Làm thế nào Io không bị xé nát bởi các lực thủy triều trong quá trình hình thành của nó?


14

Mặt trăng Io của sao Mộc được cho là một trong những cơ quan hoạt động núi lửa nhất trong Hệ Mặt trời. Lý do, theo trang của NASA Các nhà khoa học về Io: Núi lửa của bạn đang ở sai địa điểm được cho là do Io gây ra

bị cuốn vào một cuộc chiến giằng co giữa lực hấp dẫn khổng lồ của Sao Mộc và lực kéo nhỏ hơn nhưng chính xác theo thời gian từ hai mặt trăng lân cận quay quanh từ Sao Mộc - Europa và Ganymede. Io quay quanh quỹ đạo nhanh hơn các mặt trăng khác, hoàn thành hai quỹ đạo mỗi khi Europa hoàn thành một và bốn quỹ đạo cho mỗi quỹ đạo mà Ganymede tạo ra. Thời gian thường xuyên này có nghĩa là Io cảm thấy lực hấp dẫn mạnh nhất từ ​​các mặt trăng lân cận của nó ở cùng vị trí quỹ đạo, làm biến dạng quỹ đạo của Io thành hình bầu dục. Điều này đến lượt nó khiến Io bị uốn cong khi nó di chuyển xung quanh Sao Mộc.

Vì vậy, làm thế nào Io hình thành ở nơi đầu tiên, do áp lực thủy triều tác động lên nó? Điều này có gợi ý (và có bằng chứng gì không) rằng Io 'di cư' vào quỹ đạo hiện tại của nó?

Câu trả lời:


4

Không, nó không chỉ là vấn đề di cư. Bạn cần phải tính đến hai sự thật.

Một là (như kinh nghiệm cho thấy) lực hấp dẫn của riêng tôi là đủ để tránh nó bị phá vỡ bởi các lực thủy triều. Nó đã được như thế trong suốt lịch sử của nó: Io không thể được hình thành nếu nó bắt đầu tổng hợp ngày hôm nay, nhưng nó được hình thành cùng lúc Europa và Ganymede đã làm: cả ba phát triển song song.

Khác là cộng hưởng quỹ đạo, làm cho chính xác quỹ đạo đó có quan hệ số nguyên đơn giản như vậy với Europa và Ganymede là ổn định. Io không thể được hình thành ở một nơi khác.


Bạn có tài liệu tham khảo / liên kết để thêm vào câu trả lời này?

Trọng lực riêng của Io là tự giải thích. Tham khảo về cộng hưởng có thể được tìm thấy tại en.wikipedia.org/wiki/Orbital_resonance
Envite 4/12/13

1
Hmm, tôi đã hy vọng các tài liệu tham khảo không phải Wikipedia, như một bài báo cụ thể về hiện tượng này

Tôi không có chúng trong tay, chỉ là những ký ức từ bằng cấp của tôi và Google.
Tham gia

1
Tôi nghĩ rằng nó sẽ bổ sung thêm rất nhiều giá trị cho câu trả lời của bạn nếu bạn tìm thấy một bài báo thảo luận về cách cộng hưởng quỹ đạo có thể tạo ra bằng chứng cho thấy Io không thể hình thành ở nơi khác. Các nguồn Wikipedia là một điểm khởi đầu tốt, nhưng đôi khi nó thiếu đủ chi tiết để trả lời các câu hỏi như thế này.
Astromax

0

Tôi nghĩ rằng câu trả lời khác là đúng khi di chuyển, nhưng có một lỗ hổng trong cách hỏi câu hỏi này, cần được giải quyết. Cũng đáng để xem xét sự hình thành của Sao Mộc.

Một trong những quy tắc hình thành hành tinh là động lượng góc phần lớn không đổi. Được cho phép, một số động lượng góc được truyền thành nhiệt và một số bị mất cho bất kỳ vật liệu nào thoát ra khỏi hệ thống và một lượng nhỏ bị mất khi thoát khỏi bức xạ nhiệt (đó là một yếu tố lớn hơn với các ngôi sao so với các hành tinh). Nhưng những biến thể nhỏ bé này sang một bên, chúng ta thường có thể nói rằng động lượng góc của vật liệu chứa được bảo tồn và không phải tất cả những thứ đó rơi vào hành tinh. Một số vẫn còn trên quỹ đạo quanh hành tinh, như mặt trăng, vòng hoặc đám mây bụi.

Các ngôi sao trống rỗng gần khu vực quỹ đạo của chúng khá nhanh. Với các hành tinh, điều đó xảy ra dần dần, do đó, Sao Mộc có khả năng giữ lại một khối cầu băng, bụi và mảnh vụn nhỏ hơn trong một thời gian, ngay cả khi mặt trăng bắt đầu hình thành.

