Water ice lines and the formation of giant moons around super-Jovian planets
大多数已知质量的系外行星与类太阳恒星的距离都比木星重，这就提出了一个问题，即这些行星是否伴随着可探测的、可能适合居住的卫星。在这里我们模拟了超级类木行星周围的吸积盘，发现可以形成质量与火星相似的巨型卫星。我们的研究结果表明，伽利略卫星是在木星吸积的最后阶段形成的，当时环绕木星的圆盘足够冷。但是，与其他研究相反，我们的假设表明，木星仍然是从环日盘喂养，它的主要卫星不可能在环日星云完全光蒸发后形成。为了抵消由于I型迁移导致的卫星进入行星的稳定损失，我们提出木星和超木星系外行星周围的水冰线充当了卫星的迁移陷阱。然而，在10^4年内的间隙打开期间，热量转换穿过圆盘，这使得它们作为月球陷阱的效率低下。这表明了行星和月球形成的根本区别。我们发现，在超级类木行星周围大约15 - 30木星半径处，可以形成比已知最小的系外行星还要大的冰卫星。它们的大小意味着开普勒和柏拉图太空望远镜以及欧洲极大望远镜都可以探测到。
2015-05-05 astro-ph.EP
Formation of single-moon systems around gas giants
已经提出了几种机制来解释卫星系统的形成过程，相对较大的卫星被认为是在环行星盘中诞生的。众所周知，制造单月系统比制造多月系统或无月系统更困难。我们的目标是找到一种方法，形成一个系统，一个单一的大卫星，如土卫六围绕土星。我们研究了卫星的轨道迁移，这改变了它们的方向和速度取决于环行星盘的属性。考虑温度结构的影响，建立了耗散环行星盘模型，计算了不同环行星盘演化末期泰坦质量卫星的轨道演化。我们还对最初有多颗卫星的系统进行了N体模拟，以确定最终是否会保留单月系统。以尘埃不透明度为特征的圆盘温度结构的径向斜率产生了一片轨道，其中泰坦质量的卫星停止向内迁移，甚至在一定的圆盘粘度范围内向外迁移。这片补丁帮助最初位于外轨道的卫星留在盘中，而那些位于内轨道的卫星则落在行星上。我们第一次证明，系统可以形成，只有一个大卫星周围的巨大行星。我们的N体模拟表明，卫星的形成是没有效率的外半径的环行星盘。
2020-03-11 astro-ph.EP
Oxygen isotopic evidence for vigorous mixing during the Moon-forming Giant Impact
图中地球和月球是由氧同位素组成的，它们是无法区分的，Δ“17 O的差异为-1 +/-5 ppm（2se）。根据这些数据和我们新的行星形成模拟，包括一个现实的模型，氧同位素水库，我们的结果有利于激烈的混合在巨大的影响，因此，高能量高角动量的影响。结果表明，晚期单板撞击物的平均Δ“17 O在陆地值的约1/mil范围内，表明这些撞击物富含水。
2016-03-15 astro-ph.EP
Understanding the formation of Saturn's regular moons in the context of giant planet moons formation scenarios
本文在土星高耗散背景下探讨了土星卫星系统的形成假说，通过对比分析现有假说对土星系统特征的适用性，提出了最可能的“青睐”假说，并指出了未来验证该假说的关键观测方向。
2025-03-03 astro-ph.EP
Transits of extrasolar moons around luminous giant planets
除了类地行星，卫星也可以居住。目前还没有探测到任何系外卫星，但它们可能非常丰富。年轻的类木行星可以像M星晚期一样热，有效温度高达2000 K。如果行星与恒星的距离足够远（$\gtrsim10$ AU），可以直接成像，那么它们的卫星的凌日可能在它们的红外测光光变曲线中被探测到。这些卫星将被来自年轻行星的辐射加热，并可能受到潮汐摩擦的影响。虽然恒星照明将是微弱的超过5 AU，这些替代能源可以液化表面水的exoons数百万年。一颗质量与火星相同的H $_2$富O卫星围绕$β$ Pic b，其过境深度为$1.5\times10^{-3}$，这是近期技术所能达到的。
2016-03-01 astro-ph.EP
Creating an Isotopically Similar Earth-Moon System with Correct Angular Momentum from a Giant Impact
大撞击假说是解释月球形成的主要理论。然而，它无法产生一个具有正确角动量的同位素相似的地月系统，这给它的有效性蒙上了阴影。计算机产生的影响已经成功地产生了具有我们观察到的许多物理特性的虚拟系统。然而，解决地球和月球之间的同位素相似性以及正确的角动量已被证明是具有挑战性的。平衡和离心共振已被提出作为协调模型的手段。然而，这两项研究都在伦敦皇家学会的一次会议上被拒绝。主要的关切是，模型是多阶段的，过于复杂。在这里，我们提出了初始的影响条件，产生一个地球-月球系统的角动量和同位素属性是正确的。模型简单明了，结果是影响的自然结果。
2016-11-08 astro-ph.EP
Tidal evolution of the Moon from a high-obliquity, high-angular-momentum Earth
在月球起源的巨大撞击假说中，月球是从赤道环地圆盘吸积而来;然而，目前月球轨道倾角为5度，需要一个后续的动力学过程，这一过程仍有争议。此外，巨大撞击理论也受到月球与地球相似的同位素组成的挑战。在这里，我们表明，潮汐耗散由于月球的潮汐演化过程中的一个重要影响，过去的月球倾角必须是非常大的，无视理论解释。我们提出了一个新的潮汐演化模型，从月球在赤道轨道上围绕一个最初快速旋转，高密度的地球，这是一个可能的结果巨大的影响。利用数值模拟，我们表明，太阳对月球轨道的扰动自然会引起一个大的月球倾角，并从地月系统中删除角动量。我们的潮汐演化模型支持最近的高角动量巨型撞击情景，以解释月球的同位素组成，并提供了一条新的途径，以达到地球的气候有利的低盐度。
2018-02-09 astro-ph.EP
Sulfur in the Giant Planets, their Moons, and Extrasolar Gas Giant Planets
本文综述了气态巨行星及其卫星的硫化学，涵盖H2S光化学、Io火山硫循环、冰冷卫星表面辐射分解及地下海洋的硫酸盐形成机制，并指出天王星和海王星卫星硫化学研究空白。
2024-10-14 astro-ph.EP
The fragility of the Uranian moons during the giant planet instability
Johns Hopkins APL（约翰斯·霍普金斯大学应用物理实验室）；Planetary Science Institute（行星科学研究所）；University of Oklahoma（俄克拉荷马大学）；Rice University（莱斯大学）；Southwest Research Institute（西南研究院）
研究通过模拟巨行星不稳定期间的碰撞事件，发现木星和海王星卫星系统的生存概率均低于15%，并探讨了碰撞对卫星系统破坏的影响。
2026-03-23 astro-ph.EP
Multiple Impact Origin for the Moon
月球起源于一次巨大撞击的假说可以解释地月系统的某些方面。然而，在不违反角动量约束的情况下，很难将巨大的撞击模型与地球和月球的成分相似性相协调。此外，成功的巨型撞击情景需要非常具体的条件，这样它们发生的概率就很低。在这里，我们提出的数值模拟表明，月球可能是一系列各种较小的碰撞的产物。在这种情况下，每一次碰撞都会在原地球周围形成一个碎片盘，然后这些碎片盘聚集形成一个小卫星。小卫星潮汐式地向外移动，并可能合并形成月球。我们发现，在月球下的小卫星是一个共同的结果，预计在早期的太阳系的原地球上的影响，并发现行星的旋转是有限的影响角动量流失。我们的结论是，假设有效合并的小卫星，一个多个影响的情况下，可以解释形成的地月系统与其目前的属性。
2019-03-06 astro-ph.EP
Are the Moon's nearside-farside asymmetries the result of a giant impact?
