Формирование луны долгое время оставалось для ученых загадкой. Наиболее авторитетная теория гласила, что в один из этапов роста Земли, примерно 4,5 млрд лет тому назад, произошло столкновение нашей планеты с некоей протопланетой размером с Марс, которую иногда называют Тейя. Из осколков этого столкновения и возникла затем Луна.

Численное моделирование показало, что Луна, скорее всего, должна была унаследовать вещество в первую очередь от Тейи, тогда как молодая Земля — или Гея — из-за своей куда большей массы оставила себе лишь небольшое количество элементов Тейи. Поскольку химический состав Земли и Тейи был разным, то и у Луны должен быть значимо отличающийся от земного состав. Однако высокоточный радиоизотопный анализ показал, что у Земли и Луны на удивление похожий состав, что ставит модель ударного формирования Луны под сомнение.

Ученые из Академии наук Китая разработали новый вычислительный метод гидродинамики (MFM), точно моделирующий турбулентность и смешение веществ, пишет Phys.org. Проведя большое количество моделирований, они обнаружили, что после удара на молодой Земле произошло наслоение мантии, причем у верхней и нижней мантий был разный состав и состояние. В частности, в верхней мантии был океан магмы, созданный в результате смешения вещества Гейи и Тейи, а  нижняя мантия оказалась по большей части твердой и сохранила состав Гейи.

После обсуждения своего открытия с коллегами из Швейцарии, исследователи поняли, что наслоение мантий могло сохраниться и по сей день, что соответствует глобальным сейсмическим процессам в средней части мантии, на глубине примерно 1000 км.

«Наше открытие оспаривает традиционное представление о том, что гигантское столкновение привело к гомогенизации ранней Земли, — сказал профессор Дэн Хунпинь, руководитель команды астрономов из Шанхайской обсерватории. — Наоборот, сформировавший Луну сильный удар оказывается источником гетерогенности ранней мантии и является отправной точкой геологической эволюции Земли на протяжении 4,5 млрд лет».

В качестве примеров неоднородности мантии Земли ученые назвали два аномальных региона — крупные области с низкой скоростью сдвига, имеющие большое влияние на формирование суперконтинентов и другие геологические процессы. Они тянутся на тысячи километров в основании мантии. Один расположен под тектонической плитой Африки, другой — под тектонической плитой Тихого океана. Когда через эти области проходят сейсмические волны, их скорость значительно падает.

Изучение старых континентов свидетельствовало о том, что они, на самом деле, имеют более сложную и гетерогенную структуру, чем современная литосфера. Однако до сих пор ученые не знали, что вызывало появление этих различий, и как они сформировались. Международная команда исследователей обнаружила, что элементы самых первых континентов Земли все еще остаются в мантии.