巨大的撞击可以显著降低行星的内部压力,这一发现可能会显著改变目前行星形成的模式的认知。

地球与月球在45亿年前的“亲密”接触
大约45亿年前导致地球与月球形成的撞击,可能会导致地核和地幔压力的随机波动,从而解释地球地幔中一些令人费解的化学特征。

行星撞击
以前的研究错误地认为行星的内部压力只是行星质量的函数,因此它随着行星的增长而不断增加。但在一次重大撞击后,压力会暂时改变,随后随着撞击后身体的恢复,压力会长期增加。
这一发现对地球的化学结构和随后的进化具有重大意义。

行星的形成
行星系统通常开始时是一个尘埃盘,慢慢地吸积到岩石体中。这一过程的主要阶段结束时,行星大小的天体在结合形成最终行星时发生高能碰撞。

撞击产生的冲击能量可以蒸发行星的重要部分,甚至,正如人们认为形成月球的撞击所发生的那样,将两个相撞的天体暂时变成一个由行星物质组成的旋转圆环,称为“合成”,随后冷却成一个,或者更多的球形物体。

撞击
科学家利用巨型物体撞击和行星结构的计算模型来模拟碰撞,这些碰撞形成了质量在0.9到1.1地球质量之间的物体,并发现在碰撞之后,它们的内部压力比预期的要低得多。
地球的质量约为5.965×10^24kg,这是根据万有引力定律测定的。
科学家发现,压力的降低是由于多种因素的综合作用:碰撞所产生的快速旋转产生的离心力对重力产生反作用力,实质上将物质推离旋转轴;以及热的、部分蒸发的物体密度较低。

类地行星
我们对类地行星的生长没有直接的观测。事实证明,在行星的成长过程中,它们的物理性质会因碰撞而发生很大的变化。我们对行星形成的新观点比以前的模型更加多变和充满活力,这为以前数据的新解释打开了大门。
最终的结果是,主要的撞击可以显著降低行星的内部压力。在像月球这样的撞击之后,压力可能是现在地球压力的一半。

地球内部结构
这一发现将有助于调和地球地幔化学与行星形成物理模型之间的长期矛盾。
亿万年以来,随着地球的成长,每一个与之相撞的物体都将金属送入地幔。每次撞击后,金属从地幔中吸收了少量其他元素,然后沉入地核。

溶解在金属中的每一种元素的数量,部分是由地球的内部压力决定的。因此,今天地幔的化学成分记录了行星形成期间的地幔压力。
对地幔中的金属研究表明,这种吸收过程是在地幔中部的压力下发生的。然而,巨大的撞击模型显示这种撞击融化了地幔的大部分,因此地幔应该记录下更高的压力--相当于我们现在所看到的核心上方。地球化学观测和物理模型之间的这种异常现象是科学家们长期以来一直试图解释的。

通过显示巨大撞击后的压力比之前想象的要低,通过研究找到了解决这个难题的物理机制。
计算在形成过程中压力的随机变化如何影响行星的化学结构。还将继续研究行星如何从巨大撞击的创伤中恢复,随着行星的恢复,行星中的压力会急剧增加,但这对地幔如何凝固或地球第一个地壳是如何形成的有何影响?这是一个有待探索的全新领域。
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