Μια ανωμαλία που παρατηρείται βαθιά μέσα στο εσωτερικό της Γης ίσως να είναι απομεινάρι από μια τιτάνια σύγκρουση, περίπου 4,5 δισεκατομμύρια χρόνια πριν, από την οποία προέκυψε η Σελήνη, σύμφωνα με νέα διεθνή έρευνα.
Η εν λόγω έρευνα παρέχει σημαντικά νέα στοιχεία όχι μόνο για την εσωτερική δομή της Γης, μα και για τη μακροπρόθεσμη εξέλιξή της και τον σχηματισμό του εσώτερου Ηλιακού Συστήματος. Η έρευνα, η οποία βασιζόταν σε μεθόδους που αναπτύχθηκαν από τον καθηγητή Ντενγκ Χονγκπίνγκ του Shangai Astronomical Observatory (SHAO) της Κινεζικής Ακαδημίας Επιστημών, δημοσιεύτηκε στο Nature.
Ο σχηματισμός της Σελήνης αποτελεί αίνιγμα για τους επιστήμονες εδώ και πολλά χρόνια. Η επικρατούσα θεωρία είναι πως, κατά τα τελευταία στάδια ανάπτυξης της Γης, περίπου 4,5 δισεκατομμύρια χρόνια πριν, μια τεράστια σύγκρουση έλαβε χώρα μεταξύ της αρχέγονης Γης (Γαία) και ενός πρωτο-πλανήτη στο μέγεθος του Άρη, γνωστού ως Θεία. Η Σελήνη θεωρείται ότι σχηματίστηκε από τα συντρίμμια τα οποία προέκυψαν από αυτή τη σύγκρουση.
Αριθμητικές προσομοιώσεις υποδεικνύουν πως η Σελήνη πιθανότατα κληρονόμησε υλικό κυρίως από τη Θεία, ενώ η Γαία, με την πολύ μεγαλύτερη μάζα της, «μολύνθηκε» λίγο από το υλικό της Θείας.
Εφόσον η Θεία και η Γαία σχηματίστηκαν σχετικά ανεξάρτητα και αποτελούνταν από διαφορετικά υλικά, η θεωρία είναι πως η Σελήνη- όπου κυριαρχεί το υλικό της Θείας- και η Γη- όπου κυριαρχεί το υλικό της Γαίας- θα έχουν διαφορετικές συστάσεις. Ωστόσο μετρήσεις ισοτόπων υψηλής ακριβείας έδειξαν πως οι συστάσεις της Γης και της Σελήνης μοιάζουν πολύ, δημιουργώντας αμφιβολίες για τη συμβατική θεωρία.
Πολλά μοντέλα έχουν προταθεί για την τιτάνια αυτή σύγκρουση, ωστόσο όλα έχουν αδύνατα σημεία. Για να εξελίξει τη θεωρία του σχηματισμού της Σελήνης, ο καθηγητής Ντενγκ άρχισε έρευνες πάνω στο θέμα το 2017, εστιάζοντας σε μια μέθοδο ονόματι MFM (Meshless Finite Mass), η οποία έχει πολύ καλά αποτελέσματα ως προς την ακριβή δημιουργία μοντέλων αναταραχής και μείξης υλικού.
Ο καθηγητής Ντενγκ διαπίστωσε πως η πρώιμη Γη παρουσίαζε στρωματοποίηση στον μανδύα της μετά τη σύγκρουση, με το κάτω μέρος και το πάνω να έχουν διαφορετικές συστάσεις και καταστάσεις. Ειδικότερα, το άνω στρώμα του μανδύα είχε έναν ωκεανό μάγματος, που δημιουργήθηκε μέσω μεγάλης ανάμειξης υλικού από τη Γαία και τη Θεία, ενώ ο κάτω παρέμεινε σε μεγάλο βαθμό στερεός, διατηρώντας τη σύσταση της Γαίας.
