O ich istnieniu naukowcy dowiedzieli się w latach 80. XX w. Przeprowadzona wówczas analiza fal sejsmicznych wykazała, że budowa wewnętrzna Ziemi jest znacznie bardziej skomplikowana niż wcześniej sądzono. Już nie wystarczyło powiedzieć, że planeta składa się ze skorupy, płaszcza i jądra. W płaszczu wykryto bowiem dwie gigantyczne i zagadkowe struktury.
Formalnie nazywa się je wielkimi prowincjami obniżonej prędkości fal poprzecznych (ang. Large Low Shear Velocity Provinces, LLSVP). Mniej zaś formalnie – superpióropuszami. Znajdują się 2900 km pod powierzchnią i mają aż tysiąc kilometrów wysokości. Dla porównania: promień całej planety, mierzony na równiku, wynosi 6378 km.
Superpióropusze stanowią istotny składnik Ziemi – aż 6 proc. całego globu. Czym są? Rok temu znaleziono dowody na potwierdzenie niezwykłej teorii. Głosi ona, że superpióropusze to resztki Thei, hipotetycznej planety, która uderzyła w Ziemię w początkach jej istnienia. Teraz ten sam zespół badaczy sugeruje, że to dzięki superpióropuszom mamy tektonikę płyt.
Co uderzyło w Ziemię?
Ziemia ma 4,54 mld lat. Niedługo po jej uformowaniu się doszło do iście apokaliptycznej katastrofy. W młody i bardzo gorący glob przypadkiem uderzyła inna planeta, wielkości Marsa. Według tzw. teorii wielkiego zderzenia część skorupy ziemskiej została wówczas wyrzucona w kosmos. Te resztki Ziemi zmieszały się i scaliły z resztkami Thei. Siły grawitacji Ziemi utrzymały je jednak w pobliżu. Widzimy je na niebie niemal każdej pogodnej nocy – jest to Księżyc.
Taki opis pochodzenia Księżyca jest znany naukowcom od dawna. Gromadzą oni coraz więcej dowodów wskazujących na jego prawdziwość. Dwa lata temu przebadano pochodzący z Księżyca meteoryt, znaleziony w Antarktyce. Próbka zawierała ślady sugerujące, że miliardy lat wcześniej był on częścią formującej się Ziemi.
Gdzie są resztki Thei?
Hipoteza zderzenia Ziemi i Thei ma fascynujące konsekwencje. Otóż jeśli Thea wbiła się w Ziemię, jej resztki mogły przetrwać miliardy lat wewnątrz naszego globu.
Rok temu w „Nature” zespół Qiana Yuana z California Institute of Technology przedstawił symulacje wskazujące, że reliktami Thei mogą być właśnie superpióropusze. Jeśli w momencie zderzenia Thea miała prędkość 10 km/s, wbiłaby się bardzo głęboko w Ziemię. Superpióropusze, bogate w żelazo, to jej resztki zanurzone w płaszczu, aż w pobliżu granicy z jądrem.
Skutki uderzenia Thei w Ziemię / Ryc. Nature
Skąd mamy tektonikę płyt
To jednak nie koniec ich historii. Ten sam zespół badaczy przedstawił właśnie w czasopiśmie „Geophysical Research Letters” wyniki kolejnych komputerowych symulacji. Wskazują one, że już 200 mln lat po zderzeniu z Theą, ok. 4,3 mld lat temu, na Ziemi po raz pierwszy pojawiła się subdukcja. Czyli proces polegający na wsuwaniu się jednej płyty tektonicznej pod drugą, zachodzący powoli, ale nieprzerwanie.
„W tym badaniu przedstawiamy modele konwekcji [czyli przenoszenia ciepła – przyp. red.] w całym płaszczu. Ilustrują, że w płaszczu mogły tworzyć się słupy magmy, osłabiać litosferę i ostatecznie zainicjować subdukcję około 200 milionów lat po gigantycznym uderzeniu” – napisali badacze w swojej pracy.
Za powstawanie unoszących się w stronę powierzchni słupów magmy mogą odpowiadać właśnie pióropusze LLSVP. Bogate w żelazo i gęste, prawdopodobnie przypominają marsjańskie skały. Tym samym mogą zwierać więcej pierwiastków oddających ciepło niż reszta płaszcza. Ciepło i ciśnienie superpióropuszy spowodowały pojawienie się kolumn magmy.
Kontrowersyjna hipoteza
Ich unoszenie się zaś mogło zapoczątkować przerwanie się powierzchni Ziemi. Oraz powstanie stref subdukcji – obszarów, gdzie jedna płyta tektoniczna wsuwa się pod drugą. Teorię tę potwierdzają najstarsze minerały na Ziemi, które noszą ślady wskazujące, że podlegały subdukcji.
Jednak cała hipoteza jest kontrowersyjna i będzie wymagała wyjaśnień dodatkowych kwestii. Np. jeśli Thea faktycznie zderzyła się z Ziemią, czy nie powinno to wpłynąć nie tylko na płaszcz, ale również na całą skorupę?
Źródła: Phys.org, ScienceAlert, Geophysical Research Letters, Nature.
