Si Theia chocara con la Tierra, ¿habría producido anillos? Si es así, ¿esperaríamos ver al menos algunos remanentes hoy?

Antes de entrar en la pregunta real, solo especificaré dos cosas:

  1. Hace unos miles de millones de años, un planeta tan grande como Marte llamado Theia, se cree que se estrelló contra la Tierra , lo que llevó a la formación de la Luna.
  2. Cuando un asteroide o una luna pasa el límite de Roche, se rompe y forma anillos alrededor del cuerpo primario.

Estas dos cosas me hicieron pensar,

  1. Si el evento sucedió y Theia pasó el límite de Roche (porque se estrelló contra la tierra), ¿habría llevado a la formación de anillos de la Tierra?
  2. Si es así, ¿esperaríamos ver al menos algunos remanentes hoy?

Preguntas diferentes pero relacionadas sobre Theia y la hipótesis del impacto gigante :

El impacto gigante ocurrió hace unos 4.500 millones de años, no hace unos pocos millones de años.
Edité su pregunta para diferenciarla de la otra pregunta y agregué algunos enlaces adicionales, luego voté para reabrir. Creo que esto puede tener una respuesta buena y única o tres ahora. :-)
@uhoh muchas gracias, realmente espero que esta pregunta se vuelva a abrir, ya que no tengo la respuesta a mi pregunta. Muchas gracias :)
No, la influencia gravitatoria de la Luna probablemente expulsaría los escombros.
@IshaanManish ya hay cuatro votos de reapertura, ¡solo necesita uno más!
@uhoh ¡Está reabierto! ¡Muchas gracias por tu ayuda!
¿Quién votó para reabrir esta pregunta que claramente es un duplicado (y en la forma original claramente no tenía sentido)? ¿Cuál es el punto de?
Re Cuando un asteroide o una luna pasa el límite de Roche, se rompe y forma anillos alrededor del cuerpo primario. Este es un concepto comúnmente mal entendido del límite de Roche. Si eso fuera cierto, sería imposible tener naves espaciales en órbita terrestre baja. El límite de Roche se aplica a los objetos que solo se mantienen unidos por la gravedad. Los objetos que tienen enlaces químicos entre partículas (p. ej., roca o hielo o un satélite artificial) pueden permanecer intactos dentro del límite de Roche.
@DavidHammen que a menudo se descuida. Incluso discutiendo planetas debido a su definición tomada como "únicamente sostenidos por la gravedad" en lugar de "formados por la gravedad".

Respuestas (2)

Lo primero es lo primero, pero en este caso, lo segundo es lo primero.

  1. Cuando un asteroide o una luna pasa el límite de Roche, se rompe y forma anillos alrededor del cuerpo primario.

Este es un concepto erróneo ampliamente aceptado del límite de Roche. El límite de Roche se refiere a los objetos que se mantienen unidos únicamente por la gravedad. Una vez que entran en juego los enlaces químicos, el límite de Roche deja de ser un límite. Un objeto sólido o líquido que se mantiene unido por enlaces químicos, así como por la autogravitación, puede mantenerse unido bien dentro del límite de Roche.

Si la hipótesis del impacto gigante tiene alguna validez, el objeto (o varios objetos en el caso de las variantes de la hipótesis del impacto gigante que postulan más de un impacto gigante), tales objetos habrían impactado la Tierra casi intactos.

Estas dos cosas me hicieron pensar,

  1. Si el evento sucedió y Theia pasó el límite de Roche (porque se estrelló contra la tierra), ¿habría llevado a la formación de anillos de la Tierra?

El límite de Roche entró en juego después de la colisión. La Luna tuvo que haberse formado fuera del límite de Roche a partir del campo de escombros que dejó el impacto gigante. Hay un límite aún más significativo con respecto a dónde se podría haber formado nuestra Luna, y esa es la altitud geoestacionaria en el momento de la formación de la Luna. Las fuerzas de marea hacen que los objetos que orbitan más cerca de la altitud geoestacionaria migren hacia adentro, pero hacen que los objetos que orbitan más allá de la altitud geoestacionaria migren hacia afuera. Nuestra Luna no existiría si se hubiera formado a menos de una altitud geoestacionaria.

La altitud geoestacionaria en el momento en que se formó la Luna habría estado mucho más cerca de la Tierra que en la actualidad, tal vez a solo unos 10 600 km del centro de la Tierra si la Tierra estuviera girando a una revolución cada tres horas, o a unos 16 800 km si la Tierra estuviera rotando. girando a una revolución cada seis horas. (Ese rango de tres a seis horas representa estimaciones de la velocidad de la Tierra justo después del impacto gigante).

