¿Puede un cometa orbitar un planeta?

Dado que las lunas comúnmente orbitan planetas, ¿por qué nunca encontramos un cometa orbitando un planeta?

¿Qué pasaría (exactamente, en detalle) si uno grande se estableciera en una órbita estable alrededor de la Tierra?

Lo siento ... ¡solo aclarando un poco la pregunta! La respuesta aceptada describirá dónde termina toda el agua.

Respuesta parcial aquí (aunque no es una pregunta duplicada): astronomy.stackexchange.com/questions/2357/…
Si el planeta es lo suficientemente grande, puede suceder fácilmente. Shoemaker Levy-9 fue un cometa que fue capturado por Júpiter y lo orbitó al menos una vez, quizás más de una vez, pero dada la órbita altamente excéntrica, quizás solo una vez.
Solo para mayor claridad, ¿su pregunta es esencialmente dónde terminaría el agua si un cometa orbitara la Tierra? ¿Cuál es un evento que es poco probable que suceda, pero teóricamente si sucediera, dónde terminaría el agua?
@userLTK Estoy trabajando en la suposición obviamente cierta de que los objetos orbitales más pequeños son absorbidos rutinariamente por los más grandes, incluidos los cometas, aunque la mayoría de los que están en órbitas planetarias en nuestro sistema solar ya han sido absorbidos. lo que realmente me interesa es cómo nos parece eso si estuviéramos presentes mientras sucede. ¿Adónde va el agua y qué experimentamos? Supongamos que es uno grande con mucha agua.
Realmente tienes que especificar "mucha agua". Si es comparable a un gran lago (como los grandes lagos de América del Norte), probablemente no nos daríamos cuenta de mucho. Si es una fracción significativa del agua líquida total en la tierra, nos quemaríamos y moriríamos: P
Si el cometa realmente orbita alrededor de la Tierra, entonces ahí es donde termina el agua: en órbita. Ya que es parte del cometa.
He votado negativamente porque creo que el núcleo de su pregunta está bien, su enfoque en su punto final y los comentarios que ha hecho sobre las respuestas muestran el malentendido que tiene sobre el agua de los cometas. Sugeriría eliminar este punto y tal vez hacer otra pregunta sobre cuánta agua de los comentarios termina en la Tierra, o algo así.
@RoryAlsop Existe una fuerte hipótesis de que el agua de la Tierra fue entregada por cometas. Claramente, antes de que todos fueran barridos por los planetas, los cometas que han entregado agua a los planetas probablemente habrían sido los cometas que viajaban más lento y con órbitas más cercanas al sol; eso es solo física básica. La pregunta a la que realmente quiero llegar es; ¿Cómo se vería eso para el hombre cuando sucediera, si hubiera algún evento importante? ¿Se entregaría agua sin ser notado? ¿Habría alguna gran inyección de vapor sobrecalentado desde el cielo; si el cometa se pusiera en órbita, ¿caería agua en forma de lluvia?
Conozco bien la hipótesis. Ese no es el problema. Un solo cometa no te dará algo visible. O splat! y destrucción, o millones de años de bombardeos más pequeños (o ambos): estos escenarios realmente no encajan con la primera mitad de su pregunta, de ahí mi solicitud de dividirla. Las respuestas aquí brindan buena información sobre si la órbita es posible, entonces, ¿por qué no intentar esa pregunta separada sobre el agua del cometa?
Los cometas de @RobertFrost que impactan la Tierra parecen bolas de fuego. Parece un gran kaboom en el cielo o, si es lo suficientemente grande, en el suelo. El calor generado convierte el agua del cometa en vapor y plasma, pero dado que los ingredientes restantes todavía están allí, el hidrógeno y el oxígeno del agua del cometa que impacta en la Tierra siguen siendo agua en la Tierra, sin embargo, es probable que se caliente en la atmósfera superior. conduce a un escape atmosférico, por lo que hay una compensación. Para obtener más detalles, haría lo que recomienda Rory Alsop y haría una nueva pregunta.

Respuestas (4)

Es muy poco probable que un cometa se convierta en un satélite de un planeta del sistema solar interior. Mucho menos probable de lo que es para un asteroide. La mayoría de los asteroides se encuentran en órbitas bastante circulares, por lo que la velocidad relativa entre los asteroides y los planetas es bastante baja. En comparación, los cometas tienen órbitas muy elípticas y sus velocidades relativas a los planetas son mucho mayores.

Para que un asteroide sea capturado, debe perder impulso. Esto es posible, aunque raro. Por ejemplo, se puede capturar un asteroide binario si se separa por fuerzas de marea. Para un cometa con mucho más impulso, la posibilidad de ser capturado es mucho menor. Los asteroides son capturados por el sistema lunar de la Tierra, pero no en órbitas estables, no se quedan mucho tiempo.

