Bagaimana Io tidak terpecah oleh kekuatan pasang surut selama pembentukannya?

Bulan Jupiter, Io, adalah salah satu benda paling vulkanik aktif di Tata Surya. Alasannya, menurut halaman NASA Ilmuwan untuk Io: Gunung Berapi Anda Berada di Tempat yang Salah diyakini disebabkan oleh keberadaan Io.

terjebak dalam tarik menarik antara gravitasi besar Jupiter dan tarikan yang lebih kecil namun tepat waktu dari dua bulan tetangga yang mengorbit lebih jauh dari Jupiter - Europa dan Ganymede. Io mengorbit lebih cepat dari bulan-bulan lainnya, menyelesaikan dua orbit setiap kali Europa menyelesaikan satu, dan empat orbit untuk masing-masing orbit yang dibuat Ganymede. Pengaturan waktu yang teratur ini berarti bahwa Io merasakan tarikan gravitasi terkuat dari bulan-bulan tetangganya di lokasi orbital yang sama, yang mengubah orbit Io menjadi bentuk oval. Hal ini pada gilirannya menyebabkan Io melentur ketika bergerak di sekitar Jupiter.

Jadi, bagaimana Io terbentuk pada awalnya, mengingat tekanan pasang surut yang bekerja padanya? Apakah ini menunjukkan (dan bukti apa yang ada) bahwa Io 'bermigrasi' ke orbitnya yang sekarang?

Tidak, ini bukan hanya masalah migrasi. Anda perlu memperhitungkan dua fakta.

Salah satunya adalah bahwa (seperti yang ditunjukkan oleh pengalaman) Gravitasi Io sendiri sudah cukup untuk menghindarinya pecah oleh kekuatan pasang surut. Sudah seperti itu sepanjang sejarahnya: Io tidak mungkin terbentuk jika mulai agregasi hari ini, tetapi terbentuk bersamaan dengan yang dilakukan oleh Europa dan Ganymede: mereka bertiga tumbuh secara paralel.

Lainnya adalah resonansi orbital, yang menjadikan orbit itu dengan hubungan bilangan bulat yang begitu sederhana dengan yang ada di Europa dan Ganymede menjadi stabil. Io tidak mungkin terbentuk di tempat lain.

Saya pikir jawaban lain benar tentang migrasi, tetapi ada kekurangan dalam cara pertanyaan ini diajukan, yang harus diatasi. Ada baiknya juga melihat formasi Jupiter.

Salah satu aturan pembentukan planet adalah momentum sudut sebagian besar tetap konstan. Memang, beberapa momentum sudut akan ditransfer ke panas, dan beberapa hilang untuk setiap bahan yang lolos dari sistem dan sejumlah kecil hilang dalam pelepasan radiasi termal (itu faktor yang lebih besar dengan bintang daripada planet). Namun variasi kecil ini disamping, kita dapat secara umum mengatakan bahwa momentum sudut dari materi yang terkandung dilestarikan dan tidak semuanya jatuh ke planet ini. Beberapa tetap berada di orbit di sekitar planet ini, seperti bulan, cincin atau awan debu.

Bintang - bintang mengosongkan wilayah orbitnya yang lebih dekat dengan cukup cepat. Dengan planet-planet, itu terjadi jauh lebih bertahap, sehingga Jupiter kemungkinan mempertahankan bola es, debu, dan puing-puing kecil yang mengorbit untuk beberapa waktu, bahkan setelah bulan-bulan itu mulai terbentuk.

Model standar untuk bulan-bulan Jupiter adalah bahwa ia mungkin telah melewati beberapa generasi pembentukan bulan, terbentuk di dalam awan puing-puing yang mengorbit dan pada waktunya, jatuh ke planet ini, sementara bulan-bulan baru terbentuk dan seiring waktu, cakram dan gas yang mengorbit menipis. di luar. Berdasarkan model ini, Io diyakini sebagai bagian dari generasi terbaru pembentukan bulan Jupiter.

