艾欧在形成过程中如何不被潮汐力撕裂?


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木星的月球Io可以说是太阳系中火山活动最活跃的天体之一。根据美国宇航局(NASA)的页面,“ 科学家到艾奥:您的火山在错误的地方”被认为是艾奥造成的。

在木星的巨大引力与来自木星轨道的两个相邻卫星(欧罗巴和木卫三)之间较小但精确定时的引力之间的拉锯战中。伊欧轨道的速度比其他卫星快,欧罗巴每次完成一圈就完成两个轨道,而木卫三制造的每一圈都要完成四个轨道。这个规则的时间安排意味着艾奥在同一轨道位置感受到来自其邻近卫星的最强引力,这使艾奥的轨道扭曲成椭圆形。反过来,这会导致Io在木星周围移动时发生弯曲。

那么,考虑到潮汐压力作用,艾欧首先是如何形成的呢?这是否暗示(以及有哪些证据)艾奥“迁移”到了其当前轨道?

Answers:


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不,这不仅仅是迁移问题。您需要考虑两个事实。

一是(如经验所示),艾欧自身的引力足以避免其被潮汐力破坏。在整个历史中就像是这样:如果Io今天开始聚合就不可能成立,但它是在Europa和Ganymede成立的同时成立的:他们三个同时成长。

另一个是轨道共振,它使与欧罗巴和木卫三具有简单整数关系的轨道成为稳定的轨道。我不可能在另一个地方成立。


您是否有参考资料/链接可添加到此答案?

艾欧自身的引力是不言自明的。可以在en.wikipedia.org/wiki/Orbital_resonance
Envite 2013年

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嗯,我希望能得到非维基百科的参考,例如关于这种现象的特定论文

我手头没有他们,只是我的学位和Google的回忆。
2012年

1
我认为,如果您找到一篇讨论轨道共振如何使Io不可能在其他地方形成的证据的论文,那么它将为您的答案增加很多额外的价值。维基百科资源是一个很好的起点,但有时缺乏足够的细节来回答此类问题。
astromax 2013年

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我认为关于迁移的其他答案是正确的,但是在询问此问题的方式上存在缺陷,应予以解决。同样值得一提的是木星的形成。

行星形成的规则之一是角动量基本上保持恒定。当然,一些角动量会转化为热量,而某些物质会从系统中逸出而损失掉,而热辐射逸出会损失掉少量(这是恒星比行星更大的因数)。但是,除了这些微小的变化外,我们通常可以说所包含物质的角动量是守恒的,并不是所有这些都落入行星。一些卫星,例如卫星,环或尘埃云,仍留在行星轨道上。

恒星很快就清空了其较近的轨道区域。对于行星,这种情况的发生要缓慢得多,因此,即使在卫星开始形成之后,木星也可能在一段时间内保留着由冰,尘埃和较小碎片组成的轨道状星云。

木星卫星标准模型是,它可能经历了几代月球的形成,在碎片的轨道云中形成,并随着时间的推移落入了行星,而新的卫星又形成了,随着时间的推移,轨道盘和气体变薄了。出来。基于此模型,Io被认为是最新一代木星卫星形成的一部分。

从上方的维基百科链接:

模拟表明,尽管该磁盘在任何给定时刻具有相对较高的质量,但随着时间的流逝,从太阳星云捕获的木星质量的相当一部分(百分之十分之一)会通过该磁盘。但是,仅需2%的木星原始磁盘质量即可解释现有卫星。3因此,木星的早期历史可能有几代伽利略质量卫星。由于来自磁盘的阻力,每一代卫星都可能盘旋成木星,然后由从太阳星云捕获的新碎片形成新卫星。3到现在(可能是第五代)形成时,圆盘已经变薄,因此不再严重干扰卫星的轨道。4

木星的快速旋转和潮汐力表明,它的卫星应该远离月球移动,就像我们的月球远离地球移动一样,但是轨道上的碎片云会减慢月球的轨道并使它们掉入地球。木星的强大磁场和快速移动的带电粒子也可能会产生影响,这种组合对我来说很难说艾欧是否正在向内或向外运动,运动的零件太多,甚至估计这些力如何组合超出我的能力-年级。


但是我离题了,尽管我确实想指出的是,据信Io不是与木星形成的,而是后来形成的。该问题提出了轨道碎片如何克服木星与其他较大卫星(如木卫三和卡利斯托)之间的潮汐力的问题。

在磁盘周围的行星轨道碎片可以合并成一个月亮的云提供它的外部流体洛希极限。由于某种结构上的完整性,固体月亮通常通常在更接近于罗氏刚性极限(更接近于地球)时开始破裂。

对于月球形成,所需要做的就是要有足够的碎片密度,并且碎片应在流体罗氏极限范围之外。轨道环的密度很低并不重要,重要的是一旦聚结开始,原型月亮是否超出罗氏极限,那就是月亮的密度,而不是决定罗氏极限相对于其大小的大小。它绕行星运行。由于不太紧凑,月球信息的初始密度可能较低,因此它的Roche极限可能与地球距离更远,但是变化是密度的立方​​根,因此Roche极限边界不会在组建之初就走得更远。

原始月亮不需要一次添加所有的环形碎片,它只需要能够保持非常接近的环形碎片,而这是超出流体罗氏极限的产物。随着时间的流逝,月球清除了轨道上的区域,并且在另一个答案中指出,迁移可能在月球形成中起作用,但是迁移不是月亮形成的原因,这是轨道足够密度的产物磁盘和重力。

(希望如此,我不确定我是否尽力解释了最后一部分)。

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