Làm thế nào để dần dần vượt qua giới hạn Roche biến đổi một hành tinh hoặc mặt trăng?

Một số mô phỏng phim hoạt hình ( ví dụ ) về một vật thể (giả sử ở đây là một mặt trăng lớn với mật độ giống Trái đất) vượt qua giới hạn Roche của một hành tinh khổng lồ to lớn hơn nhiều, minh họa một vòng tròn đột nhiên tan rã và tạo thành một vòng tròn. Nhưng quá trình như vậy xảy ra dần dần trên quy mô thời gian địa chất. Tôi nghi ngờ rằng sẽ có một ngày tồi tệ khi toàn bộ mặt trăng tan rã (như trong -Oh, ở đó đỉnh Everest đã vỡ ra và bay đi! )

Liệu thủy triều có gây ra núi lửa và làm tan chảy mặt trăng khi các quỹ đạo xoắn ốc (hơi lập dị) của nó đi qua giới hạn trong hàng triệu năm?

Làm thế nào mặt trăng tan chảy biến dạng? Nó sẽ thực sự giả định một hình dạng hình bầu dục, kéo dài về phía hành tinh chính? Vì phía gần muốn quay quanh nhanh hơn phía xa, điều đó có khiến mặt trăng quay với tốc độ nhanh hơn, ngay cả khi ban đầu nó bị khóa chặt? Liệu sự tan chảy, biến dạng và kéo sợi sẽ cứu nó khỏi sự tan rã hơn nữa trong giới hạn Roche?

Một số ví dụ về giao cắt giới hạn Roche mà tôi biết:

• Comet Shoemaker-Levy 9 có thể bị vỡ đột ngột vì nó có vận tốc cao như vậy so với Sao Mộc.
• Phobos sẽ vượt qua giới hạn Roche của nó tới Sao Hỏa trong ~ 50 triệu năm. Nó sẽ khó có thể là một quá trình đột ngột. Tôi cho rằng mật độ và khối lượng rất thấp của nó sẽ không cho phép bất kỳ núi lửa và tan chảy, mặc dù.
• KOI1843.03 , một ứng cử viên ngoại hành tinh với mật độ ~ 7 g / cm³, đã ở trong giới hạn Roche cho các hợp chất ít đậm đặc hơn của nó (như tôi giải thích).

Một mặt trăng lớn (kích thước của một hành tinh) sẽ được mô hình hóa bằng mô hình chất lỏng, nghĩa là ma sát và độ bền kéo quá yếu để thay đổi hình dạng của mặt trăng một cách đáng kể, hình dạng được xác định bởi lực quay, xoáy, lực hấp dẫn và lực thủy triều . Các mặt trăng nhỏ hơn, như Phobos có thể sẽ theo mô hình đống đổ nát . Trên quỹ đạo tròn thủy triều không đóng vai trò chính.

Mô hình chất lỏng đã được nghiên cứu rộng rãi . Các hình dạng xảy ra được gọi là số liệu cân bằng . Để hiểu đầy đủ, cơ thể cha mẹ nên được xem xét cùng với các mặt trăng, như một hệ thống. (Chất lỏng) các mặt trăng trở nên quá gần với giới hạn Roche biến dạng dần (sự gia nhiệt của thủy triều phụ thuộc vào ma sát bên trong) và bắt đầu giảm khối lượng tại một số điểm. Có các giải pháp với các xoáy và các giải pháp không có xoáy, tùy thuộc vào các tính chất của chất lỏng. Khối lượng bị mất có thể tạo thành một hệ thống n-bodybên ngoài giới hạn Roche, hoặc tạo thành một hệ thống vòng, chủ yếu bên trong giới hạn Roche. Gần hơn với hành tinh, nó có thể tác động và hợp nhất hành tinh với một hình cầu tổng thể của hành tinh, hoặc - nếu hành tinh đã quay nhanh, và khối lượng của mặt trăng đủ cao - làm tăng vòng quay của hành tinh , sao cho nó có thể trải qua, ví dụ như loạt Maclaurin - Jacobi , tính đến thời điểm đó, nó không thể tích lũy thêm khối lượng. Có nhiều khả năng chi tiết hơn .

Cọc đổ nát với độ bền kéo có nhiều khả năng trải qua sự thay đổi hoặc phá vỡ hình dạng đột ngột so với cọc đổ nát mà không có độ bền kéo. Hành vi của đống đổ nát không có độ bền kéo phụ thuộc vào ma sát. Càng ít ma sát, càng gần mô hình chất lỏng. Độ bền kéo của đống đổ nát càng cao, nó càng hoạt động giống như mô hình lố bịch. Các vật thể Ridgid có thể tồn tại tốt dưới giới hạn Roche đối với các vật thể lỏng, nhưng đột ngột phá vỡ khi lực thủy triều quá mạnh.

Các cơ quan thường tiến ra bên ngoài chứ không phải bên trong. (Xem Tại sao Mặt trăng rút khỏi Trái đất do thủy triều? Đây có phải là điển hình cho các mặt trăng khác không? ) Thậm chí sau đó chúng có thể rút đi nếu bị khóa trong cộng hưởng với các cơ thể khác, ví dụ , mặt trăng, xa hơn nữa. (Xem Có ai biết tại sao ba quỹ đạo mặt trăng lớn nhất của Sao Mộc trong cộng hưởng 1: 2: 4 không? ) Deimos và Phobos đang tiếp cận Sao Hỏa.

Giả sử bạn có một cơ thể đang đến gần, độ lệch tâm và độ nghiêng sẽ bị dồn vào một quỹ đạo tròn thoái hóa chậm. Khi cơ thể đến gần, gia tốc của cơ thể, thông qua lực kéo ròng hai thủy triều của cơ thể chính, tăng lên gần bằng sức mạnh thứ 6 của khoảng cách. (Xem Tidal Evolution of a Planet and the Moon .) Và sưởi ấm thủy triều sẽ làm mềm cơ thể, cho phép biến dạng hơn nữa.

Đó là một quá trình chạy trốn tại một số điểm, và điểm đó có thể khá xa trong giới hạn Roche. Bao xa sẽ phụ thuộc vào kích thước cơ thể, độ bền kéo vật liệu, cấu trúc của cơ thể, độ dẫn nhiệt, thay đổi theo nhiệt độ, vv . Nó sẽ lấy mô hình chi tiết để mô tả quá trình. Thảm họa có thể bắt đầu ở địa phương dễ bị tổn thương nhất của cơ thể và lan rộng từ đó (Ka-Boom!), Hoặc liên quan đến toàn bộ cơ thể đồng thời (Squish!). Nó có thể không "bùng nổ", nhưng cuối cùng, bạn có thể quan sát nó trong thời gian thực.

Một khả năng khác là cơ thể sẽ bắt đầu tan rã ở gần cuối, nơi các lực mạnh nhất. Bằng cách bảo toàn động lượng (hoặc nó sẽ là năng lượng?), Mỗi khi một mảnh rời khỏi, phần còn lại của cơ thể được đẩy nhẹ theo cách khác, gửi phần còn lại cao hơn một chút, làm chậm quá trình. Điều này có thể mất khá nhiều thời gian, nhưng luôn có khả năng mọi thứ sẽ mất ổn định vào một lúc nào đó và đi vào thảm họa.