TheiaSim

[Bernhard]

Sehr schön. Nur her mit den Modellparametern !

Die Simulation über 10 Mio. Jahre mit den 5 Trümmern ist mittlerweile bei 94% (ein Faktor 1000 bläst die Rechenzeit doch noch mal ganz schön auf) und es ergeben sich inzwischen die folgenden Resultate:

1) Nach 1.7 Mio. Jahren verbindet sich der schwerste Teil (1 Mondmasse) mit einem der leichteren Trümmer (0.1 Mondmassen)
2) Nach 2 Mio. Jahren kollidiert das verbundene Paket von 1) mit Merkur
3) Nach 5.1 Mio Jahren kollidiert ein weiteres Fragment mit 0.1 Mondmassen mit der Venus
4) Nach 6.5 Mio Jahren kollidiert ein weiteres Fragment mit 0.1 Mondmassen mit der Venus
5) Nach 8.9 Mio Jahren kollidiert ein weiteres Fragment mit 0.1 Mondmassen mit der Venus

EDIT: Die Simulation ist jetzt fertig. Keine weiteren Änderungen. Aus den Erdkollisionen ist leider nichts geworden.

 

[Bynaus]

Die arme Venus... (und Merkur: gemessen daran, dass er gerademal 4.5 Mondmassen hat, ist ein Treffer von einem 1.1-Mondmassen-Trümmerteil ein heftiges Ereignis...) Aber spannendes Resultat! Mal schauen, was die Simulation mit mehr Trümmern bringt. Wenn das ganze qualitativ reproduzierbar ist, wirds erst richtig interessant.

 

[Bernhard]

Hallo Bynaus,

die Simulation über 10000 Jahre hat uns leider ein wenig "genarrt". Scheinbar driften die massiven Trümmer also nur sehr langsam von der Erde weg.

Es gibt allerdings noch einen Wert mit dem man ein wenig herumspielen kann und zwar mit den Startbedingungen. Die massiven Trümmer starten ja per Vorgabe in einem recht engen Winkelbereich (+/- 5°) innerhalb der Ekliptik. Ich werde die 10 Mio. Jahre Simulation also nochmal laufen lassen, allerdings mit der entgegengesetzten Richtung innerhalb der Ekliptik für die massiven Trümmer.
MfG

 

[Bynaus]

die Simulation über 10000 Jahre hat uns leider ein wenig "genarrt".

Was meinst du damit genau?

 

[Bernhard]

Mal schauen, was die Simulation mit mehr Trümmern bringt.

Das wäre dann eine Aufgabe frühestens für das Wochenende. Ich werde da aber auch erst mal mit 10 Mio. Jahren starten. Bei 100 Mio. Jahren ist mein Rechner für mindestens 30 Stunden auf Linux festgelegt. Das gefällt mir nur bedingt ist zur Not aber schon mal machbar.

 

[Bernhard]

Was meinst du damit genau?

Bitte diesen Spruch nicht weiter ernst nehmen. genarrt steht für "in die Irre geführt".

 

[Bynaus]

Bei 100 Mio. Jahren ist mein Rechner für mindestens 30 Stunden auf Linux festgelegt.

Okay. Vielleicht wäre es eine Idee, das Programm so zu gestalten, dass man es unterbrechen / zwischenspeichern kann? Dann könnte man jeweils in der Nacht rechnen lassen. Oder lass es fürs Erste nur 30 Mio Jahre oder so laufen, das reicht evtl. auch.

Bitte diesen Spruch nicht weiter ernst nehmen. genarrt steht für "in die Irre geführt".

Ja, das dachte ich mir, aber ich meine: inwiefern genau hat uns die Simulation in die Irre geführt / genarrt?

 

[Bernhard]

Ja, das dachte ich mir, aber ich meine: inwiefern genau hat uns die Simulation in die Irre geführt / genarrt?

Nach 10000 Jahren sah es tatsächlich so aus, als würden sich die massiven Trümmer in der Erdbahn oder deren Nähe ansammeln. Erst die längere Simulation hat gezeigt, dass die massiven Trümmer doch weiter im Sonnensystem umherwandern.

 

[Bynaus]

Ach so - ja, eigentlich logisch, dass du das gemeint haben musst. Sorry.

