行星势场内卫星的碰撞动力学

当前的月球起源情景表明，地球月球可能由两颗（或更多）较小月球的合并形成。对多卫星系统的动力学研究指出，这些卫星系统并不稳定，会导致月球碰撞或一颗或多颗月球丢失。我们进行了在行星引力势内两颗轨道月球的平滑粒子流体动力学（SPH）碰撞模拟，发现自由空间中两体碰撞的经典结果发生改变：随着到行星距离的减小，侵蚀性质量损失更为显著。根据吸积条件，每颗月球可能具有独特的同位素特征，因此，我们评估了它们合并过程中的初始混合，以估计未来对表面变化的测量能否区分月球起源情景（单月球与多月球）。我们发现，在吸积机制中尺寸相近的撞击体之间表面混合是高效的，但在 hit-and-run（擦碰）机制中，仅有少量物质在天体间转移。然而，预期的 hit-and-run 撞击序列将增强表面混合。总体而言，我们的结果表明，大尺度非均质性只能由差异极大的组分质量合并产生。由尺寸相近组分合并形成的月球表面物质非均质性很小，且此类撞击更受青睐，因为相对大质量的撞击体产生更多熔融，延长了月球岩浆洋阶段。