行星壳层的碰撞剥蚀

行星吸积与演化的地球化学研究已援引不同程度的碰撞剥蚀来解释行星与球粒陨石之间整体组成的差异。在此我们对吸积过程中的“壳层剥蚀”及其关键地球化学后果进行完整的动力学评估。我们给出了分异岩石星子与行星胚胎之间碰撞的光滑粒子流体动力学模拟。我们发现撞击过程中壳层相对于地幔优先丢失，并发展了一个近似最大残骸中剩余壳层质量的标度律。利用该标度律和一组近期的 N 体模拟，我们估算了行星胚胎吸积过程中壳层剥蚀对不相容元素丰度的最大影响。我们发现胚胎吸积时平均有三分之一的初始壳层被剥蚀，若被剥蚀壳层不再吸积，则产热元素预算减少约 20%。壳层侵蚀可导致不相容元素的非球粒陨石比值，但该效应大小敏感依赖于壳层形成熔融过程的细节。Lu/Hf 体系在广泛的壳层形成情景下发生分馏。以钙长辉长无球粒陨石（星子硅酸盐熔融产物，被认为是灶神星壳层）作为吸积中部分丢失的星子壳层 Lu/Hf 的参考，我们预测地球现今可演化出超球粒陨石的 176-Hf/177-Hf（万分之 3-5）。此类数值与地球整体的组成估计相符。吸积中行星壳层的剥蚀可导致亲石元素整体组成的可探测变化，但分馏相对细微，且敏感依赖于再吸积效率。