Wie wurde Io bei seiner Entstehung nicht von Gezeitenkräften zerrissen?

Jupiters Mond Io ist wohl einer der vulkanisch aktivsten Körper im Sonnensystem. Laut NASA-Seite Scientists to Io: Your Volcanoes Are in the Wrong Place wird der Grund vermutlich durch Io-Wesen verursacht

Gefangen in einem Tauziehen zwischen Jupiters massiver Schwerkraft und den kleineren, aber zeitlich genau festgelegten Zügen zweier benachbarter Monde, die weiter von Jupiter entfernt sind - Europa und Ganymed. Io umkreist schneller als diese anderen Monde und erreicht jedes Mal, wenn Europa eine Umlaufbahn beendet, zwei Umlaufbahnen und vier Umlaufbahnen für jede Ganymed-Umlaufbahn. Dieses regelmäßige Timing bedeutet, dass Io die stärkste Anziehungskraft von seinen benachbarten Monden in derselben Umlaufbahn spürt, was die Umlaufbahn von Io in eine ovale Form verzerrt. Dies wiederum bewirkt, dass sich Io biegt, wenn es sich um Jupiter bewegt.

Wie hat sich Io angesichts der auf ihn einwirkenden Gezeitenspannungen überhaupt gebildet? Schlägt dies vor (und welche Beweise gibt es), dass Io in seine jetzige Umlaufbahn "eingewandert" ist?

Nein, es geht nicht nur um Migration. Sie müssen zwei Fakten berücksichtigen.

Einer ist, dass (wie die Erfahrung zeigt) die eigene Schwerkraft von Io ausreicht, um zu verhindern, dass sie durch Gezeitenkräfte zerstört wird. Es war in seiner gesamten Geschichte so: Io hätte sich nicht bilden können, wenn es heute zu aggregieren begonnen hätte, aber es wurde zur gleichen Zeit gebildet, zu der Europa und Ganymed es taten: Die drei wuchsen parallel.

Das andere ist das der Orbitalresonanzen, was genau diese Umlaufbahn mit so einfachen ganzzahligen Beziehungen zu denen von Europa und Ganymed zu einer stabilen macht. Io hätte nicht an einem anderen Ort gegründet werden können.

Ich denke, die andere Antwort ist in Bezug auf Migration richtig, aber die Art und Weise, wie diese Frage gestellt wird, weist einen Fehler auf, der behoben werden sollte. Es lohnt sich auch, die Entstehung des Jupiter zu betrachten.

Eine der Regeln der Planetenbildung ist, dass der Drehimpuls weitgehend konstant bleibt. Zugegeben, ein Teil des Drehimpulses geht in Wärme über, ein Teil geht für jedes Material verloren, das aus dem System austritt, und ein kleiner Teil geht bei der Wärmestrahlung verloren (das ist bei Sternen ein größerer Faktor als bei Planeten). Abgesehen von diesen winzigen Abweichungen können wir allgemein sagen, dass der Drehimpuls des enthaltenen Materials erhalten bleibt und nicht alles auf den Planeten fällt. Einige bleiben im Orbit um den Planeten, wie Monde, ein Ring oder eine Staubwolke.

Sterne entleeren relativ schnell ihre näher gelegenen Orbitalregionen . Bei Planeten geschieht dies viel langsamer, so dass Jupiter wahrscheinlich für einige Zeit eine umlaufende Kugel aus Eis, Staub und kleineren Trümmern behielt, selbst nachdem sich Monde gebildet hatten.

Das Standardmodell für Jupiters Monde ist, dass es möglicherweise einige Generationen der Mondbildung durchlaufen hat, sich innerhalb der umlaufenden Trümmerwolke gebildet hat und im Laufe der Zeit auf den Planeten gefallen ist, während sich Neumonde gebildet haben und sich die umlaufende Scheibe und das Gas mit der Zeit verdünnt haben aus. Basierend auf diesem Modell wird angenommen, dass Io Teil der neuesten Generation der Jupitermondformation ist.

