¿La luna golpeó lo suficientemente fuerte como para ponerla en un giro lento?

Un día lunar, igual al período orbital lunar, es ≈28 (Tierra) días, agregarle 1/500 año^-1 corresponde a un cambio relativo de (1/(500×365))/(1/28) , que es de aproximadamente 150 ppm. Es probable que una desviación tan pequeña sea compensada por el atractor de resonancia orbital en el espacio de fase de giro-órbita, incluso dada una baja excentricidad de la órbita de la Luna. mi sentimientoes que la Luna volvería a la resonancia 1:1 apenas después de 1-5 giros axiales a la velocidad de rotación aumentada (o disminuida). Dado que la excentricidad de la órbita de la Luna es muy baja (≈0,06), la banda resonante del espacio de fase de rotación de la órbita es bastante estrecha y, como probablemente sabrá, está separada de otras bandas resonantes por bandas caóticas. Es posible que la velocidad de rotación entre en la banda de un régimen caótico, de modo que la velocidad de rotación no disminuya suavemente hasta donde estaba. El calentamiento de las mareas también variará entonces. En la fase final, el proceso pasa del régimen caótico a libraciones de amplitud decreciente que pueden prolongarse; Sorprendentemente, esta parte está modelada bastante bien por las ecuaciones de un péndulo descargado.

El calor disipado en el proceso podría, en principio, iniciar alguna actividad volcánica en la Luna, y ciertamente iniciará la desgasificación en la roca de calentamiento, pero desafortunadamente no puedo hablar de esto. El exceso de energía, de unas 150 ppm relativas, es decir, 1,5 x 10^-4 de la energía rotacional total, es bastante bajo. La mayor incógnita aquí es el tiempo durante el cual se disipa la energía. Mi sensación es que el proceso debe ser rápido, del orden de 10^2 a 10^3 años. Desafortunadamente, no estoy familiarizado con los modelos de energía al establecer una resonancia orbital; Estudié solo su dinámica, donde la energía "simplemente se pierde", por lo que no tengo idea de cuánto calentamiento causará esto y cuál sería el perfil de calentamiento con el tiempo.

Lo siento, esto es un poco ondulado a mano. Estos son solo mis pensamientos sobre lo complicada que es la situación, y que su resultado puede ser predecible o no, dependiendo de qué tan lejos de la resonancia 1: 1 se lanzará el sistema, es decir, si alcanzará la banda caótica en el espacio de fase. . La Luna no se desintegrará necesariamente por un golpe oblicuo, como estimó útilmente @l-dutch. Tal golpe impartirá tanto giro como cambio de velocidad orbital, y la cifra exacta dependerá del ángulo de impacto y la masa y velocidad del impactador. Un impacto frontal cambiará la velocidad orbital sin afectar el giro, lo que también perturbará la resonancia. Cualquier impacto, central o de refilón, en realidad lo hará. El impacto en sí también producirá una cantidad significativa de calor en un instante, lo que también debe tenerse en cuenta. Un golpe fuera del ecuador también hará que el eje de rotación se tambalee, lo que eventualmente se estabilizará en presencia de la gravedad del Sol, que tampoco debe descartarse. La dinámica planetaria ya es terriblemente compleja incluso cuando se ignoran estos efectos. Me volvería al modelado numérico en lugar de tratar de escribir y resolver ecuaciones que tengan en cuenta todos los factores; es probable que ni siquiera tengan solución (bienvenido al maravillosobajo el mundo de los sistemas de PDEs!). Pero un impacto que saca a la Luna de la resonancia por solo 150 ppm no es catastrófico en absoluto para el sistema Tierra-Luna, y las cosas "volverán a la normalidad" casi instantáneamente en la escala de tiempo astronómica, aunque la nueva "normalidad" puede terminar. un poco diferente, debido a un eje de rotación desplazado de la Luna y una excentricidad diferente y, aunque muy ligeramente, el radio de su órbita.

Como suposición descabellada, ¿ The Universe Sandbox tiene un modelo de resonancia de marea?

Dado que usted tiene una amplia licencia literaria, puede asumir cualquier régimen sensato en el rango que traté de describir, aunque sea más bien cualitativo. Si quieres vulcanismo lunar, es posible. Si quieres que el impacto ejeca llegue a la Tierra, también es posible. Un tiempo de recuperación de cientos a decenas de miles de años es razonable. Finalmente, si desea que la Luna termine girando sobre un eje inclinado con precesión después del evento, no solo es posible sino muy probable. Si no lo hace, eso tampoco viola la física, solo requiere una transferencia de momento casi ecuatorial más o menos precisa, que también es realista, dada la ganancia de energía relativamente baja.

La energía cinética rotacional de la luna es$3 \cdot 10^{23}$J. Para cambiar la velocidad de rotación de la luna, necesitarás jugar con una energía de ese orden de magnitud.

En cambio, la energía de enlace gravitacional de la luna es$1 \cdot 10^{29}$J, que es aproximadamente 1 millón de veces mayor.

Por lo tanto, puede hacer girar la luna de manera "segura" al rozar su superficie con impactos de asteroides.

La Luna gira alrededor del baricentro común Tierra-Luna en un tiempo T1 dado, y también gira alrededor de su propio eje en un tiempo T2.

Estar bloqueado por mareas solo significa que T1 = T2.

Y una solución para que no esté bloqueada por mareas sería variar T2. Esto requeriría frenar o aumentar la rotación de la Luna.

Un enfoque diferente, en realidad, exactamente opuesto, sería variar T1 alterando la órbita de la Luna. Esto lo puedes hacer estrellando un cometa muy grande contra la Luna, aumentando (o disminuyendo) su velocidad orbital. La rotación de la Luna permanecería sin cambios y, por lo tanto, no estaría sincronizada con la nueva duración del mes lunar.

Para disminuir los efectos del impacto sobre la integridad de la Luna, podría imaginarse que el cometa se desintegró recientemente en, digamos, un encuentro cercano con Júpiter. El impacto tendría lugar en una gran parte de la superficie de la Luna (una versión más catastrófica de este impacto se representa en Moonfall de Jack DeVitt .

Incluso en un escenario no completamente catastrófico (por ejemplo, algo como La solución de Ceres de Bob Shaw) obtendría una gran cantidad de material eyectado, una parte considerable de la cual sin duda volvería a entrar en la atmósfera de la Tierra, y muy probablemente desencadenaría una reacción en cadena de Kessler. .

Un escenario menos catastrófico sería que la Luna pasara por alto por un cuerpo celeste mucho más grande que un cometa: lo suficientemente grande como para "jalar" a la Luna hacia afuera en su órbita. Esto inevitablemente también influiría gravitacionalmente en la Tierra y su órbita, por lo que la mayoría de las bases de tiempo tendrían que ser recalibradas.

Las erupciones volcánicas pueden liberar suficiente energía para ser comparable a la energía cinética del movimiento de la luna.

¿Quizás el impacto de un meteorito masivo podría haber arrancado la superficie de esta luna, y la intensa respuesta tectónica podría arrojar suficiente lava al espacio para hacer que la luna gire? La luna puede tener un punto brillante durante unos cien años antes de que se estabilice.

Nuestra luna no es tectónicamente activa, pero la tuya podría serlo.