¿Cantidad máxima de lunas habitables posibles alrededor de este planeta joviano?

El gigante gaseoso tiene una masa de aproximadamente 2,13 masas de Júpiter en la zona habitable de una estrella similar al Sol 0,981 masas de Sol, todas las lunas necesitarán al menos> 0,12 por ciento de la masa de la Tierra y una densidad similar a la de Marte para sostener una atmósfera durante miles de millones de años. . Supongo que las lunas más grandes tendrán alrededor de 0,3 masas terrestres, ya que las lunas más grandes tienen esferas montañosas más grandes y probablemente crearán inestabilidades orbitales.

No estoy seguro de lo que está preguntando aquí o cómo podría responderse. El número de lunas estaría determinado por las condiciones iniciales en las que se formó el planeta, y luego la distribución de tamaño de las lunas probablemente estaría en una distribución de ley de potencia.
¿Tal vez si le doy al gigante gaseoso una masa real, será más fácil de determinar? Supongo que 2-5 masa joviana es una gran diferencia.
Las condiciones iniciales incluyen cosas como el viaje del planeta, la limpieza de la región local de hielo, polvo, gas y objetos pequeños, el grosor real del disco protoplanetario, etc. Un mundo joviano que pasa a través de densas nubes de materia recogerá potencialmente más material, pero su gravedad también podría "disparar" la masa fuera del sistema solar.

Respuestas (4)

Obtengo 8 lunas para una configuración similar. Aunque es posible que puedas jugar algunos trucos para aumentar esto...

La cantidad de lunas que podría tener el planeta gigante simplemente depende de qué tan apretadas puedan estar empaquetadas mientras se mantiene la estabilidad orbital. Asumiendo órbitas progresivas, las lunas son estables hasta aproximadamente la mitad del radio de Hill RH de un planeta, definido como RH = a (Mp/3Mst)^(1/3), donde a es la distancia orbital del planeta alrededor de la estrella, Mp y Mst son las masas de planetas y estrellas.

El radio de la colina de Júpiter es de aproximadamente 0,35 unidades astronómicas en su órbita actual de 5,2 AU, por lo que si tomara el lugar de la Tierra, el radio de su colina simplemente se reduciría en un factor de 5,2, hasta aproximadamente 0,07 AU. La distancia orbital de la luna grande más externa de Júpiter, Calisto, es de aproximadamente 0,013 AU, por lo que las 4 lunas grandes de Júpiter seguirían siendo estables si Júpiter estuviera en la órbita de la Tierra.

Ahora, ¿cuántas lunas más podríamos incluir si Júpiter estuviera a 1 UA? La distancia orbital de Io es de aproximadamente 0,003 AU. Supongamos que es lo más cercano que se puede formar una luna grande. La más lejana es 0,07 AU, porque más allá de eso las lunas no serían estables.

Para simplificar las cosas, supongamos que las lunas estarán en una cadena de resonancias orbitales (como la resonancia de Laplace 4:2:1 entre Io, Europa y Ganímedes). El tamaño total del espacio orbital con el que tenemos que trabajar está entre 0,003 y 0,07 UA. La tercera ley de Kepler nos dice que el período orbital escala como la distancia orbital a la potencia 1.5. En el espacio del período orbital, tenemos (0.07/0.003)^1.5 = un factor de 112 en el período orbital. En realidad, para que los números funcionen mejor, muevamos nuestro borde interior un poco hacia adentro para obtener un factor de 128. Ahora, supongamos que cada par de planetas adyacentes está bloqueado en resonancia orbital 2:1, donde la órbita del planeta exterior toma el doble de mucho tiempo para completar. Esto nos daría 8 lunas orbitando el planeta. Las lunas harían una cadena resonante de (interior a exterior) 128:64:32:16:8:4:2:1. YO' He creado cadenas resonantes similares en simulaciones por computadora de la formación de planetas y, a menudo, son estables. Entonces, creo que es razonable asumir que esta cadena de 8 lunas en resonancia también será estable.

Este es un proceso análogo a averiguar cuántos planetas se pueden empaquetar en la zona habitable de una estrella. Consulte aquí para obtener más detalles al respecto: https://planetplanet.net/2014/05/21/building-the-ultimate-solar-system-part-3-choosing-the-planets-orbits/

Y es posible que pueda colar lunas adicionales en las órbitas de Troya. Ver aquí: https://planetplanet.net/2014/05/22/building-the-ultimate-solar-system-part-4-two-ninja-moves-moons-and-co-orbital-planets/

¿Cuántas de esas lunas estarán orbitando dentro del campo magnético del gigante gaseoso?
También algo interesante es cómo las plantas y los animales se adaptarían a un ciclo de día y noche muy largo, si una luna tiene un período orbital de 31 días, estará bloqueada con el padre y tendrá 15 días de noche y día.
¿Es este un buen ejemplo de resonancia 1:4:8:12? Luna uno en órbita cada 2,17 días, Luna dos en órbita cada 8,69 días, Luna tres en órbita cada 17,36 días, Luna cuatro en órbita cada 34,72 días y Luna cinco en órbita cada 69,44 días.

