¿Puede agregar masa a un planeta anillado causar una gran reacción en cadena?

Me he estado preguntando acerca de esto por un tiempo. Aquí está la investigación que he hecho hasta ahora que me lleva a hacer esta pregunta:

  • Un sistema de anillos planetarios se forma con mayor frecuencia por la ruptura de objetos dentro del límite de Roche de un planeta.
  • Los objetos de mayor masa ejercen una fuerza mayor sobre el material que los rodea (esto es solo una declaración generalizada; soy consciente de que es mucho más complicado que eso, ya que involucra la masa de ambos objetos, así como su distancia y varios otros factores)

Esto me hace preguntarme si es posible, bajo ciertas circunstancias, que agregar suficiente masa a un planeta con un sistema de anillos pueda causar una reacción en cadena masiva. Este proceso puede implicar los siguientes pasos:

  1. Una serie de grandes colisiones impactan en el planeta, lo que aumenta su masa.
  2. Los objetos más cercanos al planeta en las capas más internas del sistema de anillos experimentan una descomposición orbital , lo que finalmente los lleva a estrellarse contra el planeta.
  3. Esto luego agrega aún más masa al planeta, lo que hace que este patrón se repita hasta que se alcance el equilibrio. (como un espacio existente en los anillos, donde la parte más cercana del sistema de anillos permanece estable a pesar de la masa añadida, lo que evita una mayor descomposición orbital)

¿Puede agregar masa a un planeta anillado causar una reacción en cadena masiva?

Tengo mis dudas sobre si esto es posible:

  • Es posible que la cantidad de masa agregada a un planeta por el colapso de una parte de un sistema de anillos no sea lo suficientemente grande como para causar una reacción en cadena.
  • Quizás el sistema de anillos simplemente se acercaría un poco más al planeta para compensar la masa adicional.

Supongo que es posible en las circunstancias adecuadas. Quizás la parte más interna de un sistema de anillos se encuentra justo fuera de un área que exhibiría suficiente arrastre atmosférico o electromagnético para causar el decaimiento orbital. Y tal vez el sistema de anillos esté compuesto principalmente de un material denso como el hierro (en lugar de roca y hielo) que podría agregar suficiente masa al planeta para permitir que este proceso se repita.

Las respuestas deben:

  • Diga sí, no o tal vez y brinde evidencia de apoyo detallada, enlaces o cualquier otro conocimiento útil que se relacione con la pregunta.

Si la respuesta es sí, esto es posible, esto podría ayudarme a explicar la formación de una herida ecuatorial gigante como se explora en mi pregunta ¿ Cómo puedo explicar una herida ecuatorial gigante? . Sin embargo, esta pregunta debe tratarse como un tema independiente y no relacionado.

Los anillos son estructuras efímeras endebles. No tienen mucha masa y no duran tanto. Entonces, una reacción en cadena puede ser o no ser, pero no será masiva con seguridad.
@AlexP Sí, puede ser poco probable, incluso puede ser inaudito, pero me pregunto si podría ser posible en las condiciones adecuadas. Después de todo, nuestro limitado estudio y conocimiento del universo ya nos dice que las condiciones que forman la vida son muy poco probables, pero obviamente sucedió de alguna manera, así que no veo por qué este escenario es diferente.
Aumentar significativamente la masa de los planetas mediante el bombardeo bien podría calentar la atmósfera hasta tal punto que los anillos internos entraran en la atmósfera creando aún más calentamiento.
¿Ha realizado alguna investigación sobre la masa de los sistemas de anillos en relación con los planetas que orbitan, o sobre los sistemas de anillos en general y cómo se forman? Ese sería un buen primer paso.
@Slarty Bueno, eso suena bien, cualquier forma en que pueda explicarse estaría bien para mí. (no es necesario que sea causado explícitamente por el decaimiento orbital causado por el aumento de la fuerza debido a la gravedad)
@MorrisTheCat Sí, y una de esas dos sugerencias de investigación se incluye en los detalles de la pregunta: un sistema de anillos planetarios se forma con mayor frecuencia por la ruptura de objetos dentro del límite de Roche de un planeta
Como señaló AlexP, los anillos son pequeños en comparación con un planeta, por lo que la situación que describe no sucederá. Además, el material del anillo sigue ejerciendo un efecto gravitacional mientras está en órbita, por lo que solo sería cuestión de aumentar muy ligeramente la densidad del sistema.
@overlord-ReinstateMonica, ¿qué tan grandes son esos objetos, en relación con sus planetas? Creo que leíste el enlace de wikipedia sobre los sistemas de anillos, pero no (por ejemplo) el del sistema de anillos de Saturno específicamente que señala que la masa total del sistema de anillos más grande que conocemos es una pequeña fracción de la del sistema de anillos. planeta, y no dentro de varios órdenes de magnitud de lo que se requeriría para tener algo parecido al tipo de efecto que estás describiendo.
Ustedes no logran comprender el hecho de que la falta de comprensión no siempre es igual a la falta de investigación.
Es como si estuvieras diciendo "Él no lo entiende, por lo tanto, no lo leyó".
@MorrisTheCat Sería una respuesta perfectamente válida. Este no es un tema totalmente trivial, y el hecho de que el OP lo haya preguntado en primer lugar sugiere que encontrar esa respuesta tampoco es totalmente trivial.

