证据表明,火星在其历史早期就被小型原行星撞击

西南研究所的一个团队对火星核心和地幔形成后撞击火星的大型,分化弹丸进行了高分辨率,平滑粒子模拟。弹丸的核心和地幔颗粒分别用棕色和绿色的球体表示,显示出被火星地幔吸收的弹丸材料的局部浓度。

早期撞击的模拟产生了混合的火星地幔,并暗示了行星形成所需的时间更长。

早期的太阳系是一个混乱的地方,有证据表明,火星很可能在其历史的早期被行星状小行星,直径达1200英里的小型原行星撞击。西南研究所的科学家对与这些撞击有关的物质混合进行了建模,揭示了红色星球的形成可能比以前想象的要长。

行星科学中一个重要的开放性问题是确定火星的形成方式以及其早期进化受到碰撞影响的程度。鉴于数十亿年的历史已经稳步消除了早期影响事件的证据,因此很难回答这个问题。幸运的是,其中一些演化记录在火星陨石中。在地球上发现的约61,000颗陨石中,只有200颗左右是火星起源的,它们是由最近的碰撞从红色星球上喷出的。

这些陨石在喜欢铁的元素(例如钨和铂)中表现出很大的差异,它们对铁的亲和力中等到很高。这些元素在形成过程中往往会从行星的地幔迁移到其中心铁心。陨石对火星地幔中这些元素的证据很重要,因为它们表明火星在其主要核心形成结束后的某个时候被小行星轰炸了。研究通过放射性衰变过程在地幔中局部产生的特定元素的同位素,有助于科学家了解行星的形成何时完成。

“我们知道,火星从早期的大型碰撞中得到了铂和金等元素。为了研究这一过程,我们进行了光滑颗粒流体动力学影响模拟,” SwRI的《科学进展》论文的主要作者西蒙·马尔基博士说。这些论文概述了这些结果。根据我们的模型,早期碰撞会产生异质的大理石蛋糕状火星地幔。这些结果表明,火星形成的主要观点可能因可用于研究的陨石数量有限而产生偏差。

西南研究所的一个团队对火星核心和地幔形成后撞击火星的大型,分化弹丸进行了高分辨率,平滑粒子模拟。弹丸的核心和地幔颗粒分别用棕色和绿色的球体表示,显示出被火星地幔吸收的弹丸材料的局部浓度。

根据火星陨石中钨同位素的比例,有人认为火星在太阳系开始形成后的约2-4百万年内迅速增长。但是,大型的早期碰撞可能改变了钨的同位素平衡,这可以支持长达2000万年的火星形成时间尺度,如新模型所示。

SwRI太空科学与工程部助理副总裁Robin Canup博士说:“足够大的弹丸碰撞而形成自己的核心和地幔,可能会在火星早期的地幔中造成这些物质的异质混合。”“这可能会导致火星形成时间的解释与假设所有弹丸都是小而均匀的解释不同。”

降落在地球上的火星陨石可能起源于地球上的少数几个地方。这项新的研究表明,火星地幔可能已经加入了各种不同的弹丸材料,从而导致爱好铁元素的浓度发生了变化。下一代火星飞行任务,包括计划将样品送回地球,将提供新的信息,以更好地了解火星岩石中嗜铁元素的变异性和红色星球的早期演化。

马尔基总结说:“要充分了解火星,我们需要了解最早和最具活力的碰撞在其演化和组成中所起的作用。”

参考:西蒙娜·马尔基(Simone Marchi),理查德·J·沃克(Richard J.Walker)和罗宾·M·卡纳普(Robin M.Canup)撰写的“由于积聚晚而形成的成分多样的火星地幔”,2020年2月12日,科学进展。DOI:
10.1126 / sciadv.aay2338

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