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后期吸积和巨型撞击

地球行星形成过程中混乱的最后阶段,此时数十个月球到火星大小的胚胎相互碰撞,形成岩石行星。

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Definition

后期吸积是地球行星形成的最后阶段,其中大型行星胚胎通过巨型撞击相互碰撞和合并,完成岩石行星的组装。

Scope

本主题涵盖岩石行星形成的最后阶段,其中行星胚胎之间的引力相互作用导致轨道交叉和数千万年间的一系列巨型碰撞。它包括地球行星组装的N体模型、巨型撞击的能量学和后果(如岩浆海洋和核心合并)、月球的巨型撞击起源,以及后期吸积在输送挥发物和行星地幔中高度亲铁元素方面的作用。

Core questions

  • 胚胎之间的引力相互作用如何导致地球行星的最终数量和间距?
  • 形成月球的撞击条件是什么?为什么月球的铁含量较低?
  • 巨型撞击如何设定岩石行星的自转状态、倾角和整体组成?
  • 地球上的水和挥发物有多少是在后期吸积期间和之后到达的?

Key theories

月球的巨型撞击起源
原地球与一个火星大小的天体发生碰撞,喷射出主要由地幔物质组成的盘状物,月球从中吸积形成,这解释了月球较小的铁核和地月系统的高角动量。
混乱的地球行星组装
N体模拟表明,一群行星胚胎通过交叉轨道和随机巨型碰撞演化成少数地球行星,自然地产生了它们质量和自转的多样性。

Mechanisms

气体盘消散后,引力扰动激发行星胚胎的轨道,直到它们交叉并碰撞。巨型撞击释放巨大能量,将行星熔化成岩浆海洋,合并金属核心,并喷射出可以重新吸积或形成卫星的碎片。核心形成后持续的轰击,称为后期吸积,在地幔上增加了一层物质。

Clinical relevance

巨型撞击解释了岩石行星和月球的关键特征,并有助于限制水和生命必需挥发物向早期地球的输送。

History

月球巨型撞击假说于20世纪70年代中期由哈特曼和戴维斯以及独立研究的卡梅隆和沃德提出,并于2001年通过卡努普和阿斯福格等人的流体动力学模拟获得了定量支持。20世纪90年代以来的N体研究确立了地球行星形成过程中混乱的、以碰撞为主的图景。

Debates

地球和月球的同位素相似性
地球和月球几乎相同的同位素组成很难与主要由撞击体形成的月球相协调,这促使人们提出了各种替代的高能撞击情景。

Key figures

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

Related topics

Seminal works

  • hartmanndavis1975
  • canup2001
  • chambers2001

Frequently asked questions

月球是如何形成的?
主流观点认为,一个火星大小的天体撞击了年轻的地球,将熔融和汽化的岩石抛入轨道,月球从中迅速吸积形成;这解释了月球较小的铁核。
地球的最终组装花了多长时间?
模型和同位素测年表明,地球在太阳系历史的最初约一亿年内完成了大部分生长,最终以形成月球的撞击结束。

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