지구 깊은 부분에는 달 2배 크기에 이르는 거대한 물질 덩어리가 있다. 이 거대한 물질 덩어리에 대해 조사한 애리조나주립대학 연구팀은 이게 태고 지구에 충돌한 행성 잔해라는 걸 발견했다고 한다.
이전 발견에 따르면 지구 중심 근처 심부에 대륙 정도 크기인 드문 물질 덩어리가 2개 존재한다는 것. 이 물질 덩어리 중 하나는 아프리카 대륙 지하에 존재하며 다른 하나는 태평양 지하에 있다. 지난 10년간 연구에서 각각 덩어리에서 달 2배 정도 크기여서 주위에 있는 맨틀과는 다른 비율 원소로 구성되어 있을 가능성이 높은 것도 판명됐다. 덧붙여 이는 달 2배나 많은 물질 덩어리로 LLSVP라고 불리고 있다.
이런 LLSVP가 어디에서 왔는지를 조사하는 최신 연구에서 LLSVP는 수십억 년 전에 일어난 행성 충돌에서 발생한 잔해일 가능성이 지적됐다. LLSVP 형성 수수께끼에 대해 조사한 연구팀은 논문을 11월 1일 학술지 네이처에 게재했다.
과학자는 1980년대부터 지구 심부에 비정상적인 조성으로 기원 불명인 거대한 덩어리인 LLSVP 존재를 인식해왔다. LLSVP는 상당히 거대하며 이를 지구 표면에 배치하면 100km 두께 층이 생겨 버린다고 한다.
달은 지구와 테이아라는 작은 행성이 충돌했을 때 여파로 탄생했다는 가설이 세워지고 있지만 소행성대나 운석으로부터 테이아 흔적은 발견되지 않았다. 하지만 연구팀에 따르면 테이아 대부분은 태고 지구에 흡수되어 LLSVP를 형성했을 가능성이 있다고 한다. 또 테이아 충돌에 의해 발생한 단편이 달을 형성했을 가능성이 있다는 지적이다.
연구팀은 달 내부에는 충돌 전 지구와 테이아를 모두 나타내는 물질이 포함되어 있는 것 같지만 지구에 위치한 테이아 잔존물이 무엇이고 10억 년에 걸친 지구 내부 역할에 의해 소거되어 버려 균질화된 것으로 생각한 핵과 맨틀간 경계가 존재한다는 걸 논증하는 첫 연구라는 것.
연구자는 지구를 통과하는 지진파를 측정해 LLSVP를 발견했다. 지구 심부에 있는 LLSVP는 철 함량이 비정상적으로 높기 때문에 지진파 통과를 느리게 전달한다. 이 때문에 1980년대에서도 지구 심부에 거대한 물질 구성을 한 다른 덩어리가 존재하는 걸 인식할 수 있었다고 한다. 연구팀은 지구 안에 존재하는 덩어리는 달을 형성한 행성 충돌 잔해인 것 같다며 거대한 덩어리는 지구 밖에서 온 물질이라고 밝혔다.
연구팀은 달에는 비교적 많은 철이 포함되어 있다며 달 형성 원인이 된 지구에 충돌한 테이아 흔적이 발견되지 않았다는 말을 들었을 때 LLSVP가 테이아 잔해에 의해 형성되고 있을 가능성을 생각했다고 한다. 연구팀은 테이아 화학 조성과 지구에 미치는 영향에 대한 다양한 시나리오를 모델링했다. 이후 모델별 시뮬레이션을 한 결과 테이아가 지구에 충돌한 뒤 LLSVP와 달 형성 모델 모두에 연결됐을 가능성이 있는 것으로 나타났다.
테이아가 LLSVP와 달로 나뉘었을 경우는 시뮬레이션에 의해 밝혀졌다. 시뮬레이션에 따르면 테이아가 지구에 충돌했을 때 발생하는 많은 에너지가 맨틀 상부에 남아 있으며 지구 하반부에 있는 맨틀은 원래 추정보다 저온으로 남아 있어 완전히 녹지 않고 테이아 유래 철분이 풍부한 물질이 LLSVP로 남아 있을 가능성이 있다.
더구나 맨틀 대류 시뮬레이션을 실시해 테이아 유래 철 함유율이 많은 물질이 지구 맨틀 안에 가라앉아 축적될 가능성이 있는 것도 밝혀졌다. 연구팀은 테이아 유래 물질이 45억 년간 지구 맨틀에 머물렀을 가능성이 충분하다고 말한다. 연구팀은 달 외부가 아닌 지구 안쪽으로 눈을 돌려 달을 형성하는 거대한 충돌이라는 태고 우주에서 일어난 대참사 흔적을 발견할 수 있었다고 밝히고 있다. 관련 내용은 이곳에서 확인할 수 있다.