¿Júpiter ayuda a proteger la Tierra contra los impactos de cometas o asteroides?
Algunos astrónomos creen que una razón por la cual la Tierra es habitable es que la gravedad de Júpiter nos ayuda a protegernos de algunos cometas. Los cometas de período largo, en particular, ingresan al sistema solar desde sus alcances exteriores. Se cree que la gravedad de Júpiter arroja a la mayoría de estas bolas de hielo de rápido movimiento fuera del sistema solar antes de que puedan acercarse a la Tierra. Por lo tanto, se cree que los cometas de períodos largos golpean la Tierra solo en escalas de tiempo muy largas de millones o decenas de millones de años. Sin Júpiter cerca, los cometas de períodos largos colisionarían con nuestro planeta con mucha más frecuencia.
De: http://earthsky.org/space/is-it-true-that-jupiter-protects-earth
Hablando intuitivamente, me parecería que si bien cualquier cuerpo masivo en el Sistema Solar desviaría las trayectorias de algunos cometas / asteroides que de otra manera representarían una amenaza para la Tierra, también debe ser cierto que algunos pocos que no estaban en una colisión El curso sería dirigido a nosotros después de desviar sus trayectorias. ¿Por qué no es ese el caso?
Respuestas:
Respuesta verbal, principalmente ligera en matemáticas:
La palabra clave aquí (y el artículo usa esta palabra) es "cometas de período largo".
Primero hay impactos de Júpiter, pero ese es un porcentaje relativamente bajo, porque incluso Júpiter grande es bastante pequeño en comparación con su órbita. Incluso si lo extiende hasta el límite de Roche, donde un cometa podría romperse, sigue siendo un objetivo muy pequeño en el gran esquema de las cosas.
Pero cualquier cometa que pasa cerca de Júpiter (pero no lo golpea, es capturado por él o se rompe en el límite de Roche) consigue que su órbita cambie un poco gracias a la asistencia por gravedad. La gran masa de Júpiter y su velocidad orbital relativamente alta lo convierten en el rey de la gravedad del sistema solar.
Cuanto más cerca esté el paso de Júpiter, mayor será el cambio. La gravedad ayuda, cambia tanto la dirección como la velocidad. No pueden cambiar solo uno. Es seguro asumir que la mitad de esas ayudas de gravedad agregan velocidad al cometa y la otra mitad reducen la velocidad. Hablando muy libremente, la dirección del cometa afecta su Perihelio y su velocidad y cualquier cambio en su velocidad afecta su eje semi-mayor (explicado un poco más abajo).
La velocidad orbital del cometa depende obviamente de qué tan cerca esté el cometa del sol. (Ley de Kepler sobre áreas iguales en tiempos iguales), pero cualquier objeto en órbita también tiene una velocidad promedio, que está estrechamente vinculada al eje semi-mayor y al período orbital, y es esta velocidad promedio y la velocidad en Aphelion (es la velocidad más lenta) eso es importante para esta discusión.
El período orbital de cualquier objeto que orbita el sol es directamente proporcional a la potencia de 3/2 del eje semi-mayor. La velocidad promedio está estrechamente relacionada con la raíz cuadrada de la distancia entre el eje semi-mayor y el Sol.
Cuando obtienes cometas con períodos orbitales de cientos o miles de años, su velocidad orbital promedio es relativamente lenta para un objeto celeste. La velocidad orbital promedio de Plutón es de aproximadamente 4.67 km / sy su velocidad mínima en Aphelion es 3.71 km / s. Fuente .
Para períodos orbitales más largos, la velocidad orbital cae, aproximadamente por la raíz cuadrada de la distancia relativa, por lo que un cometa con un período orbital de 1,000 años (aproximadamente 4 veces el de Plutón), tendría una velocidad orbital de aproximadamente 1/2 y una velocidad en Aphelion de quizás 1.8 km / so un poco menos.
La velocidad de escape para el cometa requiere solo un aumento del 41.4% en la velocidad orbital de Aphelion, por lo tanto, con nuestro cometa de 1.8 km / s de velocidad orbital de período largo en Aphelion, si Júpiter le da a ese cometa un empuje de aproximadamente .75 km / s, eso sería bastará para sacar a ese cometa de la órbita, donde escapa del sistema solar.
