Júpiter ajuda a proteger a Terra contra impactos de cometas / asteróides?

Júpiter ajuda a proteger a Terra contra impactos de cometas ou asteróides?

Alguns astrônomos acreditam que uma das razões pelas quais a Terra é habitável é que a gravidade de Júpiter ajuda a nos proteger de alguns cometas. Cometas de longo período, em particular, entram no sistema solar a partir de seu alcance externo. Pensa-se que a gravidade de Júpiter lança a maioria dessas bolas de gelo em movimento rápido para fora do sistema solar antes que elas possam se aproximar da Terra. Pensa-se que os cometas de longo período atingam a Terra apenas em escalas de tempo muito longas de milhões ou dezenas de milhões de anos. Sem Júpiter por perto, cometas de longo período colidiriam com nosso planeta com muito mais frequência.

De: http://earthsky.org/space/is-it-true-that-jupiter-protects-earth

Intuitivamente falando, parece-me que, enquanto qualquer corpo maciço no Sistema Solar desviaria as trajetórias de alguns cometas / asteróides que, de outra forma, representariam uma ameaça à Terra, também deve ser verdade que alguns poucos que não estavam em colisão o curso seria então direcionado a nós depois de ter suas trajetórias desviadas. Por que não é esse o caso?

Resposta prolífica, principalmente leve sobre matemática:

A palavra-chave aqui (e o artigo usa essa palavra) é "cometas de longo período".

Primeiro, há impactos de Júpiter, mas essa é uma porcentagem relativamente baixa, porque até mesmo Júpiter grande é bem pequeno comparado à sua órbita. Mesmo que você o estenda até o limite da Roche, onde um cometa pode se separar, ainda é um alvo muito pequeno no grande esquema das coisas.

Mas qualquer cometa que passa perto de Júpiter (mas não o atinge, é capturado por ele ou quebrado no limite de Roche) recebe sua órbita alterada um pouco pela assistência da gravidade. A alta massa de Júpiter e a velocidade orbital relativamente alta fazem dele a auxiliar da gravidade rei do sistema solar.

Quanto mais próximo o passe de Júpiter, maior a mudança. A gravidade ajuda, muda a direção e a velocidade. Eles não podem mudar apenas um. É seguro assumir que metade dessas assistências gravitacionais adiciona velocidade ao cometa e metade reduz a velocidade. Em poucas palavras, a direção do cometa afeta seu Perihelion e sua velocidade, e qualquer mudança no seu efeito é seu eixo semi-principal (explicado um pouco abaixo).

A velocidade orbital do cometa é obviamente dependente de quão perto o cometa está do sol. (Lei de Kepler sobre áreas iguais em tempos iguais), mas qualquer objeto em órbita também tem uma velocidade média, que está intimamente ligada ao eixo semi-principal e ao período orbital, e é essa velocidade média e a velocidade no Aphelion (é a velocidade mais lenta) que importa para esta discussão.

O período orbital de qualquer objeto que orbita o sol é diretamente proporcional à potência de 3/2 do eixo semi-maior. A velocidade média está intimamente correlacionada com a raiz quadrada da distância entre o eixo semi-principal e o Sol.

Quando você obtém cometas com períodos orbitais de centenas ou milhares de anos, sua velocidade orbital média é relativamente lenta para um objeto celeste. A velocidade orbital média de Plutão é de cerca de 4,67 km / s e a velocidade mínima em Aphelion é de 3,71 km / s. Fonte .

Por períodos orbitais mais longos, a velocidade orbital cai, aproximadamente pela raiz quadrada da distância relativa, de modo que um cometa com um período orbital de 1.000 anos (cerca de 4 vezes o de Plutão) teria uma velocidade orbital de cerca de 1/2 e uma velocidade em Aphelion de talvez 1,8 km / s ou um pouco menos.

A velocidade de escape do cometa requer apenas um aumento de 41,4% na velocidade orbital do Aphelion; portanto, com o nosso cometa de velocidade orbital de 1,8 km / s de longo período no Aphelion, se Júpiter der a esse cometa um empurrão de apenas 0,75 km / s, isso basta empurrar o cometa para fora da órbita, onde ele escapa do sistema solar.

