Es gibt drei Hauptformationsszenarien für Planetenmonde.
Die Riesenaufprallhypothese: Riesenaufprallhypothese Der Satellit bildet sich als Folge eines Aufpralls zwischen dem Planeten und einem großen Planetesimal . Der Mond ist ein Beispiel, und eines der Argumente ist, dass die chemische Zusammensetzung des Mondes mit einer signifikanten Genauigkeit mit der der Erde übereinstimmt, was darauf hindeutet, dass es sich zum Teil um unseren Planeten und zum Teil um den ursprünglichen Impaktor ( Theia) handelt). Wir wissen auch, dass der Mond weiter von der Erde entfernt ist, weil wir Beweise dafür haben, dass er potentielle Energie in der Umlaufbahn gewonnen hat, indem er sie von der Rotationsenergie der Erde absorbiert hat. Wir wissen das, weil die Tage vor einigen Millionen Jahren nicht 24 Stunden lang waren und wir diese Veränderungen in der Rotationsperiode der Erde mithilfe von Ringen in versteinerten Korallen verfolgen können (diese haben Rigns wie die Baumringe, aber solche, die täglich entstehen ). Wir können dann sehen, dass der Mond vor einigen Milliarden Jahren extrem nahe an der Erde war (wir haben mehr Beweise dafür aus der Tatsache, dass die Gezeiten zu dieser Zeit riesig waren und geologische Beweise für tägliche Überschwemmungen auf dem kürzlich gebildeten Planeten führten). Wenn Sie in der Zeit zurückgehen, sehen Sie, dass der Mond im Grunde genommen von der Erde auftauchte. Es gibt viele weitere Beweise für dieses Szenario für unseren Mond.
Das Akkretionsszenario: Der Satellit verschmolz aus einer Materialscheibe um den neugeborenen Planeten (genau wie der Planet aus der protoplanetaren Scheibe), der sogenannten zirkumplanetaren Scheibe. Als Beispiel haben wir die vier galiläischen Monde um Jupiter (Io, Europa, Ganymed und Callisto). Da die Scheibe relativ flach war, bewegten sich die Monde in derselben Umlaufbahnebene und bewegten sich auch in derselben Richtung, in der sich der Planet dreht (was sinnvoll ist, da beide aus demselben Material erzeugt werden, das sich mit einem bestimmten Drehimpuls dreht). Dies ist das häufigste Szenario für große Monde. Unser Mond konnte sich nicht so bilden, weil die erwartete Größe der zirkumplanetaren Scheibe keineswegs so massiv war wie unser Mond heute (die Erde ist ein winziger Planet und relativ gesehen ein riesiger Mond).
Erfassungsszenario: Der Satellit wurde an anderer Stelle im Sonnensystem als unabhängiger Nebenkörper gebildet. Mit der Zeit könnte eine dynamische Interaktion das Objekt in die Nähe eines Planeten geführt haben und beide wurden gravitativ gebunden. Ein Beispiel dafür ist Triton, Neptuns größter Mond. Die retrograde Umlaufbahn ist im Hinblick auf das Akkretionsszenario unerklärlich, und die Energie, die ein Gian-Impact-Szenario benötigt, um auf Neptun zu arbeiten, ist zu groß. Triton wurde gefangen genommen (wir glauben, es hat sich als ein weiteres Planetesimal im Kuipergürtel gebildet, da es viele chemische Merkmale von Pluto aufweistund andere Objekte der Region). Es gibt nicht so viele Monde auf Neptun, wahrscheinlich weil sie verschwunden sind (auf den Planeten krachen oder ausgeworfen wurden), als Triton im System ankam und ihre Umlaufbahnen dynamisch destabilisierte. Ein weiteres klares Beispiel sind die winzigen unregelmäßigen Satelliten des Jupiter. Dieses Szenario ist für die Erde sehr schwer vorstellbar, da es ein Kunststück gewesen wäre, einen massiven Mond wie unseren einzufangen und die Umlaufbahn kreisförmig zu machen, was die genaue Abstimmung der Einfügeparameter für die Umlaufbahn angeht. Das Riesenaufprallszenario führt zu der aktuellen Situation in Simulationen für einen größeren Bereich von Aufprallparametern und ist daher statistisch viel wahrscheinlicher.