Si ocurriera, el cometa aún estaría activo, con una coma de gas, que sería visible como un cometa muy cercano. No sería particularmente brillante, ya que el brillo de la superficie de un cometa no depende de la distancia a la Tierra.

Con el tiempo, el cometa se quedaría sin volátiles y se volvería más o menos indistinguible de un asteroide capturado. Si estuviera en la órbita de la Tierra, probablemente no duraría tanto, ya que no hay muchas órbitas que sean estables a largo plazo alrededor de la Tierra, debido a las perturbaciones de la Luna.

El polvo y el gas, incluido el vapor de agua, permanecerán inicialmente en órbita, formando un débil anillo. Con el tiempo, se interrumpirá y terminará en la atmósfera, en la luna o será expulsado del sistema. Un cometa no contiene suficiente agua para marcar una diferencia en el ecosistema de la Tierra.

Dado que las lunas comúnmente orbitan planetas, ¿por qué nunca encontramos un cometa orbitando un planeta?

Por definición, ya no sería un cometa, sino una luna (o más propiamente un satélite). Los cometas son cuerpos helados que giran alrededor del Sol, los satélites son cualquier cuerpo que gira alrededor de un cuerpo más grande que él mismo, que no sea el Sol. Hay muchos ejemplos de asteroides y cometas que han sido capturados y convertidos en satélites, aunque no es fácil probar con 100% de certeza que un satélite es efectivamente capturado y no se formó en el lugar. Algunos ejemplos familiares (potenciales) podrían ser Fobos y Deimos, alrededor de Marte, o las diversas lunas alrededor de Plutón, como Nix, Hydra, Kerberos y Stix.

¿Qué pasaría (exactamente, en detalle) si uno grande se estableciera en una órbita estable alrededor de la Tierra?

Tengo que hacer una excepción a esta pregunta al señalar que es imposible que un cometa "establezca una órbita estable" alrededor de la Tierra. Incluso la física básica le dirá que la conservación de la energía y el impulso no permiten capturar cometas cuando se "asientan". Para que un cuerpo capture a otro, se necesita un tercer cuerpo en el sistema para conservar el momento angular. ¿Cuáles son las posibilidades de que dos cometas pasen por la Tierra al mismo tiempo y con exactamente las propiedades orbitales correctas para que puedan interactuar y hacer que uno de ellos sea capturado? No voy a hacer los cálculos, pero puedo garantizar que las posibilidades son cada vez menores. La luna podría desempeñar el papel del tercer cuerpo, pero nuevamente, necesita características orbitales precisas que me parecen poco probables.

Pero ignoramos ese punto y simplemente decimos que de alguna manera un cometa se ha puesto en órbita alrededor de la Tierra, ya sea una captura casi milagrosa o puesto allí por intervención humana o por algún otro efecto. ¿Qué le pasaría?

La respuesta a eso depende de dónde esté su órbita. Me parece poco probable que un cometa pueda sobrevivir mucho tiempo en algunas órbitas. Si estuviera muy cerca de la Tierra, eventualmente caería sobre el planeta a través de la fricción con nuestra atmósfera. Si estuviera más lejos, tendrías que considerar cómo el sistema Tierra-Luna afectó su dinámica. Posiblemente podría haber alguna órbita resonante estable entre la Tierra, la Luna y el cometa. Es difícil decir cuáles serían los resultados a largo plazo, ya que una solución analítica al problema de los tres cuerpos es imposible. La única manera de responder esto es a través de una simulación.

