通过巨型撞击形成超级水星

在行星形成的最后阶段，行星胚胎的不同形成路径可能显著影响观测到的行星密度变化。在迄今已识别的约 5,000 颗系外行星中，一个显著的子集展现出类似于水星的核心比例，这可能是高速巨型撞击的结果。为了更好地理解此类碰撞对行星形成和成分演化的影响，我们进行了一系列广泛的平滑粒子流体动力学（SPH）巨型撞击模拟，对象为双层岩石天体。这些模拟涵盖了从一倍到十一倍相互逃逸速度的广泛撞击速度范围。我们推导了新的标度律，用于估算最大碰撞后残留物的质量和核心质量分数。我们的发现表明，核心汽化的程度显著影响了低撞击角下的地幔剥离效率。我们 delineate 了两种机制——动量传递和汽化诱导喷射——在地幔剥离中扮演的不同角色。我们的研究表明，多层行星的碰撞结果比未分异星子撞击的结果更为复杂。因此，单一的普适定律可能无法涵盖所有碰撞过程。我们发现随着撞击角的增加，地幔剥离效率显著下降。要在$45^{\circ}$角度形成一颗$5 M_{\oplus}$的超级水星，需要超过 200 km s$^{-1}$的撞击速度。这对通过单次巨型撞击形成超级水星提出了挑战，意味着其形成要么倾向于相对低角度的单次撞击，要么需要多次撞击。