月球在海拔高度、地壳厚度和成分方面表现出惊人的地质不对称性。虽然已经提出了几种解释这些不对称的假设，但其根源仍然存在争议。最近的遥感观测表明，（1）远侧高地的地壳由两层组成：一层是厚度约为30-50公里的原生斜长岩层，其上是厚度约为10公里的富镁铁质层;（2）近侧显示出大面积的低钙辉石，据解释是撞击造成的。这些观测结果支持了这样一种观点，即月球的远近不对称可能是巨大撞击的结果。在这里，使用定量数值模拟，我们测试的假设，一个巨大的影响早期的月球可以解释显着的差异，海拔，地壳厚度和组成之间的近侧和远侧的月球。我们发现，一个大型撞击物以低速撞击当前的近月面，可以形成一个巨型盆地，并再现与当前月球上观察到的地壳不对称性和结构的特征，包括近月面的低地和远月面的镁铁质-原始斜长地壳顶部的富镁铁质层。我们的模型表明，挖掘的深层KREEP（钾，稀土元素和磷）材料，靠近盆地边缘沉积，回落到盆地，并覆盖整个盆地底部;随后的大的影响可以运输浅KREEP材料的表面，导致其观察到的分布。此外，我们的模型表明，在形成不对称的影响之前，月球可能有一个182 W的异常，与巨大撞击后地球的地幔相比，如果月球是通过与原始地球的巨大碰撞而产生的，那么月球可能会有一个182 W的异常。
2020-11-27 astro-ph.EP
The longevity of water ice on Ganymedes and Europas around migrated giant planets
太阳系中的气体巨行星都有一个由冰冷的卫星组成的随从，我们预计巨大的系外行星也会有类似的卫星系统。如果一颗类似木星的行星向它的母星迁移，围绕它运行的冰冷卫星就会蒸发，形成大气层和可能的可居住的表面海洋。在这里，我们研究了表面冰和可能的海洋在流体动力学消失之前会持续多久。卫星的流体动力损失率在很大程度上取决于可用于吸收的恒星通量，随着巨行星和冰冷的卫星迁移到更靠近恒星的位置，恒星通量会增加。在某个行星-恒星距离上，入射到冰冷卫星上的恒星通量变得如此之大，以至于它们进入失控的温室状态。这种失控的温室状态迅速将所有可用的地表水以蒸汽的形式转移到大气中，在那里它很容易从小卫星上丢失。然而，对于像木卫三这样大小的冰卫星，我们发现表面水（冰或液体）可以在失控的温室轨道距离之外无限期地存在。相比之下，欧罗巴大小的较小卫星上的表面水只会在距离类太阳恒星1.49至0.74天文单位的时间尺度上持续存在，如果冰融化，邦德的半径为0.2和0.8，那么较低的半径就会变得相关。因此，小卫星可能会失去它们的冰壳，这将在它们的主行星周围产生一个H原子环，在未来的观测中可能会被探测到。
2017-04-05 astro-ph.EP
The formation of the Martian moons
我们太阳系的几乎所有行星都有卫星。然而，每个行星系都有其独特的特征。火星系统没有一个像地球那样的大卫星，也没有像巨行星那样的几十个大小不一的卫星，而是有两个小卫星：火卫一和火卫二。如何形成这样一个体系？这个问题仍在根据对火星卫星的地面和空间观测以及为解释其他月球系统的形成而提出的更现代的理论进行研究。火星卫星形成的最新情况依赖于火星早期历史上发生的巨大撞击，也形成了所谓的半球地壳二分法。这种情况解释了两颗卫星目前的轨道，而不像捕获小行星的情况。它还预测了盘材料的组成是火星和撞击物材料的混合物，这与对两个月球表面的遥感观测一致，这表明其组成不同于火星。然而，由于遥感观测结果的解释不明确，火星卫星的组成尚不清楚。对火星月球系统形成的研究提高了我们对类地行星月球形成的理解：巨大的碰撞场景可能会产生各种结果，而不仅仅是像地球那样的大月亮。这种情况在我们目前对早期太阳系的看法中找到了一个自然的位置，当时的条件有利于发生巨大的碰撞。探索火星月球的下一步是样品返回任务，以测试其起源的巨大碰撞情景，并提供早期太阳系动力学模型的测试，因为火星可能保留内部和外部太阳系之间交换的物质。
2019-09-09 astro-ph.EP
How Many Transiting Giant Planets Can JWST Search for Moons and Rotational Oblateness?
Princeton University（普林斯顿大学）
研究利用JWST噪声模型等预测其能搜寻有卫星和自转扁率的凌日系外巨行星数量，如对特定恒星周围行星，单次凌星观测在一定条件下可探测到相关特征，产量受多种因素影响，成功搜寻需普查行星及降低仪器和恒星相关影响。
2026-07-14 astro-ph.EP
In Situ Formation of Icy Moons of Uranus and Neptune
巨行星的卫星被认为是在行星形成的后期形成于气态的环行星盘（CPD）中，但到目前为止还不知道质量较小的行星，如冰巨星是否可以形成这样的盘，从而在那里形成卫星。我们结合辐射流体动力学模拟卫星人口合成的情况下，天王星和海王星的调查问题。对于这两颗冰巨星，我们发现在它们形成的最后都会产生一个气态的CPD。综合结果表明，在$10^5$年内，这些CPDs中可能形成类天王星的冰质卫星系统。这意味着海王星可能有一个类似天王星的卫星系统，最初被捕获的海卫一抹去。此外，我们的模型可以重现天王星目前的卫星，而不需要行星与行星的碰撞来创造一个卫星生长的碎片盘。这些结果强调，即使是冰巨人-最常见的系外行星质量类别-也可以形成卫星，为可能比以前想象的更多的系外卫星开辟了道路。
2018-11-15 astro-ph.EP
The energy budget and figure of Earth during recovery from the Moon-forming giant impact
在形成月球的巨大撞击之后的最初几百万年内量化地球的能量预算对于理解地球的初始热状态和月球潮汐演化的动力学至关重要。撞击后，该天体基本上被蒸发并迅速旋转，与我们今天所知的行星非常不同。随后地球的能量收支的演变，因为身体冷却和角动量在月球潮汐衰退期间转移，尚未准确计算所有相关的能量成分。在这里，我们使用巨型撞击模拟和行星结构模型来计算地球演化阶段的能量预算。我们表明，地球的形状和内部结构发生了很大的变化，在其后的影响演变和动能，潜力，和内能的变化都是显着的。这些变化对潮汐衰退的动力学和早期地球的热结构具有重要意义。
2019-10-01 astro-ph.EP
A systematic survey of Moon-forming giant impacts: Non-rotating bodies
本文系统模拟非旋转天体的成月巨大撞击，给出形成足够质量原月盘所需的最小初始角动量，并指出高撞击体—目标质量比的低速撞击更符合地月同位素约束。
2023-07-12 astro-ph.EP
Dynamical Evolution of the Earth-Moon Progenitors - Whence Theia?