¿Estás basando esto en la tecnología actual? Porque probablemente podríamos crear colonias sustentables en planetas existentes utilizando la tecnología existente, pero los costos son muy altos. Su planeta teórico podría albergar una gran cantidad de cuerpos en órbita. El número de los que son habitables 'naturalmente' va a variar en función de 'podemos vivir aquí, pero apesta hacer tanto frío' a 'podemos vivir aquí pero apesta hacer tanto calor'. Agregue tecnología y el número sube. Supongo que está contando la tecnología en esta respuesta. La razón es que entiendo que 'habitable' significa para los humanos, y se necesitaría tecnología para llegar a varias lunas. Si te refieres, en general, a 'la vida tal como la conocemos', entonces abundan los argumentos sobre qué rangos de temperatura tolerarían las formas de vida.

habrá una dificultad para retener tanto las atmósferas como la temperatura central de estos pequeños planetas, por lo que incluso si pudieran sustentar vida cuando se formaron, solo sería cuestión de tiempo antes de que ya no pudieran sustentar vida, y esto podría no ser así. tiempo suficiente para que la vida, bueno, evolucione

Cero

Júpiter irradia de 1,5 a 2 veces la cantidad de energía que recibe del sol. Cuando se colocan dentro de la 'zona habitable' del Sol, los planetas similares a la Tierra que lo orbitan se hornean constantemente. Una luna de un tercio del tamaño de la Tierra apenas se aferraría a una atmósfera, y no está claro que entre el Sol y Júpiter no desangraría inmediatamente esa atmósfera hacia el propio Júpiter. Ciertamente, cualquier ecosistema sería sacudido por un cuerpo mucho más grande que forzaría patrones de marea tanto en agua líquida como en el núcleo de magma (que es necesario para tener un campo EM capaz de contener una atmósfera).

Más que cero

Suponiendo que haya encontrado las condiciones poco probables para soportar incluso un planeta, ¿por qué habría un límite superior en la cantidad de planetas?

¿Qué pasa con los gigantes gaseosos más pequeños como Saturno? ¿O del tamaño de Neptuno?
En realidad, Júpiter no irradiaría mucha más energía de la que recibe si estuviera lo suficientemente cerca para recibir mucha. Además, esta energía se irradia desde Júpiter en todas las direcciones, por lo que una luna no necesariamente recibiría 1.5-2 veces la energía, incluso si ese fuera el caso.
@JarredAllen Pero estaría mucho más cerca del Sol, y gran parte de la radiación se debe al albedo de la superficie: actúa como un espejo gigante que refleja energía, además de ser un calentador de espacio. La Tierra está en una 'zona habitable' precisamente porque no hay un pequeño mini-sol en su volumen local. Considere la luna , donde la temperatura varía mucho: la única vez que estaría en el lado 'bajo' es cuando la cara apunta hacia el lado contrario de Júpiter y el Sol. Esto no sugiere un sistema meteorológico estable.
Solo que Júpiter ahora estaría recibiendo alrededor de 30 veces más radiación que antes, por lo que la cifra de 1.5-2x ahora se convertiría en aproximadamente 1.016-1.033x (suponiendo que su cifra incluye la luz solar reirradiada y que la energía que produce Júpiter sigue siendo la misma). mismo).
@JarredAllen Eso sigue siendo 1 vez más de lo que recibe la Tierra en este momento. Considere el tamaño de la luna en el cielo. Reemplácelo con un objeto del tamaño de Júpiter que irradie y refleje calor. Eso es mucha energía: no estoy seguro de que puedas afirmar que cualquier luna pequeña (!!!) calificaría como una zona habitable.
@Stephanie Si un gigante gaseoso está apoyando lunas habitables por humanos, es probable que estén más lejos de lo que consideramos que es la 'zona habitable' del Sol, debido a las consideraciones energéticas adicionales del planeta en órbita. Pero tenga en cuenta que las lunas que sustentan la vida son, en el mejor de los casos, poco fiables. Si desea obtener un buen número, debe reducir las restricciones.
El campo EM no contiene atmósfera, protege de la interacción con partículas cargadas de alta energía. Júpiter tiene un campo 10 veces más fuerte, tamaño y forma de 3 a 7 millones de km, la estrella cercana estará menos extendida, pero aún puede cubrir lunas
@MolbOrg La magnetosfera evita la fuga de la atmósfera . La magnetosfera de Júpiter interferiría absolutamente, pero la pregunta es si también protegería la atmósfera de la luna o la robaría.
@NathanielFord mi conocimiento del inglés no es perfecto, así que tal vez realmente hablo de una diferencia imaginaria. La magnetosfera evita las fugas, pero no contiene la atmósfera, las previene al protegerse de las partículas. Recientemente vi una respuesta sobre la atmósfera, qué tan marcada puede ser y la magnetosfera fue señalada como un factor determinante. Es por eso que decidió señalar eso. La magnetosfera de Júpiter protegerá o no depende de muchos factores, pero definitivamente puede hacerlo, considerando las órbitas de las lunas de Júpiter.
La magnetosfera de Júpiter se extiende 3 millones de kilómetros, mientras que su esfera montañosa se extiende unos 51 millones de kilómetros. Si lo acerca al sol, no hay razón para esperar que el campo magnético de Júpiter cambie, pero su esfera montañosa disminuiría a 13 224 973 km (si estuviera a 1 UA de distancia, que probablemente podría estar más lejos). Entonces, dependiendo de dónde esté la luna, es posible que aún deba ser lo suficientemente grande como para mantener un campo magnético.
¿Cantidad máxima de lunas habitables posibles alrededor de este planeta joviano?
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