月球在地球合星体中的起源

巨撞击假说仍是月球起源的主导理论。然而，当前模型难以解释月球与地球在成分和同位素上的相似性。在此我们提出一个新的月球起源模型。高能量、高角动量的巨撞击可产生一种超过共转极限(CoRoL)的撞击后结构，CoRoL定义了共转天体可能具有的最热热力学状态和角动量。在典型的超-CoRoL天体中，地幔、大气和盘的传统定义并不适用，该天体形成一种新型行星结构，命名为合星体(synestia)。利用合星体冷却的模拟结合动力学、热力学和地球化学计算，我们表明合星体中的卫星形成可产生月球的主要特征。我们发现冷却驱动该结构混合，且冷凝生成在合星体内轨道运行的月子(moonlets)，其周围环绕数十巴的 bulk silicate Earth (BSE) 蒸气。月子和生长中的月球被蒸气加热，直至第一个主元素(Si)开始汽化并缓冲温度。月子在硅酸盐汽化温度和结构压力下与BSE蒸气平衡，从而确立月球的同位素组成和中等挥发性元素分布模式。最终，冷却的合星体退至月球轨道以内，终止月球吸积的主要阶段。我们的模型将月球起源的范式从指定特定撞击情景转向实现月球形成的合星体。在类地行星形成末期，产生潜在月球形成合星体的巨撞击十分常见。