我们提出了一个模型太阳系与五个类地行星（开始~30-50万年后形成的原始太阳系机构）的整合，以确定参数空间的首选区域，导致巨大的影响，导致月球的形成。我们的研究结果表明，选择半长轴和偏心忒伊亚（原月球）在这个时代可以产生一个后期的巨大的影响，假设水星，金星和火星是在目前的轨道附近。我们发现，在我们的模拟开始的那个时代，忒伊亚可能的半长轴取决于假设的地月祖先的质量比（8/1，4/1或1/1）。类地行星的低离心率通常是在我们的整合开始的时代，当祖先有相似的半长轴时产生的。此外，我们表明，平均运动之间的共振类地行星和巨行星的扰动可以影响系统的动力学演化，导致后期的巨撞击。
2014-10-27 astro-ph.EP
Did Uranus' regular moons form via a rocky giant impactor?
天王星规则卫星的形成被认为与其巨大的自旋轴向倾斜（~ 98 ^o）有关。原天王星与一个2-3 M地球撞击物之间的巨大撞击可能导致大的倾斜，并形成撞击产生的圆盘，在那里吸积了椭圆形和圆形卫星。当前规则天王星卫星系统最有趣的特征是，它在质量距离分布和体积密度方面都有积极的趋势，这意味着巨大撞击后圆盘的粘性扩散在塑造最终系统的结构方面起着至关重要的作用。在本文中，我们调查的形成天王星的卫星相结合的结果，SPH模拟的巨大的影响，一个一维半解析盘模型的粘性扩散后的影响盘，和N体模拟的卫星组装从一个光盘的小卫星。假设凝聚岩（即，硅酸盐）仍然很小，可以粘附在相对快速增长的凝结水冰上，我们发现，再现天王星卫星系统观测质量和体积组成的最佳情况是一个纯岩石的撞击物与年轻的天王星碰撞，碰撞参量b = 0.75。这种斜碰撞也可以自然地解释天王星的大倾斜，可能，它的低内部热通量。巨大的撞击场景可以很自然地解释天王星及其规则卫星的关键特征。因此，我们认为天王星的卫星系统是由撞击而形成的，而不是由环绕行星的圆盘形成的。
2021-12-15 astro-ph.EP
The effect of planet-planet scattering on the survival of exomoons
与太阳系中的巨行星相比，系外行星具有许多显著的性质，例如偏心轨道上的巨行星的普遍存在和热彗星的存在。巨行星之间的行星-行星散射（PPS）是解释上述和其他观测到的性质的可能机制。如果观测到的巨行星结构确实是PPS的结果，那么这种剧烈的动力学过程一定会影响它们的原始卫星系统。在这封信中，我们讨论了PPS对其规则卫星生存的影响。从观测的角度出发，通过模拟得出了一些初步的结论。1. PPS对月球系统是一个破坏性的过程，偏心轨道上的单个行星不是理想的寻月目标。2.如果热彗星是通过PPS形成的，它们原来的卫星几乎没有机会存活下来。3.在多个系统中的小偏心率的行星更有可能拥有它们的原始卫星。4.与质量较低的行星相比，如果系统经历了PPS历史，多个系统中的大质量行星可能不是首选的月球搜索目标。
2013-05-08 astro-ph.EP
Runaway greenhouse effect on exomoons due to irradiation from hot, young giant planets
开普勒太空望远镜已经探测到小到地球月球的物体的凌日，小到0.2地球质量的卫星可以通过其宿主行星的凌日时间和凌日持续时间的变化在开普勒数据中探测到。在恒星宜居带（HZ）的巨型行星周围，如此巨大的卫星可以作为地外生命的栖息地。在这里，我们评估了由于来自地球的广泛加热，系外卫星处于失控温室（RG）状态的危险。我们应用预先计算的巨行星的演化轨迹来计算月球上入射的行星辐射作为时间的函数。恒星通量的总能量预算，从行星的照明，和潮汐加热的卫星相比，月球的临界通量经历RG效应。一颗质量为13亿木星的行星照射到一颗地球大小的卫星上，距离木星半径为10倍，可以在月球上驱动RG状态约2亿年。如果加上相当于地球从太阳接收到的恒星照明，RG大约维持5亿年。在1000万年后，行星的可居住边缘向内移动了大约6个行星半径。在轨道偏心率为0.1的外卫星会经历强烈的潮汐加热;它们必须在1亿年后（分别在恒星HZ的内边界和外边界）绕着一个13亿木星质量的宿主运行，超过29或18木星半径，并且在1亿年后超过13木星半径（在两种情况下）才能居住。如果一个大约地球大小的卫星将在一颗巨大行星的轨道上被探测到，如果这个双星将在恒星HZ轨道上运行，那么恢复月球的轨道历史将是至关重要的。如果这样一颗卫星围绕着一颗质量为13亿木星的行星，至少在最初的几亿年里，它与它的宿主的距离已经超过了20个木星半径，那么它可能已经失去了大量的初始蓄水…
2013-11-01 astro-ph.EP
Primordial Earth mantle heterogeneity caused by the Moon-forming giant impact
月球形成的巨大撞击假说成功地解释了地月系统的动力学性质，但仍然受到地球和月球地幔同位素指纹相似性的挑战。此外，最近的地球化学证据表明，地球的地幔保留了古老的（或“原始”）不均匀性，早于月球形成的巨大影响。使用一种新的流体动力学方法，我们在这里表明，月球形成的巨大的影响导致一个分层的开始条件的地幔演化。地球的上层在成分上类似于月球演化出来的圆盘，而下层则保留了原地球的特征。只要这种预测的成分分层可以在随后数十亿年的地球地幔对流中至少部分地保留下来，月球和可接近的地球地幔之间的成分相似性是现实和高概率的月球形成撞击情景的自然结果。在现代地球中原始异质性的保存不仅调和了地球化学的限制，但也符合最近的地球物理观测。此外，为了有效保存原地球储层，地月系统的整体组成可能会系统地向南极值转移。
2019-04-04 astro-ph.EP physics.geo-ph
A primordial origin for the composition similarity between the Earth and the Moon
地月系统的大部分性质都可以用行星胚胎与生长中的地球在吸积过程后期的碰撞来解释。模拟显示，最终聚集形成月球的大部分物质来自撞击物。然而，对地球和月球同位素组成的分析表明它们非常相似。相比之下，其他太阳系天体的组成与地球和月球有很大不同。这对大撞击假设提出了一个重大挑战，因为形成月球的撞击物被认为在成分上也与原始地球不同。在这里，我们在一系列行星吸积的模拟中跟踪生长行星的进食区，以测量形成月球的撞击物的成分。我们发现，在同一模拟中形成的不同行星具有不同的成分，但巨型撞击物的成分在系统上与它们撞击的行星更相似。很大一部分行星撞击物对具有几乎相同的组成。因此，地球和月球在成分上的相似性可能是一次晚期巨大撞击的自然结果。
2015-02-25 astro-ph.EP
Exploring Kepler Giant Planets in the Habitable Zone
