快速生长火星：胚胎形成的高分辨率GPU模拟
地球与行星天体物理
2021-02-11 v1
摘要
近期高精度陨石数据改进了对类地行星形成时标与总体成分的约束。高分辨率N体模拟使得胚胎生长时标与吸积区能够直接与这些约束相比较。在本文中，我们利用基于GPU的N体代码GENGA，给出了由多达41,000个完全自引力星子组成的盘形成胚胎的高分辨率模拟结果。我们的结果表明，胚胎的生长高度依赖于初始条件。质量更大的初始星子、更短的气体盘衰减时标以及初始偏心的木星和土星（EJS）均导致胚胎更快生长。小行星带物质由此可通过扫掠式长期共振被植入类地行星区域。这可能解释由火星Hf-W年代学推断出的火星在10 Myr内的快速生长。扫掠式长期共振几乎完全清空小行星带，并将该物质沉积于水星-金星区域，改变了那里胚胎的成分。这可能导致水星-金星区域的胚胎从2 AU以外吸积了出乎意料的高质量分数。将木星和土星的初始轨道改为更圆（CJS）或假设胚胎形成于无气体环境中，会消除扫掠式长期共振效应，从而大幅减少水星-金星区域胚胎从2 AU以外吸积的物质。因此我们提出，来自水星和金星的岩石样本可极大有助于推断星子与胚胎形成期间原行星气体盘的初生条件与寿命，以及巨行星的初始构型。
引用
@article{arxiv.2101.09035,
title = {Growing Mars fast: High-resolution GPU simulations of embryo formation},
author = {Jason Man Yin Woo and Simon L. Grimm and Ramon Brasser and Joachim Stadel},
journal= {arXiv preprint arXiv:2101.09035},
year = {2021}
}
备注
Accepted for publication in Icarus