Как Ио не был разорван на части приливными силами во время его формирования?

Луна Юпитера Ио, возможно, является одним из самых вулканически активных тел в Солнечной системе. Согласно странице НАСА « Ученые Ио: причина, по которой ваши вулканы находятся в неправильном месте», считается, что причина в том, что Ио

пойманный в перетягивание каната между массивной гравитацией Юпитера и меньшими, но точно рассчитанными тягами с двух соседних спутников, которые вращаются дальше от Юпитера - Европы и Ганимеда. Io вращается быстрее, чем эти другие луны, совершая две орбиты каждый раз, когда Европа заканчивает одну, и четыре орбиты для каждого Ганимеда. Это регулярное время означает, что Ио чувствует сильнейшее гравитационное притяжение от соседних спутников в том же месте на орбите, которое искажает орбиту Ио в овальную форму. Это в свою очередь заставляет Ио сгибаться при движении вокруг Юпитера.

Итак, как Ио сформировался в первую очередь, учитывая приливные напряжения, действующие на него? Означает ли это (и какие есть доказательства), что Ио «мигрировал» на свою нынешнюю орбиту?

Нет, это не просто вопрос миграции. Вы должны принять во внимание два факта.

Один из них заключается в том, что (как показывает опыт) собственной гравитации Ио достаточно, чтобы избежать ее разрушения приливными силами. Так было на протяжении всей своей истории: Ио не могло бы быть сформировано, если бы оно начало объединяться сегодня, но оно образовалось в то же время, что и Европа и Ганимед: они три росли параллельно.

Другой - это орбитальный резонанс, который делает именно эту орбиту с такими простыми отношениями целых чисел с таковыми для Европы и Ганимеда стабильной. Ио не мог быть сформирован в другом месте.

Я думаю, что другой ответ верен в отношении миграции, но в этом вопросе есть недостаток, который следует устранить. Также стоит посмотреть на формирование Юпитера.

Одним из правил формирования планет является то, что момент импульса остается в основном постоянным. Конечно, некоторый момент импульса передается в тепло, а некоторые теряются для любого материала, который выходит из системы, и крохотное количество теряется при выходе теплового излучения (это больше для звезд, чем для планет). Но в стороне от этих крошечных вариаций мы можем в целом сказать, что момент импульса содержащегося в нем материала сохраняется и не все это попадает на планету. Некоторые остаются на орбите вокруг планеты, как луны, кольцо или пылевое облако.

Звезды довольно быстро опустошают свои ближние орбитальные области . С планетами это происходит гораздо более постепенно, поэтому Юпитер, вероятно, некоторое время удерживал на орбите туманную сферу из льда, пыли и мелких частиц, даже после того, как начали формироваться спутники.

Стандартная модель для спутников Юпитера является то , что это , возможно, прошло через несколько поколений формирования Луны, образуя в орбите облака мусора и во время, попадая в планеты, а новые спутники формируются и с течением времени, орбитальный диск и газ разбавленного вне. Основанный на этой модели, Ио, как полагают, является частью последнего поколения формирования спутников Юпитера.

Из ссылки Википедии выше:

Моделирование предполагает, что, хотя диск имел относительно большую массу в любой данный момент, через какое-то время через него прошла существенная часть (несколько десятых процента) массы Юпитера, захваченного из солнечной туманности. Однако для объяснения существующих спутников требуется только 2% массы протодиска Юпитера. 3 Таким образом , возможно, было несколько поколений галилеева масс спутников в ранней истории Юпитера. Каждое поколение лун могло попасть в Юпитер из-за увлечения диска, при этом новые лунные лучи образовывались из новых осколков, захваченных в солнечной туманности. 3 К тому времени, когда сформировалось нынешнее (возможно, пятое) поколение, диск истончился, так что он больше не сильно мешал орбитам лун. 4

Быстрое вращение Юпитера и приливные силы предполагают, что его спутники должны удаляться от него, подобно тому, как наша Луна удаляется от Земли, но облако орбитального мусора имеет тенденцию замедлять орбиты Луны и заставлять их падать на планету. Могут также оказать влияние мощное магнитное поле Юпитера и быстро движущиеся заряженные частицы: мне слишком сложно сказать, движется ли Ио внутрь, наружу, слишком много движущихся частей и даже оценка того, как эти силы объединяются, выше моей заработной платы. -grade.

Но я отступаю, хотя хочу отметить, что Ио, как полагают, не образовалось с Юпитером, а образовалось позже. Вопрос состоит в том, как орбитальный мусор может преодолеть приливные силы между Юпитером и другими более крупными лунами, такими как Ганимед и Каллисто.

Облако орбитального мусора в диске вокруг планеты может объединиться в луну, если она находится за пределами предела жидкости Роша . Сплошная луна начинает распадаться, обычно ближе к жесткому пределу Роша , ближе к планете, из-за некоторой структурной целостности.

Для формирования луны все, что требуется, - это иметь достаточную плотность мусора и чтобы мусор находился за пределами предела жидкости Роша. Неважно, что плотность орбитального кольца низкая, важно то, что как только начинается объединение, что протолуна выходит за пределы предела Роша, это плотность Луны, а не ее размер, который определяет этот предел Роша относительно планета это вращается. Информация о Луне может изначально иметь более низкую плотность из-за того, что она менее компактна, поэтому она может иметь соответствующий предел Роша, который более удален от планеты, но вариация является кубическим корнем плотности, поэтому граница предела Роша не будет быть намного дальше в начале формирования.

Прото-луне не нужно сразу добавлять кольцевой мусор, ему нужно только уметь удерживать то, к чему он приближается, и это результат того, что он находится за пределами жидкой границы Роша. Со временем Луна очищает область, в которой она вращается, и, как указано в другом ответе, миграция, вероятно, играет роль в формировании Луны, но миграция не является причиной образования Луны, это продукт достаточной плотности орбиты. диск и гравитация.

(надеюсь, что это имеет смысл, я не уверен, что объяснил последнюю часть так хорошо, как мог бы).