Acreção de Estágio Tardio e Impactos Gigantes

A fase final caótica da formação de planetas terrestres, quando algumas dezenas de embriões do tamanho da Lua a Marte colidem para formar os planetas rochosos.

Definition

A acreção de estágio tardio é a fase final da formação de planetas terrestres na qual grandes embriões planetários colidem e se fundem através de impactos gigantes, completando a montagem dos planetas rochosos.

Scope

Este tópico abrange o último estágio da formação de planetas rochosos, no qual as interações gravitacionais entre embriões planetários impulsionam órbitas cruzadas e uma sequência de colisões gigantes ao longo de dezenas de milhões de anos. Inclui modelos N-corpos da montagem de planetas terrestres, a energética e as consequências de impactos gigantes, como oceanos de magma e fusão de núcleos, a origem da Lua por impacto gigante, e o papel da acreção tardia na entrega de voláteis e dos elementos altamente siderófilos dos mantos planetários.

Core questions

• Como as interações gravitacionais entre embriões levam ao número final e ao espaçamento dos planetas terrestres?
• Quais foram as condições do impacto que formou a Lua, e por que a Lua é empobrecida em ferro?
• Como os impactos gigantes definiram os estados de rotação, obliquidades e composições em massa dos planetas rochosos?
• Quanta água e voláteis da Terra chegaram durante e após a acreção tardia?

Key theories

Origem da Lua por impacto gigante

Uma colisão entre a proto-Terra e um corpo do tamanho de Marte ejetou um disco de material predominantemente do manto do qual a Lua se acrecionou, explicando o pequeno núcleo de ferro da Lua e o alto momento angular do sistema Terra-Lua.

Montagem caótica de planetas terrestres

Simulações N-corpos mostram que uma população de embriões planetários evolui através de órbitas cruzadas e colisões gigantes estocásticas para um pequeno número de planetas terrestres, produzindo naturalmente variedade em suas massas e rotações.

Mechanisms

Após a dispersão do disco de gás, perturbações gravitacionais excitam as órbitas dos embriões planetários até que se cruzem e colidam. Impactos gigantes depositam uma energia enorme, derretendo planetas em oceanos de magma, fundindo núcleos metálicos e ejetando detritos que podem reacretar ou formar um satélite. O bombardeio contínuo após a formação do núcleo, denominado acreção tardia, adiciona uma camada de material ao manto.

Clinical relevance

Impactos gigantes explicam características-chave dos planetas rochosos e da Lua, e ajudam a restringir a entrega de água e voláteis essenciais à vida à Terra primitiva.

History

A hipótese do impacto gigante para a Lua surgiu em meados da década de 1970 a partir do trabalho de Hartmann e Davis e, independentemente, de Cameron e Ward, e ganhou apoio quantitativo de simulações hidrodinâmicas, como as de Canup e Asphaug em 2001. Estudos N-corpos a partir da década de 1990 estabeleceram o cenário caótico e dominado por colisões da formação de planetas terrestres.

Debates

Similaridade isotópica da Terra e da Lua

As composições isotópicas quase idênticas da Terra e da Lua são difíceis de conciliar com uma Lua formada principalmente pelo impactor, motivando uma série de cenários alternativos de impacto de alta energia.

Key figures

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

Seminal works

• hartmanndavis1975
• canup2001
• chambers2001

Frequently asked questions

Como a Lua se formou?

A visão principal é que um corpo do tamanho de Marte atingiu a jovem Terra, lançando rocha derretida e vaporizada em órbita, da qual a Lua se acrecionou rapidamente; isso explica o pequeno núcleo de ferro da Lua.

Quanto tempo levou a montagem final da Terra?

Modelos e datação isotópica sugerem que a Terra completou a maior parte de seu crescimento dentro de aproximadamente os primeiros cem milhões de anos da história do Sistema Solar, terminando com o impacto que formou a Lua.