超高速撞击期间剥落过程的流体动力学代码模拟：对火星陨石抛出的启示
地球与行星天体物理
2017-12-20 v1
摘要
撞击剥落导致的超高速物质抛射被认为是两个行星体之间物质交换的一种合理机制。我们利用基于网格与粒子的流体动力学代码模型，对6至21 km/s范围内一系列撞击速度下的垂直撞击过程中的剥落过程进行了建模。采用Tillotson状态方程研究撞击后的流体动力学与热力学响应，该方程能够处理强激波物质中密度对压力与热压力的非线性依赖。未考虑材料强度与重力加速度的影响。在柱坐标下，研究了距撞击点1.5倍弹丸半径范围内的二维时间相关压力场，以探讨剥落物质的产生。还进行了分辨率测试，以剔除因人工粘性导致峰值压力过低的抛出物质。并推导了抛射速度veject与峰值压力Ppeak之间的关系。我们的方法表明，抛射幕中由于抛射物的可压缩性质，在晚期阶段会发生加速，导致抛射速度可能高于冲击波通过后合成粒子速度的理想最大值。我们还计算了能够逃离类似火星的行星（即veject高于5 km/s）的抛射物质量，这与火星陨石的岩石学约束相匹配，且发生在Ppeak为30-50 GPa时。尽管在垂直撞击中此类抛射物的质量仅限于弹丸质量的0.1%-1%，但这足以使剥落成为火星陨石抛出的合理机制。最后，我们提出撞击剥落是玻璃陨石生成的一种合理机制。
引用
@article{arxiv.1709.00561,
title = {Hydrocode modeling of the spallation process during hypervelocity impacts: Implications for the ejection of Martian meteorites},
author = {Kosuke Kurosawa and Takaya Okamoto and Hidenori Genda},
journal= {arXiv preprint arXiv:1709.00561},
year = {2017}
}
备注
67 pages, 28 figures, accepted for publication in Icarus