你是否好奇月球是怎么形成的？广为流传的大碰撞理论是怎么模拟出来的？……今日，记者从国家超算成都中心获悉，该中心联合成都理工大学行星科学中心，以共同揭开月球大碰撞理论背后的神秘面纱。
关于月球的形成，目前接受程度最高的理论是“大碰撞说”。该学说认为，在大约44亿年前，一个火星大小的物体撞击了刚刚形成不久的地球，撞击后，来自这颗行星和地球的大量物质被溅射到太空中，最终聚集形成了月球。
大碰撞事件不仅仅形成了月球，同时也确定了地球初始的热—物理—化学状态，因此开展大碰撞模拟研究不仅可以帮助人类了解月球是如何形成的，更是理解地月系统最早期演化的钥匙。然而长期以来，国内大碰撞数值模拟的工作未开展，这成为我国行星科学研究的一个亟待完善的领域。
成都理工大学行星科学中心周游副教授团队，突破了月球形成的大碰撞模拟的技术瓶颈，在我国首次开展了基于SPH（光滑粒子流体动力学）方法的行星形成大碰撞模拟研究工作。近期，周游副教授依托国家超算成都中心算力资源， 进一步进行了超高分辨率的大碰撞模拟。
周游副教授表示，大碰撞数值模拟是目前验证大碰撞理论的最佳手段，数值模拟能够提供大碰撞事件的碰撞速度，碰撞角度等初始条件信息，也能够提供碰撞温度，系统角动量，月球质量等一系列的碰撞过程与碰撞结果信息。目前，大碰撞理论的最主要模拟方法为SPH（光滑粒子流体动力学）方法。
据悉，SPH方法是一种无网格、自适应、具有拉格朗日性质的动力学求解方法，方法的实质是利用一组任意分布的粒子来对偏微分方程的求解域进行离散化，再利用离散点来构造近似函数，从而将偏微分方程转化为一系列离散化、只与时间有关的常微分方程，最后通过传统的数值解法求解这些常微分方程。
值得一提的是，模拟的分辨率是检验模拟性能的最重要的指标，近年来主流模拟的分辨率基本都达到了100万粒子左右，最高的超过了1000万粒子。面对海量的数据，研究人员需要软件和硬件的相互配合，才能完成模拟。
周游副教授介绍：“国家超算成都中心对我们这次开展高分辨率模拟起到了重要的帮助，中心具有良好的硬件设备，并且工程师对软件和硬件的适配具有丰富的经验。在国家超算成都中心平台基础上，我们在国内首次开展了高分辨率的SPH大碰撞模拟，分辨率达到了1200万粒子，提高了我们的计算效率，超大的存储空间也便于我们输出模拟中更多的细节。”
据了解，SPH方法不仅仅可以用于行星形成的模拟，对于日常生活的各种爆炸，高速冲击等大形变问题均有很好的应用。此外，该方法也可以用于在游戏和动画电影中各种场景的构建。
成都日报锦观新闻 记者 吴怡霏 责任编辑 何齐铁 实习编辑 卢娅芮 供图 国家超算成都中心