[心得] 行星科學學術研討會 筆記1
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小弟原本我打算會議結束,可以馬上PO出幾篇文章和大家分享,但由於在會議中赫然發現
,我目前做的研究題目,有其他的group正要開始做! 所以我老闆下達指令,會議結束,
要儘快把paper寫好投稿,所以這幾天都在趕工,今天終於有一點時間可以把我在會議寫
的東西整理翻譯一下
請大家多多指教囉~
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行星科學學術研討會 筆記1
議題(session): 月球起源及演化(Origin and Evolution of the Moon)
演講題目: Thermodynamic Processes During the Moon-Forming Impact
演講人: Miki Nakajima (加州理工學院博士生)
(之前在修課時,有上過Giant Impact理論,想說來聽看看這個議題,看有什麼新發現…)
大碰撞(Giant Impact)是目前主流的月球形成假說,大約45億年前,原始地球與火星大小
的天體撞擊,撞擊後的碎屑形成現在的月球,最初由Dr. William K. Hartmann在1975年
提出, 火星大小的碰撞天體被科學界命名為” Theia”。 這個假說成功地解釋以下幾個
現象: 地球自轉和月球軌道的方向相同,月球有較小的核心,月球表面曾經是熔融的等等
,然而,Giant Impact假設月球是由撞擊天體Theia的物質形成, 藉由分析阿波羅任務所
帶回的岩石樣本發現,月球的氧同位素比例與地球”完全相同”,代表月球應與地球有同
樣的起源,所以月球不可能是由撞擊後Theia的物質形成的,目前是Giant Impact遇到最
主要的問題。
為了解決同位素的問題,研究月球起源的科學家開始修正Giant Impact Theory,2012年
10月, 在”科學”期刊上,有兩個不同的月球形成理論同時發表,一個是由Dr. Robin
M. Canup (Southwest Research Institute) 所提出, 她的物理模型指出月球是由”兩
個大小相似”的天體撞擊形成(two sub-Earth model),因為撞擊力較強,撞擊後產生的
岩屑盤的物質較平均,所以大碰撞後地球與月球的同位素比例也會是一致的,另一個模型
是由Matija Cuk & Sarah Stewart(Harvard University) 所提出,他們的物理模型指出火
星大小的天體是與”快速轉動”( fast-spinning Earth)的原始地球撞擊,因為撞擊力較
強,所以能夠撞擊出足夠的地球物質生成岩屑盤,之後再形成月球,同位素比例也會與地
球一致。
雖然這兩個模型可以成功解決同位素比例的問題,但是他們都沒有考慮撞擊後所產生的熱
能,所以這位加州理工學院博士生在這個會議上發表得主要研究,就是”計算”撞擊後的
所產生熱能,加進整個撞擊過程,”重新模擬以及評估”傳統的撞擊理論,還有兩個新的
模型,看看撞擊過程是否因為加入熱能計算會有所改變。值得一提的是,之前還沒有任何
撞擊模型考慮過熱能的計算,所以這個研究算是將Giant Impact Theory修正得更完整,
也更接近真實情況。
計算結果顯示,兩個新的模型,因為有較大的撞擊能量,所以相對的,撞擊後產生的熱能
也比預期的多,所以月球形成的時間會比預期的還要久,因為要花更多時間冷卻,這也衍
伸出另外的問題,像是因為冷卻時間比較久,是否月球的核心會比觀測值還要大等等新的
問題。雖然兩個新的模型解決了同位素比例的問題,但是因為沒有完整考慮所有因子,衍
伸出更多問題。
所以目前,在月球起源以及物理模擬的這個議題上,還有很多進步的空間,這個博士生最
後報告說這些只是她初步的結果,她還會繼續改進她的物理模型,由於這種大尺度的模擬
研究,通常都可以刊登在”科學””自然”這種等級的期刊,不久的將來應該可以看到她
發表的學術文章。
題外話: 進得了加州理工學院的學生真的都非常厲害,要做這種撞擊的模擬研究,需要很
強的數學物理能力! 而且這些研究都是女科學家做的,Robin Canup 還有Sarah Stewart
都是行星科學界很傑出的女性科學家, 這個演講人Miki Nakajima是日本來的女學生。
其他資料:
2012年10月科學期刊上的文章
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 個人網頁:
http://www.fas.harvard.edu/~planets/sstewart/Moon.html
(有一些撞擊動畫可以看 ^__^)
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