Wie verwandelt ein allmähliches Überschreiten der Roche-Grenze einen Planeten oder Mond?

Einige Comic-Simulationen ( ein Beispiel ) eines Objekts (hier ein großer Mond mit erdähnlicher Dichte), das die Roche-Grenze eines viel massereicheren Riesenplaneten überschreitet, veranschaulichen einen Kreis, der sich plötzlich auflöst und einen Ring bildet. Ein solcher Prozess findet jedoch allmählich über geologische Zeitskalen statt. Ich bezweifle, dass es einen einzigen schlechten Tag geben würde, an dem der ganze Mond zerfällt (wie in -Oh, dort brach der Mount Everest ab und flog davon! ).

Würde das Ziehen der Gezeiten nicht Vulkanismus verursachen und den Mond allmählich schmelzen lassen, während sich seine (etwas exzentrische) Umlaufbahn während Millionen von Jahren über die Grenze nach innen windet?

Wie würde sich der schmelzende Mond verformen? Würde es wirklich eine ovale Form annehmen, die zum Primärplaneten hin verlängert ist? Da die nahe Seite schneller als die ferne Seite umkreisen möchte, würde sich der Mond dann nicht schneller drehen, selbst wenn er ursprünglich gezeitengesperrt war? Würde das Schmelzen, Verformen und Schleudern verhindern, dass es sich weiter innerhalb der Roche-Grenze auflöst?

Einige mir bekannte Beispiele für Roche-Grenzüberschreitungen:

• Comet Shoemaker-Levy 9 hat sich möglicherweise plötzlich aufgelöst, weil es im Vergleich zu Jupiter eine so hohe Geschwindigkeit hatte.
• Phobos wird in ~ 50 Millionen Jahren seine Roche-Grenze zum Mars überschreiten. Es wird kaum ein plötzlicher Prozess sein. Ich nehme an, dass seine sehr geringe Dichte und Masse keinen Vulkanismus und kein Schmelzen zulässt.
• KOI1843.03 , ein Exoplanetenkandidat mit einer Dichte von ~ 7 g / cm³, liegt bereits innerhalb der Roche-Grenzen für seine weniger dichten Verbindungen, die er abgegeben hat (wie ich es interpretiere).

Ein großer Mond (die Größe eines Planeten) würde durch das Fluidmodell modelliert, was bedeutet, dass Reibung und Zugfestigkeit zu schwach sind, um die Form des Mondes signifikant zu verändern. Die Form wird durch Rotation, Wirbel, Selbstgravitation und Gezeitenkräfte bestimmt . Kleinere Monde wie Phobos würden wahrscheinlich einem Trümmerhaufenmodell folgen . Auf kreisförmigen Umlaufbahnen spielt die Gezeitenerwärmung keine große Rolle.

Das Fluidmodell wurde ausführlich untersucht . Die vorkommenden Formen sind als Gleichgewichtsfiguren bekannt . Für ein umfassendes Verständnis sollte der Elternkörper zusammen mit den Monden als ein System betrachtet werden. (Flüssige) Monde, die sich der Roche-Grenze zu nahe kommen, verformen sich allmählich (die Erwärmung der Gezeiten hängt von der inneren Reibung ab) und beginnen irgendwann, Masse zu verlieren. Es gibt Lösungen mit Wirbeln und wirbelfreie Lösungen, abhängig von den Eigenschaften der Flüssigkeit. Die verlorene Masse kann entweder ein n-Körpersystem bildenaußerhalb der Roche-Grenze oder bilden ein Ringsystem, meist innerhalb der Roche-Grenze. Näher am Planeten kann es entweder aufschlagen und mit dem Planeten zu einem Gesamtsphäroid des Planeten verschmelzen oder - wenn sich der Planet bereits schnell dreht und die Masse des Mondes ausreichend hoch war - die Rotation des Planeten erhöhen , so dass sie beispielsweise die unterziehen kann Maclaurin - Jacobi - Serie, bis zu dem Punkt, dass es nicht zusammenwachsend mehr Masse. Im Detail gibt es mehrere weitere Möglichkeiten .

Schuttpfähle mit Zugfestigkeit unterliegen mit größerer Wahrscheinlichkeit plötzlichen Formänderungen oder -störungen als Schuttpfähle ohne Zugfestigkeit. Das Verhalten von Schuttpfählen ohne Zugfestigkeit hängt von der Reibung ab. Je weniger Reibung, desto näher am Fluidmodell. Je höher die Zugfestigkeit des Schutthaufens ist, desto mehr verhält er sich wie das Ridgid-Modell. Ridgid-Objekte können weit unter der Roche-Grenze für flüssige Objekte überleben, stören jedoch plötzlich, wenn die Gezeitenkräfte zu stark werden.

Körper bewegen sich normalerweise eher nach außen als nach innen. (Siehe Warum tritt der Mond aufgrund von Gezeiten von der Erde zurück? Ist dies typisch für andere Monde? ) Die einzigen umlaufenden Körper, die sich nähern könnten, sind solche, die schneller umkreisen als das Hauptobjekt, IOW, näher als die synchrone Umlaufbahn. Selbst dann könnten sie zurücktreten, wenn sie mit anderen Körpern, z. B. Monden, weiter draußen in Resonanz geraten . (Siehe Weiß jemand, warum drei der größten Monde Jupiters in 1: 2: 4-Resonanz umkreisen? ) Deimos und Phobos nähern sich jedoch dem Mars.

Angenommen, Sie haben einen sich nähernden Körper, werden Exzentrizität und Neigung in eine langsam degenerierende Kreisbahn gedämpft. Wenn sich der Körper nähert, nimmt die Beschleunigung des Körpers durch den Nettozug der beiden Gezeiten des Hauptkörpers ungefähr mit der 6. Kraft der Distanz zu. (Siehe Gezeitenentwicklung eines Planeten und seines Mondes .) Und Gezeitenerwärmung macht den Körper weicher und ermöglicht noch mehr Verformung.

Es ist irgendwann ein außer Kontrolle geratener Prozess, und dieser Punkt kann ziemlich weit in der Roche-Grenze liegen. Wie weit würde abhängig von der Körpergröße, Material Zugfestigkeit, die Struktur des Körpers, Wärmeleitfähigkeit, mit der Temperatur ändert, etc . Es würde eine detaillierte Modellierung erfordern, um den Prozess zu beschreiben. Die Katastrophe könnte an der verwundbarsten Stelle des Körpers beginnen und sich von dort aus ausbreiten (Ka-Boom!) Oder den gesamten Körper gleichzeitig einbeziehen (Squish!). Es kann sein, dass es nicht "boomt", aber am Ende können Sie es möglicherweise in Echtzeit beobachten.

Eine andere Möglichkeit besteht darin, dass der Körper am nahen Ende, wo die Kräfte am stärksten sind, zu zerfallen beginnt. Durch die Erhaltung des Impulses (oder wäre es Energie?) Wird der Rest des Körpers jedes Mal, wenn ein Stück verlässt, leicht in die andere Richtung gedrückt, wodurch der Rest etwas höher gesendet wird, was den Prozess verzögert. Dies kann eine Weile dauern, aber es besteht immer die Möglichkeit, dass sich die Dinge irgendwann destabilisieren und in eine Katastrophe geraten.