Due to the importance of collisions and impacts in early phases of the evolution of the planetary system, it is interesting to estimate the heating of a solid target due to an impact in it . A physically simple calculation of the temperature to which a solid target heats up after the impact of a projectile with mass $m$ and speed $v$ is performed,and possibilities for the application of this result in planetology are pointed out.
The Physics of Protoplanetesimal Dust Agglomerates. X. Mechanical properties of dust aggregates probed by a solid-projectile impact
尘埃聚集体力学性质的动力学表征一直是定量讨论原行星盘中尘埃生长的重要问题之一。实验研究了固体弹丸低速($\lesssim 3.2$ m s $^{-1}$)撞击下粉尘聚集体的动力学特性。在真空条件下,将由玻璃、钢或铅制成的球形冲击器落在填充部分$ϕ=0.35$的粉尘聚集体上。撞击导致尘埃聚集体的成坑或碎裂,这取决于撞击能量。陨石坑的形状可以近似为球形,没有观察到喷出物。为了了解撞击尘埃聚集体的基本物理学,固体抛射体的运动由高速相机获得。利用获得的撞击器位置数据,分析了撞击产生的阻力规律和动压。我们发现,有两个特征优势。一个是由撞击能量和凹坑体积之间的比率定义的,并且是$\simeq 120$ kPa。另一个强度指示动态压力的碎裂阈值,并且是$\simeq 10$ kPa。前者表征了明显的塑性形变,并且与负责撞击器减速的拖曳力一致。后者对应于产生裂纹的动态拉伸强度。利用这些结果,提出了一个简单的模型的压实和破碎的粉尘聚集体的阈值。此外,还比较了粉尘团聚体和松散颗粒物质的拖曳力规律,揭示了两种物质的异同。
Modification of icy planetesimals by early thermal evolution and collisions: Constraints for formation time and initial size of comets and small KBOs
彗星和小型柯伊伯带天体被认为是太阳系中最原始的天体之一,因为像C/1995 O 1 Hale-Bopp这样的彗星富含像CO这样的高度挥发性冰。在这里,我们采用二维有限差分数值模型来研究这些对象的内部热演化,在那里我们改变形成时间,半径和岩石冰质量分数。此外,我们执行不同的碰撞参量的三维SPH碰撞模型,从而考虑到陨石坑和灾难性的破坏事件。结合这两个数值模型的结果,我们估计在何种条件下,高挥发性的冰,如CO,CO2和NH3可以保留在现今的彗星和柯伊伯带物体。我们的研究结果表明,对于目前的对象来自最大的碰撞后残留物的内部热演化控制剩余的高度挥发性冰的量,而从未绑定的碰撞后材料形成的对象的影响加热是占主导地位的。最后,我们将我们的结果应用到今天的彗星和柯伊伯带天体,如67 P/Churyumov-Gerasimenko,C/1995 O 1 Hale-Bopp和(486958)Arrokoth。
Solid tidal friction in multi-layer planets: Application to Earth, Venus, a Super Earth and the TRAPPIST-1 planets. Can a multi-layer planet be approximated as a homogeneous planet?