Jak nie zostałem rozdarty przez siły pływowe podczas jego powstawania?

Księżyc Jowisza Io jest prawdopodobnie jednym z najbardziej aktywnych wulkanicznie ciał w Układzie Słonecznym. Według strony NASA Naukowcy do Io: uważa się, że przyczyną twoich wulkanów jest złe miejsce

złapany w przeciąganie liny między ogromną grawitacją Jowisza a mniejszymi, ale precyzyjnie dobranymi ciągami z dwóch sąsiednich księżyców, które krążą dalej od Jowisza - Europy i Ganymede. Io krąży szybciej niż inne księżyce, wykonując dwa orbity za każdym razem, gdy Europa ukończy jeden, oraz cztery orbity za każdy wykonany przez Ganymede. Ten regularny pomiar czasu oznacza, że ​​Io odczuwa najsilniejsze przyciąganie grawitacyjne z sąsiednich księżyców w tym samym miejscu na orbicie, co zniekształca orbitę Io w owalny kształt. To z kolei powoduje, że Io wygina się, gdy porusza się wokół Jowisza.

Jak więc powstało Io, biorąc pod uwagę naprężenia pływowe działające na to? Czy to sugeruje (i jakie są dowody), że Io „migrował” na swoją obecną orbitę?

Nie, to nie tylko kwestia migracji. Musisz wziąć pod uwagę dwa fakty.

Jednym z nich jest to, że (jak pokazuje doświadczenie) własna grawitacja Io wystarcza, aby uniknąć jej pęknięcia przez siły pływowe. Tak było przez całą swoją historię: Io nie powstałoby, gdyby zaczęło się dzisiaj agregować, ale powstało w tym samym czasie Europa i Ganymede: trzy rosły równolegle.

Innym jest rezonans orbitalny, który sprawia, że ​​ta orbita z tak prostymi relacjami liczb całkowitych z relacjami Europy i Ganimedesa jest stabilna. Io nie mógł powstać w innym miejscu.

Myślę, że druga odpowiedź jest poprawna w kwestii migracji, ale w sposobie zadawania tego pytania jest pewna wada, którą należy rozwiązać. Warto również przyjrzeć się formacji Jowisza.

Jedną z zasad formowania się planet jest to, że moment pędu pozostaje w dużej mierze stały. To prawda, że ​​pewien moment pędu zostaje przeniesiony w ciepło, a część gubi się dla każdego materiału, który ucieka z układu, a niewielka ilość jest tracona w wyniku ucieczki promieniowania cieplnego (jest to większy czynnik w przypadku gwiazd niż planet). Ale pomijając te małe różnice, możemy ogólnie powiedzieć, że pęd kątowy zawartego materiału jest zachowany i nie wszystko spada na planetę. Niektóre pozostają na orbicie wokół planety, jak księżyce, pierścień lub chmura pyłu.

Gwiazdy dość szybko opróżniają swoje bliższe regiony orbitalne . Z planetami dzieje się to znacznie bardziej stopniowo, więc Jowisz prawdopodobnie utrzymywał na orbicie mgławą kulę lodu, pyłu i mniejszych szczątków, nawet po tym, jak zaczęły się formować księżyce.

Standardowy model do księżyców Jowisza jest to, że może on już przez kilka pokoleń formacji księżyca, tworząc w orbitującej chmurą odłamków i w czasie, należących do naszej planety, a nowe księżyce utworzone i po pewnym czasie, orbitującej dysku i gaz rozcieńczać na zewnątrz. Na podstawie tego modelu uważa się, że Io jest częścią najnowszej generacji formacji księżyców Jowisza.

Z linku Wikipedia powyżej:

Symulacje sugerują, że chociaż dysk miał stosunkowo dużą masę w danym momencie, z biegiem czasu przepłynęła przez niego znaczna część (kilka dziesiątych procent) masy Jowisza wychwyconego z mgławicy słonecznej. Jednak tylko 2% masy proto-dysku Jowisza jest wymagane do wyjaśnienia istniejących satelitów. 3 Tak więc mogło być kilka generacji satelitów galilejskich we wczesnej historii Jowisza. Każde pokolenie księżyców mogło spiralnie przemienić się w Jowisza z powodu przeciągania się z dysku, a nowe księżyce formowały się z nowych szczątków wychwyconych z mgławicy słonecznej. 3 Zanim powstało obecne (prawdopodobnie piąte) pokolenie, dysk przerzedził się, tak że nie zakłócał już znacznie orbit księżyców. 4

Szybki obrót Jowisza i siły pływowe sugerowałyby, że jego księżyce powinny oddalać się od niego podobnie jak nasz Księżyc oddalający się od Ziemi, ale chmura krążących wokół szczątków ma tendencję do spowalniania orbit księżyca i powodowania ich opadania na planetę. Potężne pole magnetyczne Jowisza i szybko poruszające się naładowane cząsteczki również mogą mieć wpływ, kombinacja jest dla mnie zbyt trudna, aby powiedzieć, czy Io porusza się do wewnątrz na zewnątrz, jest zbyt wiele ruchomych części, a nawet szacunek, w jaki sposób te siły łączą się, jest powyżej mojej zapłaty -stopień.

Ale dygresję, choć chciałem zauważyć, że Io nie sądzi się, że powstał z Jowiszem, ale później. Pytanie dotyczy tego, w jaki sposób orbitujące szczątki mogą pokonać siły pływowe między Jowiszem a innymi większymi księżycami, takimi jak Ganymede i Callisto.

Chmura orbitujących szczątków na dysku wokół planety może zlewać się w księżyc, pod warunkiem, że znajduje się poza płynnym limitem Roche'a . Stały księżyc zaczyna się rozpadać, zwykle bliżej sztywnej granicy Roche'a , bliżej planety, z powodu pewnej integralności strukturalnej.

Aby powstało księżyc, wszystko, co jest wymagane, to wystarczająca gęstość szczątków i że szczątki znajdują się poza limitem płynności Roche. Nie ma znaczenia, że ​​gęstość orbitującego pierścienia jest niska, ważne jest to, że gdy rozpocznie się koalescencja, że ​​proto-księżyc znajduje się poza granicą Roche'a, to gęstość Księżyca, a nie jego wielkość, decyduje o granicy Roche'a względem planeta, na której krąży. Informacja o księżycu może początkowo mieć mniejszą gęstość, ponieważ jest mniej zwarta, więc może mieć odpowiedni limit Roche'a, który jest bardziej oddalony od planety, ale wariant jest pierwiastkiem sześcianowym gęstości, więc granica limitu roche nie byłaby bądźcie jeszcze dalej na początku formacji.

Proto-księżyc nie musi od razu dodawać gruzu pierścieniowego, musi jedynie móc trzymać się tego, co się zbliża, a jest to wynik przebywania poza płynnym limitem Roche'a. Z czasem Księżyc oczyszcza region, na którym krąży, i jak wskazano w innej odpowiedzi, migracja prawdopodobnie odgrywa rolę w tworzeniu księżyca, ale migracja nie jest przyczyną powstawania Księżyców, jest to produkt o wystarczającej gęstości orbitowania dysk i grawitacja.

(mam nadzieję, że to ma sens, nie jestem pewien, czy wyjaśniłem ostatnią część tak dobrze, jak mogłem).