Các mô hình chuẩn cho các mặt trăng của sao Mộc là nó có thể đã trải qua một vài thế hệ của sự hình thành mặt trăng, hình thành trong các đám mây quay quanh các mảnh vỡ và trong thời gian, rơi vào hành tinh, trong khi mặt trăng mới hình thành và theo thời gian, đĩa quay quanh và khí mỏng ngoài. Dựa trên mô hình này, Io được cho là một phần của thế hệ hình thành mặt trăng mới nhất của sao Mộc.

Từ liên kết Wikipedia ở trên:

Mô phỏng cho thấy, trong khi đĩa có khối lượng tương đối cao tại bất kỳ thời điểm nào, theo thời gian, một phần đáng kể (vài phần mười phần trăm) khối lượng Sao Mộc thu được từ tinh vân mặt trời đã được truyền qua nó. Tuy nhiên, chỉ có 2% khối lượng đĩa trước của Sao Mộc là cần thiết để giải thích các vệ tinh hiện có. 3 Do đó, có thể đã có một vài thế hệ vệ tinh có khối lượng Galilê trong lịch sử ban đầu của Sao Mộc. Mỗi thế hệ của các mặt trăng có thể đã xoắn ốc vào Sao Mộc, do lực kéo từ đĩa, với các mặt trăng mới sau đó hình thành từ các mảnh vỡ mới được chụp từ tinh vân mặt trời. 3 Vào thời điểm thế hệ hiện tại (có thể là thứ năm) hình thành, đĩa đã mỏng đi để nó không còn bị can thiệp nhiều vào quỹ đạo của các mặt trăng. 4

Các lực xoay và thủy triều nhanh của sao Mộc sẽ gợi ý rằng các mặt trăng nên di chuyển ra khỏi nó tương tự như Mặt trăng của chúng ta đang di chuyển khỏi Trái đất, nhưng một đám mây mảnh vụn quay quanh có xu hướng làm chậm quỹ đạo của mặt trăng và khiến chúng rơi xuống hành tinh. Từ trường cực mạnh của sao Mộc và các hạt tích điện chuyển động nhanh cũng có thể có ảnh hưởng, sự kết hợp này quá khó đối với tôi để nói liệu Io có di chuyển vào bên trong chúng ta hay không, có quá nhiều bộ phận chuyển động và thậm chí ước tính về cách các lực đó kết hợp với mức lương của tôi -cấp.


Nhưng tôi lạc đề, mặc dù tôi đã muốn chỉ ra rằng Io không được tin là đã hình thành với Sao Mộc mà được hình thành sau đó. Câu hỏi đặt ra làm thế nào các mảnh vỡ quay quanh có thể vượt qua lực thủy triều giữa Sao Mộc và các mặt trăng lớn hơn khác như Ganymede và Callisto.

Một đám mây mảnh vụn quay quanh trong một đĩa quanh một hành tinh có thể kết lại thành một mặt trăng với điều kiện nó nằm ngoài giới hạn Roche lỏng . Một mặt trăng rắn bắt đầu vỡ ra thường gần với giới hạn Roche cứng nhắc , gần với hành tinh hơn, do một số cấu trúc toàn vẹn.

Đối với sự hình thành mặt trăng, tất cả những gì cần thiết là có đủ mật độ mảnh vỡ và mảnh vụn nằm ngoài giới hạn Roche của chất lỏng. Không có vấn đề gì về mật độ của vòng quỹ đạo thấp, điều quan trọng là một khi quá trình kết hợp bắt đầu, thì mặt trăng nguyên sinh nằm ngoài giới hạn Roche, đó là mật độ của Mặt trăng, không phải là kích thước xác định giới hạn Roche có liên quan đến hành tinh nó quay quanh. Thông tin về mặt trăng có thể ban đầu có mật độ thấp hơn, do nhỏ gọn hơn, do đó nó có thể có giới hạn Roche tương ứng cách xa hành tinh hơn, nhưng biến thể là gốc khối của mật độ, do đó ranh giới giới hạn roche sẽ không là tất cả những gì xa hơn khi bắt đầu hình thành.

Mặt trăng nguyên sinh không cần phải thêm các mảnh vỡ vòng cùng một lúc, nó chỉ cần có khả năng giữ những gì nó ở rất gần và đó là một sản phẩm nằm ngoài giới hạn Roche lỏng. Theo thời gian, Mặt trăng dọn sạch khu vực nơi nó quay quanh và như đã chỉ ra trong câu trả lời khác, di cư có thể đóng vai trò trong sự hình thành mặt trăng, nhưng di cư không phải là lý do Moons hình thành, đó là một sản phẩm có mật độ quỹ đạo đủ đĩa và trọng lực.

(hy vọng điều đó có ý nghĩa, tôi không chắc là tôi đã giải thích phần cuối cùng cũng như tôi có thể có).

Khi sử dụng trang web của chúng tôi, bạn xác nhận rằng bạn đã đọc và hiểu Chính sách cookieChính sách bảo mật của chúng tôi.
Licensed under cc by-sa 3.0 with attribution required.