Vom Wikipedia-Link oben:

Simulationen legen nahe, dass die Scheibe zwar zu jedem Zeitpunkt eine relativ hohe Masse aufwies, im Laufe der Zeit jedoch ein erheblicher Teil (einige Zehntel Prozent) der Masse des Jupiters, die aus dem Sonnennebel eingefangen wurde, durch sie geleitet wurde. Es werden jedoch nur 2% der Protoplattenmasse von Jupiter benötigt, um die vorhandenen Satelliten zu erklären. 3 So gab es in der Frühgeschichte Jupiters möglicherweise mehrere Generationen von Galiläer-Massensatelliten. Jede Generation von Monden ist möglicherweise wegen des Widerstands von der Scheibe in den Jupiter gewunden, wobei sich dann neue Monde aus den neuen Trümmern bilden, die vom Sonnennebel eingefangen wurden. 3 Zu dem Zeitpunkt, an dem sich die gegenwärtige (möglicherweise fünfte) Generation bildete, war die Scheibe dünner geworden, so dass sie die Umlaufbahnen der Monde nicht mehr stark beeinträchtigte. 4

Jupiters schnelle Rotations- und Gezeitenkräfte legen nahe, dass sich seine Monde von ihm entfernen sollten, ähnlich wie unser Mond, der sich von der Erde entfernt, aber eine Wolke umkreisender Trümmer verlangsamt tendenziell die Umlaufbahnen des Mondes und lässt sie auf den Planeten fallen. Jupiters starkes Magnetfeld und sich schnell bewegende geladene Teilchen können ebenfalls einen Effekt haben. Die Kombination ist zu schwer zu sagen, ob Io sich nach innen oder nach außen bewegt, es gibt zu viele bewegliche Teile und sogar eine Schätzung, wie sich diese Kräfte verbinden, liegt über meinem Lohn -Klasse.

Aber ich schweife ab, obwohl ich darauf hinweisen wollte, dass Io nicht mit Jupiter gegründet wurde, sondern erst später. Die Frage lautet, wie umlaufende Trümmer die Gezeitenkräfte zwischen Jupiter und anderen größeren Monden wie Ganymed und Callisto überwinden können.

Eine Wolke aus umlaufenden Trümmern in einer Scheibe um einen Planeten kann zu einem Mond verschmelzen, vorausgesetzt, er befindet sich außerhalb der Flüssigkeitsgrenze von Roche . Ein Vollmond beginnt zu zerfallen, normalerweise näher an der starren Roche-Grenze , näher am Planeten, aufgrund einer gewissen strukturellen Integrität.

Für die Mondbildung ist lediglich eine ausreichende Trümmerdichte erforderlich, und die Trümmer befinden sich außerhalb der Roche-Flüssigkeitsgrenze. Es spielt keine Rolle, dass die Dichte des umlaufenden Rings niedrig ist. Entscheidend ist, dass sich der Protomond außerhalb der Roche-Grenze befindet, sobald die Koaleszenz beginnt. Es ist die Dichte des Mondes, nicht die Größe, die die Roche-Grenze relativ dazu bestimmt der Planet, den es umkreist. Eine Mondinformation könnte anfangs eine geringere Dichte haben, da sie weniger kompakt ist, so dass sie möglicherweise ein entsprechendes Roche-Limit hat, das weiter vom Planeten entfernt ist, aber die Variation ist die Kubikwurzel der Dichte, sodass die Roche-Limit-Grenze dies nicht tun würde zu Beginn der Ausbildung viel weiter draußen sein.

Der Protomond muss die Ringtrümmer nicht auf einmal hinzufügen, er muss nur in der Lage sein, das zu halten, was ihm sehr nahe kommt, und das ist ein Produkt, das sich außerhalb der Flüssigkeitsgrenze von Roche befindet. Mit der Zeit räumt der Mond die Region aus, in der er sich befindet, und wie in der anderen Antwort ausgeführt, spielt Migration wahrscheinlich eine Rolle bei der Mondbildung, aber Migration ist nicht der Grund, warum sich Monde bilden, das ist ein Produkt einer ausreichenden Dichte der Umlaufbahn Scheibe und Schwerkraft.

(Ich hoffe, das macht Sinn, ich bin mir nicht sicher, ob ich den letzten Teil so gut erklärt habe, wie ich konnte).