ERC IMPACT
The giant impact and the Earth and Moon formation
Bourse ERC-Consolidator
Coordinateur : Razvan Caracas
Résumé du projet
On comprend très peu de choses sur la physique régissant l’impact géant et la formation subséquente de la Lune. Selon ce modèle, un impacteur a frappé la proto-Terre ; l’énergie résultante a été suffisante pour faire fondre et vaporiser partiellement les deux corps, générant un grand disque protolunaire, à partir duquel le couple Terre-Lune s’est formé. Les simulations hydrodynamiques de l’impact et de l’évolution ultérieure du disque protolunaire sont actuellement basées sur des modèles d’équations d’état et de diagrammes de phase qui ne sont pas contraints par des expériences ou des calculs. Les estimations des positions des points critiques, lorsqu’elles sont disponibles, varient d’un ordre de grandeur en température et en densité.
Nous proposons ici de calculer la thermodynamique des principaux minéraux et agrégats rocheux, et de l’utiliser pour étudier la formation et l’évolution du disque protolunaire. Pour ce faire, nous utilisons une combinaison unique de simulations atomistiques et ab initio de pointe. Nous utilisons la dynamique moléculaire de la théorie de la densité et de la fonction (DFT) à grande échelle pour étudier les fluides en vrac, couplée aux fonctions de Green (GW) et aux techniques DFT dépendantes du temps pour analyser les amas atomiques et les espèces moléculaires. Nous calculons les courbes de vaporisation, positionnons les points supercritiques et caractérisons les régimes sous-critique et supercritique. Nous construisons des équations d’état des roches dans les conditions de l’impact géant qui dépassent les capacités expérimentales actuelles. Nous utilisons une approche multi-échelle pour combler le fossé entre les échelles atomique, géologique et planétaire par le biais de la thermodynamique ; nous simulons le profil thermique à travers le disque, le rapport entre le liquide et la vapeur, et la spéciation. À partir de la spéciation, nous prévoyons le partage élémentaire et isotopique pendant la condensation. Des scénarios d’impact plausibles, des caractéristiques de l’impacteur et de la proto-Terre seront contraints par une boucle de rétroaction, jusqu’à ce que l’on parvienne à une convergence entre les prédictions des compositions finales de la Terre et de la Lune et les observations.
