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[心得] 行星科学学术研讨会 笔记1
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XD
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小弟原本我打算会议结束,可以马上PO出几篇文章和大家分享,但由於在会议中赫然发现
,我目前做的研究题目,有其他的group正要开始做! 所以我老板下达指令,会议结束,
要尽快把paper写好投稿,所以这几天都在赶工,今天终於有一点时间可以把我在会议写
的东西整理翻译一下□
请大家多多指教罗~
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行星科学学术研讨会 笔记1

议题(session): 月球起源及演化(Origin and Evolution of the Moon)
演讲题目: Thermodynamic Processes During the Moon-Forming Impact
演讲人: Miki Nakajima (加州理工学院博士生)

(之前在修课时,有上过Giant Impact理论,想说来听看看这个议题,看有什麽新发现…)

大碰撞(Giant Impact)是目前主流的月球形成假说,大约45亿年前,原始地球与火星大小
的天体撞击,撞击後的碎屑形成现在的月球,最初由Dr. William K. Hartmann在1975年
提出, 火星大小的碰撞天体被科学界命名为” Theia”。 这个假说成功地解释以下几个
现象: 地球自转和月球轨道的方向相同,月球有较小的核心,月球表面曾经是熔融的等等
,然而,Giant Impact假设月球是由撞击天体Theia的物质形成, 藉由分析阿波罗任务所
带回的岩石样本发现,月球的氧同位素比例与地球”完全相同”,代表月球应与地球有同
样的起源,所以月球不可能是由撞击後Theia的物质形成的,目前是Giant Impact遇到最
主要的问题。

为了解决同位素的问题,研究月球起源的科学家开始修正Giant Impact Theory,2012年
10月, 在”科学”期刊上,有两个不同的月球形成理论同时发表,一个是由Dr. Robin
M. Canup (Southwest Research Institute) 所提出, 她的物理模型指出月球是由”两
个大小相似”的天体撞击形成(two sub-Earth model),因为撞击力较强,撞击後产生的
岩屑盘的物质较平均,所以大碰撞後地球与月球的同位素比例也会是一致的,另一个模型
是由Matija Cuk & Sarah Stewart(Harvard University) 所提出,他们的物理模型指出火
星大小的天体是与”快速转动”( fast-spinning Earth)的原始地球撞击,因为撞击力较
强,所以能够撞击出足够的地球物质生成岩屑盘,之後再形成月球,同位素比例也会与地
球一致。

虽然这两个模型可以成功解决同位素比例的问题,但是他们都没有考虑撞击後所产生的热
能,所以这位加州理工学院博士生在这个会议上发表得主要研究,就是”计算”撞击後的
所产生热能,加进整个撞击过程,”重新模拟以及评估”传统的撞击理论,还有两个新的
模型,看看撞击过程是否因为加入热能计算会有所改变。值得一提的是,之前还没有任何
撞击模型考虑过热能的计算,所以这个研究算是将Giant Impact Theory修正得更完整,
也更接近真实情况。

计算结果显示,两个新的模型,因为有较大的撞击能量,所以相对的,撞击後产生的热能
也比预期的多,所以月球形成的时间会比预期的还要久,因为要花更多时间冷却,这也衍
伸出另外的问题,像是因为冷却时间比较久,是否月球的核心会比观测值还要大等等新的
问题。虽然两个新的模型解决了同位素比例的问题,但是因为没有完整考虑所有因子,衍
伸出更多问题。

所以目前,在月球起源以及物理模拟的这个议题上,还有很多进步的空间,这个博士生最
後报告说这些只是她初步的结果,她还会继续改进她的物理模型,由於这种大尺度的模拟
研究,通常都可以刊登在”科学””自然”这种等级的期刊,不久的将来应该可以看到她
发表的学术文章。

题外话: 进得了加州理工学院的学生真的都非常厉害,要做这种撞击的模拟研究,需要很
强的数学物理能力! 而且这些研究都是女科学家做的,Robin Canup 还有Sarah Stewart
都是行星科学界很杰出的女性科学家, 这个演讲人Miki Nakajima是日本来的女学生。


其他资料:

2012年10月科学期刊上的文章
Two sub-Earth model: http://www.sciencemag.org/content/338/6110/1052.abstract
Fast-spinning Earth model:
http://www.sciencemag.org/content/338/6110/1047.abstract

提出Fast-spinning Earth model的Dr.Sarah T. Stewart 个人网页:
http://www.fas.harvard.edu/~planets/sstewart/Moon.html
(有一些撞击动画可以看 ^__^)
2013/03/30 Sat 14:33:25
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