Supongo que un pequeño cometa podría orbitar la luna. Una forma en que podría establecerse en una órbita es impactando algo, tal vez si impactó la luna u otro planeta, o si pasó lo suficientemente cerca de otro planeta para reducir la velocidad y llevarlo a una órbita de tipo planetario. Luego, con el tiempo, es lógico que se acerque a un planeta cercano.
No entiendo cómo un cometa podría impactar en otro cuerpo como la Luna y luego seguir orbitando la Tierra. Una vez que golpea la Luna, está hecho. Y no puede "pasar cerca de otro planeta y ser ralentizado y llevado a una órbita de tipo planetario". La física simplemente no permite que tal escenario suceda.
Específicamente, estoy buscando determinar dónde terminaría toda el agua.
@RobertFrost Si impacta la Tierra, casi toda el agua permanecerá en la Tierra, a menos que sea lo suficientemente grande como para arrojar escombros al espacio. Como se señaló, es muy poco probable que un cometa orbite alrededor de la Tierra y, si sucedió de manera improbable, es poco probable que se mantenga estable por mucho tiempo, pero para que el agua llegue a la Tierra, tendría que golpear la Tierra (esto sucede de vez en cuando ) orbitan en la Esfera de la Colina de la Tierra y se rompen, (poco probable), pero si eso sucede, parte del agua se perdería con el viento solar, parte caería a la Tierra, al igual que algunos de los anillos de Saturno caen sobre Saturno en forma de lluvia.
@RobertFrost: dices "toda esa agua": la masa del cometa 67P/Churyumov–Gerasimenko está dentro del 10% de 10^13 kg. Si todo fuera agua (no lo es), eso sería suficiente para cubrir la tierra a una profundidad de 0,02 mm. Póngalo todo en un solo lugar y tendrá mucha agua, 1/50 del más pequeño de los grandes lagos, el lago Erie. Espárzalo alrededor de la Tierra, y no es mucho.
@zephyr: No sé si eso es cierto. ¿No se designó a Shoemaker-Levy 9 como un cometa a pesar de haber sido descubierto en órbita alrededor de Júpiter? Tal vez no debería haber sido designado así, pero nadie parecía tener ninguna dificultad en ese momento con la idea de que una vez que algo es un cometa, sigue siendo un cometa hasta que se estrella...
@zephyr Claramente, la razón por la que no hay cometas ni asteroides en el sistema solar interior es que cualquiera de estos objetos más pequeños que se desvían hacia la zona planetaria ya ha sido aspirado por los planetas. De hecho, una de las principales teorías de dónde la Tierra obtuvo su agua es que provino de un cometa. Esta es un área de investigación en relación con lo que realmente me interesa, supongamos que, de una forma u otra, es la Tierra la que pasa la aspiradora en alguna ocasión, y el cometa es bastante grande, ¿cómo nos parece eso?
@SteveJessop Estoy pensando que hay grandes y pequeños. Dado el sistema en el que son aspirados constantemente por cuerpos más grandes, la ley de probabilidad dicta que el número de cuerpos grandes disminuirá con el tiempo. Por lo tanto, es lógico pensar que en el pasado hubo más y más grandes.
@RobertFrost: suponiendo que se agregó agua significativa a la Tierra primitiva desde otros cuerpos, entonces probablemente fue una serie de impactos. La Tierra tiene una velocidad de escape demasiado baja para capturar cualquier cosa que no esté en una órbita bastante similar a la suya. Luego, otros han explicado que la Luna, al ser tan grande, impide que la Tierra realmente tenga órbitas estables, por lo que algo así que podría haber sido capturado al principio no durará 4 mil millones de años.
Entonces, lo que "nos parece", para grandes contribuciones de agua, es un impacto que derrite la corteza y morimos. Menos mal que todo esto sucedió antes de que estuviéramos cerca. Claro, los cuerpos en órbitas cercanas a la Tierra se pueden capturar: en.wikipedia.org/wiki/Claimed_moons_of_Earth , y los pequeños impactos no son catastróficos. El agua que contenga podría vaporizarse con el impacto y unirse al ciclo del agua de la Tierra, o podría ser parte de los minerales hidratados que llegan a la superficie. Para un impacto "perfecto", el núcleo de un meteorito helado probablemente podría llegar a la superficie sin derretirse.
@RobertFrost Bueno, una de las teorías en competencia es que una serie de impactos trajeron agua a la Tierra. No necesariamente impactos de cometas ; de hecho, hay evidencia significativa de que la fuente corresponde a asteroides del cinturón exterior , en lugar de cometas. Pero durante un extenso análisis de las muestras de la Luna, se formó una teoría más adecuada: la Tierra tenía su agua mucho antes de que terminara de formarse, principalmente en rocas hidratadas e incluso en océanos (con temperaturas de ~200 °C). En cualquier caso, nadie sospecha de un solo cometa en órbita. ¿Por qué se enfoca tanto en las órbitas, cuando es mucho más probable un impacto directo?
@zephyr Incluso la física básica le dirá que la conservación de la energía y el impulso no permiten capturar cometas mediante su "asentamiento". Para que un cuerpo capture a otro, se necesita un tercer cuerpo en el sistema para conservar el momento angular. ¿Cuáles son las posibilidades de que dos cometas pasen por la Tierra al mismo tiempo y con exactamente las propiedades orbitales correctas para que puedan interactuar y hacer que uno de ellos sea capturado? ¿Por qué dos cometas (que de todos modos no interactuarían notablemente), por qué no, digamos, la Luna ? Todavía es poco probable capturar un cometa, pero eso se debe más al enorme cambio de impulso involucrado.
@RobertFrost supongamos que, de una forma u otra, es la Tierra la que pasa la aspiradora en alguna ocasión, y el cometa es bastante grande, ¿cómo nos parece eso? Parece que deberías hacer una pregunta aparte. En cualquier caso, no tengo claro a qué te refieres exactamente. ¿Quieres preguntar cómo aparecería el cometa en el cielo desde nuestra posición ventajosa en la Tierra?
@zephyr Me refiero a cómo se ve todo el proceso ... El cometa se acerca ... se establece en una órbita similar alrededor del Sol ... ocasionalmente interactúa con la luna y la tierra ... se establece en órbita alrededor de la Tierra / luna ... se calienta debido a las fuerzas de marea... se convierte en agua/vapor... nube de agua/vapor orbita la Tierra y la luna... se ralentiza debido a la turbulencia... comienza a caer sobre la Tierra y la Luna en forma de lluvia. ¿Qué es exactamente un proceso realista?
@zephyr, el tercer cuerpo no necesita abandonar el sistema, solo necesita absorber el impulso sobrante. La luna aceleraría/desaceleraría y cambiaría de órbita un poco, pero de lo contrario no se movería. Si la captura requiriera siempre la expulsión de otros cuerpos, sería el intercambio .
@Chieron Lo siento, tienes razón.

