大碰撞事件与类地行星的原始不均一性
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更新:2021-06-15 07:02:02
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张贴报告
摘要
大碰撞假说因其能够较好的解释地月系统间一系列的重要观测事实与约束条件,因此自该理论确立以来,近几十年来一直都是月球起源理论中最被广为接受的一种。然而大碰撞事件不仅仅形成了月球,而且也确定了原始地球主要的初始状态,因此开展大碰撞研究不仅可以帮助我们了解月球是如何形成的,更是理解地月系统初始状态和最早期演化的钥匙。一般认为在地月系统形成晚期(原始地球质量从0.1M⊕增生到1M⊕阶段,M⊕为现今地球质量),至少发生了十至数十次的大碰撞事件,在最后一次大碰撞中才形成了月球(Raymond et al., 2009)。
但地月系统有一些初始状态却受到晚期的十至数十次的大碰撞事件的影响,因此通过开展地月系统形成最后阶段的一系列大碰撞事件的模拟研究,我们可以得到更多的关于地月系统初始状态的信息,从而为地月系统早期演化的理论框架建立提供帮助。在这些大碰撞中,尤其是晚期的Core-merging大碰撞,碰撞体的金属核会在自身硅酸盐幔包裹下直接进入原始地核,由于碰撞体的金属核在穿越原始地幔过程中完全不和地幔接触,因此不会发生岩浆洋环境下的核幔分异,使原始地核直接接收了大量未经平衡作用的碰撞体金属核。同时一部分的硅酸盐幔也会被带入到地核当中,从而发生在地核环境下的核幔分异。这些作用都会影响到原始地球的核幔平衡和核幔作用。
考虑原始地球增生过程中会发生的碰撞事件的数量,Core-merging碰撞显然在原始地球的各个增生过程中都会发生。过去对Core-merging碰撞的一些讨论主要集中在地核形成领域,但都没有开展过Core-merging碰撞的模拟,因此也没有Core-merging碰撞对地核增生影响的定量的结果(Nimmo and Agnor,2006;Rubie et al.,2011;Landeau et al.,2016)。在一些大碰撞模拟的文献中可以看到Core-merging碰撞的实例,但这些文献都没有注意到Core-merging碰撞事件及其对原始地球核幔作用的影响(Cameron, 1997;Genda et al., 2017)。
本次研究我们将展示Core-merging碰撞对原始下地幔,核幔边界,地核造成的原始不均一性。
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