Astronomia

A Terra pode hospedar outro satélite natural além da Lua?

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Existem órbitas com estabilidade de longo prazo (escalas de tempo astronômicas) ao redor da Terra? As órbitas de baixa altitude irão decair devido ao atrito com a atmosfera da Terra. Dentro do limite de Roche da Terra, uma Lua não poderia se formar de qualquer maneira devido às forças das marés. Em altitudes mais próximas da Lua, a Lua provavelmente desestabilizaria uma órbita de modo que o objeto colidiria com a Terra ou a Lua ou seria ejetado.

Muitos dos outros planetas em nosso sistema solar têm vários satélites naturais; onde isso ocorre, eles são sempre muito menores do que o principal - pense em Júpiter, Saturno e até mesmo Marte. Por outro lado, a Terra, e aparentemente Plutão, cada um tem apenas um satélite natural, relativamente grande em comparação com o primário. Será porque um grande satélite tenderá a limpar toda a "esfera de influência" em torno de seu material primário?

Portanto, minha pergunta é: a existência de nossa Lua impede efetivamente a formação ou captura de qualquer outro satélite natural ao redor da Terra? (Considerando apenas os verdadeiros satélites, não objetos "companheiros" ou quase satélites)


Resposta curta: Pode ser impossível "longo prazo". É problemático devido ao tamanho da Lua e à proximidade do Sol.

Resposta longa:

O sistema Terra-Lua no espaço vazio poderia conter várias outras luas (como o sistema Plutão-Caronte). O problema é a proximidade do sol, além do tamanho da lua. Os planetas mais próximos de suas estrelas têm mais dificuldade em segurar as luas, em parte porque a esfera de Hill é menor, em parte porque as forças de maré são muito maiores (e esses 2 fatores podem andar de mãos dadas, não além). Mas não é apenas coincidência que Mercúrio e Vênus não tenham luas, eles também têm menos probabilidade de manter luas.

Marte tem uma esfera de colina menor do que a Terra devido à sua massa menor, mas suas 2 luas são muito pequenas. Além disso, uma das luas de Marte 2 pode não estar lá por muito mais tempo. Pode colidir com Marte em menos de 100 milhões de anos.

A proximidade da Terra ao Sol dá à Terra uma esfera de colina de cerca de 1,5 milhão de km, e a verdadeira região de estabilidade (longo prazo) é cerca de 1/3 a 1/2 disso, então cerca de 500-750.000 km, o que não é tudo muito mais longe do que a Lua está atualmente.

A distância média da nossa Lua é de 384.000 km, mas a nossa lua tem uma órbita ligeiramente excêntrica, por isso a distância varia entre cerca de 363.100 e 405.700 km. Fonte.

O segundo fator é a massa relativa entre a Lua e o planeta. Marte tem 2 luas, mas suas luas são muito pequenas e têm muito pouco efeito gravitacional uma sobre a outra. Nossa Lua tem 1/81 da massa da Terra, que é a maior proporção entre a Lua e o planeta em nosso sistema solar.

Usando a fórmula simplificada da esfera da colina, a raiz cúbica de (a proporção das massas / 3). Basicamente, a raiz cúbica de (1/243) dá à lua da Terra uma esfera de colina de cerca de 16% de sua distância da Terra. Qualquer objeto orbitando a Terra que passe dentro da esfera da colina da Lua obviamente não estará em uma órbita estável. Na verdade, a região de instabilidade provavelmente ultrapassa esses 16%. Há quanto tempo, não tenho certeza, mas posso dizer com segurança que qualquer coisa, mesmo remotamente perto da órbita da Lua, não poderia orbitar a Terra por qualquer período de tempo.

Usando 16%, a região claramente instável está entre 300.000 km e 470.000 km. Seria impossível para um objeto orbitar a Terra a uma distância maior do que a lua. As perturbações solares e lunares seriam muito grandes.

Se fosse possível que a Terra tivesse uma segunda lua, ela precisaria orbitar bem perto da Terra. Provavelmente bem dentro de 300.000 KM. Quanto mais perto da Terra, mais a gravitação da Terra seria dominante, então se eu fosse adivinhar, acho que a Lua precisaria estar bem próxima, talvez na faixa de 50.000 km - mas isso é apenas um palpite.

