新的研究表明，在地球的地幔中仍然存在忒伊亚（Theia）的大量残留物，忒伊亚是一个火星大小的天体，与地球相撞后形成了月球。这些残余物被认为与地震异常现象有关，可以让人们了解地球的地质历史和板块构造模式。

数十亿年前忒伊亚与地球相撞的艺术印象。图片来源：Hongping Deng 和杭州球体工作室

科学家将太阳系的诞生时间定为大约 45.7 亿年前。大约 6000 万年后，幼年地球与一个火星大小的天体"忒伊亚"发生了"巨大撞击"www.196nk.cn，产生了月球。

现在，发表在《自然》（Nature）上的最新研究表明，与年轻地球相撞形成月球的大型天体的残骸仍可在地球深处辨认出，即两个大肿块。这些肿块约占地球地幔体积的8%，地幔是地球铁核和地壳之间的岩石区。

亚利桑那州立大学和加州理工学院的Qian Yuan领导的这项新研究认为，这种碰撞产生的热量不足以熔化整个地幔，因此最内层的地幔仍然是http://www.196nk.cn固体。

忒伊亚与地球碰撞EmvWHflCb形成月球的高分辨率计算机模拟图

研究人员说，因此，忒伊亚熔化的地幔并没有完全与地球的地幔混合。这样一来，忒伊亚残留物与地球地幔整体上就无法区分了。相反，大量的忒伊亚地幔最终变成了两个大陆大小的肿块，现在位于地核-地幔边界之上。

Yuan认为，这些肿块与几十年前发现的两个大型低速带（LLVPs）相对应，并且可以解释这两个低速带的存在：一个位于太平洋下196世界之最方，另一个位于非洲和东大西洋下方。这一发现归功于人们的观察，即地震产生的振动（即地震波）穿过这些区域的速度比穿过"正常"下地幔的速度稍慢。

地球内部地层。资料来源：美国国家航空航天局

以往对低地幔层的解释包括：每一层都是大洋板块俯冲的深层堆积（板块构造将洋底拖到大陆下方）。或者它们是异常炽热的下地幔开始以"超级岩浆柱"（部分熔融岩石的巨大喷流）的形式上升的地方。

然而，这两种模型都无法解释低地幔层上的海洋岛屿喷发的熔岩中氦和氙等挥发性元素的奇特富集现象。Yuan认为，这些都是忒伊亚在与地球碰撞之前在年轻太阳周围的气体和尘埃中生长的"指196世界之最纹"。

团队运行的计算机模型表明，形成月球的巨大撞击不会产生足够的能量来熔化整个地幔。相反，忒伊亚地幔熔化后的残留物（含铁量略高于地球地幔，因此密度比地球地幔大）最终被放置在了撞击形成的临时岩浆海洋的底部。

后来，在岩浆海凝固后，忒伊亚的物质被对流卷入地球地幔的下部，即使在固体地幔中，对流的流速也达到了每年几厘米。

这些对流可能花了数十亿年的时间才把忒伊亚物质堆积成我们今天看到的低地壳。即使这是真的，也不应该把它们看作是在撞击中幸存下来的大块忒伊亚地幔。相反，它们是由最初分散的忒伊亚地幔物质重新聚集而成的。

加州理工学院的研究团队通过计算机模拟对此进行了解释

说到这个理论，大多数科学家都需要大量的说服工作。钱元预测，如果他的假设是正确的，那么未来任务收集到的月球地幔样本将与低地壳火山岩中发现的地球化学指纹相吻合。我认为这个证明还需要很长时间。

Yuan 的模型似乎没有提到忒伊亚核心的命运，科学家们通常认为忒伊亚的内核在碰撞后的几小时内与地球的内核合并了。

目前还不清楚如果地球地幔的下半部分仍然是固态的，这又是如何发生的。另一方面，忒伊亚的撞击发生在地球本身形成（可能是由一系列单独的撞击形成）之后不久，地球内部在这些事件之后可能仍然是高温熔融的。

这一模型的影响值得深思。首先，忒伊亚地幔物质缓慢地堆积到低纬度地区会对高处的板块构造模式产生任何影响吗？如果忒伊亚没有在 45 亿年前撞击原地球，我们今天可能就不会有大西洋。

作者：戴维-罗瑟里（David Rothery），开放大学行星地球科学教授。