Accrétion tardive et impacts géants

La phase finale chaotique de la formation des planètes telluriques, lorsque quelques dizaines d'embryons de la taille de la Lune à Mars entrent en collision pour former les planètes rocheuses.

Definition

L'accrétion tardive est la phase finale de la formation des planètes telluriques au cours de laquelle de grands embryons planétaires entrent en collision et fusionnent par des impacts géants, achevant ainsi l'assemblage des planètes rocheuses.

Scope

Ce sujet couvre la dernière étape de la formation des planètes rocheuses, au cours de laquelle les interactions gravitationnelles entre les embryons planétaires entraînent des orbites sécantes et une séquence de collisions géantes sur des dizaines de millions d'années. Il inclut les modèles N-corps de l'assemblage des planètes telluriques, l'énergétique et les conséquences des impacts géants tels que les océans de magma et la fusion des noyaux, l'origine de la Lune par impact géant, et le rôle de l'accrétion tardive dans l'apport de volatils et des éléments fortement sidérophiles des manteaux planétaires.

Core questions

• Comment les interactions gravitationnelles entre les embryons mènent-elles au nombre final et à l'espacement des planètes telluriques ?
• Quelles étaient les conditions de l'impact qui a formé la Lune, et pourquoi la Lune est-elle appauvrie en fer ?
• Comment les impacts géants ont-ils déterminé les états de rotation, les obliquités et les compositions globales des planètes rocheuses ?
• Quelle quantité d'eau et de volatils de la Terre est arrivée pendant et après l'accrétion tardive ?

Key theories

Origine de la Lune par impact géant

Une collision entre la proto-Terre et un corps de la taille de Mars a éjecté un disque de matière principalement mantellique à partir duquel la Lune s'est accrétée, expliquant le petit noyau de fer de la Lune et le moment angulaire élevé du système Terre-Lune.

Assemblage chaotique des planètes telluriques

Les simulations N-corps montrent qu'une population d'embryons planétaires évolue par des orbites sécantes et des collisions géantes stochastiques en un petit nombre de planètes telluriques, produisant naturellement une variété dans leurs masses et leurs rotations.

Mechanisms

Après la dispersion du disque de gaz, les perturbations gravitationnelles excitent les orbites des embryons planétaires jusqu'à ce qu'elles se croisent et entrent en collision. Les impacts géants déposent une énergie énorme, fondant les planètes en océans de magma, fusionnant les noyaux métalliques et éjectant des débris qui peuvent se ré-accréter ou former un satellite. Un bombardement continu après la formation du noyau, appelé accrétion tardive, ajoute un placage de matière au manteau.

Clinical relevance

Les impacts géants expliquent les caractéristiques clés des planètes rocheuses et de la Lune, et ils aident à contraindre l'apport d'eau et de volatils essentiels à la vie à la Terre primitive.

History

L'hypothèse de l'impact géant pour la Lune a émergé au milieu des années 1970 des travaux de Hartmann et Davis et, indépendamment, de Cameron et Ward, et a obtenu un soutien quantitatif grâce à des simulations hydrodynamiques telles que celles de Canup et Asphaug en 2001. Les études N-corps à partir des années 1990 ont établi le tableau chaotique et dominé par les collisions de la formation des planètes telluriques.

Debates

Similarité isotopique de la Terre et de la Lune

Les compositions isotopiques quasi identiques de la Terre et de la Lune sont difficiles à concilier avec une Lune formée principalement à partir de l'impacteur, ce qui motive une série de scénarios d'impacts à haute énergie alternatifs.

Key figures

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

Seminal works

• hartmanndavis1975
• canup2001
• chambers2001

Frequently asked questions

Comment la Lune s'est-elle formée ?

La théorie dominante est qu'un corps de la taille de Mars a frappé la jeune Terre, projetant de la roche fondue et vaporisée en orbite, à partir de laquelle la Lune s'est rapidement accrétée ; cela explique le petit noyau de fer de la Lune.

Combien de temps a duré l'assemblage final de la Terre ?

Les modèles et la datation isotopique suggèrent que la Terre a achevé la majeure partie de sa croissance au cours des cent premiers millions d'années de l'histoire du Système solaire, se terminant par l'impact formant la Lune.