Vermutlich verlieren die Trümmer bei jeder Begegnung etwas Bahnenergie (bzw., tauschen sie mit dem Planeten aus, dem sie begegnen), was sie im Generellen in Richtung Sonne wandern lässt.

 

[Bernhard]

Okay. Vielleicht wäre es eine Idee, das Programm so zu gestalten, dass man es unterbrechen / zwischenspeichern kann?

Sehr gute Idee. Die Ausgaben des Programms kann man nämlich mit nur minimalen Änderungen wieder als Eingabedateien verwenden. Der Programmablauf kann damit ohne Probleme portioniert werden.

Die neue Simu mit der entgegengesetzten Richtung für die 5 massiven Trümmer habe ich gerade gestartet. In etwa 3 Stunden sollte es dann neue Ergebnisse geben.

Die neuen Parameter kommen dann als nächstes dran.
MfG

 

[Bernhard]

Vermutlich verlieren die Trümmer bei jeder Begegnung etwas Bahnenergie (bzw., tauschen sie mit dem Planeten aus, dem sie begegnen), was sie im Generellen in Richtung Sonne wandern lässt.

Klar und eben von diesen Begegnungen gibt es laut Programmablauf ziemlich viele.

EDIT: Die neue Simu hat gerade neue Meldungen ausgegeben. Nach 150.000 Jahren haben bereits zwei der leichteren Trümmer das Sonnensystem (500 AU) verlassen.

 

[Bynaus]

Wahrscheinlich müssen wir mit der "Trümmerauswurfrichtung" ohnehin irgendwann durch die 360° rotieren. Wir haben nämlich keine Ahnung, aus welcher Richtung der Impaktor gekommen ist (und entsprechend, in welche Richtung die Trümmer davonflogen).

 

[Bernhard]

Hallo Bynaus,

mit den modifizierten Startbedingungen ergibt sich

1) Ein leichtes Trümmerteil (0.1 Mondmasse) verlässt bei t=20.000 das Sonnensystem
2) Ein leichtes Trümmerteil verlässt bei t=130.000 das Sonnensystem
3) Ein leichtes Trümmerteil verlässt bei t=3.3 Mio. Jahre das Sonnensystem
4) Ein leichtes Trümmerteil verlässt bei t=4.2 Mio. Jahre das Sonnensystem
5) Das schwere Trümmerteil (1 Mondmasse) befindet sich bei r=1.35 AU, also ziemlich genau zwischen den Bahnen von Erde und Mars.
MfG

 

[Bernhard]

Hallo Bynaus,

ausgehend von den neuen Daten stellt sich mir eine eher grundlegende Frage. Warum gehst Du (oder geht ihr) eigentlich davon aus, dass die Differenzgeschwindigkeit zwischen Theia und der Protoerde so hoch war, dass die Trümmerteile auf mehr als 11 km/s beschleunigt werden? Falls Theia in etwa so schnell unterwegs war wie die Protoerde, hätten die Trümmerteile eine wesentlich geringere Startgeschwindigkeit und könnten damit viel leichter den Mond bilden.
MfG

 

[Bynaus]

Zunächst einmal, zur Erinnerung: es geht ja hier nicht um die Bildung des Mondes. Der bildet sich in der Zwischenzeit (in ca. 100-1000 Jahren) schon aus der Trümmerscheibe um die Erde, die wir hier gar nicht simulieren. In diesem Projekt geht es nur um den Teil der Trümmer, der aus dem Schwerefeld der Erde entkommt: was geschieht damit?

Das Problem mit dem klassischen Giant Impact ist, dass der Mond sich vorwiegend aus Impaktormaterial bildet - aber der Mond ist dafür der Erde geochemisch viel zu ähnlich. Also sucht man, schon seit Jahren, nach Szenarien, bei denen sich ein genügend grosser Mond mit genügend hohem Drehimpuls bilden kann, bei dem ein höherer Anteil aus dem Erdmantel kommt. Am besten wäre ca. 80-90% Mantelgestein, da wäre die Zusammensetzung von Mond und Erde identisch, egal wie geochemisch verschieden Erde und Theia waren. In unserem Szenario kommt man auf höhere Mantelbeiträge, wenn Theia einiges schneller ist als bisher angenommen - die Kollisionsgeschwindigkeit beträgt dabei 1.4 mal die gegenseitige Fluchtgeschwindigkeit (also ca. 1.4 * 11 km/s).