开普勒任务在其主星的宜居带（HZ）内发现了数百颗行星候选者，其中包括70多颗半径大于3地球半径（$R_\oplus$）的候选者，位于乐观宜居带（OHZ）内（Kane et al. 2016）。这些巨行星是大型地球卫星（或外卫星）的潜在宿主，这些卫星也存在于HZ中。计算了OHZ中的巨行星（$R_p =$ ~3.0- 25 ~ $R_\oplus$）的出现率，发现了G星的$(6.5 \pm 1.9)\%$、K星的$(11.5 \pm 3.1)\%$和M星的$(6 \pm 6)\%$的出现频率。我们比较这与以前估计的发生率类地行星在HZ的G，K和M星，发现如果每个巨行星有一个大的类地卫星，那么这些卫星是不太可能存在于HZ比类地行星。然而，如果每颗巨行星都拥有一颗以上的卫星，那么HZ中卫星的出现率将与类地行星相当，甚至可能超过它们。我们使用Chen & Kipping（2016）开发的质量-半径关系估计每个行星候选者的质量。我们计算每个行星的希尔半径，以确定任何附着的月球可能居住的行星的影响区域，然后计算未来成像任务的月球和行星的估计角间距。最后，我们估计径向速度半振幅的每个行星用于后续的观测。
2018-05-09 astro-ph.EP
A Systematic Survey of Moon-Forming Giant Impacts. II. Rotating bodies
本文系统研究了自转天体间的月球形成大碰撞，发现特定自转碰撞可产生低角动量和贫铁原月球盘，并证明标准撞击场景在自转条件下仍存在角动量过高问题。
2024-11-19 astro-ph.EP
The composition of Solar system asteroids and Earth/Mars moons, and the Earth-Moon composition similarity
在月球形成的典型巨型撞击场景中，月球的大部分物质都来自撞击物。因此，任何地球-撞击物的成分差异都应该对应于可比较的地球-月球成分差异。对月球岩石的分析显示，地球和月球的成分非常相似，这对巨型撞击的假设提出了挑战，因为撞击物被认为与它们撞击的行星在成分上有很大的不同。在这里，我们使用了一个大型的140模拟集，以表明撞击物的组成可能非常类似于它们撞击的行星;在$4.9\%$ - $18.2\%$（$1.9\%$ - $6.7\%$）的情况下，月球的组成与$Δ^{17}O<15$（$Δ^{17}O<6$ ppm）的观测结果一致。这些发现表明，地月组成的相似性可以解决，因为从原始的地球撞击物组成的相似性。请注意，虽然我们发现建议的竞争模型的可能性非常高的质量比的影响（产生显着的地球撞击物成分混合）是可比的（$<6.7\%$），这种情况下还需要额外的微调要求非常快速旋转的地球。使用相同的模拟，我们还探索了巨型撞击形成的火星卫星以及灶神星状小行星的组成。我们发现火星-月球的成分差异应该很大，但如果月球是被捕获的小行星，则比预期的要小。最后，我们发现，在我们的模拟中，剩余的星子（“小行星”）经常分散远离其初始位置，从而可能解释灶神星小行星的当前位置和组成之间的不匹配。
2017-04-17 astro-ph.EP
Innocent Bystanders: Orbital Dynamics of Exomoons during Planet-Planet Scattering
行星-行星散射是解释观测到的巨大系外行星的广泛偏心率分布的主要机制。在这里，我们研究在这种情况下的原始巨行星卫星的轨道稳定性。我们使用N体模拟，包括现实的扁率和不断演变的自旋演化的巨行星。我们发现，绝大多数（80-90%在我们所有的模拟）的轨道参数空间的卫星是不稳定的。有很强的径向依赖性，因为超过0.1希尔半径的卫星被系统地移除。在类伽利略卫星轨道（< 0.04希尔半径）上较近的卫星有很好的生存机会（20-40%）。失稳的卫星可能会与恒星或行星发生碰撞，被抛出系统，被另一颗行星捕获，被抛出但仍然围绕其自由浮动的主行星运行，或者作为“行星”在日心轨道上生存。“卫星的存活率随着宿主行星的质量而增加，但与行星的最终（散射后）轨道无关。根据我们的模拟，我们预测存在着大量的自由浮动（前）卫星的星系人口。
2017-12-19 astro-ph.EP
Tidal Dissipation in Giant Planets
本文回顾巨行星内部结构与演化，阐述平衡潮与动力潮的耗散机制，并探讨共振锁定导致卫星潮汐迁移增强的可能性，以解释观测到的迁移速率。
2024-02-08 astro-ph.EP
The gravitational braking of captured moons around ringed planets
不规则卫星是围绕太阳系所有巨行星运行的一类卫星：由于它们的轨道与行星的轨道不匹配，理论上它们是在太阳系的其他地方形成的，随后被捕获到它们的观测轨道中。像卡西尼号这样的任务已经为当今的不规则卫星提供了重要的经验数据，但本文旨在发展我们目前对它们的起源和捕获的有限理论理解，因为它提出了将月球捕获与所有巨行星共同的另一个特征联系起来的第一个项目之一：环系统。当一个被捕获的天体在一个环形行星周围引力制动时，它将轨道能量转移到行星系，这一过程被认为会在环上留下独特的签名，这些签名可以用来限制这种相互作用的关键参数，包括轨道和时间。本文提出了一个项目，应用这种技术来约束的情况下，通过进行一系列的计算模拟，使用Python版本的天体物理代码REBOUND模拟捕获的大不规则的月亮菲比的行星土星和菲比的土星环系统的影响。通过帮助限制月球捕获的场景，这项研究将进一步加深我们对巨型行星的月球系统的理解，同时模拟月球与环系统相互作用的影响将提供对行星环形成和演变的洞察力，无论是在我们自己的太阳系内还是在轨道上运行的系外行星。
2021-12-17 astro-ph.EP
Explaining Mercury via a single giant impact is highly unlikely
类地行星形成的经典情景的特征是月球到火星质量行星胚胎之间的巨大撞击阶段。虽然经典的模型和它的修改已经产生了足够的类似物的外部三个类地行星，水星的起源仍然难以捉摸。与地球相比，水星的高核心质量分数特别突出。在碰撞假说中，这一特征长期以来被解释为两颗大质量原行星之间高能巨大撞击的结果。在这里，我们重新审视了经典的类地行星形成的场景，重点是巨大的影响的结果。我们已经进行了大量的N体模拟考虑不同的初始分布的行星胚胎和星子。我们的模拟测试了不同巨行星配置的影响，从几乎圆形到非常偏心的配置。我们比较了巨大的影响，在我们的模拟与那些更有可能占水星和月球的形成，根据平滑的流体动力学模拟。在我们所有的模拟中，都观察到了可能导致月球形成的撞击事件，占所有巨大撞击的20%，与预期的月球形成事件条件范围一致。另一方面，通过单一的巨型撞击形成汞的事件是非常罕见的，占所有巨型撞击的不到1%。我们的研究结果表明，产生水星作为一个单一的巨大的影响，剥离地幔的分化行星物体与地球一样的铁硅酸盐比例是具有挑战性的，可能需要替代方案（例如多次碰撞）。
2022-07-29 astro-ph.EP
Can close-in giant exoplanets preserve detectable moons?
