火卫一与火卫二撞击起源论 II：真极移与吸积盘演化

火卫一与火卫二是火星的两颗小卫星，几乎在火星赤道面上运行。近期研究表明，它们可以在一次撞击生成的内密外疏吸积盘中吸积形成，且同一撞击可能形成了现今火星北半球的大型盆地——博雷亚利斯盆地。然而，该撞击并无先验理由发生在靠近北极（博雷亚利斯盆地现今位置）处，也无理由在火星赤道面（火卫一与火卫二运行所在面）产生碎屑盘。本文中，我们研究火星卫星巨撞击起源的这些遗留问题。首先，我们表明博雷亚利斯撞击盆地造成的质量亏损引发行星整体重新定向，使其主惯量轴与自转轴重新对齐（真极移）。这将博雷亚利斯盆地的位置移至其当前位置。接着，利用解析论证，我们研究了由火星卫星形成撞击所产生的、偏离火星赤道面的偏心倾斜吸积盘的详细动力学演化。我们发现，由于盘粒子的进动（由火星重力场的动力学扁率项 $J_{2}$ 引起）以及粒子间非弹性碰撞，偏心率与轨道倾角被阻尼，最终形成内密外疏的赤道面圆盘。我们的结果强化了火卫一与火卫二的巨撞击起源说，该学说最终可由未来的采样返回任务（如 JAXA 的火星卫星探测（MMX）任务）进行检验。