月亮他妈的残骸，封印在地底深处

在地球形成的太初时刻，同时诞生了两个“月亮”。一个漂浮在九天之外，另一个则封印在地底深处。任时光辗转40多亿年，彼此长存长在，却相隔分明，无从相见。

这故事随便说出来人敢信？可它的确是新近的合理科学猜想。

甚至登上了最近一期《自然》的封面 | nature.com 

在浩瀚的地球演化史里，月球的诞生足以位列第一章。

46亿年前，在行星诞生前的时代，太阳系还是一片混沌的尘埃盘。无数的尘埃与石块、冰块频繁撞击，并在撞击中融合、翻卷，逐渐在尘埃盘中“搓”出了无数圆滚滚的小球。这些圆球中的一颗，便是我们初生的地球。

当原始地球诞生时，同时也有无数“兄弟姐妹”一并诞生在这狂乱的萌生之舞中，成千上万的新生小球们，在轨道上漫无目的地飘荡、飞掠，好不热闹！与今日只有8颗行星的孤独太阳系相比，简直是另一片光景。

太阳系早期原行星盘想像图 | Lynette Cook

绝大多数初生的小球，也就是原行星，都没有活过太阳系最初的演化纪元。太阳系诞生早期的这场萌生盛景，在一开始，便注定是一场残酷的淘汰之局。

无他，原行星的轨道重叠度太高了。只要给予时间，它们那盘根错节的公转轨道，终归会令原行星们不可避免地大规模“碰头”或者“追尾”。当一堆个头差不多的原行星靠拢在一起，那就是教科书级的“N体问题”，只有实实在在的相撞与摧毁，才能彻底终结其间迷乱的纠缠与混沌。

我们的地球自然也逃不过这样的命运。科学家认为，在诞生不到1亿年的时间里，地球就挨撞了。撞击者来头还不小，个头足足有今日火星那么大。

当年那场原行星撞地球的想像图 | nature.com / Hernán Cañellas

当这太初版的“火星撞地球”发生时，无数碎片飞溅向太空。高速碎片逃离了地球的引力场，从此难寻踪迹；而那些低速的、没有突破地球引力场的碎片，则滞留在地球上空的轨道上，为重伤的地球点缀出了一副美丽的星环。

当构成星环的碎片也重复着同样疯狂轨迹，不断相撞、汇聚、“滚雪球”般徐徐增大后，一颗球状卫星便诞生了。这片不时即将孕育生命的大地上空，从此有了一轮明月。

这便是著名的“大撞击”（Giant Impact）假说。而那颗袭来的原行星，被称为“忒伊亚”（Θεία, Theia），月神之母。

有超级计算机模拟表明，这样一场大撞击可以在区区几小时内就形成月球 | NASA/Durham University/Jacob Kegerreis

这个假说堪称完美，不仅与天体物理上的恒星系演化模型相吻合，甚至当人类终于有能力对真正的月岩进行化学构成、同位素构成分析时，也都发现它们大量表现出与地球本体的亲缘性。

在月球自身那几乎明明白白的来龙去脉面前，人们开始关注起另一个似乎被有意无意忽视掉的问题：大量碎片倒是飞出去形成月亮了，可那么大一个忒伊亚对着地球糊脸，它糊在地球上的那部分物质跑哪去了？

让我们暂时抛开与时间有关的种种，回到空间本身。哪怕对于足以将探测器抛向太阳系边界的人类，那里也是至今仍无从抵达的空间——地球深部。

固态地球分为3个圈层——地核、地幔、地壳。这3个形象的名词，仿佛让地球瞬间幻化为一颗漂浮在宇宙中的大鸡蛋。作为蛋黄的地核覆盖着厚厚的蛋白——地幔，表面又裱上一层薄薄的地壳，可谓形象之极。

地球内部的圈层，从左往右依次是：地壳、地幔、外核、内核 | www.phys.org

可在地球科学家眼里，上述每一个圈层，都有着更加丰富的细节与结构。

地核，又被分为坚实的内核和流动的外核。内核富集了太初时刻沉入地球最深处的放射性元素。它们不断衰变，释放出核能，为整个地球提供地质活动所需的能量。与这个核反应堆直接接触的则是液态外核，滚烫铁浆活跃对流，构成驱动行星磁场的电动机。星球从此得以抵御太阳风，将射来的高能宇宙粒子变成无害的极光，静静抛洒在冰封的两极。

地壳，则承载着海洋与大陆，承载着生存在地球上的万物。这个裱覆星球的“蛋壳”，固定在地幔上部的刚性岩基上，构成岩石圈板块，在悠久的地质历史中分裂、聚合，徐徐漂移；时而星罗棋布，时而合众为一；控制着山岳的形成和洋流的迁徙，也控制着生灵的演化，种群分异。

唯独地幔，夹在两者之间的地幔，成为了一个不尴不尬的存在。

地核成分相对均一，运行机理也相对好理解，时不时还会有外星地核残片陨落到地球上（铁陨石），为了解地核的性质提供了直接窗口。更上部的地壳，人类直接呆在地表搞地质或搞点钻探就可以“亲密对话”。

但地幔呢？这个均厚2900公里、占了地球体积将近85%的圈层，有着复杂的内部成分差异；明明固态为主，却能活跃对流。其复杂的对流样貌，在地球物理学家眼里足以媲美波斯地毯上精美的绣花纹。

