¿Cómo se sostienen las teorías de las "fuerzas de marea que calientan las lunas" cuando además del calentamiento por expansión, también puede haber enfriamiento por contracción?

Puedo entender un calentamiento temporal, a partir de las fuerzas titales ejercidas sobre la luna, pero ¿no habría un enfriamiento también eventualmente cuando las partículas "cedan" a la contracción? ¿No obtendrían finalmente una temperatura corporal total inalterable? es decir, ¿cómo se pueden calentar los océanos de Europa por eso y cómo se puede derretir la corteza de Io por eso?

Respuestas (1)

Creo que ha entendido mal tanto la naturaleza de las tensiones de las mareas como la naturaleza del calentamiento.

Con respecto a las fuerzas, hay tensión en la dirección radial y compresión en ambas direcciones no radiales simultáneamente presentes. Si estas fuerzas fueran estáticas no harían nada, pero pueden cambiar de dos maneras diferentes. En un caso como Io o Europa, la magnitud de ambos conjuntos de fuerzas crece y se reduce a medida que la luna se mueve alrededor de su órbita ligeramente excéntrica (por lo tanto, acercándose y alejándose del planeta). En un caso como el de las mareas inducidas en la Tierra por la luna, el cambio principal es la progresión constante de la dirección de las mareas en relación con el marco de referencia vinculado al cuerpo que cambia la tensión en cualquier parte del cuerpo. En principio ambos efectos pueden estar presentes.

Con respecto al calentamiento, surge de procesos disipativos en lugar de elásticos: piense en la fricción, no en las bandas de goma. Es decir, en la medida en que el cuerpo actúa como un resorte (simplemente almacena la energía y la entrega de nuevo), no hay calentamiento. En la medida en que haya fricción o fractura, procesos irreversibles, la energía involucrada se termaliza. La energía térmica no puede volver al movimiento masivo ordenado debido a las restricciones termodinámicas habituales.

¿Dé dónde viene la energía? ¿En realidad desciende ligeramente de la órbita?
La energía debe provenir del sistema, pero los detalles importan: en el sistema Tierra-Luna, proviene de la energía cinética de rotación de la Tierra y parte de eso también se usa para elevar la Luna a una órbita más alta. No estoy seguro de la dinámica del sistema Júpiter-Io. Es una buena pregunta.
Entonces, ¿debería realmente caer en órbita para producir energía en él (o ceder en la estructura interna)?
@LelaDax En el caso del calentamiento por marea debido a una órbita altamente excéntrica, la energía a menudo proviene de la energía orbital del cuerpo más pequeño que se calienta. El tamaño y la excentricidad de la órbita disminuyen con el tiempo. Este es uno de los mecanismos propuestos para que los Júpiter calientes se muevan hacia sus estrellas.