論文関連の(ほぼ)個人用メモ。



arXiv:1603.06515
Pahlevan & Morbidelli (2016)
Collisionless encounters and the origin of the lunar inclination
(無衝突遭遇と月の軌道傾斜角の起源)

概要

月は，惑星形成後期に，初期地球に惑星サイズの天体が衝突し，その破片から形成されたと考えられている．

これまでの衝突過程のモデルでは，破片は周惑星円盤を形成し，地球の赤道上の軌道に集まったと考えられる．この状態から現在までを積分すると，月の軌道傾斜角は現在より 1 桁は小さい値となってしまい，これは月形成における未解決問題となっている．


ここでは，天体の地球への衝突しない接近の結果として，月の軌道傾斜角が変化するモデルを提案する．

これによると，0.0075 - 0.015地球質量の小天体が地球に数回接近することにより，月軌道の軌道傾斜角が励起され，現在の軌道傾斜角を説明することが出来ると考えられる．このプロセスは確率的に発生する現象だが，広いパラメータレンジで現在の軌道傾斜角である ~ 5° を説明することが出来る．

月の軌道傾斜角問題

月を形成する原因となった巨大衝突の結果，コンパクトな (半径が 10 地球半径以下) の円盤を形成したと考えられている．

この円盤は，土星の環のように，進化のタイムスケールよりも速く赤道上空に薄く分布するようになる．従って，月は地球の赤道面に対して ~ 1° 以内の傾斜角を持って形成されるはずである．

しかし現在の月の軌道傾斜角は ~ 5° であり，さらに形成直後から現在までの潮汐進化を考えると，月が ~ 10 地球半径の位置で形成された時には傾斜角は ~ 10° で無ければならない．この，形成モデルとの 1 桁のずれが，未解決の "Lunar inclination problem" として知られている．


ここでは，モンテカルロシミュレーションを行い，潮汐と微惑星の近接遭遇の影響を取り入れた計算を行った．その結果，数回の大きな微惑星の接近によって月の軌道傾斜角は励起され，広いパラメータレンジで現在の値を説明することが出来ることが示された．

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