系外行星的发现激发了许多寻找看不见的系外卫星种群的努力，但他们都没有成功。一个合理的解释是，大多数发现的行星都位于近轨道上，这使得它们的卫星容易发生潮汐演化和轨道分离。在最近的潮汐驱动的系外卫星迁移模型中，进化中的行星可能会阻止它们最合理的命运（即与其宿主行星相撞），有利于卫星被推开并达到我们定义的“卫星潮汐轨道停车”距离的情况（$a_\mathrm{stop}$），它通常在不稳定轨道的临界极限内，主要取决于系统的初始条件：质量比、半长轴和旋转速率。通过半解析计算和数值模拟，我们计算了不同初始系统参数下的$a_\mathrm{stop}$，并限制了近距离行星系外卫星凌日的可探测性。我们发现，具有$M_\mathrm{m}/M_\mathrm{p} \geq 10^{-4}$的系统，不太可能形成，也是稳定的，可以用现有的设施（例如开普勒和TESS）通过它们在行星+月球过境中的直接和次要影响进行检测，因为它们质量大，尺寸大，迁移缓慢。相比之下，具有较低的月球与行星质量比的系统是“短暂的”，很难检测到。此外，任何探测、确认和全面表征都需要TESS的短节奏能力和地面观测站的高光度灵敏度。最后，尽管在目前可用的数据库中发现的长周期行星不足，但这项工作中采用的潮汐迁移模型支持这样一种观点，即它们更有可能拥有第一个可检测的系外卫星。
2019-12-17 astro-ph.EP
Rotation of the Solar System planets and the origin of the Moon in the context of the tidal downsizing hypothesis
最近有人提出，岩石和气体巨行星形成的第一步是尘埃沉积成气体团（巨行星胚胎）内的固体核心。然后假设这些团块迁移到更靠近恒星的地方，在那里它们的贫金属外壳被潮汐力或辐射驱动的质量损失剪切掉。我们认为这一假设的影响，出生的地球和气体巨行星的自转速率。发现这两种类型的行星在出生时都可能在它们的分裂角频率附近旋转。自旋的方向应该与母盘和恒星的方向一致，除非胚胎在过去与其他胚胎有密切的相互作用或合并。此外，在出生时特定角动量的巨大储存库也允许在相同的胚胎内形成接近的双岩石行星。我们将这些预测与太阳系中行星的自转速率进行了比较，并质疑地月对是否可能在同一个巨行星胚胎中形成。
2010-10-15 astro-ph.EP
Deciphering the Origin of the Regular Satellites of Gaseous Giants - Iapetus: the Rosetta Ice-Moon
在这里，我们表明，Iapetus可以用来区分卫星形成模型。它的吸积历史可以理解为一个由两部分组成的气态亚星云，有一个相对致密的内部区域，以及一个延伸到不规则卫星位置的尾部，就像Mosqueira和Estrada的SEMM模型（2003 a，b）一样。在巨大的行星形成之后，木星和土星的供给区中的微行星受到动力学激发，并经历碰撞级联。穿过气体环行星盘的星子碎片的烧蚀和捕获提供了足够的碰撞碎石来解释木星和土星常规卫星的质量预算。这个过程可能导致岩石/冰分馏，前提是盘交叉者的人口组成是不均匀的，从而为外部太阳星云物体和那些在巨行星的子星云中吸积的物体之间的显著成分差异提供了自然的解释。因此，我们的模型导致增强的冰含量的土卫八，并在较小程度上木卫三，泰坦和木卫四，并占（非随机）组成的这些大，低孔隙度的木星和土星的外部定期卫星。（节略）
2009-10-28 astro-ph.EP
The origin of the Moon within a terrestrial synestia
巨大撞击假说仍然是月球起源的主要理论。然而，目前的模型很难解释月球的成分和同位素与地球的相似性。在这里，我们提出了一个新的月球起源模型。高能、高角动量的巨型撞击可以产生一个超过共转极限（CoRoL）的撞击后结构，该极限定义了共转物体可能的最热状态和角动量。在一个典型的超CoRoL天体中，传统的地幔、大气和盘的定义都不合适，该天体形成了一种新型的行星结构，称为合星。使用冷却synestia结合动力学，热力学和地球化学计算的模拟，我们表明，卫星形成从synestia可以产生我们的月球的主要特征。我们发现，冷却驱动混合的结构，和冷凝产生的卫星轨道内的synestia，由数十条散装硅酸盐地球（BSE）蒸汽包围。小卫星和成长中的卫星被蒸汽加热，直到第一个主要元素（Si）开始蒸发并缓冲温度。小卫星在硅酸盐蒸发的温度和结构的压力下与BSE蒸汽平衡，建立了月球同位素组成和中等挥发性元素的模式。最终，冷却的合星体在月球轨道内消退，结束了月球吸积的主要阶段。我们的模型改变了月球起源的范式，从指定一个特定的影响方案，以实现月球形成synestia。在类地行星形成的末期，产生潜在的月球形成合星的巨大撞击是很常见的。
2018-02-28 astro-ph.EP
Formation of Massive Rocky Exomoons by Giant Impact
卫星的形成被认为是太阳系行星形成的自然副产品，因此，太阳系外行星的卫星（系外卫星）可能在太阳系外的行星系中也很丰富。Exoons尚未被发现。然而，大于0.1地球质量的卫星可以使用当前的凌日技术进行探测和表征。在这里，我们展示了质量在四分之一到十个地球质量之间的岩石行星之间的碰撞可以产生撞击产生的碎片盘，这些碎片盘可以吸积成卫星。类似大小的物体之间以倾斜的撞击角度和接近逃逸速度的速度发生碰撞，产生了足够大的圆盘，形成了在行星潮汐中动态稳定的卫星。这种类型的撞击在2到7个地球质量之间的超地球上可以发射到轨道上，足够大的质量可以产生一颗足够大的卫星，可以在开普勒凌日数据中检测到。撞击速度是决定盘质量的一个关键因素，这一点在以往所有关于行星碰撞形成月球的研究中都被忽略了。
2017-01-10 astro-ph.EP
Formation of moon systems around giant planets: Capture and ablation of planetesimals as foundation for a pebble accretion scenario
木星的四颗主要卫星被称为伽利略卫星，土星最大的卫星泰坦被认为是在其母行星形成的最后阶段形成的，主要是气体环绕行星盘。行星间隙外缘的正压力梯度阻止了来自原行星盘的卵石流入环行星盘，因此气体阻力辅助捕获微行星应该是将固体输送到环行星盘的主要贡献者。然而，一个一致的框架，为随后的吸积的卫星仍有待建立。在这里，我们使用数值积分表明，大多数被捕获的微行星在一个环行星盘强烈烧蚀，由于摩擦加热，他们的经验，从而提供磁盘与小尘埃颗粒，而只有一小部分“生存”的捕获。然后，我们构建了一个简单的模型，一个由烧蚀，通过磁盘的固体通量是在平衡与烧蚀供应率的环行星盘，并调查在这样的磁盘形成的卫星。我们发现，卫星的增长主要是由从烧蚀材料凝结的卵石的吸积驱动的。这些小卵石堆积的原卫星迅速向内迁移，并在环行星盘的内缘形成共振链。我们认为，这些共振链的动力学不稳定性是木星和土星的卫星系统的不同架构的起源。因此，通过卵石吸积形成的月球系统可以被看作是在太阳型恒星和M矮星周围形成超级地球和陆地质量行星系统的同一过程的缩小表现。