Die Idee dahinter ist, dass wenn die Trümmer wieder mit der Erde kollidieren, die geochemische Ähnlichkeit zwischen Erde und Mond grösser würde (denn die Trümmer sind Theia-Material, fügen wir davon zur Erde hinzu, verringert sich der Unterschied zum Theia-ähnlicheren Mond).

 

[Bernhard]

Die Idee dahinter ist, dass wenn die Trümmer wieder mit der Erde kollidieren, die geochemische Ähnlichkeit zwischen Erde und Mond grösser würde (denn die Trümmer sind Theia-Material, fügen wir davon zur Erde hinzu, verringert sich der Unterschied zum Theia-ähnlicheren Mond).

OK. Das klingt ganz vernünftig. Ich bereite dann also die Simulation mit 31 Trümmerteilen vor. Die könnten dann ja vielleicht mit einer Verteilung von 180° innerhalb der Ekliptik und +/- 20° in theta-Richtung (s. Kugelkoordinaten) starten, was die statistische Auswertung erleichtert?

 

[Bynaus]

Die könnten dann ja vielleicht mit einer Verteilung von 180° innerhalb der Ekliptik und +/- 20° in theta-Richtung (s. Kugelkoordinaten) starten, was die statistische Auswertung erleichtert?

Ich würde den engen "Trümmerstrahl" vorerst lieber beibehalten, das ist dynamisch realistischer.
Langfristig werden wir einfach den Trümmerstrahl "rotieren" lassen müssen.

 

[Bernhard]

Ich würde den engen "Trümmerstrahl" vorerst lieber beibehalten, das ist dynamisch realistischer.

Ok.

Langfristig werden wir einfach den Trümmerstrahl "rotieren" lassen müssen.

Puh! Dir ist hoffentlich klar, dass das im Prinzip auf mehrere Wochen Rechenzeit kommt. Habt Ihr an der Uni nicht irgendwelche UNIX-Maschinen, die so etwas im Hintergrund laufen lassen könnten?

 

[Bynaus]

Puh! Dir ist hoffentlich klar, dass das im Prinzip auf mehrere Wochen Rechenzeit kommt. Habt Ihr an der Uni nicht irgendwelche UNIX-Maschinen, die so etwas im Hintergrund laufen lassen könnten?

Ja, das sehe ich ein. Ich müsste das abklären, evtl. kann man das in Bern (dort simulieren sie ja Kollisionen und solche Dinge), allerdings weiss ich nicht, wie das gelöst wird, wenn man von aussen kommt.

Aber wenn das Programm zwischenspeichern kann, könnte man das auch mit interessierten Usern hier im Forum versuchen?
Aber schauen wir erst mal, was bei diesen ersten Simulationen so rauskommt, bis wir wirklich eine derart systematische Studie planen.

 

[Bernhard]

Guten morgen Bynaus,

ich habe die Ausgabefunktion für die Planeten inzwischen so umgebaut, dass man den Programmablauf jetzt wirklich unterbrechen kann. Das war noch nicht komplett umgesetzt. Dann habe ich eine Simulation über 1 Mio. Jahre und Schrittweite 8 Tage gestartet. Rechenzeit ca. 2.5 h mit den folgenden Ergebnissen

1) 4 der leichteren Trümmerteile aus den 4er, 8er und 16er Blocks verbinden sich innerhalb der ersten zehn Jahre
2) Nach 430.000 Jahren kollidiert einer dieser zwei "Compound"-Trümmer mit Merkur
3) Nach 780.000 Jahren kollidiert ein Trümmerteil aus dem 2er Block (0.01 Erdmassen) mit der Erde ("Ja/Yes").

Als Startrichtung habe ich die interessantere der beiden bereits verwendeten genommen.

Gestern abend hatte ich die gleichen Startbedingungen auch mal mit einer Schrittweite von einem Tag gestartet. Ergebnis 1 gab es dabei auch, allerdings bei etwas anderen Zeiten, aber auch innerhalb der ersten zwölf Jahre. Ich habe diese Simulation dann aber abgebrochen, weil mir der Programmablauf zu langsam erschien.