，由于目前的爭議還較多，部分科學(xué)家還不認(rèn)同這種說法。

因?yàn)榘⒉_樣本中沒有一個(gè)能夠直接表明它是未受到改變前的地幔巖石。

從這一點(diǎn)來看，未來我們在月球上的樣本采集，以及南極最大撞擊坑中的采樣或許能夠揭示它們。

至于地球究竟是怎么形成的，只有等待時(shí)間來告訴我們答案了。