2019-12-10 astro-ph.EP
Resonant Removal of Exomoons During Planetary Migration
木星和土星拥有一系列令人印象深刻的卫星，这使得人们有理由怀疑类似的卫星系统可能存在于巨大的太阳系外行星周围。此外，已知有相当数量的这类行星居住在几个天文单位（AU）的距离上，这导致人们猜测它们的一些卫星可能在其表面上支持液态水。然而，巨行星被认为是在其出生的原行星盘内向内迁移，这表明目前占据其宿主恒星宜居带的气体巨星在更远的地方形成。在这里，我们表明，当一个拥有月球的行星经历向内迁移时，动力学相互作用可能会通过捕获到所谓的“逃逸共振”中而自然地摧毁月球。“在这种共振中，月球轨道的偏心率会增加，直到月球最终与行星相撞。我们的工作表明，在大约10个行星半径范围内运行的卫星容易受到这种机制的影响，确切的数量取决于行星的质量，扁率和物理大小。卫星是否幸存与行星开始向内迁移的位置以及月际扰动的性质密切相关。例如，一个目前居住在1AU的类木星行星，如果它在5AU之后形成，可能会失去卫星。累积起来，我们认为，对外卫星的观测普查可能会告诉我们向内行星迁移的程度，目前还没有可靠的观测代理。
2015-11-30 astro-ph.EP
Origin of the Moon's Earth-like isotopic composition from giant impact on a differential rotating proto-Earth
本文提出差异旋转原地球模型，说明小于火星大小天体的大撞击可形成主要由原地球物质构成且角动量符合约束的环地碎片盘，从而解释月球与地球同位素组成的相似性。
2025-05-14 astro-ph.EP astro-ph.HE
Origin of the lunar isotopic crisis from solidification of a stratified lunar magma ocean
本文提出，在假设忒伊亚地幔富铁的前提下，分层月球岩浆洋凝固会使上层固体来自原始地球地幔，从而自然解释月球类地球同位素组成，解决月球同位素危机。
2025-09-08 astro-ph.EP
Moonfalls: Collisions between the Earth and its past moons
在类地行星形成的最后阶段，行星主要通过与大型行星胚胎的巨大撞击而成长。地球的月球被认为是通过其中一次撞击形成的。然而，由于原地球经历了许多次巨大的撞击，几颗卫星自然会通过一系列的多次（包括较小规模的）撞击形成。每一次撞击都可能形成一个亚月球质量的小卫星，它与原地球的引力相互作用，也可能与以前形成的小卫星相互作用。这种相互作用导致小卫星与小卫星合并、小卫星抛射或小卫星落入地球。后一种可能性，导致低速小卫星-地球碰撞是第一次探讨这里。我们利用SPH模拟，并考虑一系列的小卫星质量，碰撞的影响角度和初始的原地球自转速率。我们发现，放牧/潮汐碰撞是最频繁的，并产生可比分数的吸积材料和碎片。后者通常聚集在较小的小卫星中，这些小卫星可能会在以后与其他小卫星相互作用。其他碰撞几何体更为罕见。正面碰撞不会产生太多碎片，实际上是完美的合并。中等撞击角度导致碎片质量分数在2-25%的范围内，其中大部分材料未结合。逆行碰撞产生的碎片多于逆行碰撞，后者的比例取决于原地球的初始自转速率。月球的坠落可以轻微地改变原地球的自转速率。堆积的月落物质是高度局部化的，可能解释了陆地岩石中高度亲铁元素的同位素不均匀性，并可能形成原始的超大陆地形特征。我们的结果可以用于简单的标度律，并适用于n体的地球和月球的形成研究。
2018-04-30 astro-ph.EP
The energy budgets of giant impacts
巨大的撞击控制着类地行星形成的最后阶段，并确定了最终行星系统的结构和组成。一次巨大的撞击被认为是月球形成的原因，但具体的碰撞参量仍在争论中。由于典型的月球形成撞击是最深入研究的场景，它通常被认为是典型的巨型撞击。然而，可能会产生各种影响，产生不同的结果。在这里，我们研究了形成地球质量物体的巨大撞击的总能量预算，发现它们在可能的月球形成事件的广泛范围内有很大的不同。我们表明，引力势能交换是重要的，我们确定的制度，在该制度中，势能有显着的影响碰撞的结果。能量不均匀地沉积在碰撞的行星中，增加了它们的内能，每个天体的一部分获得了足够的熵来蒸发。在重力再平衡之后，撞击后的天体会产生强烈的热分层，并伴随着不同量的蒸发和超临界地幔。典型的月球形成撞击是一个相对低能量的事件，不应该被认为是形成地球质量行星的吸积巨型撞击的原型。在一次巨大的撞击之后，与相同质量的凝聚行星相比，天体的大小会显著膨胀，它们的势能、动能和内能分量的大小也会有很大的差异。因此，金属硅酸盐平衡的条件和地球随后的演变可能在不同的撞击情景之间有很大差异。
2019-12-10 astro-ph.EP
Forming the Moon from terrestrial silicate-rich material
最近对月球岩石同位素组成的高精度测量表明，大块硅酸盐地球和月球显示出出乎意料的高度相似性。这与广泛接受的月球形成巨型撞击模型的经典动力学模拟的主要结果之一不一致，即月球的大部分质量来自撞击物，而不是地球。在不改变巨型撞击模型的主要前提的情况下，解决这种差异需要在撞击后对地球和撞击物材料的广泛元素（包括O，Si，K，Ti，Nd和W）进行全面的同位素均匀化。即使这个过程可以解释O同位素的相似性，它也不太可能适用于更重的难熔元素。鉴于这些地球化学数据，围绕着巨大撞击模型的不确定性越来越大，应该探索月球形成的替代假设。在本文中，我们重新审视了月球直接由地球地幔物质形成的假设。我们表明，这种情况下的动态需要大量的能量，几乎是瞬间产生的额外的能量。这种额外能量的唯一已知来源是核裂变。我们表明，这是可行的，形成月球通过地球的核爆炸引发的地球核幔边界（CMB）的硅酸盐物质喷射，造成冲击波传播通过地球。对这种情况的流体动力学模拟表明，爆炸产生的等离子体迅速膨胀，产生冲击波，破坏并驱逐上覆的地幔和地壳物质。
2013-01-11 astro-ph.EP
Giant impact between high-viscosity Theia and low-viscosity proto-Earth: Origin of lunar isotopic crisis
