对类地行星随机晚期 veneer 的动力学和碰撞约束
摘要
鉴于高度亲铁元素 (HSEs) 在分异过程中倾向于并入地核，地球地幔中的 HSEs 被认为是在巨型撞击阶段结束后作为‘晚期 veneer'吸积而来的。Bottke 等人 (2010) 提出，如果晚期 veneer 的特征是大型 (D = 1000-4000km) 撞击体，则可以解释地球与月球之间巨大的 HSE 丰度比。在此，我们模拟了类地行星在从吸积结束到约 5 亿年后晚期重轰炸期开始之间的随机晚期 veneer 阶段的演化。我们表明，一个质量为 0.05 个地球质量、主要由大型 (D > 1000km) 天体主导的晚期 veneer 群体，自然地向地球输送了约 0.01 个地球质量的 veneer，这与约束条件一致。类地行星的偏心率和倾角因与最大的晚期 veneer 天体的近距离遭遇而被激发。我们发现，若满足以下任一条件，则与它们 veneer 后的轨道符合得最好：a) 类地行星在 veneer 前的角动量亏损 AMD_0 小于当前值 AMD_now 的一半，或 b) AMD_0 <= AMD_now 且 veneer 仅限于较小 (D_max <= 2000km) 的天体。对金星、地球和火星的 veneer 撞击主要是吸积性的，但对水星和月球则主要是侵蚀性的。在约 20% 的模拟中，发生了一次高能撞击，可能移除了水星超过 25% 的质量，从而增加了其铁的质量分数。我们表明，由于较大撞击的侵蚀性质，月球无法从大于 500-1000km 的物体上吸积任何物质。无论其尺寸分布如何，只要地球的大部分 veneer 来自大型天体，包含大型撞击体 (D >= 500-1000km) 的晚期 veneer 即可解释地球与月球之间巨大的 HSE 丰度比。随机晚期 veneer 撞击所赋予的自转角动量远超水星和金星当前的数值。
引用
@article{arxiv.1306.4325,
title = {Dynamical and collisional constraints on a stochastic late veneer on the terrestrial planets},
author = {Sean N. Raymond and Hilke E. Schlichting and Franck Hersant and Franck Selsis},
journal= {arXiv preprint arXiv:1306.4325},
year = {2015}
}
备注
Icarus, in press. 33 pages, 5 figures