Os impactos gigantes que dominam os estágios finais da formação do planeta têm uma ampla gama de consequências para os jovens planetas e suas atmosferas, de acordo com novas pesquisas.

Pesquisa liderada pela Durham University e envolvendo a University of Glasgow, ambos no Reino Unido, desenvolveu uma maneira de revelar a escala de perda de atmosfera durante colisões planetárias com base em simulações de supercomputadores 3-D.

As simulações mostram como planetas semelhantes à Terra com atmosferas delgadas podem ter evoluído no início do sistema solar, dependendo de como são impactados por outros objetos.

Usando o supercomputador COSMA, parte das instalações de computação de alto desempenho DiRAC em Durham, financiado pelo Conselho de Instalações de Ciência e Tecnologia (STFC), os pesquisadores executaram mais de 100 simulações detalhadas de diferentes impactos gigantes em planetas semelhantes à Terra, alterando a velocidade e o ângulo do impacto em cada ocasião.

Eles descobriram que impactos de rastro - como aquele que se acredita ter formado nossa Lua - levaram a muito menos perda atmosférica do que um impacto direto.

Colisões frontais e velocidades mais altas levaram a uma erosão muito maior, às vezes obliterando a atmosfera completamente junto com parte do manto, a camada que fica sob a crosta de um planeta.

As descobertas fornecem uma visão maior sobre o que acontece durante esses impactos gigantes, que os cientistas sabem que são eventos comuns e importantes na evolução dos planetas em nosso sistema solar e além.

Os resultados são publicados no Astrophysical Journal .

Acredita-se que nossa Lua se formou cerca de 4,5 bilhões de anos atrás, após uma colisão entre a Terra primitiva e um impactor gigante possivelmente do tamanho de Marte.

Não se sabia quanto da atmosfera inicial da Terra poderia ter sobrevivido neste evento de impacto violento, ou como isso mudaria para diferentes cenários de colisão.

No caso da Terra, o planeta teve relativamente sorte com essa colisão - perdendo apenas entre dez e 50 por cento de sua atmosfera, dependendo do cenário preciso.

Autor principal, Dr. Jacob Kegerreis, cuja pesquisa foi co-financiada por bolsa de doutorado do STFC, no Institute for Computational Cosmology, na Durham University, disse:"Sabemos que as colisões planetárias podem ter um efeito dramático na atmosfera de um planeta, mas esta é a primeira vez que podemos estudar detalhadamente a ampla variedade desses eventos violentos.

"Apesar das consequências notavelmente diversas que podem vir de diferentes ângulos e velocidades de impacto, encontramos uma maneira simples de prever quanta atmosfera seria perdida.

"Isso estabelece as bases para ser capaz de prever a erosão atmosférica de qualquer impacto gigante, que alimentaria os modelos de formação de planetas como um todo. Isso, por sua vez, nos ajudará a entender a história da Terra como um planeta habitável e a evolução dos exoplanetas em torno de outras estrelas. "

Os pesquisadores agora estão realizando centenas de simulações para testar os efeitos que as diferentes massas e composições de objetos em colisão podem ter.

Coautor Dr. Vincent Eke, no Institute for Computational Cosmology, Durham University, disse:"No momento, parece que a quantidade de atmosfera que um planeta perde devido a essas colisões depende de quão sortudos ou azarados eles são em termos do tipo de impacto que sofrem."

Outro co-autor Dr. Luis Teodoro, da Universidade de Glasgow, disse:"Nossa pesquisa mostra como diferentes impactos podem ejetar de muito pouco a toda a atmosfera por meio de uma variedade de mecanismos."