新華社客戶端上海11月3日電（記者 張建松）由美國加州理工學院、亞利桑那州立大學、中國科學院上海天文台等機構學者組成的國際研究團隊，研究發現地球深部的兩個巨大「異質體」，很可能就是45億年前月球與地球大碰撞後的遺留殘骸。
這一研究結果不僅為月球形成的大碰撞理論再添新證據，也為理解地球內部結構和演化、乃至內太陽系形成過程提供了新思想。相關論文11月2日發表在國際學術期刊《自然》（Nature）併入選封面文章。
月球是如何形成的？目前主流的大碰撞理論認為：大約45億年前，原始地球（Gaia）曾與一顆火星大小的原行星忒伊亞（Theia）發生大碰撞，月球就是從大碰撞產生的碎片盤中聚合生長而成。然而，這一經典理論難以解釋地球和月球成分的高度相似性。為進一步完善月球形成理論，中國科學院上海天文台鄧洪平副研究員開發了新的無格點計算流體力學方法，可更加準確地追蹤大碰撞過程中的湍流和物質混合。
利用該方法對月球形成大碰撞進行模擬後，鄧洪平發現，碰撞後的早期地球地幔結構是分層的，上、下地幔擁有不同的成分和物態。上半地幔為岩漿洋，由原始地球（Gaia）和忒伊亞（Theia）充分混合而成；下半地幔則基本為固態，保留了原始地球（Gaia）的物質成分。
他與蘇黎世聯邦理工大學的地球物理學家進一步提出，這一分層結構可能仍殘存至今，對應地幔中部的全球地震波反射體。這挑戰了大碰撞導致地球均一化的傳統觀念，對理解早期地球的演化至關重要。2019年，國際天文學期刊《天體物理學報》（The Astrophysical Journal）發表了這一研究成果。
上個世紀70年代，地震學家通過地震波探測地球，發現在非洲板塊和太平洋板塊下方約3000公里深處有兩處「異質體」。當地震波穿越這些區域時，波速明顯下降，表明該區域比周圍的岩石更緻密，且化學性質不同，被稱為「大型低速體（LLVPs）」，它們的形成一直是個謎。
美國加州理工學院袁遷博士等學者認為，LLVPs很可能就是由進入原始地球（Gaia）下地幔的少量忒伊亞（Theia）物質演化而來的。為了發展這一理論，袁遷邀請鄧洪平加入了他們的研究團隊，共同探索大碰撞後地球深部忒伊亞（Theia）物質的分布及狀態。
中外研究團隊通過開展高精度的模擬分析，發現並證實與LLVPs質量相當的忒伊亞（Theia）地幔物質，進入到原始地球（Gaia）下層地幔。同時，還演算出這些忒伊亞（Theia）地幔物質與月球岩石一樣富集鐵元素，因此比周圍原始地球（Gaia）物質密度更高，可快速下沉至地幔底部，並在地幔的長期對流作用下，形成了兩塊顯著的LLVPs區域，歷經45億年的地質演化，至今仍穩定存在。（受訪者供圖）
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