水星自转 - 轨道演化的再研究

虽然人们公认水星的偏心率 (0.206) 有利于其陷入 3:2 自转 - 轨道共振，但关于捕获如何以及何时发生的问题仍未解决。Makarov (2012) 最近的一项工作表明，如果使用基于潮汐力矩 Darwin-Kaula 展开的现实潮汐模型，只要偏心率大于 0.2，陷入该共振是必然的。这种基于物理的潮汐模型极大地改变了可能最终自转状态的统计分布。首先，我们发现仅在与 3:2 自转 - 轨道共振相遇一次后，该共振即成为最可能的终态。其次，如果发生进入该（或任何其他）共振的捕获，则捕获是最终的，我们的模型禁止多次穿越同一状态。第三，在我们的模型中，水星的捕获发生得比先前认为的要快得多：对于大多数演化历史，10 - 20 Myr 就足够了。第四，即使是固体地幔与熔融地核之间微弱的层流摩擦，也很可能导致捕获在 2:1 甚至更高的共振中。因此，本文的主要创新点在于，3:2 终态比采用恒定时间滞后模型所得出的同一终态更为古老。快速的捕获证明了我们在水星处理上的合理性，即将其视为一个均质、未分层的物体，其液态核心在捕获发生时尚未形成。我们还对 Wieczorek 等人 (2012) 提出的假设进行了批判性分析，该假设认为早期水星可能是逆行的，随后同步其自转然后加速至 3:2 共振。对现有撞击坑数据的精确处理不支持该假设，而采用真实的流变学则使该假设的一个关键要素（即加速至 3:2 共振所需的中间伪同步状态）失效。