Sezione trasversale di istantanee di simulazioni 3D di impatti giganti utilizzando da 30 a 100 milioni di particelle, colorate in base al loro materiale o alla loro energia interna, in relazione alla loro temperatura. Crediti: Jacob Kegerreis, Durham University
Con il termine impatto gigante ci si riferisce alla collisione tra la proto-Terra primordiale e un gigantesco corpo delle dimensioni di Marte chiamato Theia. Da quest’impatto – che si stima sia avvenuto circa 4.5 miliardi di anni fa – in un arco temporale di milioni di anni, ne sarebbero uscite fuori la Terra e la Luna. Una delle tante domande che si pongono gli scienziati riguarda le conseguenze che questo e eventi simili avvenuti nel Sistema solare hanno avuto sull’atmosfera dei pianeti coinvolti.
Un gruppo di scienziati guidati da Jacob Kegerreis, dell’Istituto di Cosmologia Computazionale (Icc) dell’Università di Durham, nel Regno Unito, ha cercato di rispondere a questa domanda nell’unico modo possibile: simulando la realtà.
Facendo uso di un codice di simulazione di nuova concezione, chiamato Swif, e avvalendosi del supercomputer Cosma della DiRAC High-Performance Computing facility dell’Università di Durham, gli scienziati hanno eseguito oltre 300 simulazioni in 3D per studiare gli effetti delle collisioni sull’atmosfera dei pianeti rocciosi e i modi in cui questa è modificata da corpi impattanti con dimensioni, densità e massa diversi, che si schiantano a diverse angolazioni e velocità. Si tratta di sofisticate rappresentazioni della realtà che possono anche essere utilizzate come modelli per prevedere le modificazioni dell’atmosfera derivanti da diverse tipologie di collisioni su un’ampia gamma di pianeti rocciosi o per studiare, ad esempio, la formazione degli anelli di Saturno dalla collisione delle sue lune.
Animazione che mostra quattro differenti scenari di collisione a differenti condizioni. Da sinistra a destra: impatto lento e frontale; lento e radente; veloce e frontale e veloce e radente. In ciascuna simulazione, il grigio e l’arancione e il marrone e il giallo rappresentano la materia del nucleo e del mantello rispettivamente della proto-Terra e di Theia. In blu l’atmosfera. Crediti: Jacob Kegerreis, Università di Durham
I risultati dello studio, pubblicati sulla rivista Astrophysical Journal Letters, mostrano che gli effetti delle collisioni sono diversi al variare di ciascuna delle variabili considerate, portando in alcuni casi alla perdita di atmosfera, in altri al guadagno della stessa, o talvolta alla completa distruzione del pianeta colpito.
In particolare, nell’impatto gigante che si pensa abbia formato la Luna, le simulazioni suggeriscono che il nostro pianeta potrebbe aver perso tra il 10 e il 60 per cento della sua atmosfera. Mentre un guadagno di atmosfera planetaria appare possibile solo nel caso di impatti giganti lenti tra giovani pianeti e oggetti massicci dotati di uno spesso strato di atmosfera.
«Come si sia formata la Luna e le conseguenze dell’impatto gigante con la Terra primordiale è un puzzle su cui gli scienziati stanno lavorando duramente per risolverlo» osserva Kegerreis. «Sebbene queste simulazioni al computer non ci dicono direttamente come si è formata la Luna, gli effetti dell’impatto sull’atmosfera terrestre potrebbero essere usati per restringere i diversi modi in cui potrebbe essersi formata, portandoci più vicino alla comprensione dell’origine del corpo celeste a noi più vicino».
Per saperne di più:
- Leggi su Astrophysical Journal Letters l’articolo “Atmospheric Erosion by Giant Impacts onto Terrestrial Planets” di J. A. Kegerreis, V. R. Eke, R. J. Massey e L. F. A. Teodoro
Guarda il video (in inglese) sul canale YouTube della Durham University: