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小行星撞擊后的碎片去哪了

新模型為破解太陽系謎案提供可能

來源:科技日報 作者:張夢然 2021年09月03日 09:47

  太陽系存在一個重要謎案:小行星撞擊的碎片哪去了?長期以來,科學家都找不到這種碎片的記錄,這一困擾學界的謎團被稱為“地幔失蹤案”。而據物理學家組織網1日消息,天文學家最近利用計算機創建一個新的行星撞擊模型,模擬顯示的結果或為破解這一長達數十年的謎案提供了可能。

  在太陽系中,像水星、金星、地球和火星這樣的類地行星,被認為是由星子(太陽星云的一種,為原行星盤和殘骸盤內的固態物體)及小的早期行星形成的。這些早期的行星通過碰撞和合并,在時間的推移中逐漸“成長”,這一過程使它們具有了今天的規模。

  在行星成長中,這種碰撞所產生的碎片可以是從固體到氣體各種形式,但這些劇烈碰撞所釋放的物質,通常被認為會圍繞太陽運行,“轟擊”其他正在生長的行星并改變了小行星帶的組成。但是現在看來,小行星帶似乎沒有包含這種撞擊碎片的“記錄”,這是幾十年來一直困擾著天文學家和天體物理學家的一個謎團。

  美國亞利桑那州立大學地球與太空探索學院的研究人員對這種“差異結局”感到好奇。此次,他們著手創建了一個行星碰撞的高級計算機模型,并取得了令人驚訝的結果——模擬表明,這類大型碰撞主要形成的是氣體,因此在當前的太陽系中幾乎沒有留下痕跡。

  結果顯示,行星之間的大規模碰撞其實并沒有產生巖石碎片,而是將巖石蒸發成了氣體,與固體和熔融碎片不同,這種氣體更容易逃離太陽系,幾乎不留下行星撞擊的相關痕跡。而此前,“大多數研究都專注于撞擊的直接影響,但碎片的性質尚未得到充分探索?!毖芯咳藛T艾倫·薩特表示。

  相關論文已發表在近期的《天體物理學雜志快報》上。

  總編輯圈點

  科學家很早就知道,形成水星、金星、地球、月球……都需要多次大型碰撞才能完成,但在小行星帶,人們卻沒有觀察到所預期的碎片,出現了理論模型和實際觀察相矛盾的情況。其實,現在某些望遠鏡觀測已經可以直接對此類巨大撞擊的碎片成像,但我們卻無法回到過去觀察太陽系中的碰撞。這就凸顯了計算機模擬的重要作用。模型再結合天體物理觀測數據,就相當于在地球建立了測試和探索天文理論的“實驗室”。

(責編:范婉璐)