地球与月球，形成与依赖？破坏与撞击

简介：科学家使用计算机模拟太阳系早期形成过程，模拟结果可支持“在一次猛烈撞击下地球曾损失10-60%的大气”，这一影响间接帮助了生命的形成。

大约在45亿年前，早期混沌的之中宇宙形成了太阳系。随着星球在宇宙漩涡中不断旋转活动， 我们的星球得以在几次巨大的撞击中幸存下来。

其中一次碰撞很有可能孕育了月球，但也给地球带来了代价。在最近的一项研究中，重现了地球早期的历史与月球的诞生，科学家们表示，这次碰撞或许还导致地球失去了10%到60%的大气层。

这项研究于周三发表在《天体物理学报通信》上。研究结果阐明了这些宇宙碰撞是如何影响行星的大气层并影响它们的宜居性。

这项研究的研究人员运行了300多次大规模物体与像地球这样大气层稀薄的岩石行星碰撞的计算模拟。他们考虑了物体撞击行星的角度、撞击速度以及撞击物体的大小和质量。

图解：模拟显示可能形成月球的巨大撞击，并导致地球失去部分大气层。来自：杜伦大学，杰克贝·克格瑞斯。

"科学家们正在努力解开关于月球是如何形成的谜团，以及与早期地球发生巨大碰撞所产生的其他后果，"杜伦大学计算宇宙学研究所的研究员、该研究的主要作者雅各布·凯格雷斯在一份声明中说。"我们为许多不同的碰撞行星运行了数百种不同的情景，显示了对行星大气层所带来的不同冲击与影响。"

此前的研究表明，在行星形成期的晚期阶段，碰撞会影响其大气层的产生与数量。

新的研究扩大了这一想法，发现在创造月球的撞击之后，地球失去了很大一部分大气层。

那么月球又是如何形成的？- 科学家们认为，大约在40亿年前，一个被称为 "忒伊亚 "的火星大小的庞然大物，与一个年轻的、正在发育的地球（也称原地球）发生了碰撞。碰撞将地球上的汽化粒子抛入太空，然后通过引力的作用将它们结合在一起，形成了月球。

撞击假说是关于月球如何形成的三种关键理论之一。其他理论认为，月球要么是与地球同时形成的，要么是被地球的引力场捕获的。

"虽然这些计算机模拟并不能直接告诉我们月球是如何形成的，但对地球大气层的影响可以用来减少一些月球可能形成的不同方式，并使我们更接近理解我们最近的天体邻居的起源，"克格瑞斯说。

这项研究不仅让科学家们对月球可能形成的方式有了新的认识，而且还详细介绍了一种新的方法来研究类似的碰撞如何导致年轻的岩石行星大气层的损失。

研究人员通过不同的模拟发现：这些撞击会对行星大气层的命运产生不同的后果，不同的后果取决于碰撞物体的大小的材质，是否由铁、岩石或两者组成，以及它撞向行星的角度。

研究报告称，如果碰撞物体也有厚厚的大气层，那么碰撞也可能导致大气层的显著增益。另一方面，撞击很有可能会将一颗行星大气层的完全湮灭。

一颗行星的大气层极大地影响着它的宜居性。它是科学家在观测地球以外的行星时，确定这些行星是否有可能孕育生命的主要因素之一。

一个星球的大气层需要有足够的厚度来传递热量，并提供绝缘的能力。比如说，如果地球没有了大气层，地表的温度就会低至零下20摄氏度。

因此，虽然混乱，但与年轻地球相撞的物体 对我们的生命产生了重大而持久的影响。

摘要：我们提出了一种新的比例法则，以预测在任何速度、角度、撞击器质量、目标质量和物体组成的情况下，在巨行星撞击大气层相对较薄的广义地球行星的情况下，行星碰撞造成的大气层损失。为了这个目的，我们利用足够高的分辨率的三维平滑粒子流体力学模拟，直接模拟了目标质量1%左右的低质量大气的命运，研究了大范围撞击所造成的侵蚀。

不同的碰撞情况会导致行星的行为和后果完全不同。尽管有这样的复杂性，但大气层损失的部分可以通过幂次定律很好地拟合。在撞击器质量比不变的情况下，缩放与系统质量无关。缓慢的大气层宿主撞击器也可以提供大量的大气层，但他们总是伴随着较大比例的地幔和核心。不同的月球形成撞击假说表明，根据不同的情况，大约10%-60%的原始大气可以直接被清除。我们发现，在所探讨的参数的极端情况下，没有明显偏离和缩放趋势。相似律可以很轻松地纳入行星形成的模型中。

BY: inverse

FY: 秋白

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选文：天文志愿文章组-曜

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参考资料

1.WJ百科全书

2.天文学名词

3.原文来自：网址：https://www.inverse.com/science/how-earth-lost-atmosphere

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