撞击前自转对月球形成碰撞的影响
地球与行星天体物理
2020-12-09 v1
摘要
我们模拟了假想的原始地球与火星大小撞击体之间的碰撞,该碰撞形成了月球。在某些撞击产生的碎屑盘中,我们发现一个自引力的物质团块。其质量约为月球质量,含约1%的铁(如同月球),并首次解析了其内部组成。该团块核心附近主要为撞击体物质,而近表面处原始地球物质逐渐富集。近期阿波罗样品氧同位素比值测量到了渐变组成,表明形成月球的原始地球与撞击体物质间混合不完全。然而,月球大小团块的形成对撞击体自转敏感。为此,我们发展了一种快速方法以构建多层旋转天体模型并将其转化为光滑粒子流体动力学(SPH)模拟的初始条件。我们利用公开代码计算流体静力平衡下的密度与压力剖面,然后生成超过十亿粒子的配置,其SPH密度在目标值的1%以内。该算法在桌面计算机上对10^7粒子仅需数分钟,并可直接控制旋转天体属性。相比之下,弛豫或自旋加速技术在超级计算机上需数小时才能确定旋转体结构。仅撞击体初始自转不同的碰撞揭示了多种结果:合并、掠射式hit-and-run,或形成绕转原月球。
引用
@article{arxiv.2007.02965,
title = {The effect of pre-impact spin on the Moon-forming collision},
author = {Sergio Ruiz-Bonilla and Vincent R. Eke and Jacob A. Kegerreis and Richard J. Massey and Luis F. A. Teodoro},
journal= {arXiv preprint arXiv:2007.02965},
year = {2020}
}
备注
Submitted to MNRAS. 11 pages, 9 figures