地幔中的高度亲铁元素作为月球形成撞击的时钟

根据普遍接受的情景，对地球的最后一次巨大撞击形成了月球，并通过熔化地幔启动了核心形成的最后阶段。地球化学的一个关键目标是为这一事件定年，但提出了不同的年龄。一些人主张早期的月球形成事件，大约在太阳系第一批固体凝聚后 3000 万年（Myr），而其他人则声称日期晚于 5000 万年（甚至可能晚至约 1 亿年）。在此我们表明，凝聚后 4000 万年或更早的月球形成事件在 99.9% 的置信水平下被排除。我们使用了大量的 N 体模拟来证明类地行星最后一次巨大撞击的时间与随后在被称为晚期吸积时期添加的质量之间的关系。随着最后一次巨大撞击的延迟，晚期吸积的质量以可预测的方式减少。这种关系存在于类地行星形成的经典情景和大转向（Grand Tack）情景中，并且适用于广泛的盘条件。地球地幔中高度亲铁元素（HSEs）的浓度限制了晚期吸积期间添加到地球的球粒陨石物质的质量。利用 HSE 丰度测量，我们确定月球形成年龄为凝聚后 95 +/- 32 Myr。可能存在一些晚期抛射体是分异的，并在地球地幔中留下了不完整的 HSE 记录。即使在这种情况下，各种同位素约束也强烈表明晚期吸积的质量未超过地球质量的 1%，因此 HSE 时钟仍然稳健地将月球形成事件的时间限制在显著晚于凝聚后 4000 万年。