20世纪80年代，地球物理学家有了一个惊人的发现:在地球中心附近的深处发现了两个大陆大小的不寻常物质团，一个在非洲大陆下面，一个在太平洋下面。每个斑点的大小是月球的两倍，可能由不同比例的元素组成，而不是它周围的地幔。

　　这些奇怪的斑点——正式名称为大低速省(llvp)——是从哪里来的?由加州理工学院的研究人员领导的一项新研究表明，它们是数十亿年前与地球剧烈碰撞的一颗古老行星的残留物，在同样的巨大撞击中创造了我们的月球。

　　这项发表在《自然》杂志上的研究还为另一个行星科学之谜提供了答案。长期以来，研究人员一直假设月球是在地球和一颗名为忒伊亚的较小行星发生巨大撞击后形成的，但在小行星带或陨石中从未发现过忒伊亚的痕迹。这项新的研究表明，忒伊亚的大部分被年轻的地球吸收，形成了llvp，而撞击产生的残余碎片合并成月球。

　　这项研究是由钱媛领导的，他是O.K. Earl博士后学者研究助理，在埃莉诺和约翰·r·麦克米兰地质和地球化学教授保罗·阿西莫(93年硕士，97年博士)的实验室;Michael Gurnis, John E. and Hazel S. Smits地球物理学教授，Clarence R. Allen领导主席，加州理工学院地震学实验室主任，加州理工学院施密特软件工程学院院长。

　　科学家们首先通过测量穿过地球的地震波发现了llvp。地震波在不同的物质中以不同的速度传播，在20世纪80年代，首次出现了地球结构深处大规模三维变化的迹象。在最深处的地幔中，地震波模式由靠近地核的两个大型结构的特征主导，研究人员认为这两个结构具有异常高的铁含量。高铁含量意味着这些区域比周围环境密度大，导致地震波穿过它们的速度变慢，并因此被称为“大低速省”。

　　袁是一名训练有素的地球物理学家，2019年，他参加了亚利桑那州立大学教授米哈伊尔·佐洛托夫(Mikhail Zolotov)举办的一场关于行星形成的研讨会。佐洛托夫提出了大碰撞假说，而钱则指出月球的铁含量相对丰富。佐洛托夫补充说，没有发现一定与地球相撞的撞击物的痕迹。

　　“就在米哈伊尔说没有人知道撞击物现在在哪里之后，我有了一个‘尤里卡时刻’，意识到富含铁的撞击物可能已经变成了地幔斑点，”袁说。

　　Yuan与多学科的合作者一起为忒伊亚的化学成分及其对地球的影响建立了不同的模型。模拟结果证实，碰撞的物理作用可能导致了llvp和月球的形成。忒伊亚的一些地幔可能与地球的地幔结合在一起，最终聚集并结晶在一起，形成了今天在地球核心-地幔边界可以探测到的两个不同的斑点;碰撞产生的其他碎片混合在一起形成了月球。

　　考虑到如此剧烈的撞击，为什么忒伊亚的物质会聚集成两个不同的斑点，而不是与形成行星的其他物质混合在一起?研究人员的模拟表明，忒伊亚撞击产生的大部分能量仍然留在地幔的上半部分，这使得地球的下地幔比早期低分辨率撞击模型估计的要冷。由于下地幔并没有被撞击完全融化，来自忒伊亚的富含铁的物质在向地幔底部筛去的过程中基本上保持完整，就像一盏熄灭的熔岩灯里的彩色石蜡团一样。如果下地幔温度更高(也就是说，如果它从撞击中获得了更多的能量)，它就会与富含铁的物质混合得更彻底，就像搅拌过的颜料锅里的颜色一样。

　　下一步是研究忒伊亚早期在地球深处的异质物质是如何影响我们星球的内部过程的，比如板块构造。

　　“认为llvp是忒伊亚遗迹的一个合乎逻辑的推论是，它们非常古老，”Asimow说。“因此，下一步研究它们对地球最早的进化产生了什么影响是有道理的，比如在适合现代板块构造的条件出现之前，俯冲的开始，第一块大陆的形成，以及现存最古老的陆地矿物的起源。”