Respuestas (2)

Es un escenario interesante. El principal problema es que los sistemas de anillos tienden a tener una masa bastante baja en comparación con sus cuerpos principales. Por ejemplo, las mediciones de Cassini indican que, en el caso de Saturno, la relación entre la masa del anillo y la masa del planeta es METRO R / METRO pag 2.7 × 10 8 ( Iess et al. 2019 ). Incluso en el caso notable de 1SWASP J1407b , cuyo sistema de anillos podría decirse que está cerca de un disco de acreción, tenemos METRO R / METRO pag 6.6 × 10 6 . Debe quedar bastante claro que incluso acumular una parte sustancial del sistema de anillos no cambiará significativamente el límite de Roche del planeta, que escala como d METRO pag 1 / 3 , como ha dicho Starfish Prime , en otras palabras, extremadamente débil.

Estas son las características de un sistema susceptible de formar un sistema de anillos de masa significativa:

  • La falta de otros planetas para acumular gas y polvo, lo que permite que un planeta acumule un gran sistema de satélites.
  • Un planeta gigante muy masivo, con un gran límite de Roche.
  • Un sistema joven, lo que significa que todavía hay mucho material para formar satélites y anillos, o un disco masivo similar al de 1SWASP J1407b.
  • Falta de lunas pastoras, que proporcionarían un efecto estabilizador para los anillos incluso en el caso de alguna catastrófica cascada.
  • Posiblemente un satélite similar a la Tierra capaz de ser interrumpido por las mareas del planeta.

Una posibilidad secundaria interesante es la de un sistema de anillos estabilizado tanto por la gravedad como por el campo magnético del planeta, como discutí en otra respuesta . El régimen de estabilidad está determinado por un parámetro llamado L , proporcional a la velocidad angular del planeta Ω pag e inversamente proporcional a su masa METRO pag . Por lo tanto, si un objeto grande impactara contra el planeta, su masa aumentaría y su rotación disminuiría (por conservación del momento angular). Esto podría reducir fuertemente L , llevándolo a un régimen en el que los anillos son inestables, suponiendo que la relación masa-carga de las partículas del anillo sea lo suficientemente pequeña.


Morris the Cat hace un excelente comentario sobre el tamaño de las partículas: las partículas pequeñas no provocarán la formación de cráteres y, de hecho, probablemente se quemarán en la atmósfera durante el reingreso. Como la distribución de partículas en los anillos está fuertemente sesgada hacia partículas más pequeñas (creo que es algo así como norte a 6 , dónde a es el radio de la partícula), no verá muchos fragmentos grandes en los anillos. Este es especialmente el caso si desea fragmentos con pequeñas proporciones de masa a carga, porque es más difícil para grandes colecciones de partículas mantener cargas netas significativas sin separarse gracias a las fuertes fuerzas eléctricas involucradas.

