A szakértők évtizedek óta értetlenül állnak a Föld köpenyében található két terjedelmes csomó előtt. Ezek a formációk több ezer kilométer átmérőjűek és valamivel sűrűbbek a környezetüknél, ami arra utal, hogy más anyagból állnak, mint a köpeny többi része. Egy új kutatás számítógépes modellekkel támasztja alá a rejtélyes csomók drámai eredetét: a kutatók szerint ezek a korai Föld és egy másik fiatal bolygó közötti óriási ütközés eredményei, amely 4,5 milliárd évvel ezelőtt történt. Ennek az ütközésnek a nyomán jöhetett létre a Hold.

A modellek alapján úgy tűnik, hogy találkozás során a Theia nevű bolygó anyagának egy része beágyazódott a Föld köpenyének alsó részébe. A Theia más maradványainak egy része pedig Föld körüli pályára állt, és idővel összeállt belőlük a Hold. Robin Canup, a coloradói Southwest Research Institute bolygókutatója szerint alapvetően nem új az a teória, hogy a köpeny anomáliái a Theia maradványai lehetnek. „De talán ez a vizsgálat az első, amely valóban komolyan veszi ezt az elképzelést” – mondja.

A fiatal Föld és egy kisebb protobolygó óriási ütközése régóta az uralkodó elmélet a Hold keletkezésével kapcsolatban. Egy ilyen eredet megmagyarázná az olyan jellemzőket, mint például az illékony vegyületek hiány a Holdon. Egy ilyen hatalmas becsapódásnak ugyanakkor nyomokat kellett hagynia, akkor is, ha a Föld kialakulásának korai szakaszában történt. A CalTech és más intézmények kutatói Qian Yuan vezetésével ezért anomáliákat kezdtek keresni a köpenyben, a kéreg és a mag közötti rétegben. (A szakértők az ilyen részeket nagy, alacsony sebességű tartományoknak nevezik, mivel a szeizmikus hullámok lassabban haladnak át rajtuk, mint a köpeny többi részén.)

A kutatók számítógépes szimulációkat végeztek a Theia és a Föld közötti kölcsönhatásokról az ütközés pillanatától napjainkig. Ezek azt mutatták, hogy a Theia anyagának egy része kezdetben a földköpeny alsó részébe süllyedt, majd idővel egyre több Theia-anyag halmozódott ott fel, és így alakultak ki a csomók. A szerzők ezekről az eredményekről először egy bolygótudományi konferencián számoltak be 2021-ben.

Legújabb vizsgálatuk során a kutatók kibővítették modelljeiket. Megállapították, hogy a bolygóütközés energiája részben megolvasztotta a Föld köpenyét, amely így két réteget formált: egy olvadt felső és egy nagyrészt szilárd alsó réteget. A felső, olvadt réteggel a Theia anyagának egy részét teljesen belevegyült a Föld eredeti anyagába. A protobolygóból származó anyagok egy másik része azonban mélyebbre süllyedt, és az alsó rétegbe került, ahol csomókba állva megőrződött. Eközben pedig még több anyag került az űrbe, köztük Föld körüli pályára, kialakítva a Holdat.

Persze egyáltalán nem biztos, hogy pontosan így történt minden, hiszen modellekről van szó, de Canup szerint a szerzők nagyon komoly érveket hoztak fel a forgatókönyv mellett. A következő lépés a modellek validálása lehet a köpenyből származó kőzetminták és a Holdról származó kőzetminták összehasonlításával. (Más kérdés, hogy ez hogyan valósítható meg, elvégre, a köpeny mélyebb rétegeit nehezebb elérni, mint a Holdat.)

Az új vizsgálat kutatói azt remélik, hogy az ilyen hasonló munkák fényt deríthetnek arra, hogy mi teszi a Földet ilyen egyedivé, és hogy az egyediségben mennyire játszik szerepet a Theiával való ütközés. Ez a vizsgálat ugyanis azt sugallja, hogy ez az óriási becsapódás újfajta heterogenitást teremtett a Földön.