金星、地球与火星的形成：同位素约束
摘要
我们从不同行星形成模型与同位素数据的角度讨论类地行星形成的当前认知，这些数据包括来自行星构建块的 182Hf-182W、U-Pb、亲石-亲铁元素、48Ca/44Ca 同位素样品，金星与地球大气中的 36Ar/38Ar、20Ne/22Ne、36Ar/22Ne 同位素比值，地球深部地幔中预期的太阳 3He 丰度，以及揭示早期原行星吸积时间的地球 D/H 海水比值。能够解释不同同位素比值的吸积情景，包括约 50 Myr 后的月球形成事件，支持以下理论：地球质量的大部分（>80%）极有可能在 10-30 Myr 内吸积完成。通过对前述同位素的联合分析发现，原地球在最初的约 4-5 Myr（原行星盘的大致寿命）内吸积了 0.5-0.6 MEarth。对于金星，现有的大气稀有气体数据过于不确定，无法精确约束该行星的吸积情景。然而，根据现有的 Ar 和 Ne 同位素测量，原金星可能在盘耗散前增长到 0.85-1.0 MVenus。经典类地行星形成模型一直难以在原行星盘典型寿命内从最微小物质快速生长出大行星胚胎。卵石吸积可解决这一长期的时间尺度争议。卵石吸积与流不稳定性产生大型星子，在该早期吸积阶段生长为火星大小及更大的行星胚胎。吸积后期可由 Grand-Tack、环带或贫盘模型很好地解释。卵石吸积与星子吸积/巨碰撞的相对作用尚不清楚，应通过包含卵石与多个原行星的 N 体模拟加以研究。
引用
@article{arxiv.2102.06173,
title = {Formation of Venus, Earth and Mars: Constrained by isotopes},
author = {H. Lammer and R. Brasser and A. Johansen and M. Scherf and M. Leitzinger},
journal= {arXiv preprint arXiv:2102.06173},
year = {2021}
}
备注
49 pages, 7 figures. This is a preprint of an article published in Space Science Reviews. The final authenticated version can be found online at: https://doi.org/10.1007/s11214-020-00778-4