Comment le franchissement progressif de la limite de Roche transforme-t-il une planète ou une lune?

Certaines simulations de dessins animés ( un exemple ) d'un objet (supposons ici une grande lune avec une densité semblable à la Terre) qui traverse la limite de Roche d'une planète géante beaucoup plus massive, illustrent un cercle se désintégrant soudainement et formant un anneau. Mais un tel processus se produit progressivement sur des échelles de temps géologiques. Je doute qu'il y ait un seul mauvais jour lorsque la lune entière se désintègre (comme en -Oh, le mont Everest s'est rompu et s'est envolé! )

Le tiraillement de marée ne provoquerait-il pas le volcanisme et ne ferait-il pas fondre progressivement la lune alors que son orbite (quelque peu excentrique) spirale vers l'intérieur à travers la limite pendant des millions d'années?

Comment la lune fondante se déformerait-elle? Serait-ce vraiment une forme ovale, allongée vers la planète primaire? Étant donné que le côté proche veut orbiter plus rapidement que le côté éloigné, cela ne ferait-il pas tourner la lune à un rythme accéléré, même si elle était initialement verrouillée à la marée? La fusion, la déformation et la rotation l'empêcheraient-elles de se désintégrer davantage dans la limite de Roche?

Quelques exemples de franchissements de limites Roche que je connais:

• La comète Shoemaker-Levy 9 s'est peut-être brisée soudainement parce qu'elle avait une vitesse tellement élevée par rapport à Jupiter.
• Phobos franchira sa limite de Roche vers Mars dans environ 50 millions d'années. Ce ne sera guère un processus soudain. Je suppose que sa densité et sa masse très faibles ne permettront pas le volcanisme et la fonte.
• KOI1843.03 , un candidat exoplanète d'une densité de ~ 7 g / cm³, est déjà à l'intérieur des limites de Roche pour ses composés moins denses qu'il a rejetés (comme je l'interprète).

Une grande lune (la taille d'une planète) serait modélisée par le modèle fluide, ce qui signifie que le frottement et la résistance à la traction sont trop faibles pour modifier de manière significative la forme de la lune, la forme est déterminée par la rotation, les tourbillons, l'auto-gravitation et les forces de marée . Des lunes plus petites, comme Phobos, suivraient probablement un modèle de tas de gravats . Sur les orbites circulaires, le chauffage des marées ne joue pas un rôle majeur.

Le modèle fluide a été étudié de manière approfondie . Les formes qui se produisent sont appelées figures d'équilibre . Pour une compréhension complète, le corps parent doit être considéré avec les lunes comme un seul système. Les lunes (fluides) se rapprochant trop près de la limite de Roche se déforment progressivement (l'échauffement des marées dépend du frottement intérieur) et commence à perdre de la masse à un moment donné. Il existe des solutions à vortex et des solutions sans vortex, selon les propriétés du fluide. La masse perdue peut soit former un système à n corpsen dehors de la limite de Roche, ou forment un système d'anneaux, principalement à l'intérieur de la limite de Roche. Plus près de la planète, il peut soit avoir un impact et fusionner avec la planète à un sphéroïde global de la planète, soit - si la planète tourne déjà rapidement et que la masse de la lune était suffisamment élevée - augmenter la rotation de la planète , de sorte qu'il peut subir par exemple la série Maclaurin - Jacobi , au point, qu'il ne peut pas accréter plus de masse. Il y a plusieurs autres possibilités en détail .

Les pieux en moellons ayant une résistance à la traction sont plus susceptibles de subir des changements de forme ou des perturbations soudains que les pieux en moellons sans résistance à la traction. Le comportement des piles de gravats sans résistance à la traction dépend du frottement. Moins il y a de friction, plus le modèle fluide est proche. Plus la résistance à la traction du tas de gravats est élevée, plus il se comporte comme le modèle ridgid. Les objets rididés peuvent survivre bien au-dessous de la limite de Roche pour les objets fluides, mais se rompent soudainement lorsque les forces de marée deviennent trop fortes.

Les corps progressent généralement vers l'extérieur plutôt que vers l'intérieur. (Voir Pourquoi la Lune s'éloigne-t-elle de la Terre à cause des marées? Est-ce typique pour les autres lunes? ). Même alors, ils pourraient reculer s'ils étaient enfermés dans une résonance avec d'autres corps, par exemple des lunes, plus loin. (Voir Est-ce que quelqu'un sait pourquoi trois des plus grandes lunes de Jupiter orbitent en résonance 1: 2: 4? ). Deimos et Phobos approchent cependant de Mars.

En supposant que vous avez un corps qui approche, l'excentricité et l'inclinaison seront amorties dans une orbite circulaire qui dégénère lentement. À mesure que le corps s'approche, l'accélération du corps, à travers la traction nette des deux marées du corps principal, augmente à peu près comme la 6e puissance de la distance. (Voir Évolution des marées d'une planète et de sa lune .) Et le réchauffement des marées ramollira le corps, permettant encore plus de déformation.

C'est un processus d'emballement à un moment donné, et ce point peut être assez loin dans la limite de Roche. Comment serait beaucoup dépendra de la taille du corps, la résistance à la traction du matériau, la structure du corps, la conductivité thermique, varie avec la température, etc . Il faudrait une modélisation détaillée pour décrire le processus. La catastrophe pourrait commencer dans la localité la plus vulnérable du corps et se propager à partir de là (Ka-Boom!), Ou impliquer le corps entier en même temps (Squish!). Il ne va peut-être pas "boum", mais à la fin, vous pourrez peut-être l'observer en temps réel.

Une autre possibilité est que le corps commence à se désintégrer à l'extrémité proche, où les forces sont les plus fortes. Par conservation de l'élan (ou serait-ce de l'énergie?), Chaque fois qu'un morceau part, le reste du corps est légèrement poussé dans l'autre sens, envoyant le reste légèrement plus haut, retardant le processus. Cela pourrait prendre un certain temps, mais il y a toujours une chance que les choses se déstabilisent à un moment donné et se transforment en catastrophe.