高速巨撞击引起的大气质量损失

利用动网格流体动力学模拟，我们确定了被高速撞击体撞击的行星的激波传播及由此产生的地面速度。我们利用结果来确定由撞击激波引起的地面运动所造成的大气质量损失。我们发现存在两种不同的激波传播机制：在撞击体远小于目标体（$R_i<< R_t$）的极限下，解是自相似的，且目标体上固定点的激波速度按 $m_i^{2/3}$ 标度，其中 $m_i$ 为撞击体质量。此外，地面速度遵循通用剖面 $v_g/v_i=(14.2x^2-25.3x+11.3)/(x^2-2.5x+1.9) +2\ln{R_i/R_t}$，其中 $x=\sin\left(\theta/2\right)$，$\theta$ 为从撞击点测量的目标体上的纬度，$v_g$ 和 $v_i$ 分别为地面速度和撞击速度。相反，在撞击体尺寸与目标体相当（$R_i \sim R_t$）的极限下，我们发现激波速度随撞击体质量的下降显著弱于 $m_i^{2/3}$。我们利用所得表面速度剖面计算了广泛撞击体质量与撞击速度范围内的大气质量损失，并将其应用于 Kepler-36 系统与月球形成撞击。最后，我们根据 $v_g/v_i$ 以及撞击体与目标体尺寸比（$R_i/R_t$）给出并推广了我们的结果，以便可轻易应用于其他碰撞情景。