Portanto, embora possa parecer lógico que Júpiter possa enviar um cometa igualmente para a Terra e para longe da Terra, o empurrão relativamente pequeno que um cometa de longo período precisa para escapar do sistema solar torna esse cenário muito mais provável do que quase 100 pés quase perfeitos. colocado na órbita da Terra. As chances de um cometa de longo período ser jogado para fora do sistema solar por Júpiter são relativamente altas, especialmente com várias passagens, em que atingir a Terra é como atingir um pé de 100 pés de olhos vendados. A Terra é um pequeno alvo. Fora do sistema solar é um grande alvo.

Para cometas de período mais curto, onde a velocidade adicional necessária para escapar do sistema solar é maior, isso aumenta proporcionalmente menos, mas para cometas de longo período, que precisam apenas de um pequeno empurrão para serem expulsos do sistema solar, estatisticamente, Júpiter joga muito mais daqueles que enviam para a terra.

O truque é ser muito específico sobre o que estamos falando. Se Júpiter fosse, por exemplo, migrar através do cinturão de asteróides ou migrar para fora através do cinturão de Kuiper, seu tamanho enviaria muitas coisas para o sistema solar interno. Não é por si só, sempre vai proteger a Terra e reduzir os impactos da Terra. Depende de onde está e quais são as órbitas dos cometas, mas especificamente para cometas de longo período, é muito mais provável que Júpiter os envie para fora do sistema solar do que para a Terra. Nem todos, apenas estatisticamente mais prováveis.

Vale a pena notar que não sabemos muito sobre a nuvem oort e quantos cometas / objetos de gelo estão nela. Não sabemos qual a porcentagem de cometas de longo período entre júpiter-cruzados e objetos com periélio mais distantes. Quando uma estrela ou um grande planeta desonesto passa pela nuvem de Oort da Terra, pode enviar alguns dos objetos gelados para a Terra. (Planeta 9 - se existir, provavelmente não tanto, como o planeta teórico provavelmente já limpou sua órbita), então não é um elemento-chave no envio de material para os sistemas solares internos, mas um objeto de passagem maciço que passa através da nuvem oort pode fazer isso, pelo menos, tem sido teorizado, embora esses eventos sejam bastante incomuns porque o espaço é praticamente vazio. Quando esses raros eventos acontecem, então

Pensa-se que a estrela de Scholz tenha passado cerca de 0,8 anos luz do nosso sol há cerca de 70.000 anos e tal passagem pode estar próxima o suficiente para enviar muitos objetos da nuvem de Oort em direção ao sistema solar interno (embora 0,8 anos luz ainda esteja um pouco distante , como a nuvem oort provavelmente está bastante vazia tão longe. Para um número realmente bom de novos cometas internos do sistema solar por um longo período, você provavelmente desejaria uma passagem de 0,1 ano-luz ou mais perto ... mas objetos maciços passando tão perto são extremamente raros e ... eu discordo).

Mas a estrela de Scholz pode ter transformado vários objetos da nuvem de Oort em cometas de longo período que passam pelo sistema solar interno. (Não saberemos por muito tempo, pois talvez levem um milhão de anos para esses novos cometas nos alcançarem). Mas, supondo que Scholz tenha feito isso, qualquer objeto de nuvem oort que entre no sistema solar interno a partir desse evento seria objetos de período extremamente longo e Júpiter seriam muito bons em (com o tempo, isso não aconteceria rapidamente), mas em várias órbitas de longo período que provavelmente levam milhões de anos, Júpiter seria muito bom em remover a maioria dos objetos do interior solar -sistema, mas apenas por acaso, provavelmente enviaria alguns também na direção da Terra. Se não houvesse Júpiter, levaria muito mais tempo para que esses cometas de longo período fossem esclarecidos, então, nesse sentido, ele realmente protege a Terra dos cometas de longo período. Haveria muito mais deles, se não fosse Júpiter (e, em menor grau, Saturno) e mais cometas significariam mais impactos na Terra.