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【24h】

Highly siderophile elements in Earth's mantle as a clock for the Moon-forming impact

机译：地球地幔中高度嗜铁元素，作为形成月球撞击的时钟

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According to the generally accepted scenario, the last giant impact on Earth formed the Moon and initiated the final phase of core formation by melting Earth's mantle. A key goal of geochemistry is to date this event, but different ages have been proposed. Some argue for an early Moon-forming event, approximately 30 million years (Myr) after the condensation of the first solids in the Solar System, whereas others claim a date later than 50 Myr (and possibly as late as around 100 Myr) after condensation. Here we show that a Moon-forming event at 40 Myr after condensation, or earlier, is ruled out at a 99.9 per cent confidence level. We use a large number of N-body simulations to demonstrate a relationship between the time of the last giant impact on an Earth-like planet and the amount of mass subsequently added during the era known as Late Accretion. As the last giant impact is delayed, the late-accreted mass decreases in a predictable fashion. This relationship exists within both the classical scenario and the Grand Tadt scenario of terrestrial planet formation, and holds across a wide range of disk conditions. The concentration of highly siderophile elements (HSEs) in Earth's mantle constrains the mass of chondritic material added to Earth during Late Accretion. Using HSE abundance measurements, we determine a Moon-formation age of 95 ± 32 Myr after condensation. The possibility exists that some late projectiles were differentiated and left an incomplete HSE record in Earth's mantle. Even in this case, various isotopic constraints strongly suggest that the late-accreted mass did not exceed 1 per cent of Earth's mass, and so the HSE clock still robustly limits the timing of the Moon-forming event to significantly later than 40 Myr after condensation.%月球的年齡至少在过去三十年里一直是地球化学家所关注的一个焦点。若干种计时方法曾被用来解决这个问题，但不同方法的结果却不相同，部分是由于在所谓的"模型年龄"的计算中所需的假设各不相同。Seth Jacobson等人采用了另一种方法。他们进行了大量数值模拟，其中有些基于早期月球形成事件，有些基于后来发生的事件。然后他们发现，在月球的形成年龄与自那时以来被地球吸积的物质(即所谓的Late Veneer)数最之间存在一个独立于模型的关联。在地球地幔中所观测到的"高嗜铁''元素的浓度，为月球形成的时间提供了一个约束条件，排除了一个早期月球形成事件。 相反，作者通过计算认为，形成了月球的碰撞事件一定是在太阳系形成之后至少4000万年发生的。
机译：根据公认的情况，对地球的最后一次巨大撞击形成了月球，并通过融化了地球的地幔开始了核心形成的最后阶段。地球化学的主要目标是确定这一事件的发生日期，但是已经提出了不同的年龄。一些人主张在太阳系中的第一固体凝结后大约三千万年（Myr）发生早期的月球形成事件，而另一些人则声称凝结后晚于50 Myr（可能晚于100 Myr）。 。在这里，我们显示排除了凝结后或更早的40 Myr处的月球形成事件，置信度为99.9％。我们使用大量的N体模拟来证明对地球样行星的最后一次巨大撞击的时间与后来被称为后期吸积的时代随后增加的质量之间的关系。由于最后一个巨大的撞击被延迟，因此后期积聚的质量以可预测的方式减少。这种关系既存在于经典的情况，也存在于大行星形成的大塔德方案中，并且在广泛的盘状条件下都适用。地幔中高度嗜铁亲和元素（HSE）的浓度限制了后期吸积过程中添加到地球的软骨材料的质量。使用HSE丰度测量，我们确定凝结后的月球形成年龄为95±32 Myr。存在一些后期弹丸分化的可能性，并在地幔中留下了不完整的HSE记录。即使在这种情况下，各种同位素约束也强烈表明，后期积聚的质量不超过地球质量的1％，因此，HSE时钟仍然强有力地将形成月球的时间限制在凝结后明显晚于40 Myr 。％月球的年龄至少在过去三十年里一直是地球化学家所关注的一个焦点。一些种计时方法曾被解决的这个问题，但不同方法的结果却不相同，部分是由于在所谓的塞思·雅各布森（Seth Jacobson）等人采用了另一种方法。他们进行数值模拟，其中有些基于早期月球形成事件，有些后来发生的事件。然后他们发现，在月球的形成年龄与自那时以来被地球吸积的物质（即所谓的晚期单板）数最之间存在一个独立于模型的关联。在地球地幔中所观测到的“高嗜铁”相反，作者通过计算认为，形成了月球的碰撞事件一定是在太阳系形成之后至少4000万年发生的。

著录项

  • 来源
    《Nature》 |2014年第7494期|84-87A1|共5页
  • 作者

    Seth A. Jacobson; Alessandro Morbidelli; Sean N. Raymond; David P. OBrien; Kevin J. Walsh; David C. Rubie;

  • 作者单位

    Observatoire de la Cote d'Azur, La bora to ire Lagrange, Boulevard de I'Observatoire, BP 4229,06304 Nice Cedex 4, France,Universitaet Bayreuth, Bayerisches Geoinstitut, 95440 Bayreuth, Germany;

    Observatoire de la Cote d'Azur, La bora to ire Lagrange, Boulevard de I'Observatoire, BP 4229,06304 Nice Cedex 4, France;

    Universite Bordeaux, La boratoire d'Astrophysique de Bordeaux, UMR 5804,33270 Floirac, France,CNRS, La bo ratoire d'Astrophysique de Bordeaux, UMR 5804,33270 Floirac, France;

    Planetary Science Institute, 1700 East Fort Lowell, Suite 106, Tucson, Arizona 85719, USA;

    Southwest Research Institute, Planetary Science Directorate, 1050 Walnut Street, Suite 300, Boulder, Colorado 80302, USA;

    Universitaet Bayreuth, Bayerisches Geoinstitut, 95440 Bayreuth, Germany;

  • 收录信息 美国《科学引文索引》(SCI);美国《工程索引》(EI);美国《生物学医学文摘》(MEDLINE);美国《化学文摘》(CA);
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  • 正文语种 eng
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