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Supercomputador revela impacto atmosférico de gigantescas colisões planetárias
As simulações mostram como os planetas parecidos com a Terra com atmosferas finas podem ter evoluído em um sistema solar inicial, dependendo de como são impactados por outros objetos.
Por Durham University - 15/07/2020


Seção transversal da imagem estática mostrando o impacto (inserção) e as consequências (imagem principal) de uma simulação 3D de um impacto planetário gigante usando 100 milhões de partículas, coloridas por sua energia interna, semelhante à sua temperatura. Crédito: Dr. Jacob Kegerreis, Universidade de Durham

Os impactos gigantes que dominam os estágios finais da formação do planeta têm uma ampla gama de consequências para os jovens planetas e suas atmosferas, de acordo com uma nova pesquisa.

Uma pesquisa liderada pela Universidade de Durham e envolvendo a Universidade de Glasgow, no Reino Unido, desenvolveu uma maneira de revelar a escala de perda de atmosfera durante colisões planetárias com base em simulações em 3D de supercomputadores.

As simulações mostram como os planetas parecidos com a Terra com atmosferas finas podem ter evoluído em um sistema solar inicial, dependendo de como são impactados por outros objetos.

Usando o supercomputador COSMA, parte da instalação de Computação de Alto Desempenho DiRAC em Durham, financiada pelo Science and Technology Facilities Council (STFC), os pesquisadores realizaram mais de 100 simulações detalhadas de diferentes impactos gigantes em planetas semelhantes à Terra, alterando a velocidade e ângulo do impacto em cada ocasião.

Eles descobriram que impactos de pastoreio - como o que se pensava ter formado nossa Lua - levaram a muito menos perda atmosférica do que um impacto direto.

De cabeça para colisões e velocidades mais altas levavam a uma erosão muito maior, às vezes destruindo completamente a atmosfera, juntamente com parte do manto, a camada que fica sob a crosta de um planeta.

As descobertas fornecem uma visão maior do que acontece durante esses impactos gigantes, que os cientistas sabem que são eventos comuns e importantes na evolução dos planetas, tanto em nosso sistema solar quanto além.

Os resultados foram publicados no Astrophysical Journal .

Acredita-se que nossa Lua tenha se formado cerca de 4,5 bilhões de anos atrás, após uma colisão entre o início da Terra e um impactador gigante, possivelmente do tamanho de Marte.

Não se sabia o quanto da atmosfera primitiva da Terra poderia ter sobrevivido nesse violento evento de impacto ou como isso mudaria para diferentes cenários de colisão.

No caso da Terra, o planeta teve relativamente sorte com essa colisão - perdendo apenas entre 10% e 50% de sua atmosfera, dependendo do cenário preciso.

O principal autor, Dr. Jacob Kegerreis, cuja pesquisa foi parcialmente financiada por uma bolsa de doutorado do STFC, no Instituto de Cosmologia Computacional da Universidade de Durham, disse: "Sabemos que as colisões planetárias podem ter um efeito dramático na atmosfera de um planeta, mas é a primeira vez que conseguimos estudar em detalhes as amplas variedades desses eventos violentos.
 
"Apesar das consequências notavelmente diversas que podem advir de diferentes ângulos e velocidades de impacto, descobrimos uma maneira simples de prever quanta atmosfera seria perdida.

"Isso estabelece as bases para ser capaz de prever a erosão atmosférica de qualquer impacto gigante, que se alimentaria de modelos de formação de planetas como um todo. Isso, por sua vez, nos ajudará a entender tanto a história da Terra como um planeta habitável quanto a evolução. de exoplanetas em torno de outras estrelas ".

Os pesquisadores estão agora realizando centenas de simulações para testar os efeitos que as diferentes massas e composições de objetos em colisão podem ter.

O coautor Dr. Vincent Eke, do Instituto de Cosmologia Computacional da Universidade de Durham, disse: "No momento, parece que a quantidade de atmosfera que um planeta perde devido a essas colisões depende de quão sortudos ou azarados eles são em termos de tipo. do impacto que eles sofrem ".

O coautor Dr. Luis Teodoro, da Universidade de Glasgow, disse: "Nossa pesquisa mostra como diferentes impactos podem ejetar em qualquer lugar, de muito pouco a toda a atmosfera através de uma variedade de mecanismos".

 

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