Dari tautan Wikipedia di atas:

Simulasi menunjukkan bahwa, sementara cakram memiliki massa yang relatif tinggi pada saat tertentu, dari waktu ke waktu sebagian kecil (beberapa persepuluh persen) dari massa Yupiter yang diambil dari nebula matahari dilewati. Namun, hanya 2% massa proto-disk Jupiter diperlukan untuk menjelaskan satelit yang ada. 3 Jadi, mungkin ada beberapa generasi satelit masal Galilea dalam sejarah awal Yupiter. Setiap generasi bulan mungkin telah berputar ke Jupiter, karena hambatan dari cakram, dengan bulan-bulan baru kemudian terbentuk dari puing-puing baru yang ditangkap dari nebula matahari. 3 Pada saat generasi sekarang (mungkin kelima) terbentuk, cakram telah menipis sehingga tidak lagi mengganggu orbit bulan. 4

Rotasi dan gaya pasang surut yang cepat dari Jupiter akan menyarankan bahwa bulan-bulan itu harus bergerak menjauh dari itu mirip dengan Bulan kita yang menjauh dari Bumi, tetapi awan puing-puing yang mengorbit cenderung memperlambat orbit bulan dan menyebabkan mereka jatuh ke planet. Medan magnet Yupiter yang kuat dan partikel-partikel bermuatan cepat mungkin juga memiliki efek, kombinasinya terlalu sulit bagi saya untuk mengatakan apakah Io bergerak ke dalam ke arah luar, terlalu banyak bagian yang bergerak dan bahkan perkiraan bagaimana kekuatan-kekuatan gabungan itu berada di atas gaji saya -kelas.

Tapi saya ngelantur, meskipun saya ingin menunjukkan bahwa Io tidak diyakini telah terbentuk dengan Jupiter tetapi terbentuk kemudian. Pertanyaan itu menanyakan bagaimana puing-puing yang mengorbit dapat mengatasi kekuatan pasang surut antara Jupiter dan bulan-bulan besar lainnya seperti Ganymede dan Callisto.

Awan puing-puing yang mengorbit dalam disk di sekitar planet dapat menyatu menjadi bulan asalkan itu di luar batas cairan Roche . Bulan padat mulai pecah biasanya lebih dekat ke batas Roche yang kaku , lebih dekat ke planet ini, karena beberapa integritas struktural.

Untuk pembentukan bulan, semua yang diperlukan adalah bahwa ada kepadatan puing yang cukup dan bahwa puing-puing berada di luar batas cairan Roche. Tidak masalah bahwa kerapatan cincin yang mengorbit rendah, yang penting adalah bahwa begitu penggabungan dimulai, bahwa proto-moon berada di luar batas Roche, itu adalah kerapatan Bulan, bukan ukurannya yang menentukan bahwa batas Roche relatif terhadap planet itu mengorbit. Informasi bulan mungkin awalnya memiliki kerapatan yang lebih rendah, karena kurang padat, sehingga mungkin memiliki batas Roche yang sesuai yang lebih jauh dari planet ini, tetapi variasinya adalah akar pangkat tiga dari kerapatan, sehingga batas batas roche tidak akan menjadi jauh lebih jauh pada awal pembentukan.

Proto-moon tidak perlu menambahkan puing-puing cincin sekaligus, ia hanya perlu mampu mempertahankan apa yang sudah sangat dekat dengannya, dan itu adalah produk berada di luar batas cairan Roche. Pada waktunya, Bulan membersihkan daerah tempat ia mengorbit, dan seperti yang ditunjukkan dalam jawaban lain, migrasi kemungkinan memainkan peran dalam pembentukan bulan, tetapi migrasi bukanlah alasan terbentuknya Bulan, itu adalah produk dari kepadatan yang cukup dari orbit yang mengorbit. disk dan gravitasi.

(Harapan itu masuk akal, saya tidak yakin saya menjelaskan bagian terakhir sebaik yang saya bisa).