地壳之下的地幔，有着极其复杂的对流 | C. Lunau / SPL / Cosmos

关键是——你还几乎接触不到。

上天容易，入地难。人们之所以能把探测器发到太阳系边界，能接收到数百万光年外的电磁波，是因为我们头顶是一片稀薄的太空。脚下这数千公里可是扎扎实实的固体世界。人类至今最深的钻探记录——前苏联科拉超深钻（Кольская сверхглубокая скважина），12公里，也只钻到了大陆地壳的一半不到。

既然肉身难往、占据科学观测半壁江山的的电磁波也完全穿不透如此厚重的坚实岩体，那么只能靠大地自己想办法了。当大地自身活跃起来，将信息通过自身的撼动传递出来，我们方能一窥埋在地球深处中的种种谜团。

此即为地震波，我们与大地对话的语言。

通过地震波，可以了解地幔深处的结构 | Doyeon Kim/University of Maryland

地震波反映的信息很单调，主要是波速的变化。它基本原理也很简单：在不同成分或者不同密度的介质里，机械波传播速度不一样。好比中学读书时课堂上经常举的例子——贴着铁轨能远远听到火车驶来，那是因为声波在固体里传得比空气快。

就这么一个简简单单的原理，让人们“看”到了今日深埋在地幔底部的两个巨瘤。

它们的学名叫做大型低波速域（LLVP，Large Low-Velocity Province）。它形容的无非是地幔中地震波（尤其是剪切波）传递速度偏低的区域，换句话说，这两个区域内的物质构成，很可能跟周围地幔不大一样。

核幔边界上红的那两大坨，便是大型低剪切波速域LLVP | nature.com

其实吧，这个东西本身不是什么新鲜发现了。地球科学家一直热衷于探讨它们在地幔对流中参与的角色。

事情往往最怕往深了问。问深了，很多事琢磨琢磨就有点细思恐极了。

就比如：它们为什么会在那儿？

来自美国亚利桑那州立大学和加州理工学院的研究者袁迁博士（Dr. Qian Yuan）及其团队，在最近发表于《Nature》的成果^[1]里，就抛出了这样的解答——

这两坨地幔里的“异物”，很可能就是当年忒伊亚糊在地球上的残骸。历经悠久时光，它们陪伴着地球一同演化，仿佛是45亿年前的“月母”在地底留下的“影子月亮”。

参见“地下之月”  | wikipedia / Sanne.cottaar 

显然，直接下去考察LLVP，或者指望什么超级火山大喷发把新鲜的LLVP捎带一小坨上来，都是不现实的。甚至这个时候，连地震波也显得爱莫能助——道理很简单：咱这个小地球也不能天天大地震不是。

这已然是科学的疆界，而突破边界的，是想象力和运算力的圆舞。

很简单：在计算机里模拟地幔的物理参数，然后手搓一个忒伊亚糊上去，看看赛博忒伊亚是否会沉入电子地幔。

于是它就真沉进去了，而且沉入后表现出的地球物理性质也跟今日的LLVP几无相异。

地幔深处的大型低波速域，可能就是忒伊亚糊在地球上的残骸 | 邓洪平、杭州思斐迩科技有限公司

按说故事到此也就为止了，验证了科学家充满想象力、却又没有什么不对的想象。但LLVP本身还有一个不能忽视的特质——作为“异物”的它们，与周围地幔的物理性质差异十分显著，很容易在地核的加热下大规模上浮，突破周围地幔的阻力，然后一路升腾，直至冲击地壳、刺破地表。

在地球历史上，当类似的场景发生，刺破地表的巨量岩浆将诱发极端旺盛的岩浆喷溢，而同时期的生物圈，却发生了大规模的集群绝灭事件，一度抹去了高达70%、80%乃至90%的物种数量。

二叠纪-三叠纪生物大灭绝，便伴随着大规模的火山喷发活动 | José-Luis Olivares/MIT

地质学家把这样的升腾之流，叫做超级地幔柱（superplume）。眼下还没有人说得清楚，在不久的未来，它们究竟会不会再一次升腾。

亘古之物不时向生命世界亮出它蛰伏于地底的獠牙。尽管如此，LLVP及其孕育的地幔柱在地球历史上却着实算不上永远的破坏者。

“地下之月”毕竟贮存着星核释放的光和热。在地球几度冰封的岁月里，或许是它为地球解了围，令地表重新恢复生机；在板块凝聚、大陆漂移几近停滞的周期里，或许是它重新驱赶板块们四处漂流，并重新创造了新生的大洋。

太初冲撞，天地双子，一同陪伴着我们的行星。这是跨越亿万年的共存与演化 | nature.com / Hernan Canellas

就这样，原行星的余韵，至今仍在我们的头顶和我们的脚下活跃着。忒伊亚的双子，深度融入了地球的演化历史。时而为其孕育，时而为其扰动，最终在智慧降临于世的时代，得以成为智慧生命的研究对象，从此在文明的记录里，留下了存在的想象与证明。

我们与“月之一族”的对话显然还要继续。为了过去，也为了未来。

作者：溯鹰

编辑：Steed

封面图来源：nature.com / Hernan Canellas

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