Entonces, si bien puede parecer lógico que Júpiter pueda enviar un cometa igualmente hacia la Tierra que lejos de la Tierra, el empuje relativamente pequeño que un cometa de largo período necesita para escapar del sistema solar hace que sea un escenario mucho más probable que un pie casi perfecto de 100 pies poner en la órbita de la Tierra. Las probabilidades de que Júpiter arroje un cometa de largo período fuera del sistema solar es relativamente alto, especialmente con múltiples pases, donde golpear la Tierra es como golpear con los ojos vendados a 100 pies. La tierra es un pequeño objetivo. Fuera del sistema solar hay un gran objetivo.
Para los cometas de períodos más cortos donde la velocidad adicional necesaria para escapar del sistema solar es mayor, esto crece proporcionalmente menos cierto, pero para los cometas de períodos largos que solo necesitan un pequeño empujón para salir del sistema solar, estadísticamente, Júpiter arroja mucho más de los que salen hacia la tierra.
El truco es ser muy específico sobre lo que estamos hablando. Si Júpiter, por ejemplo, migrara a través del cinturón de asteroides, o migrara hacia afuera a través del cinturón de Kuiper, entonces su tamaño enviaría muchas cosas hacia el sistema solar interior. No es en sí mismo, siempre va a proteger la Tierra y reducir los impactos en la Tierra. Depende de dónde está y cuáles son las órbitas de los cometas, pero específicamente para los cometas de período largo, es mucho más probable que Júpiter los envíe fuera del sistema solar que hacia la Tierra. No todos, solo estadísticamente más probable.
Vale la pena señalar que hay muchas cosas que no sabemos sobre la nube oort y cuántos cometas / objetos helados hay en ella. No sabemos qué porcentaje de cometas de período largo son jupiter-crossers versus objetos con perihelios más distantes. Cuando una estrella o un gran planeta deshonesto pasa a través de la nube Oort de la Tierra, puede enviar algunos de los objetos helados hacia la Tierra. (Planeta 9: si existe, probablemente no tanto, ya que ese planeta teórico probablemente ya ha despejado su órbita), por lo que no es un jugador clave en el envío de cosas a los sistemas solares internos, sino un objeto de paso masivo que pasa a través de la nube oort puede hacer eso, al menos, eso ha sido teorizado, aunque tales eventos son bastante poco comunes porque el espacio está mayormente vacío. Cuando ocurren esos eventos raros, entonces allí '
Se cree que la estrella de Scholz pasó dentro de 0.8 años luz de nuestro sol hace unos 70,000 años y tal paso podría estar lo suficientemente cerca como para enviar una gran cantidad de objetos de la nube Oort hacia el sistema solar interno (aunque 0.8 años luz aún está un poco lejos , ya que la nube de Oort probablemente esté bastante vacía tan lejos. Para un número realmente bueno de nuevos cometas del sistema solar interno de largo período, es probable que desee un pase de 0.1 años luz o más cerca ... pero objetos masivos que pasan tan cerca son extremadamente raros, y ... estoy divagando).
Pero la estrella de Scholz podría haber convertido una serie de objetos de la nube de Oort en cometas de largo período que pasan a través del sistema solar interior. (No lo sabremos por mucho tiempo, ya que tal vez sea un millón de años para que esos nuevos cometas nos alcancen), pero suponiendo que Scholz hiciera eso, cualquier objeto de nube de nubes que ingrese al sistema solar interno desde ese evento sería los objetos de período extremadamente largo y Júpiter serían bastante buenos (con el tiempo, no sucedería rápidamente), pero durante múltiples órbitas de períodos largos que probablemente demoren millones de años, Júpiter sería bastante bueno para eliminar a la mayoría de los del interior solar. -sistema, pero por casualidad, probablemente enviaría algunos en dirección a la Tierra también. Si no hubiera Júpiter, tomaría mucho más tiempo para que esos cometas de largo período se despejen, por lo que, en ese sentido, realmente protege a la Tierra de los cometas de períodos largos. Habría muchos más si no fuera por Júpiter (y, en menor medida, Saturno) y más cometas significarían más impactos en la Tierra.
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