Para comparação, as 3 luas de Júpiter em ressonância orbital; Ganimedes, o maior dos 3, tem uma esfera de colina a cerca de 3% da distância de Júpiter. A ressonância orbital 1: 2: 4 funciona com a raiz 1,5 de 2 ou cerca de uma razão de distância orbital de 1,59 para 1. Essas 3 luas também têm órbitas quase circulares. Se a órbita da Lua fosse quase circular, poderia haver uma ressonância estável 1,59 vezes mais perto da Terra, mas por causa da órbita da Lua ser mensuravelmente excêntrica, não acredito que a proporção do período orbital de 2: 1 seria estável a longo prazo porque há muitas oscilações nele. Eu acho que sua melhor aposta para uma órbita estável para uma segunda lua seria muito perto da Terra, provavelmente na faixa de 50-100.000 KM (mas essa é uma estimativa grosseira).

É importante notar que "estável a longo prazo" não é um termo preciso, pois não há um corte claro. Mil órbitas? Um milhão? Um Bilhão? Tempo de vida do Sol?

Percebo que "talvez, talvez não" não seja uma resposta, mas gostaria de explicar por que é difícil. Um satélite capturado não pode ser capturado em uma órbita relativamente circular próxima à Terra porque a velocidade de entrada é muito grande. Em teoria, se houvesse destroços suficientes, um satélite poderia se formar perto da Terra e talvez ser estável por um período relativamente longo, mas a Lua, até certo ponto, impediria tal formação de uma forma semelhante que Júpiter impede o cinturão de asteróides de coalescer em um pequeno planeta. (a baixa massa do cinturão de asteróides desempenha um papel nisso também, talvez um papel maior), mas Júpiter é um fator. Artigo aqui


Algumas centenas de quilômetros além do geossíncrono está a órbita do cemitério de satélites, cuja distância também é função do tamanho do satélite. Alguém poderia colocar um asteróide em tal órbita para ser uma lua bem visível. Pode-se argumentar que, uma vez que não temos essa lua, isso é, portanto, improvável. No entanto, como abaixo, nenhuma lua é eterna e, com certeza, no passado tínhamos muitas pequenas luas. A Terra tem mais ou menos uma espécie de segunda lua, e terá por séculos, então "não pode ter" é duvidoso.

Eu não compro o "Eu não gosto do argumento do satélite natural temporário de órbita complicada." Usando esse argumento, Fobos não seria uma lua de Marte, pois sua órbita decairá em 30 milhões de anos. Nosso Luna acabará escapando devido à frenagem de maré, então, eu prefiro dizer que nenhum satélite é para sempre. O próximo problema é que se 2016HO3 acima não é uma 'lua' ou 'satélite', então a Terra não é um 'planeta', pois os planetas 'limpam suas próprias órbitas' como o ponto 3 da definição IAU de planeta.

A esfera de Hill é apenas uma aproximação, e outras forças (como a pressão de radiação ou o efeito Yarkovsky) podem eventualmente perturbar um objeto fora da esfera. Este terceiro objeto também deve ter uma massa pequena o suficiente para não apresentar complicações adicionais por sua própria gravidade. Cálculos numéricos detalhados mostram que as órbitas na esfera de Hill ou apenas dentro dela não são estáveis ​​a longo prazo; parece que as órbitas estáveis ​​de satélites existem apenas dentro de 1/2 a 1/3 do raio de Hill. A região de estabilidade para órbitas retrógradas a uma grande distância do primário é maior do que a região para órbitas prógradas a uma grande distância do primário. Acredita-se que isso explique a preponderância de luas retrógradas ao redor de Júpiter; no entanto, Saturno tem uma mistura mais uniforme de luas retrógradas / prógradas, então as razões são mais complicadas ... A esfera de Hill de (66391) 1999 KW $ _4 $, um asteroide cruzador de Mercúrio que tem uma lua (S / 2001 (66391) 1 ), mede 22 km de raio.


Assista o vídeo: Lua - nosso satélite natural (Novembro 2022).