School of Physics, Henan Normal University（河南师范大学物理学院）
通过模拟高粘度忒伊亚撞击低粘度原地球，发现产生的碎屑盘主要来自原地球，且不违反角动量约束，从而解释了月球同位素危机。
2026-08-13 astro-ph.EP
A "New Hope" for Moon Formation: Presenting a Multiple Impact Pathway
H.H. Wills Physics Laboratory, University of Bristol（布里斯托大学）；Department of Earth Science and Engineering, Imperial College London（帝国理工学院）
本文提出多撞击假说，通过多次撞击事件解释月球形成，比传统巨撞击假说更符合地球和月球的成分相似性。
2025-12-11 astro-ph.EP
On the origin and composition of Theia: Constraints from new models of the Giant Impact
知道忒伊亚的同位素组成，这颗原行星在形成月球的巨大撞击中与地球相撞，可以提供关于类地行星形成后期太阳系内部均匀化状态的有趣见解。我们使用已知的同位素和模拟的地球和月球的块状硅酸盐地幔的化学成分，并将它们与不同的巨型撞击模型相结合，计算在每个模型中的O，Si，Ti，Cr，Zr和W的忒伊亚同位素组成的可能范围。我们将这些范围与碳质陨石、火星和其他太阳系物质的同位素组成进行了比较。在没有撞击后同位素重新平衡的情况下，最近提出的巨型撞击的高角动量模型（“撞击-裂变”，Cuk和Stewart，2012年;“合并”，Canup，2012年）允许-以狭窄的边缘-类似于CI-陨石和火星的忒伊亚。“肇事逃逸”模型（Jumfer等人，2012年）允许忒伊亚类似于顽火辉石和其他类似地球的物质。如果地球和月球从原地球和忒伊亚的体地幔中继承了不同的地幔FeO含量，那么高角动量模型不能解释观测到的差异。然而，无论是撞击逃逸模型还是经典的或“规范的”巨撞击模型，都自然地将这种差异解释为两个具有不同FeO的地幔的简单混合物的结果。因此，调和地球和月球的同位素相似性和FeO不同性的最简单方法是拥有类似地球的同位素组成和更高（~20%）的地幔FeO含量的忒伊亚。
2014-10-15 astro-ph.EP
Tidal Evolution of the Earth-Moon System with a High Initial Obliquity
月球的巨大撞击起源被普遍接受，但月球形成的许多方面仍然知之甚少和有争议。Escheruk等人（2016年）提出，一次撞击使地月系统具有高的倾斜度和角动量，可以解释月球的轨道倾角和同位素与地球的相似性。在这种情况下，拉普拉斯平面转变期间的不稳定性，当月球轨道从地球形状的引力影响转变为太阳的引力影响时，既会将系统的角动量降低到今天的值，又会产生月球的轨道倾角。最近，Tian和Wisdom（2020）发现了拉普拉斯平面转变的新动力学约束，并得出结论，地月系统不可能从具有高重复性的初始状态演化而来。在这里，我们证明了具有初始高重复性的地月系统可以演化到目前的状态，我们确定了一个自旋轨道长期共振作为一个关键的动力学机制，在拉普拉斯平面过渡的后期阶段。Tian和Wisdom（2020）的一些模拟没有遇到这种后期长期共振，因为他们的模型抑制了潮汐和由此产生的倾斜阻尼。我们的研究结果表明，一个巨大的影响，离开地球的高角动量和高的结晶度（$θ> 61^{\circ}$）是一个很有前途的方案来解释地球-月球系统的许多属性，包括它的角动量和结晶度，地球和月球的地球化学，以及月球倾角。
2021-07-07 astro-ph.EP
Magnetic shielding of exomoons beyond the circumplanetary habitable edge
由于在恒星宜居带（HZ）中发现的大多数行星和行星候选者都是超级地球和气体巨星，而不是类地行星，我们自然想知道它们的卫星是否适合居住。第一次探测到这样的系外卫星现在已经变得可行，由于观测偏差，它的质量至少是火星的两倍。但是形成模型预测卫星很难像地球一样大。因此，一颗巨大行星的磁层可能是这样一颗卫星被宇宙和恒星高能辐射屏蔽的唯一可能性。然而，行星辐射带也可能对系外卫星的可居住性产生不利影响。在这里，我们综合模型的巨行星的磁环境的演变与阈值从失控的温室效应（RG）来评估的可居住性的系外卫星。对于适度的偏心率，我们发现，在K矮星周围的HZ中心的海王星大小的行星周围的卫星要么处于RG状态，不适合居住，要么它们将在宽轨道上，它们不会受到行星磁层的影响。类似土星的行星有更强的磁场，而类似木星的行星在形成后不久就可以覆盖住附近的可居住卫星。从照明和潮汐加热的角度来看，距离巨行星约5到20个行星半径的卫星可以居住，但行星磁层仍然会严重影响它们的可居住性。
2013-09-03 astro-ph.EP
The nature of the giant exomoon candidate Kepler-1625 b-i
最近宣布的海王星大小的系外卫星候选者周围的凌日天体开普勒-1625 b可能表明存在一种迄今未知的气体巨卫星，如果得到证实。已经观察到三次凌日，可以估计两个物体的半径。在这里，我们调查可能的质量制度的过境系统，可以产生所观察到的签名，并研究他们在月球形成的背景下，在太阳系，即通过影响，捕获，或就地吸积。开普勒-1625 b的半径表明，它可能是一颗比土星质量稍大的气体巨行星（0.4 M_Jup），也可能是一颗褐矮星（BD）（高达75 M_Jup），甚至是一颗质量非常低的恒星（VLMS）（112 M_Jup ~ 0.11 M_sun）。这颗被提出的伴星肯定会有行星质量。可能的极端情况包括从高度膨胀的地球质量气体卫星到大约180 M_Ear的无大气水岩伴侣。此外，凌日期间的行星-月球动力学表明系统总质量为17.6 - 12.6 ^{+19.2} M_Jup。一颗海王星质量的系外卫星围绕着一颗巨大的行星或低质量的BD，这与太阳系卫星关于气体巨星的常见质量标度关系是不相容的。然而，围绕大质量BD或VLMS的迷你海王星的情况，将位于与Proxima b，TRAPPIST-1系统和LHS 1140 b类似的卫星-主机质量比图区域。原则上，在近距离双星相遇期间，捕获一个海王星质量的物体围绕一颗10兆焦耳的行星是可能的。然而，被抛出的物体必须是一个超级地球物体，这进一步提出了这样一个系统如何形成的问题…
2018-02-27 astro-ph.EP
How common are Earth-Moon planetary systems?
