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高初始自转轴倾角的地月系统的潮汐演化

地球与行星天体物理 2021-07-08 v1

摘要

月球起源于巨撞击的说法已被普遍接受,但月球形成的许多方面仍知之甚少且存在争议。Ćuk等人(2016)提出,若撞击使地月系统留下高倾角和高角动量,则可解释月球轨道倾角和其与地球的同位素相似性。在该情景中,拉普拉斯平面转变(月球轨道从地球形状引力影响过渡到太阳引力影响)期间的不稳定性,既会将系统角动量降至现今值,也会产生月球轨道倾角。近期,Tian和Wisdom(2020)发现了关于拉普拉斯平面转变的新动力学约束,并得出结论:地月系统不可能从高倾角初始状态演化而来。本文证明,初始高倾角的地月系统可以演化至现今状态,并确认自旋-轨道长期共振是拉普拉斯平面转变后期的关键动力学机制。Tian和Wisdom(2020)的部分模拟未遇到这一后期长期共振,因为其模型抑制了倾角潮汐及由此产生的倾角阻尼。我们的结果表明,使地球留下高角动量和高倾角(θ>61\theta > 61^{\circ})的巨撞击,是解释地月系统诸多性质(包括其角动量与倾角、地球与月球的地球化学以及月球倾角)的一个有前景的情景。

关键词

引用

@article{arxiv.2107.03353,
  title  = {Tidal Evolution of the Earth-Moon System with a High Initial Obliquity},
  author = {Matija Ćuk and Simon J. Lock and Sarah T. Stewart and Douglas P. Hamilton},
  journal= {arXiv preprint arXiv:2107.03353},
  year   = {2021}
}

备注

Accepted for the Planetary Science Journal