Προηγούμενες έρευνες είχαν εστιάσει στη δομή του δίσκου συντριμμιών (τον προκάτοχο της Σελήνης) και παρέβλεπαν την επίδραση της γιγαντιαίας σύγκρουσης στην πρώιμη Γη, είπε ο Ντενγκ. Κατόπιν συζητήσεων με γεωφυσικούς από το Ελβετικό Ομοσπονδιακό Ινστιτούτο Τεχνολογίας στη Ζυρίχη, ο Ντενγκ και συνεργάτες του αντιλήφθηκαν πως αυτή η στρωματοποίηση ίσως υπάρχει μέχρι σήμερα- ειδικότερα πως σε όλο το κάτω μέρος του μανδύα ίσως κυριαρχεί υλικό της Γαίας από πριν τη σύγκρουση, που έχει διαφορετική σύσταση από το άνω.
«Τα ευρήματά μας θέτουν υπό αμφισβήτηση την παραδοσιακή εντύπωση πως η γιγαντιαία σύγκρουση οδήγησε στην ομογενοποίηση της πρώιμης Γης» είπε ο Ντενγκ. «Αντ’αυτού, η γιγαντιαία σύγκρουση που σχημάτισε τη Σελήνη φαίνεται να είναι η πηγή της ανομοιογένειας του πρώιμου μανδύα και σηματοδοτεί το σημείο έναρξης για τη γεωλογική εξέλιξη της Γης σε διάστημα 4,5 δισεκατομμυρίων ετών».
Αναλύσεις πάνω σε προηγούμενες προσομοιώσεις γιγαντιαίων συγκρούσεων και νέες προσομοιώσεις υψηλής ακριβείας έδειξαν ότι σημαντική ποσότητα υλικού του μανδύα από τη Θεία- σχεδόν 2% της μάζας της Γης- είχε εισέλθει στο κάτω μέρος του μανδύα της Γαίας. Οι ερευνητές υπολόγισαν επίσης πως αυτό το υλικό μανδύα από τη Θεία είναι εμπλουτισμένο με σίδηρο, κάτι που το καθιστά πυκνότερο από το γύρο υλικό από τη Γαία. Ως αποτέλεσμα βούλιαξε γρήγορα στον πάτο του μανδύα, με αποτέλεσμα τη δημιουργία δύο ανώμαλων περιοχών (LLVP- Large Low Velocity Provinces), μία κάτω από την αφρικανική τεκτονική πλάκα και μία κάτω από αυτή του Ειρηνικού.Οι LLVP παίζουν σημαντικό ρόλο στην εξέλιξη του μανδύα, τις κινήσεις υπερηπείρων και τις δομές των τεκτονικών πλακών- η προέλευσή τους, ωστόσο, αποτελούσε αίνιγμα. Σε κάθε περίπτωση, οι LLVP αυτές έχουν παραμείνει σταθερές σε 4,5 δισ. χρόνια γεωλογικής εξέλιξης.
Η ανομοιογένεια στο βαθύτερο μέρος του μανδύα υποδεικνύει ότι το εσωτερικό της Γης δεν είναι καθόλου ομοιόμορφο και «βαρετό». Για την ακρίβεια, μικρές «δόσεις» ανομοιγένειας στα βάθη μπορούν να αναδυθούν στην επιφάνεια- όπως στην περίπτωση του σχηματισμού της Χαβάης και της Ισλανδίας.
Σύμφωνα με τον Dr. Γιουάν Κιάν του California Institute of Technology, μέσω ακριβούς ανάλυσης ενός μεγαλύτερου εύρους δειγμάτων βράχων, σε συνδυασμό με πιο εξελιγμένα μοντέλα γιγαντιαίων συγκρούσεων και μοντέλων εξέλιξης Γης, μπορούμε να συμπεράνουμε την υλική σύσταση και την τροχιακή δυναμική της αρχέγονης Γης, της Γαίας και της Θείας. Αυτό μας επιτρέπει να περιορίσουμε ολόκληρη την ιστορία του σχηματισμού του εσώτερου Ηλιακού Συστήματος».