Acreción en la Etapa Tardía e Impactos Gigantes

La caótica fase final de la formación de planetas terrestres, cuando unas pocas docenas de embriones del tamaño de la Luna a Marte colisionan para formar los planetas rocosos.

Definition

La acreción en la etapa tardía es la fase final de la formación de planetas terrestres en la que grandes embriones planetarios colisionan y se fusionan a través de impactos gigantes, completando el ensamblaje de los planetas rocosos.

Scope

Este tema abarca la última etapa de la formación de planetas rocosos, en la que las interacciones gravitacionales entre los embriones planetarios impulsan órbitas cruzadas y una secuencia de colisiones gigantes a lo largo de decenas de millones de años. Incluye modelos N-cuerpos del ensamblaje de planetas terrestres, la energética y las consecuencias de impactos gigantes como océanos de magma y fusión de núcleos, el origen de la Luna por impacto gigante, y el papel de la acreción tardía en el suministro de volátiles y los elementos altamente siderófilos de los mantos planetarios.

Core questions

• ¿Cómo las interacciones gravitacionales entre los embriones conducen al número final y al espaciamiento de los planetas terrestres?
• ¿Cuáles fueron las condiciones del impacto que formó la Luna, y por qué la Luna está empobrecida en hierro?
• ¿Cómo los impactos gigantes establecieron los estados de rotación, las oblicuidades y las composiciones a granel de los planetas rocosos?
• ¿Cuánta agua y volátiles de la Tierra llegaron durante y después de la acreción tardía?

Key theories

Origen de la Luna por impacto gigante

Una colisión entre la proto-Tierra y un cuerpo del tamaño de Marte eyectó un disco de material mayormente del manto del cual se acrecentó la Luna, lo que explica el pequeño núcleo de hierro de la Luna y el alto momento angular del sistema Tierra-Luna.

Ensamblaje caótico de planetas terrestres

Las simulaciones N-cuerpos muestran que una población de embriones planetarios evoluciona a través de órbitas cruzadas y colisiones gigantes estocásticas en un pequeño número de planetas terrestres, produciendo naturalmente variedad en sus masas y rotaciones.

Mechanisms

Después de que el disco de gas se dispersa, las perturbaciones gravitacionales excitan las órbitas de los embriones planetarios hasta que se cruzan y colisionan. Los impactos gigantes depositan una enorme energía, fundiendo planetas en océanos de magma, fusionando núcleos metálicos y eyectando escombros que pueden volver a acrecentarse o formar un satélite. El bombardeo continuo después de la formación del núcleo, denominado acreción tardía, añade una capa de material al manto.

Clinical relevance

Los impactos gigantes explican características clave de los planetas rocosos y la Luna, y ayudan a restringir el suministro de agua y volátiles esenciales para la vida a la Tierra primitiva.

History

La hipótesis del impacto gigante para la Luna surgió a mediados de la década de 1970 del trabajo de Hartmann y Davis e, independientemente, de Cameron y Ward, y obtuvo apoyo cuantitativo de simulaciones hidrodinámicas como las de Canup y Asphaug en 2001. Los estudios N-cuerpos desde la década de 1990 en adelante establecieron la imagen caótica y dominada por colisiones de la formación de planetas terrestres.

Debates

Similitud isotópica de la Tierra y la Luna

Las composiciones isotópicas casi idénticas de la Tierra y la Luna son difíciles de conciliar con una Luna formada principalmente a partir del impactador, lo que motiva una serie de escenarios de impacto de alta energía alternativos.

Key figures

• William Hartmann
• Robin Canup
• Erik Asphaug
• John Chambers

Seminal works

• hartmanndavis1975
• canup2001
• chambers2001

Frequently asked questions

¿Cómo se formó la Luna?

La visión principal es que un cuerpo del tamaño de Marte golpeó la joven Tierra, lanzando roca fundida y vaporizada a la órbita, de la cual la Luna se acrecentó rápidamente; esto explica el pequeño núcleo de hierro de la Luna.

¿Cuánto tiempo tardó el ensamblaje final de la Tierra?

Los modelos y la datación isotópica sugieren que la Tierra completó la mayor parte de su crecimiento dentro de los primeros cien millones de años de la historia del Sistema Solar, terminando con el impacto que formó la Luna.