原始柯伊伯带、其失稳种群与特洛伊小行星的碰撞演化
地球与行星天体物理
2023-07-17 v1
摘要
外太阳系演化的动荡早期以海王星穿越原始柯伊伯带（PKB）并触发巨行星间动力学不稳定而告终。该事件导致约 99.9\% 的 PKB（此处称为失稳种群）被抛射、巨行星卫星遭受强烈轰击，以及木星特洛伊的捕获。尽管该情景已通过动力学模型被广泛检验，但关于 PKB、其失稳种群与特洛伊如何经历碰撞演化的研究较少。本文中，我们利用 Boulder 代码对这三个种群的此问题进行了考察。我们的约束包括特洛伊小行星的尺寸-频度分布（SFDs）与巨行星卫星上的陨石坑。利用这一组合，我们求解了影响这些种群中天体的未知破碎定律。从单位质量冲击能量角度看，最脆弱的天体直径为 20 m。总体而言，碰撞演化使多千米级特洛伊呈现幂律状形状，而 PKB 与失稳种群中呈现波状 SFD。后者可解释（i）巨行星卫星上观测到的古老与较年轻陨石坑 SFD 的形状，（ii）经历不同碰撞演化程度的木星族与长周期彗星 SFD 的形状，以及（iii）现今木星上超级火流星与土星环上较小抛射物的撞击频率。我们的模型结果还表明，许多观测到的彗星（大多直径小于 10 km）很可能是由大规模碰撞事件形成的引力聚合体。
引用
@article{arxiv.2307.07089,
title = {The Collisional Evolution of the Primordial Kuiper Belt, Its Destabilized Population, and the Trojan Asteroids},
author = {William Bottke and David Vokrouhlicky and Raphael Marshall and David Nesvorny and Alessandro Morbidelli and Rogerio Deienno and Simone Marchi and Luke Dones and Harold Levison},
journal= {arXiv preprint arXiv:2307.07089},
year = {2023}
}
备注
95 pages, 19 figures. Accepted for publication in PSJ