¿Cómo impactarían las fuerzas de las mareas en dos lunas habitables en una órbita de herradura?

Vi este video hace un tiempo, y recientemente me ha puesto a pensar. Hacia el final del video de Artifexian sobre gigantes gaseosos y lunas habitables, menciona la idea de tener 2 lunas habitables en una órbita de herradura. Un ejemplo de una órbita de herradura serían las lunas de Saturno, Jano y Epimeteo . Una vez cada 4 años, intercambian altitudes orbitales.

Ya ha habido una pregunta sobre si las estaciones funcionarían en esta configuración, así que voy por una ruta diferente.

¿Qué tipo de fuerzas de marea ejercerían entre sí 2 lunas habitables en una órbita de herradura? ¿Podría obstaculizar la habitabilidad de cualquiera de las lunas?

Cuando digo habitable, solo me refiero a las cosas habituales. Agua, aire respirable y una gravedad similar a la de la Tierra. Si ayuda a formar respuestas, estos parámetros se pueden impulsar. Nunca dije que los humanos tuvieran que vivir aquí.

Estaba imaginando una luna como un planeta mayormente similar a la Tierra, y la otra como un mundo mayormente acuático si eso ayuda a responder esta pregunta.

¿A qué te refieres con habitable?
@Raditz_35 Cosas habituales. Aire respirable, alrededor de la gravedad terrestre, agua. Lo editaré cuando tenga tiempo.
Esta no es una simple pregunta. Estoy trabajando en una respuesta, pero ... te advierto.
@guildsbounty ¿pedí demasiado en esta publicación? Sé que es poco probable que suceda esta configuración, ¡pero espero con ansias las respuestas que obtenga!
@ Lot-Of-Malarkey Nah, no estás pidiendo demasiado. Esto es solo... alguna física seriamente complicada para determinar qué tan cerca estarán los dos cuerpos.
@guildsbounty Ok, acabo de recibir un montón de votos cerrados demasiado amplios, pensé que ese era el motivo.
Una vez más, muchos votos cerrados y SIN COMENTARIOS PARA EL OP para ayudar a comprender qué hace que la pregunta sea débil. No estoy de acuerdo con que esta pregunta deba cerrarse. Es muy específico y bien dentro de los límites de las matemáticas para responder. El hecho de que sea difícil no significa que deba cerrarse.
Creo que su declaración de que las dos lunas intercambian lugares cada período orbital no está clara/inexacta. Por lo general, tomará muchos períodos orbitales para que dos cuerpos "intercambien lugares". Janus y Epimetheus, las lunas de Saturno que son nuestro mejor ejemplo de una órbita de herradura, giran alrededor de Saturno casi dos veces al día, pero pasan alrededor de 4 años entre intercambios.
@Luke Gracias por informarme. Cuando vi el video, entendí que se intercambiaron y creo que lo malinterpreté como cada período orbital. Lo arreglaré más tarde.
@guildsbounty No es tan complicado... es casi imposible de resolver en forma cerrada . Es bastante trivial con métodos numéricos. El mayor problema, sin embargo, es que el espacio de fase es muy caótico. Los ajustes relativamente menores en los tamaños relativos de las lunas y primarias, el espaciado de las órbitas, la excentricidad, etc., cambian mucho la respuesta .
@ LoganR.Kearsley Sí, en realidad resolví / derivé todas las ecuaciones para calcular la funcionalidad precisa del sistema y para verificar que sería al menos razonablemente estable ... luego descubrí que insertar números en las ecuaciones para producir algo como una solución generalizada fue la puerta de entrada a la locura. Y se rindió.

Respuestas (1)

La Tierra experimenta fuerzas de marea bastante significativas, y no parece afectar demasiado la habitabilidad. La corteza se flexiona, los océanos entran y salen, y estamos bien. Algunas vidas en realidad dependen de ello.

Io, una luna de Júpiter, experimenta una flexión de marea significativa, suficiente para generar calor y actividad geológica importantes. Por lo tanto, parece completamente posible que las fuerzas de las mareas sean lo suficientemente fuertes como para afectar la habitabilidad. Volcanes constantes que llenan el aire de cenizas y productos químicos tóxicos, terremotos graves que mueven la tierra y evitan que las plantas se arraiguen.

Entonces, su pregunta realmente se reduce a "¿Qué tan fuertes son las fuerzas de marea experimentadas por las lunas de herradura?" Que es una pregunta muy difícil. La fuerza de la fuerza de las mareas se basa principalmente en la distancia, y puede ser muy difícil predecir qué tan cerca están estas lunas entre sí.

Para estar extremadamente cerca, tendrían una gran diferencia entre el radio más interno y el más externo de sus órbitas. Se acercarían el uno al otro a mayor velocidad. Cambiarían rápidamente. Repetirían sus intercambios más a menudo. (Relativamente, todavía estamos buscando varias órbitas para completar el intercambio y varios cientos de órbitas entre intercambios)

Una órbita de herradura que nunca se acerca mucho es más o menos lo mismo, pero más lenta. Las dos lunas siempre están cerca a la misma distancia del planeta. Los lugares de intercambio están a mayor distancia entre sí. Dado que interactúan entre sí de manera más débil, el intercambio lleva más tiempo. Podrían ser decenas de miles de órbitas entre intercambios.

tldr; Probablemente puede ser lo que quieras, pero los detalles son difíciles.

¿Cómo impactarían las fuerzas de las mareas en dos lunas habitables en una órbita de herradura?
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