地球上相对巨大的月球是通过对原地球的巨大撞击而形成的，它在我们星球上生命的发展中发挥了重要作用，无论是在海洋潮汐的历史和强度方面，还是在稳定我们星球的混乱旋转方面。在这里，我们表明，围绕类地行星运行的大质量卫星并不罕见。Morishima等人进行了大量模拟，2010年，类地行星在宜居带的形成，为我们的研究提供了原始的模拟数据。我们使用的碰撞参数的限制，可以保证形成一个环行星盘后，原行星碰撞，可以形成一个卫星和研究的碰撞历史和长期演变的卫星定性。此外，我们估计和量化的不确定性，在我们的研究的每一步。我们发现，具有产生双行星系所需能量和轨道参数的巨大撞击确实发生在超过12个类地行星中的1个拥有大质量卫星，低端估计为45分之1，高端估计为4分之1。
2011-05-23 astro-ph.EP
The Moon-forming Impact as a Constraint for the Inner Solar System's Formation
本文利用月球形成对卵石吸积模型施加约束，指出其概率极低且无法解释地月成分差异，从而支持内太阳系类地行星由混沌碰撞增长形成。
2024-11-22 astro-ph.EP
Immediate origin of the Moon as a post-impact satellite
传统上认为，月球是由早期地球上的巨大撞击所喷射出的碎片合并而成的。然而，这样的模型很难解释地球和月球岩石的相似同位素组成，同时也解释了系统的角动量，潜在撞击场景的细节也引发了激烈的争论。在模拟的高分辨率阈值之上，我们发现巨大的撞击可以立即将一颗质量和铁含量与月球相似的卫星置于远离地球洛希极限的轨道上。即使是最初通过罗氏极限的卫星也可以可靠地和可预测地生存下来，通过部分剥离然后扭转到更宽，更稳定的轨道上。此外，这些直接形成的卫星的外层是在较冷的内部熔化的，由大约60%的原地球材料组成。这可以缓解月球类似地球的同位素组成与撞击物预期的不同特征之间的紧张关系。立即形成为月球的早期轨道和演化开辟了新的选择，包括一个高度倾斜的轨道来解释月球倾斜的可能性，并为月球的起源提供了一个更简单的单阶段场景。
2022-10-04 astro-ph.EP
Early formation of moons around large trans-Neptunian objects via giant impacts
最近的研究表明，所有大型（直径超过1，000公里）海王星外天体都形成卫星系统。虽然冥王星最大的卫星冥卫一被认为是直接由巨大撞击形成的撞击物的完整碎片，但巨大撞击是否可以解释所有大型TNO之间的次级与初级质量比和自旋/轨道周期的变化仍有待确定。在这里，我们系统地进行流体动力学模拟，调查卫星形成通过巨大的影响。我们发现，模拟的次级到初级的质量比在很宽的范围内变化，这与观测到的质量比重叠。我们还发现，卫星系统的自旋/轨道周期和小偏心率的当前分布可以解释只有当他们的自旋和轨道潮汐演变：最初作为流体状的机构，但最终作为刚体。这些结果表明，所有的卫星的大型TNO的形成在太阳系形成的早期阶段，海王星向外迁移之前，通过巨大的冲击，他们完全或部分熔融期间的巨大冲击时代。
2019-06-26 astro-ph.EP physics.geo-ph
Highly Siderophile Elements in the Earth's Mantle as a Clock for the Moon-forming Impact
根据普遍接受的假设，对地球的最后一次巨大撞击形成了月球，并通过熔化地球的地幔开始了核心形成的最后阶段。地球化学的一个关键目标是确定这一事件的日期，但已经提出了不同的年龄。有些人认为月球形成的时间较早，大约在太阳系第一批固体凝结后3000万年（Myr），而另一些人则认为在凝结后5000万年（甚至可能晚至100 My）。在这里，我们表明，在99.9%的置信水平下，排除了在凝结后4000万年或更早的月球形成事件。我们使用大量的N体模拟来证明最后一次对类地行星的巨大撞击的时间与随后在被称为晚吸积的时代增加的质量之间的关系。随着最后一次巨大撞击的延迟，后期吸积的质量以可预测的方式减少。这种关系存在于类地行星形成的经典情景和大塔克情景中，并且在广泛的磁盘条件下都成立。地球地幔中高亲铁元素的富集限制了晚吸积期地球中的铁磁性物质。使用HSE丰度测量，我们确定了自冷凝以来的95 +/- 32 Myr的月球形成年龄。存在的可能性是，一些晚期的抛射体被区分，并在地幔中留下了不完整的HSE记录。即使在这种情况下，各种同位素约束强烈表明，后期吸积的质量不超过地球质量的1%，因此HSE时钟仍然严格限制了月球形成事件的时间，大大晚于凝结后的40 My。
2015-04-06 astro-ph.EP
Origin of Mars's moons by disruptive partial capture of an asteroid
本文提出火星卫星可能源于被潮汐瓦解的小行星碎片的部分俘获，并通过数值模拟证明该机制能以较低母体质量要求形成原卫星盘，同时自然解释火卫一和火卫二的轨道特征。
2024-11-19 astro-ph.EP
