Что происходит с атмосферой при столкновении планет

Столкновения планет — обычное явление во Вселенной. Даже Земле однажды пришлось пережить одно из них.

Исследователи из Даремского университета в Англии при участии ученых из Университета в Глазго разработали способ выявления масштаба потерь атмосферы при столкновениях планет на основе трехмерного моделирования суперкомпьютера.

Моделирование показывает, как каменистые планеты земного типа с тонкими атмосферами могли эволюционировать в ранних звездных системах в зависимости от того, как на них воздействуют другие объекты.

Используя суперкомпьютер COSMA, часть высокопроизводительного вычислительного комплекса DiRAC в Дареме, исследователи произвели более 100 подробных симуляций различных масштабных воздействий на планеты, меняя скорость и угол удара в каждом конкретном случае. 

Они обнаружили, что скользящие удары, подобные тому, что, как считается, сформировал нашу Луну, привели к гораздо меньшим потерям в атмосфере, чем прямой удар. Лобовые столкновения и более высокие скорости приводят к гораздо большей эрозии, иногда полностью стирая атмосферу вместе с частью мантии планеты.

Полученные данные дают более полное представление о том, что происходит во время этих масштабных воздействий, которые являются распространенными и важными событиями в эволюции планет.

Считается, что Луна образовалась около 4,5 миллиарда лет назад после столкновения между ранней Землей и гигантским объектом, возможно, размером с Марс. Нашей планете относительно повезло с этим столкновением, и она потеряла от 10 до 50 процентов атмосферы. 

«Мы знаем, что столкновения планет могут оказать критическое влияние на атмосферу планеты, но это первый случай, когда мы смогли детально изучить широкий спектр этих масштабных событий. Несмотря на удивительное разнообразие последствий, которые могут происходить при разных углах удара и скоростях, мы нашли простой способ предсказать, сколько атмосферы будет теряться в каждом конкретном случае», — соавтор исследования Джейкоб Кегеррайс.

По его словам, это закладывает основу для предсказаний атмосферной эрозии от любого масштабного столкновения, которые будут использоваться в моделях формирования планет в целом. В свою очередь, это поможет понять историю Земли как обитаемой планеты и эволюцию экзопланет вокруг других звезд. 

В настоящее время авторы работы продолжают создавать симуляции, чтобы понять последствия столкновений при различных массах и составах сталкивающихся объектов.