(а) Кратеры на Луне Земли (в центре, с меньшим дугообразным кратером внутри, находится кратер Пуансо). (б) Кратеры на Весте: недавний кратер диаметром 20 км в верхней части изображения. (c) Схема числовой установки. (г) Кратер диаметром 445 км на спутнике Сатурна Тетис. (д) Кратер диаметром 76 мм, полученный численно в результате удара стальной сферы диаметром 25 мм, падающей с высоты 50 мм на слой частиц (стеклянные сферы со средним диаметром 1 мм). (е) Топография (возвышение) кратера, образованного вращающимся снарядом, состоящим из связанных зерен. Фото: Physical Review E (2023). DOI: 10.1103/PhysRevE.108.054904
Команда инженеров из Университета Кампинас в Бразилии обнаружила, что уникальные характеристики кратеров как на Земле, так и на других телах в космосе обусловлены уникальными особенностями как ударного элемента, так и места, куда он попадает. В своем исследовании, опубликованном в журнале Physical Review E, группа построила и провела моделирование ударов ударников по планетам, лунам и другим телам.
Предыдущие исследования показали, что ударные кратеры имеют самые разные характеристики: некоторые из них, например, глубокие, а другие мелкие. Кроме того, некоторые из них имеют относительно небольшие поля обломков, в то время как другие покрывают большие площади вокруг кратера, а у некоторых есть четко очерченные приподнятые края, а у других вообще нет края.
Существует множество теорий относительно причин таких различий, но, как обнаружила команда, работавшая над этим новым проектом, мало что было сделано для их проверки. Поэтому команда построила и запустила симуляцию, которая приняла во внимание множество факторов, которые могут применяться, когда меньшие космические тела сталкиваются с телами гораздо большего размера.
Для создания своих симуляций исследовательская группа собрала виртуальные снаряды размером примерно с грейпфрут — каждый из них состоял из тысяч крошечных сфер, различающихся степенью плотности. Они также смоделировали цели, используя аналогичный подход. Затем они применили физику для моделирования ударов: например, более плотные ударные элементы, движущиеся очень быстро, поражали бы сильнее, чем менее плотные и медленно движущиеся цели.
Они добавили другие характеристики ударов, такие как скорость движения ударника, скорость его вращения и ось вращения. Они также позволяли регулировать угол удара по желанию. Они провели моделирование при различных обстоятельствах, чтобы проверить как можно больше факторов.
Они отметили некоторые тенденции. Например, снаряды, которые разбились при ударе и вращались быстрее, с большей вероятностью разносили свои обломки дальше, чем те, которые вращались медленнее. Они также обнаружили, что форма кратера по крайней мере частично зависела от прочности связи материала, из которого изготовлен ударник. Они также отметили, что прочность связи играет роль в определении того, попадет ли материал из ударника в край кратера.
Исследователи говорят, что их модель может быть использована другими, изучающими конкретные кратеры, чтобы узнать больше о том, как могли возникнуть их особенности.
