Gli impatti giganti che dominano le ultime fasi della formazione dei pianeti hanno una vasta gamma di conseguenze per i giovani pianeti e le loro atmosfere, secondo nuove ricerche.

Ricerca condotta dalla Durham University e che coinvolge l'Università di Glasgow, sia nel Regno Unito, ha sviluppato un modo per rivelare l'entità della perdita di atmosfera durante le collisioni planetarie basato su simulazioni di supercomputer 3D.

Le simulazioni mostrano come i pianeti simili alla Terra con atmosfere sottili potrebbero essersi evoluti in un primo sistema solare a seconda di come sono stati colpiti da altri oggetti.

Utilizzando il supercomputer COSMA, parte della struttura DiRAC High-Performance Computing a Durham, finanziato dal Science and Technology Facilities Council (STFC), i ricercatori hanno eseguito più di 100 simulazioni dettagliate di diversi impatti giganti su pianeti simili alla Terra, modificando la velocità e l'angolo dell'impatto in ogni occasione.

Hanno scoperto che gli impatti radenti, come quello che si pensa abbia formato la nostra Luna, hanno portato a una perdita atmosferica molto inferiore rispetto a un colpo diretto.

La testa sulle collisioni e le velocità più elevate hanno portato a un'erosione molto maggiore, a volte cancellando completamente l'atmosfera insieme a parte del mantello, lo strato che si trova sotto la crosta di un pianeta.

I risultati forniscono una visione più approfondita di ciò che accade durante questi impatti giganteschi, che gli scienziati sanno sono eventi comuni e importanti nell'evoluzione dei pianeti sia nel nostro sistema solare che oltre.

I risultati sono pubblicati nel Giornale Astrofisico .

Si ritiene che la nostra Luna si sia formata circa 4,5 miliardi di anni fa in seguito a una collisione tra la Terra primordiale e un gigantesco impattore forse delle dimensioni di Marte.

Non si sapeva quanta parte dell'atmosfera primitiva della Terra potesse essere sopravvissuta a questo violento evento di impatto, o come questo cambierebbe per diversi scenari di collisione.

Nel caso della Terra, il pianeta è stato relativamente fortunato con questa collisione, perdendo solo tra il dieci e il 50 percento della sua atmosfera a seconda dello scenario preciso.

L'autore principale Dr. Jacob Kegerreis, la cui ricerca è stata in parte finanziata da una borsa di studio di dottorato della STFC, nell'Istituto di Cosmologia Computazionale, all'Università di Durham, ha dichiarato:"Sappiamo che le collisioni planetarie possono avere un effetto drammatico sull'atmosfera di un pianeta, ma questa è la prima volta che siamo stati in grado di studiare in dettaglio l'ampia varietà di questi eventi violenti.

"Nonostante le conseguenze notevolmente diverse che possono derivare da diversi angoli di impatto e velocità, abbiamo trovato un modo semplice per prevedere quanta atmosfera andrebbe persa.

"Questo pone le basi per essere in grado di prevedere l'erosione atmosferica da qualsiasi impatto gigantesco, che alimenterebbero i modelli di formazione del pianeta nel suo insieme. Questo a sua volta ci aiuterà a comprendere sia la storia della Terra come pianeta abitabile sia l'evoluzione degli esopianeti attorno ad altre stelle".

I ricercatori stanno ora effettuando centinaia di altre simulazioni per testare gli effetti che potrebbero avere le diverse masse e composizioni degli oggetti in collisione.

Co-autore Dott. Vincent Eke, nell'Istituto di Cosmologia Computazionale, Università di Durham, ha dichiarato:"Al momento sembra che la quantità di atmosfera che un pianeta perde a causa di queste collisioni dipende da quanto fortunati o sfortunati sono in termini di tipo di impatto che subiscono".

Il collega co-autore Dr. Luis Teodoro, dell'Università di Glasgow, ha dichiarato:"La nostra ricerca mostra come diversi impatti possono essere espulsi ovunque da molto poco a tutta l'atmosfera attraverso una varietà di meccanismi".