Si la hipótesis del impacto gigante es correcta, un disco de escombros ("sistema de anillos") se habría formado poco después de la colisión, donde "en breve" significa unas pocas décadas, tal vez unos pocos siglos.

  1. Si es así, ¿esperaríamos ver al menos algunos remanentes hoy?

No. La Luna naciente se habría apoderado de gran parte del disco de escombros. Parte de lo que quedó habría sido expulsado rápidamente del sistema Tierra-Luna, parte habría sido empujado rápidamente de regreso a la Tierra, y lo poco que quedó finalmente habría sido expulsado del sistema, se descompuso de nuevo en la Tierra o se estrelló contra la luna. 4.400 millones de años es mucho, mucho tiempo.

tl; dr Tal vez hizo anillos, pero ciertamente no están disponibles hoy.

La única razón por la que existe el límite de Roche se debe a las fuerzas de marea, y la única razón por la que existen las fuerzas de marea es porque elegimos trabajar en marcos de referencia no inerciales. Si no estás orbitando un objeto, no hay fuerzas de marea de ese objeto. Así como un meteorito o un asteroide pueden pasar el límite de Roche y golpearnos sin verse demasiado afectados por las fuerzas de las mareas, me imagino que Theia también lo haría. Ahora, si comenzara algún tipo de giro binario extraño con la Tierra y giraran juntos lentamente o algo así, sería una historia diferente, pero si fuera más o menos una colisión frontal, las fuerzas de marea no van a hacer mucho pre. -colisión. (Uso la frase órbita aquí en términos generales; incluyo órbitas abiertas que involucraron una trayectoria curva debido a un objeto)

Sin embargo, las secuelas de la colisión son lo que potencialmente podría ofrecer la posibilidad de que se formen anillos; tiene un exceso de material de la colisión que se lanza a la órbita, tal vez parte de él aterrice dentro del límite de Roche y en una especie de órbita estable.

James K en "Por qué la Tierra no tiene anillos" lo explica bien cuando dice que, incluso si en un escenario como este se forman anillos, serían de corta duración debido al arrastre y las perturbaciones de la atmósfera exterior.

Entonces, en esencia, parece que la mayor parte de la evidencia desaparecería, aunque tal vez hay algo que no estoy considerando que apuntaría a este evento.

¿Arrastre atmosférico? Ciertamente no más allá de 1000 km en órbita... y la luna está a 380k km...
Esto puede ser de interés para la operación: en.m.wikipedia.org/wiki/Rings_of_Saturn . Hay alguna evidencia que sugiere que los anillos de Saturno tienen 100 millones de años y desaparecerán en 300 millones de años, por lo que las escalas de tiempo involucradas podrían ser bastante cortas en términos de la edad total del sistema solar.
@AtmosphericPrisonEscape Creo que James K (quien originalmente tuvo la idea de que el arrastre afecta la estabilidad del anillo) quiere hacer referencia al hecho de que si bien ciertamente no hay un arrastre de escala de tiempo corto, en las escalas de tiempo estamos hablando de la pequeña cantidad de atmósfera que podría tienen una influencia, en todo caso más que para agregar perturbaciones que probablemente sean un fuerte candidato para eliminar objetos.
@AtmosphericPrisonEscape La Luna está a 385k km... hoy. Cuando se formó por primera vez, estaba mucho, mucho más cerca de la Tierra. En cuanto a la atmósfera de la Tierra, se extiende, en forma extremadamente areficada, más allá de la ubicación actual de la Luna . Nuestros satélites MEO artificiales permanecerán en órbita durante decenas de miles de años y nuestros satélites GEO durante millones de años. Si bien esos son tiempos largos para los estándares humanos, son tiempos cortos en comparación con los 4.500 millones de años que la Tierra ha existido.
@DavidHammen: vidas de ~10k años con densidades de protones de 10 3 C metro − 3 ? ¿Está seguro de que esos cálculos no usaron el régimen de Stokes incorrecto para los cálculos de pérdida de momento en lugar del régimen de Epstein?
@DavidHammen: cuando uso el arrastre de Epstein, obtengo un tiempo de parada de arrastre t s = ρ s o yo i d a / ρ gramo a s v t h mi r metro a yo , y por un a = 1 C metro partícula incrustada en un ρ gramo a s = 10 3 , T = 1000 k corona de hidrógeno, obtenemos t s = 10 15 s ≈ 33 METRO y r s . Ahora que vemos que esto escala en tamaño, alcanzamos la edad del sistema solar con un tamaño de partícula de 200 C metro = 2 metro , que no es espectacularmente grande, en comparación con, por ejemplo, la distribución de tamaño en los anillos de Saturno, o las simulaciones típicas de colisión.
Si Theia chocara con la Tierra, ¿habría producido anillos? Si es así, ¿esperaríamos ver al menos algunos remanentes hoy?
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