Es gibt einige weniger häufige und einige spekulative Szenarien:
Eyecta-Fragmente von anderen Monden: Einige Satelliten haben möglicherweise ihren Ursprung auf anderen Satelliten. Ein großer Aufprall kann Material in die Umlaufbahn befördern. Ein Beispiel wäre Hippocamp (ein neptunischer Mond), der nun als ein aus Proteus entferntes Fragment angesehen wird (einem größeren Mond) entfernt wurde.
Lagrange / Trojanische Monde: Dies ähnelt dem Szenario der zirkumplanetaren Scheibe, aber hier wird die Akkretion in der Scheibe des Planeten in bestimmten Regionen aufgrund eines etwas früher gebildeten Mondes weiter stimuliert. Ein umlaufender Körper kann fünf Gleichgewichtspunkte ( Lagrange-Punkte ) erzeugen, indem er die Gravitationslandschaft modelliert. Zwei dieser Gleichgewichtspunkte (L4 und L5) sind stabile Gleichgewichtspunkte; Sie sind also wie Gravitationsfallen, in denen sich Materie ansammeln kann, bis sich ein neuer Mond bildet. Als mögliches Beispiel haben wir Telesto und Calypso im Saturn-System. Sie liegen beide auf den Lagrange-Punkten L4 und L5 von Tethys(ein viel größerer Mond mit großem Gravitationseinfluss). Sie könnten sich als reguläre Objekte gebildet haben und sich dann an den Gleichgewichtspunkten verfangen haben, oder sie könnten sich dort tatsächlich gebildet haben, als Materie auf diesen Gravitationsfallen verschmolz.
12 ⋅ 108k gund wir wissen, dass es so weit vom Saturn entfernt ist, dass die Verschmelzung dieser Materie möglich ist (Gezeitenkräfte würden sie nicht stören: siehe Roche-Grenze ). Somit ist es möglich, dass das Material aus dem Ring einen Mond mit der Dichte von Aegaeon (einem anderen Saturnmond) und mit einem Durchmesser von nur machen könnte162m(ein Drittel der Größe von Aegaeon). Enceladus verbietet dies aufgrund des Gravitationseinflusses, den es auf den E-Ring ausübt, und verhindert auch dessen Wachstum (der Ring wäre massiver, wenn das Material nicht kontinuierlich von Enceladus resorbiert würde). Aber wenn Enceladus in relativ kurzer Zeit in eine andere Umlaufbahn migriert ist, denke ich zumindest, dass dies möglich ist. Der aus dem Material des Rings große Neumond könnte dann mit Enceladus kollidieren, da beide wahrscheinlich immer noch chaotisch interagieren würden. Das Material, das einmal aus seinem Inneren gesprüht worden war, wäre nach Hause zurückgekehrt.
Zentrifugal-Auflösungsszenario: Dies ist ebenfalls hypothetisch, aber wir glauben, dass dies bei Asteroiden häufig vorkommt. Leichte Monde könnten Rubelhaufen sein, genau wie viele Kometen und Asteroiden. Los gebundenes Material mit wenig Zusammenhalt. Wenn sich der Mond immer schneller dreht (aufgrund eines Mechanismus wie dem Yarkovsky-O'Keefe-Radzievskii-Paddack-Effekt ), könnte er aufgrund der extremen Zentrifugalkräfte (beschrieben aus der Ko-Rotation ) schließlich in zwei Teile zerbrechen Referenzrahmen des ursprünglichen Mondes). Es wird angenommen, dass Asteroiden mögen1999K.W.4wegen dieses Effekts in zwei Teile geteilt. Ich sehe keinen Grund, warum ein Mond nicht dasselbe tun könnte und dabei einen neuen unabhängigen Mond bildet.
Mond aus Brocken anderer zerstörter Monde: So verrückt es auch scheint, es ist eine der Formationshypothesen bezüglich der Bildung von Miranda (einem der Uranus-Satelliten). Mirandas Oberfläche ist so komplex und vielfältig, dass einige spekulieren, dass sie sich gebildet haben könnte, als mehrere Stücke, die Uranus umkreisten, sanft zusammen kamen. Diese Stücke könnten Stücke von anderen Monden oder Stücke von einer früheren Iteration von Miranda selbst gewesen sein, die nach einem störenden Ereignis fragmentiert wurde. Die Geologie auf jedem Stück hätte sich unabhängig voneinander entwickelt, bis sie wieder zusammengesetzt wurden. Das ist aber auch recht spekulativ.