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COSMA超级计算机揭示了巨大行星碰撞的巨大影响

时间：2021-10-05 10:51:59 来源：

静态图像截面图，显示了使用1亿个粒子（由其内部能量着色，类似于温度）对3亿颗巨大行星撞击进行3D模拟时的撞击（插图）和后果（主图片）。

最新研究表明，在行星形成后期占主导地位的巨大撞击对年轻行星及其大气层产生了广泛的影响。

由杜伦大学领导并由英国格拉斯哥大学参与的研究，已经开发出了一种基于3D超级计算机仿真的揭示行星碰撞过程中大气损失规模的方法。

模拟表明，具有稀薄大气层的类地行星可能会在早期的太阳系中演化，这取决于它们如何受到其他物体的影响。

研究人员使用科学和技术设施理事会（STFC）资助的达拉姆DiRAC高性能计算设施的一部分组成的COSMA超级计算机，进行了100多次详细模拟，模拟了对类地行星的各种巨大撞击，从而改变了速度以及每种情况下影响的角度。

使用1亿个粒子进行正面/快速巨大撞击3D模拟的早期阶段的横截面动画，该粒子由其材料或内部能量（与温度相似）着色。

他们发现，放牧的撞击（就像认为是形成我们月球的那一次撞击）所造成的大气损失要比直接打击要少得多。

正面碰撞和更高的速度导致更大的侵蚀，有时甚至完全破坏了大气层以及位于行星地壳下的地幔层。

这些发现提供了对这些巨大撞击过程中发生的事情的更深入的了解，科学家们知道，这些撞击是我们太阳系内外行星演化过程中的常见和重要事件。

研究结果发表在《天体物理学杂志》上。

据信，在早期地球与可能与火星大小的巨大撞击器相撞之后，我们的月球大约在45亿年前形成。

尚不知道在这次暴力撞击事件中，地球早期的大气有多少能幸存下来，或者对于不同的碰撞情况，情况将如何改变。

放牧/缓和巨大撞击的3D模拟早期阶段的横截面动画，使用1亿个粒子，以其材料或内部能量（与温度相似）进行着色。

以地球为例，这次碰撞使该星球相对幸运-根据具体情况，仅损失了其大气层的10％至50％。

首席作者雅各布·凯格里斯博士（Jacob Kegerreis博士）的研究是由达勒姆大学计算宇宙学研究所的STFC博士奖学金部分资助的。他说：“我们知道行星碰撞会对行星的大气层产生巨大影响，但这是我们第一次能够详细研究这些暴力事件的广泛种类。

“尽管不同的撞击角度和速度可能会带来非常明显的后果，但我们找到了一种简单的方法来预测将损失多少大气。

“这奠定了基础，能够预测任何巨大的冲击对大气的侵蚀，这将对整个行星形成模型产生影响。反过来，这将有助于我们了解地球作为宜居星球的历史以及其他恒星周围系外行星的演化。”

研究人员现在正在进行数百次模拟，以测试碰撞物体的不同质量和成分可能产生的影响。

达勒姆大学计算宇宙学研究所的合著者Vincent Eke博士说：“目前看来，行星由于这些碰撞而损失的大气量取决于它们遭受的撞击的类型，这取决于它们是幸运还是不幸。”

格拉斯哥大学的合著者路易斯·特奥多罗博士说：“我们的研究表明，通过各种机制，不同的影响如何从很小的大气层到整个大气层都可以喷射出去。”

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参考：J. A. Kegerreis，V。R. Eke，R。J. Massey和L. F. A. Teodoro撰写的“对地球行星的巨大撞击造成的大气侵蚀”，2020年7月15日，天体物理学杂志。DOI：
10.3847 / 1538-4357 / ab9810

该研究由达勒姆大学计算宇宙学博士奖学金基金部分资助。

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