巨型撞击后的火星
地球与行星天体物理
2019-06-24 v1
摘要
从火星陨石推断的火星地幔高亲铁元素(HSEs)丰度意味着约 0.8 wt% 的晚期增生(LV)质量添加,且具有大致球粒陨石成分。由一颗分异的、谷神星大小(~1000 km 直径)天体对火星的晚期吸积可解释部分必需的 LV 质量,且地质年代学约束表明这必须发生于不晚于约 4480 Ma。在此,我们通过平滑粒子流体动力学模拟结合解析理论,分析了假设的对火星的 LV 巨型撞击的结果。结果表明,一般而言,撞击体金属核的约 50% 破碎为 ~10m 碎片,随后在再吸积时碎裂为亚毫米级金属冰雹。与正撞和掠撞相比,这向火星地幔提供了更有希望的 HSEs 输送;在这两种情况下,撞击体核物质的 <10% 被破碎并最终嵌入火星地幔。来自火星陨石的同位素证据以及大气测绘数据的解读表明,早期诺亚纪(约 4100 Ma 前)可能存在全球性地表水库。因此,毫米级金属冰雹可与火星水圈反应产生 ~3 bar 的 H2,足以作为温室效应使早期火星保持温暖。然而,我们也发现该大气是瞬态的。基于早期太阳预期的极端紫外(EUV)通量,其通常存活时间短于 3 Myr;若太阳为慢自转者,相应的较弱 EUV 通量可将其寿命延长至 >10 Myr。致密的诺亚前 CO2 大气应通过红外辐射降低氢的逃逸效率。有必要建立该早期氢大气的更详细流体动力学大气模型,以检验其对诺亚前火星的影响。
引用
@article{arxiv.1906.08904,
title = {Mars in the aftermath of a colossal impact},
author = {Jason Man Yin Woo and Hidenori Genda and Ramon Brasser and Stephen J. Mojzsis},
journal= {arXiv preprint arXiv:1906.08904},
year = {2019}
}