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超级计算机模拟结果显示 月球形成之谜

2020-12-08 08:47:29    来源:科技日报

据《皇家天文学会月刊》发表的一项新的超级计算机模拟结果显示,大约45亿年前,月球可能是由于地球与火星大小的行星泰娅(Theia)碰撞而形成的。

英国科学家制作了一些模拟场景的动画,每个动画显示泰娅以不同的自旋量接近地球的情景,描绘了从撞击点散发出来的岩石碎屑的各种爆炸样式,这些爆炸样式最终可能会聚集成月球。

这些模拟基于天文学家通常所说的“大飞溅”理论或“巨大冲击”假设。根据理论,直径约6100公里的泰娅撞入直径为12741公里的地球,在我们的星球周围形成了一个碎片环,这些碎片环最终聚在一起形成了月球。

英国达勒姆大学与格拉斯哥大学合作,在DiRAC高性能计算设备上进行了模拟。研究人员追踪了碰撞发生后4天来自地球和泰娅早期的物质。最终,模拟产生了一个有轨道的物体,它有可能演变成类似月球的物体。

模拟泰娅与早期地球的碰撞产生了不同的结果,这取决于泰娅最初旋转的大小和方向,从根本没有旋转到像舞池球一样旋转,以及顺时针旋转还是逆时针旋转。

在一种极端情况下,碰撞沿顺时针方向最大旋转,将两个物体合并在一起;在另一种极端情况下,碰撞沿逆时针方向最大旋转,则产生了两个物体的刮擦。

在不向泰娅添加任何自旋的模拟中,产生了一块自引力的物质,质量约为月球的80%;将少量自旋添加到模拟中后,则创建出另一个类似月球的物体,研究人员将之称为“原型月球” 。

模拟结果产生的团块被证明可以安放在撞击后地球周围的轨道上,它会通过扫掠围绕地球的碎片盘而增长。模拟团块还具有一个类似于月球的小铁芯,外层材料由早期的地球和泰娅组成。

研究人员表示,尽管模拟结果并不是月球起源的确定证据,但它们是了解我们最近的邻居如何形成的研究进展。他们还计划进行进一步的模拟,通过改变目标和撞击器的质量、速度和旋转速度,来了解其对潜在月球形成的影响。

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