El otro problema es la masa individual de las partículas dentro del sistema de anillos. Si el objetivo es un cráter de impacto significativo en el primario, no solo necesita mucha masa en el sistema de anillos, la composición de los anillos debe ser inusualmente 'gruesa' en comparación incluso con el anillo B de Saturno. De lo contrario, no tendrá tantos eventos de impacto como una tormenta de arena de muy alta velocidad.
@MorrisTheCat Sí, ese es un gran punto.

Tl; DR: probablemente no. Pero es posible que ni siquiera sea necesario para lo que desea.


La ( aproximación simple de cuerpo rígido ) para el límite de Roche se define como d = R METRO 2 ρ METRO ρ metro 3 dónde R METRO es el radio del primario, y ρ METRO y ρ metro son las densidades del primario y satélite respectivamente. Dadas densidades constantes, el límite de Roche se escalará proporcionalmente al radio del primario. Suponiendo un planeta esférico, el radio escala proporcionalmente a la raíz cúbica del volumen R METRO = 3 v 4 π 3 . Dada una densidad constante, el volumen aumenta linealmente a medida que agrega masa, por lo que R METRO = 3 METRO METRO 4 π ρ METRO 3 y por lo tanto d = 3 METRO METRO 2 π ρ metro 3 .

Eso significa que para duplicar su límite de Roche con la misma densidad, necesita aumentar su masa en un factor de 2 3 , lo que parece mucho.

Sospecho (aunque no voy a demostrarlo ) que hay pocas posibilidades de tener un anillo interno lo suficientemente masivo como para que su caída sobre el planeta acelere apreciablemente la descomposición de cualquier otra parte del anillo ... No habrá suficiente masa allí para hacer el trabajo.

Podría agregar más masa a través de colisiones con algún otro cuerpo masivo, pero es bastante difícil para un cuerpo que es lo suficientemente grande como para ser interesante dejar la mayor parte de su masa en el planeta en lugar de rociarla en el espacio (considere el impacto de Theia que probablemente nos dio la luna). Hay muchos otros problemas allí, como ¿de dónde vino el cuerpo (o cuerpos) del donante? Al final de la evolución de un sistema planetario, no debería haber demasiada masa volando, a menos que algo positivamente apocalíptico le haya sucedido al sistema exterior (algo así como un Némesis) .evento, tal vez). Incluso si puede encontrar suficiente masa, es probable que su impacto sea bastante dramático con efectos bastante duraderos, por lo que no está claro que terminará con los bonitos cráteres ecuatoriales que está buscando.

Sin embargo, me pregunto... Creo que podrías estar complicando demasiado esto. Seguramente, la descomposición orbital natural de un anillo a través de las fuerzas de marea debería ser suficiente para crear el tipo de cráteres que buscas. No necesita tener ningún otro disparador extraño y complejo; esos anillos no iban a durar para siempre de todos modos.

Bueno, el principal problema con el escenario que propones es que los sistemas de anillos son principalmente un atributo de gigantes gaseosos masivos, por lo que no hay cráteres. Hay algunos centauros rocosos/helados que tienen sistemas de anillos, pero se especula que esos anillos son el resultado de la interrupción masiva de las mareas del propio centauro. Podría simplemente hacer un problema de matemáticas y averiguar cuántos cráteres multiplicado por el tamaño de un impactador que necesita por cráter para obtener la masa que necesita. Sospecho que sería bastante grande.
@MorrisTheCat el escenario fue propuesto por el OP, no por mí. Además, los sistemas de anillos de larga duración son cosas que podemos ver en los gigantes gaseosos, pero no hay una razón obvia por la que un cuerpo que orbita un mundo rocoso no pueda romperse (hay una sugerencia de que le sucedió a Venus ) .
Ooo, interesante. Quiero decir, en ese punto, supongo que el término 'sistema de anillo' se vuelve un poco extraño, ya que en realidad es solo una fase de una transición rápida de "Satélite" a "Campo de desechos".
@MorrisTheCat sí, tal vez estoy estirando un poco la definición allí ;-)