?

簡(jiǎn)介：科學(xué)家使用計(jì)算機(jī)模擬太陽(yáng)系早期形成過(guò)程，模擬結(jié)果可支持“在一次猛烈撞擊下地球曾損失10-60%的大氣”，這一影響間接幫助了生命的形成。

大約在45億年前，早期混沌的之中宇宙形成了太陽(yáng)系。隨著星球在宇宙漩渦中不斷旋轉(zhuǎn)活動(dòng)， 我們的星球得以在幾次巨大的撞擊中幸存下來(lái)。

其中一次碰撞很有可能孕育了月球，但也給地球帶來(lái)了代價(jià)。在最近的一項(xiàng)研究中，重現(xiàn)了地球早期的歷史與月球的誕生，科學(xué)家們表示，這次碰撞或許還導(dǎo)致地球失去了10%到60%的大氣層。

這項(xiàng)研究于周三發(fā)表在《天體物理學(xué)報(bào)通信》上。研究結(jié)果闡明了這些宇宙碰撞是如何影響行星的大氣層并影響它們的宜居性。

這項(xiàng)研究的研究人員運(yùn)行了300多次大規(guī)模物體與像地球這樣大氣層稀薄的巖石行星碰撞的計(jì)算模擬。他們考慮了物體撞擊行星的角度、撞擊速度以及撞擊物體的大小和質(zhì)量。

圖解：模擬顯示可能形成月球的巨大撞擊，并導(dǎo)致地球失去部分大氣層。來(lái)自：杜倫大學(xué)，杰克貝·克格瑞斯。

"科學(xué)家們正在努力解開關(guān)于月球是如何形成的謎團(tuán)，以及與早期地球發(fā)生巨大碰撞所產(chǎn)生的其他后果，"杜倫大學(xué)計(jì)算宇宙學(xué)研究所的研究員、該研究的主要作者雅各布·凱格雷斯在一份聲明中說(shuō)。"我們?yōu)樵S多不同的碰撞行星運(yùn)行了數(shù)百種不同的情景，顯示了對(duì)行星大氣層所帶來(lái)的不同沖擊與影響。"

此前的研究表明，在行星形成期的晚期階段，碰撞會(huì)影響其大氣層的產(chǎn)生與數(shù)量。

新的研究擴(kuò)大了這一想法，發(fā)現(xiàn)在創(chuàng)造月球的撞擊之后，地球失去了很大一部分大氣層。

那么月球又是如何形成的？- 科學(xué)家們認(rèn)為，大約在40億年前，一個(gè)被稱為 "忒伊亞 "的火星大小的龐然大物，與一個(gè)年輕的、正在發(fā)育的地球（也稱原地球）發(fā)生了碰撞。碰撞將地球上的汽化粒子拋入太空，然后通過(guò)引力的作用將它們結(jié)合在一起，形成了月球。

撞擊假說(shuō)是關(guān)于月球如何形成的三種關(guān)鍵理論之一。其他理論認(rèn)為，月球要么是與地球同時(shí)形成的，要么是被地球的引力場(chǎng)捕獲的。

"雖然這些計(jì)算機(jī)模擬并不能直接告訴我們?cè)虑蚴侨绾涡纬傻?，但?duì)地球大氣層的影響可以用來(lái)減少一些月球可能形成的不同方式，并使我們更接近理解我們最近的天體鄰居的起源，"克格瑞斯說(shuō)。

這項(xiàng)研究不僅讓科學(xué)家們對(duì)月球可能形成的方式有了新的認(rèn)識(shí)，而且還詳細(xì)介紹了一種新的方法來(lái)研究類似的碰撞如何導(dǎo)致年輕的巖石行星大氣層的損失。

研究人員通過(guò)不同的模擬發(fā)現(xiàn)：這些撞擊會(huì)對(duì)行星大氣層的命運(yùn)產(chǎn)生不同的后果，不同的后果取決于碰撞物體的大小的材質(zhì)，是否由鐵、巖石或兩者組成，以及它撞向行星的角度。

研究報(bào)告稱，如果碰撞物體也有厚厚的大氣層，那么碰撞也可能導(dǎo)致大氣層的顯著增益。另一方面，撞擊很有可能會(huì)將一顆行星大氣層的完全湮滅。

一顆行星的大氣層極大地影響著它的宜居性。它是科學(xué)家在觀測(cè)地球以外的行星時(shí)，確定這些行星是否有可能孕育生命的主要因素之一。

一個(gè)星球的大氣層需要有足夠的厚度來(lái)傳遞熱量，并提供絕緣的能力。比如說(shuō)，如果地球沒有了大氣層，地表的溫度就會(huì)低至零下20攝氏度。

因此，雖然混亂，但與年輕地球相撞的物體 對(duì)我們的生命產(chǎn)生了重大而持久的影響。

摘要：我們提出了一種新的比例法則，以預(yù)測(cè)在任何速度、角度、撞擊器質(zhì)量、目標(biāo)質(zhì)量和物體組成的情況下，在巨行星撞擊大氣層相對(duì)較薄的廣義地球行星的情況下，行星碰撞造成的大氣層損失。為了這個(gè)目的，我們利用足夠高的分辨率的三維平滑粒子流體力學(xué)模擬，直接模擬了目標(biāo)質(zhì)量1%左右的低質(zhì)量大氣的命運(yùn)，研究了大范圍撞擊所造成的侵蝕。

?

不同的碰撞情況會(huì)導(dǎo)致行星的行為和后果完全不同。盡管有這樣的復(fù)雜性，但大氣層損失的部分可以通過(guò)冪次定律很好地?cái)M合。在撞擊器質(zhì)量比不變的情況下，縮放與系統(tǒng)質(zhì)量無(wú)關(guān)。緩慢的大氣層宿主撞擊器也可以提供大量的大氣層，但他們總是伴隨著較大比例的地幔和核心。不同的月球形成撞擊假說(shuō)表明，根據(jù)不同的情況，大約10%-60%的原始大氣可以直接被清除。我們發(fā)現(xiàn)，在所探討的參數(shù)的極端情況下，沒有明顯偏離和縮放趨勢(shì)。相似律可以很輕松地納入行星形成的模型中。

?

?

BY: inverse

FY: 秋白

如有相關(guān)內(nèi)容侵權(quán)，請(qǐng)?jiān)谧髌钒l(fā)布后聯(lián)系作者刪除

轉(zhuǎn)載還請(qǐng)取得授權(quán)，并注意保持完整性和注明出處

?