天文學家用超級電腦模擬去破解月球形成之謎


一項新的超級電腦模擬結果顯示,大約四十五億年前,月球可能是由於地球與火星大小的行星泰婭( Theia)碰撞而形成的。

英國科學家製作了一些模擬場景的動畫,每個動畫顯示泰婭以不同的自旋量接近地球的情景,描繪了從撞擊點散發出來的岩石碎屑的各​​種爆炸樣式,這些爆炸樣式最終可能會聚集成月球。

這些模擬基於天文學家通常所說的大飛濺理論或巨大衝擊假設。根據理論,直徑約六千一百公里的泰婭撞入直徑為12,741公里的地球,在我們的星球周圍形成了一個碎片環,這些碎片環最終聚在一起形成了月球。

英國對衡大學(Durham University)與格拉斯哥大學合作,在高性能電腦設備上進行模擬。研究人員追蹤了碰撞發生後四天來自地球和泰婭早期的物質。最終,模擬產生了一個有軌道的物體,它有可能演變成類似月球的物體。

模擬泰婭與早期地球的碰撞產生了不同的結果,這取決於泰婭最初旋轉的大小和方向,從根本沒有旋轉到像舞池球一樣旋轉,以及順時針旋轉還是逆時針旋轉。

在一種極端情況下,碰撞沿順時針方向最大旋轉,將兩個物體合併在一起;在另一種極端情況下,碰撞沿逆時針方向最大旋轉,則產生了兩個物體的刮擦。

在不向泰婭添加任何自旋的模擬中,產生了一塊自重力的物質,質量約為月球的八成;將少量自旋添加到模擬中後,則創造出另一個類似月球的物體,研究人員將之稱為原型月球”。

模擬結果產生的團塊證明可以安放在撞擊後地球周圍的軌道上,它會通過掃掠圍繞地球的碎片盤而增長。模擬團塊還具有一個類似於月球的小鐵芯,外層材料由早期的地球和泰婭組成。

研究人員表示,儘管模擬結果並不是月球起源的確定證據,但它們是了解我們最近的鄰居如何形成的研究進展。他們還計劃進行進一步的模擬,通過改變目標和撞擊器的質量、速度和旋轉速度,來了解其對潛在月球形成的影響。

【圖:對衡大學;文:節錄自科學網頁;新聞訊息由林景明提供】 研究全文刊登在2020年12月4日出版的英國《皇家天文學會月報》

請按左下角「外部連結」觀看有關影片

https://www.youtube.com/watch?v=BoU9OA92trA

發表評論

Verified by MonsterInsights