Зіткнення Землі з Тейєю не змінило структуру надр нашої планети

Американські геохімік з'ясували, що передбачуване зіткнення Землі з небесної Мандрівниця Тейєю, що сталося 4,5 мільярда років тому, не особливо сильно змінило структуру надр нашої планети. У всякому разі, в розпечений куля Земля не перетворювалася. А розповіли їм про це камені, знайдені недалеко від міста Костомукша в Карелії.

Щодо походження Землі і формування її структури є різні гіпотези, проте всі вони сходяться в одному - на початку було ... протопланетное хмара з газу і космічного пилу. Деякі вчені, наприклад Лаплас, вважали, що воно було холодним, а інші (Мультон, Джинс, Шмідт) - що розпеченим, бо його висмикнула з молодого Сонця сила тяжіння проходила тоді неподалік масивної зірки. Втім, зараз більшість вчених відмовилися від останньої гіпотези, тому що ряд астрофізиків (наприклад, Г. Рессел) довели, що подібне малоймовірно. В результаті гіпотеза холодного протопланетного хмари отримала велику популярність.

Отже, 4,54 мільярда років тому з протопланетної хмари потихеньку почала формуватися наша планета. Відбувалося це наступним чином - судячи з усього, ще в самому хмарі "важкі" і "легкі" елементи та їхні сполуки не могли не бути повністю перемішані. Відповідно, під дією сили тяжіння перші (в основному залізо і споріднені з ним метали) почали опускатися до центру майбутньої планети, видавлюючи при цьому на поверхню "легкі" елементи. Тобто почалася гравітаційна диференціація надр Землі (яка, до речі, триває і донині).

Читайте також: Золото потрапило на Землю з неба

Отже, що опускається залізо стало накопичуватися в центрі, формуючи ядро. Однак при самому процесі опускання потенційна енергія стовпа цього "потопаючого" шару елементів почала зменшуватися, перетворюючись в кінетичну, тобто виділяючись у вигляді тепла. Це тепло (вважається, що його виділилося приблизно 4 · 1030 кал, що еквівалентно трильйона сумарних ядерних боєзапасів всіх країн світу) розігріло планету аж до 1200оC (а місцями - до 1600оC).

Однак, як ви розумієте, навколо молодої планети знаходився хороший холодильник, а саме - космос. Тому поверхню, складена "легкими" елементами, почала досить швидко остигати і переходити з розплавленого в твердий стан. Так утворилася земна кора. А простір, де гравітаційна диференціація, тобто занурення "важких" елементів і видавлювання "легких", продовжилося (за розрахунками геофізиків, це неподобство триватиме ще 1,5 мільярда років), і відповідно, висока температура збереглася, стала мантією.

Отже, десь приблизно 4,5 мільярда років тому структура твердої частини нашої планети повністю сформувалася (гідросфера і атмосфера придбали закінчений вигляд дещо пізніше). Правда, згідно з останніми дослідженням, саме в той час трапилася катастрофа, в результаті якої Земля обзавелася супутником і тимчасово повернулася в неструктурований стан. Йдеться про можливість зіткнення з якимсь небесним тілом (вчені умовно називають його планетою Тейєю).

Деякі геофізики припускають, що це зіткнення було настільки сильним, що Земля знову розплавилася. Ну, в тому сенсі, що її щойно з'явилася структура повністю зникла, і якийсь час наша планета була куля з однорідного розплавленого речовини. А після протягом декількох десятків мільйонів років все повернулося знову "на круги своя" - крім Місяця, звичайно, вона так і залишилася бігати навколо Землі.

Однак деякі вчені сумнівалися в тому, що наслідки зіткнення були настільки катастрофічні. З їх точки зору, навіть раптово налетіла Тейя не могла порушити вже сформовану структуру Землі. І ось недавно дана версія отримала цілком вагомі докази. А надали їх вченим камені, знайдені недалеко від міста Костомукша в Карелії.

Група геохимиков з Університету Меріленда, дослідивши хімічний склад древніх вулканічних порід, взятих в Африці і Росії (ті самі Костомукшского камені) з'ясували кількість міститься в них ізотопу вольфраму-182. Слід зауважити, що ці камені, як африканські, так і російські, належать до коматіітам - породам магматичної природи, яких виштовхнули на поверхню Землі виверження, що відбувалися ще в архейської ери. Однак в той час, коли Тейя зіткнулася із Землею, саме ці коматііти, за розрахунками дослідників, повинні були ще знаходитися в мантії.

Так ось, з'ясувалося, що в африканських і карельських каменях зміст вольфраму-182 не однаково Слід зауважити, що цей ізотоп може виходити тільки в результаті розпаду ізотопу гафнію-182. А останній має період напіврозпаду дев'ять мільйонів років, і його запасів на "новонародженої" Землі вистачило тільки на перші 60 мільйонів років її життя. Однак цікавить вчених вольфрам міг бути присутнім в достатній кількості в коматіітах, починаючи з перших 10 мільйонів років після початку напіврозпаду гафнію.

Отже, з'ясувалося, що в каменях з Костомукша вольфраму більше, а в африканських - менше (причому різниця дуже значна). Однак цього не могло бути, якщо при зіткненні з Тейєю наша планета стала б розплавленим кулею - тоді б вольфрам-182 рівномірно розподілився за обсягом колишньої мантії. І, відповідно, у всіх архейських породах його було б однакову кількість.

І що ж з цього випливає? В першу чергу, те, що після зіткнення з Тейєю Земля не розплавилася повністю. Щонайменше, на ній залишилися недоторкані ударом "кишені", де поділ на мантію, ядро ​​і земну поверхню збереглося. Не виключено також, що структурованої залишилася взагалі вся планета. Однак це потребує додаткових доказів - слід подивитися вміст ізотопу вольфраму-182 в коматіітах з інших місць.

Однак, в будь-якому випадку, коматііти з Костомукша спокійно залишалися в мантії ще 2,8 мільярда років і лише потім виявилися на земній поверхні. Більш того, проведений геохимиками аналіз показав, що для того, щоб співвідношення 182-го ізотопу вольфраму з основним ізотопом, тобто вольфрамом-184, були такими, якими їх побачили зараз, структура Землі, тобто металеве ядро, мантія і кора повинні були сформуватися в перші 60 мільйонів років життя Сонячної системи. Причому, швидше за все, це сталося в перші 10-20 мільйонів років життя нашої планети.

Читайте також: Якщо в Землю вріжеться астероїд ...

Як бачите, мали рацію ті, хто стверджував, що навіть зіткнення з Тейєю не могло повністю перетворити нашу планету в розпечену гомогенну сферу. Вона виявилася набагато стійкішою до таких ударів ззовні. Але, крім того, камені з Костомукша розповіли про те, що сам процес гравітаційної диференціації йшов куди швидше, ніж це передбачалося раніше. Так що тим, хто любить відпочивати в лісах Карелії, слід ставитися з повагою до булижникам, валяються у них під ногами - адже багато хто з них пам'ятають ще ті часи, коли наш світ був зовсім юним ...

Читайте також в рубриці " Наука і техніка "