水星：原始世代の短周期原始惑星の唯一の生存者

水星の起源の動的な道I：原始世代の短周期原始惑星の唯一の生存者
2021年4月22日に提出
概要
水星の内部に惑星がないことは、地球型惑星形成モデルを困惑させ続けています。
特に、短周期惑星の比較的高い派生発生率とは対照的に太陽のような星の周り。最近の研究では、ホットなスーパーアースをホストするシステムの大部分が
準安定で密集した構成で形成された後、動的不安定性の時代を通じて軌道アーキテクチャを達成します。同位体の証拠は、物体の形成を示唆しているようです
スーパーアースでは、地球形成ディスクがCAIの約2 Myrから大幅に質量を奪われたと考えられているため、太陽系で質量レジームが発生する可能性は低いです。
木星の成長または固有のディスク機能の結果。それにもかかわらず、地球型惑星ガスディスク相における微惑星ダイナミクスの形成モデルと高解像度調査
火星に匹敵する質量を持つ準安定原始惑星が出現することが時々あります。水星の現代軌道の近く。この論文では、原始的な可能性があるかどうかを調査します
水星を置き去りにする方法で大変動的に破壊されるそのような天体の構成　他の地球の世界を邪魔することなく、唯一の生存者として。数値シミュレーションを使用して
このシナリオがもっともらしいことを示してください。多くの場合、生き残った水星相似体は一連の経験をします
侵食の影響;それにより、Fe / Si比が向上します。水星のための我々の提案された起源のシナリオの警告は金星が典型的に少なくとも１つの遅い巨大な衝撃を経験するということです。

図1.過去の力学系研究における水星-金星系の質量と公転周期比の要約。 この目的のために
プロットでは、Mercury-Venusシステムを、0.85au内の正確に2つの惑星で終了するシミュレーションとして定義します。 赤い
星は太陽系の値を示し、異なる色の点は、仮定した文献のシミュレーションセットに対応します。
異なる初期条件。 頭字語は次のとおりです。C18：Clement etal。 （2018）、C19：クレメント他 （2019b）、Ch01：
Chambers（2001）、LI19：Lykawka＆Ito（2019）、I15：Izidoro etal。 （2015）、JM14：Jacobson＆Morbidelli（2014）。 私たちは指示します
より詳細な説明については、セクション2.1のテキストをお読みください。


図2.不安定時間の累積部分
さまざまなシミュレーションバッチ（経験のあるシステムのみ
不安定性はこのプロットに含まれています）。


図3.内部太陽系のさまざまな軌道での水星の離心率の最大変化。 マップはによって生成されます
現在の軌道位置にある外側の7つの惑星を使用して、最新の太陽系の10,000回のシミュレーションを実行します。ザ・
水星の位置は、各シミュレーションのa / i空間で変化します。 各ポイントの色は、最大変化の半分に対応します
10Myrの統合を超える水星の離心率。 支配的な一次および二次MMRの位置
地球型惑星はプロットの上部に示されています。 最も重要な永年共鳴は、それぞれによって識別されます
プロットの下部にある離心率平均のゼロ傾斜位置（Michel＆Froeschl´e 1997を参照）。 ν3の位置として
とν4、およびν6とν16は非常に接近しているため、共振の各ペアをそれぞれν3,4とν6,16として識別します。 大きい
赤い星は水星の現代の軌道を示しています。


図4.水星がν5永年共鳴の交点に配置されている太陽系の10Myr積分
金星の内部3：1MMR。 上のパネルは水星の離心率の進化を示し、2番目と3番目のパネル（水星の近点移動の速度：g;および臨界
ν5共振の角度：$ − $ J）は、太陽系の5番目の偏心固有振動数g5がどのようにエピソードを駆動するかを示しています
惑星の離心率の大きな振動の。 〜4-8 Myrの間の高い離心率のエポックは、
金星との3：1MMRへの近接性。
パネル4の関連する共振角度の動作。ザ・
5番目のパネルは、水星の傾斜の進化を示しています。
実証されているように、主にν12共振によって駆動されます
惑星の歳差運動率sの進化によって
パネル6。


図5.正しい数の惑星で終了するシステムのシミュレーションのさまざまなバッチの最終軌道（表1）
（つまり、1つのMercuryアナログ）。 4つのパネルはそれぞれ、異なるシミュレーションバッチを示しています。 バッチごとに、上部のサブパネルがプロットします
各Mercuryアナログの離心率と準主軸、および下部のサブパネルには、a / i空間に同じシステムが表示されます。
各ポイントのサイズは、アナログの質量に比例します（水星の質量は、の左上隅に灰色でプロットされます
参照用の各パネル）、および各ポイントの色はオブジェクトのCMFを示します。 水星の現代の軌道はそれぞれに示されています
黒い星の付いたサブパネル。


図9.Membのシステムの進化の例=0.05M⊕バッチ。 各インナーの近日点と遠日点
太陽系オブジェクトは、シミュレーション時間に対してプロットされます。ザ・
5つの初期胚が異なる灰色の色合いでプロットされています。
各衝突フラグメントにはランダムな色が割り当てられます。
最終的なMercuryアナログの質量はM =0.10M⊕です。
0.407 au（aM、SS = 0.387 au）の半主軸、離心率
e = 0.33（eM、SS = 0.21）、傾きi =3.9◦
（iM、SS =7.0◦）、およびCMFは0.60です。


図10.衝撃速度の相対頻度（カーネル密度推定）（相互の2体脱出速度でスケーリング）と
さまざまなシミュレーションセットでの発射体：ターゲットの質量比。 白い縦線はMFM：Embryo（MMFM / Memb）を示します
各シミュレーションセットの質量比。 黒い記号は、文献で提案されている衝突ジオメトリの成功に対応しています。
具体的には、正方形はベンツらの正面からのインスタンスであるb'0を示します。 （2007）、そしてひし形は彼らの好みを示しています
b = 0.5構成。 プラス記号は、Chau etal。の適度なbのおおよその好ましい形状を示します。 （2018）、
星と逆三角形は、その作業からの複数の影響のシナリオの2つの例を提供します。


図15.半主軸/離心率のプロット
4 Memb = 0.1のシステムでのシミュレーションの進化
M⊕原始惑星は、地球型惑星形成の巨大な衝突段階の間、100Myrの間安定したままです。 サイズ
各点の質量は粒子の質量に対応します。ザ・
最終的な惑星の質量は、それぞれ0.57、0.76、0.28M⊕です。
3つの内側の原始惑星は少数の
シミュレーション中の微惑星、それらの質量を変更する
それぞれ0.115、0.115、0.135M⊕になります。 最も外側
原始惑星はいくつかの微惑星と2つの胚を降着させます
金星形成領域から、それによってその質量を0.313M⊕まで増加させます。