行星发生碰撞时会发生什么?行星的大气层会受到什么影响?

行星发生碰撞时会发生什么?行星的大气层会受到什么影响?

根据一项新的研究,主导行星形成过程后期的天体巨大撞击对年轻的行星和它们的大气层产生了广泛的影响。

一项由英国杜伦大学领导,格拉斯哥大学参与的研究已经开发出一种基于3-D超级计算机模拟的方法,用来揭示行星碰撞过程中大气损失的规模。这一发现发表在《天体物理学杂志》上。

模拟显示了具有稀薄大气层的类地行星如何在早期的太阳系中依靠与其他天体的碰撞而进化。

通过使用COSMA超级计算机(杜伦大学DiRAC高性能计算设施的一部分,由科学与技术设施理事会(STFC)资助),研究人员进行了超过100个的详细模拟,模拟了类地行星受到不同巨大撞击的情况,每种模拟情况都改变了撞击的速度和角度。

他们发现,行星擦过的撞击影响——就像人们认为形成月球的撞击影响一样——造成的大气损失比直接撞击要少得多。

正面碰撞和更高速度的撞击会导致行星损失更多的大气,有时甚至会将行星的大气层和一些地幔(位于行星外壳下的一层)完全抹去。

科学家们知道,在我们的太阳系和其他星系的行星演化过程中,这些巨大的行星撞击都是常见的重要事件,而这些发现让我们更加了解这些巨大撞击中发生了什么。

人们认为,我们的月球就是在45亿年前,早期地球和一个火星大小的巨大天体撞击后形成的。

目前,科学家们还不知道地球早期的大气有多少能在这次猛烈的撞击中幸存下来,也不知道在不同的碰撞情况下会发生怎样的变化。

以地球为例,地球在这次碰撞中相对幸运——根据具体情况,只损失了10%到50%的大气。

这项研究部分由杜伦大学计算宇宙学研究所STFC博士奖学金资助,研究第一作者Jacob Kegerreis博士说:“我们知道,行星碰撞对行星的大气层可以有巨大的影响,但这是我们首次能够详细研究这些暴力事件的各种情况。

“尽管不同的撞击角度和速度会造成明显不同的后果,但我们找到了一种简单的方法来预测大气会流失多少。”

“这为预测任何巨大行星撞击造成的大气损失奠定了基础,也会为整个行星形成模型提供依据。这反过来将帮助我们理解地球作为宜居行星的历史,以及围绕其他恒星的系外行星的演化过程。”

研究人员目前正在进行另外数百次的模拟,以测试不同质量和组成的碰撞天体可能会产生什么影响。

研究合著者、杜伦大学计算宇宙学研究所的文森特·埃克(Vincent Eke)博士说:“目前看来,行星因这些天体碰撞而失去的大气层数量取决于它们受到的撞击的类型,也就是看运气。”

该研究的合著者、格拉斯哥大学的路易斯·特奥多罗(Luis Teodoro)博士说:“我们的研究表明,不同的天体撞击可以通过各种机制让行星大气受到不同程度的损失。”

【翻译/前瞻经济学人APP资讯组】

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