Sí. Ver el cometa dividido Shoemaker-Levy 9 se convirtió en un satélite de Júpiter Ríse hvezd , vol. 74, pág. 224-225

y El siglo de la ciencia espacial

el cometa Shoemaker-Levy 9, que probablemente fue capturado en una órbita centrada en Júpiter y, por lo tanto, se convirtió temporalmente en un satélite de Júpiter antes de dividirse en al menos 21 piezas y estrellarse contra la atmósfera de Júpiter

Y según Desintegración de los fragmentos Q1 y Q2 del cometa Shoemaker-Levy 9 durante la caída a Júpiter Astronomy Letters , Volumen 22, noviembre de 1996, pp.771-779:

El cometa fue capturado por Júpiter y se convirtió en su satélite en 1929 ± 9 según Chodas y Yeomans (1995) y en 1959 según los cálculos de Chemetenko y Medvedev (1994).

Es absolutamente posible que un planeta "capture" un cometa , Marte ya ha capturado dos asteroides y la única diferencia entre los asteroides y los cometas es de qué están hechos. Además, hay teorías que creen que los anillos de Saturno fueron formados por un cometa capturado que se desvió demasiado cerca del gigante gaseoso y, por lo tanto, fue desgarrado en millones de pedazos de roca y hielo (suponiendo que la teoría sea precisa). Tenga en cuenta que esto es mucho más probable que le suceda a los planetas exteriores debido a su inmensa influencia gravitatoria ya su distancia del sol . La distancia importa porque los cometas generalmente van más rápido cuando se acercan al sol, lo que hace que sea más difícil para un planeta capturar cometas .

Aunque técnicamente ya no sería un cometa sino un satélite.

Estoy de acuerdo, lo que dices es obvio. Me pregunto qué sucede cuando la Tierra aspira un gran gigante con mucha agua. ¿Dónde termina el agua y cómo nos parece eso?
Lo más probable es que los satélites de Marte ya estuvieran en una órbita muy similar a la de Marte. Eso es completamente diferente de un objeto transneptuniano que pasa: ni Marte ni la Tierra tienen la gravedad suficiente para capturar algo con tanta velocidad relativa. Sí, los planetas pueden capturar cometas (al menos temporalmente), pero como notaron, esto es mucho más probable para un planeta exterior con mucha masa que para un planeta interior con una masa (relativamente) pequeña.
@Luaan Gracias por tu comentario. Permito en esta pregunta la noción de algún cometa hace mucho tiempo que quizás no viajaba tan rápido como los que quedan hoy en día. Parecería obvio que el sistema solar existe desde hace mucho tiempo y, en consecuencia, los más lentos ahora han sido filtrados por los planetas.
@RobertFrost No estoy seguro de que eso sea cierto, suponiendo que nuestras teorías sobre la formación de cometas sean correctas. Los cometas son cualquier cosa menos estables, por lo que no es como si hubiera un grupo de cometas que orbitaron dentro del sistema solar durante miles de millones de años, siendo eliminados lentamente por las interacciones planetarias. Más bien, parece que la "inyección" de un nuevo cometa es "accidental", un resultado de complejas interacciones gravitatorias que cambian las características orbitales de un cuerpo (que muy bien podría haber estado en una órbita circular extremadamente lenta a una distancia muy lejana) - los menos masivos tienen más probabilidades de ser "inyectados".
Se ha sugerido que Titán, la segunda luna más grande, es un cometa capturado. Todavía se está desgasificando, pero otros volátiles además del agua. Si se acercara al Sol tendría cola. Supongo que en la órbita terrestre, se desgasificaría rápidamente y los gases se alejarían con el viento solar hasta que puedan volver a congelarse.
¿Puede un cometa orbitar un planeta?
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