科学实验大揭秘:2009年木星碰撞迷云

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2021年8月18日21:40:22科学实验大揭秘:2009年木星碰撞迷云已关闭评论 35,275 1362字阅读4分32秒
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                      研究小组的模拟实验参数表格



 对比两次碰撞事件之后大气层密度分布状况,图左是1994年7月苏梅克/列维9号彗星碰撞角度,图右是2009年天体碰撞角度,木星大气层密度未被破坏的侧面轮廓位于图像背景。

  据国外媒体报道,1994年7月,业余和专业天文学家都观测到苏梅克/列维9号彗星分解进入木星大气层,虽然这种类型的碰撞非常罕见,但事隔15年在2009年7月份木星表面出现第二次碰撞。此次碰撞的天体并未直接观测到,因此天文学家仅能依据图像中木星大气层的干扰情况来分析判断。

  美国佛罗里达中央大学的贾拉德-庞德和加利福尼亚州大学圣克鲁兹分校研究小组共同研究分析2009年木星遭受碰撞的原因,由于没有直接的碰撞事件观测记录,研究小组使用数值模拟来更好地理解形成木星大气层较大干扰的原因。

  使用三维流体力学代码,研究小组模拟了8次天体碰撞,他们选用的天体直径分别为0.5千米和1千米,不同的密度和成分(玄武岩或者冰)。通过使用相同的碰撞角度(69度)和碰撞速度(61.4千米/秒),研究小组能够将2009年7月碰撞木星的天体可能的体积和构成成份缩小在较小范围内。   通过将苏梅克/列维9号彗星作为2009年碰撞事件的模拟对比,显示出碰撞形成羽状烟柱的差异性。2009年天体碰撞木星的角度将形成较浅的碰撞深度,以及较小、较平缓的烟柱。研究小组的模拟结果显示0.5千米直径天体碰撞可产生较小、平缓的烟柱,而1千米直径天体则可以产生较大、较快的烟柱。

  天体碰撞穿透深度显然与碰撞天体的性质有关,在一定的碰撞角度,较大、较密集的碰撞天体,将更深地进入木星大气层。当研究小组对比苏梅克/列维9号彗星碰撞和2009年碰撞事件之后的状况,他们发现了一些差异之处。苏梅克/列维9号彗星产生的木星大气层干扰显著比2009年碰撞事件较大、较快。

  研究小组模拟的8次天体碰撞中,多数0.5千米直径的天体不能计算作为2009年碰撞木星形成大气层干扰的因素。直径较小的天体无法足够渗透,在木星同温层形成壮观的干扰。通过计算模拟0.5千米直径天体的碰撞结果,研究小组能够界定出2009年7月碰撞天体的最小体积和密度,虽然多数0.5千米直径的碰撞天体已排除,但是0.5千米直径的玄武岩天体,以及所有1千米直径碰撞天体都会在木星大气层中产生足够强烟柱,抵达木星对流层氨冰云层高度。

  研究小组提及目前有必要进行更多的模拟实验,从而以附加的参数来更好地缩小碰撞特征。此外,研究小组声称,氨气从对流层顶部传输至同温层,意味着必须对碰撞烟柱进行调查。在附加的研究中,研究小组希望未来能够提炼出2009年7月份木星碰撞事件相关大气层干扰的可能。研究小组的这项研究报告现发表在2月1日出版的《天体物理学杂志》期刊上。
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