Qualcuno sa perché tre delle più grandi lune di Giove orbitano in risonanza 1: 2: 4?

Tre delle prime quattro lune mai scoperte al di fuori della nostra sfera planetaria di influenza gravitazionale orbitano molto vicino alla perfetta risonanza. L'orbita di Europa è quasi esattamente il doppio di quella di Io, e quella di Ganimede è quasi il doppio di quella di Europa. Forse è solo una coincidenza. Se guardi abbastanza cose casuali, inizi a vedere modelli che non sono necessariamente lì. Ma sarebbe una coincidenza piuttosto grande. Quando vedo qualcosa di simile in natura, devo chiedermi se c'è una causa sottostante.

I rapporti non sono esattamente 2, quindi se c'è un'influenza gravitazionale o qualcosa che li attira in questa risonanza, l'influenza non deve essere abbastanza potente da forzare la risonanza esatta. O forse lo è, dato il tempo sufficiente, ma le collisioni "recenti" o l'attrazione di altri satelliti nel sistema potrebbero averli allontanati un po 'dalla loro risonanza. Qualcuno ha studiato questo e ha trovato una probabile ragione per questo fenomeno?

Quando si formarono le lune della Galilea, non erano in risonanza tra loro. Tutti loro erano in orbite leggermente più piccole di quanto non siano ora. Nel tempo, dopo la loro formazione, l'orbita di Io si spostò lentamente verso l'esterno a causa delle maree di Giove. Questo è lo stesso effetto che sta facendo allontanare lentamente la nostra luna dalla Terra (circa alla stessa velocità con cui crescono le unghie). Va così. La gravità della Luna provoca la formazione di maree negli oceani della Terra. Questo rigonfiamento dell'acqua viene portato avanti con la rotazione della Terra, perché la Terra gira più velocemente di quanto la Luna stia orbitando. Poiché la luna sta ancora attirando il rigonfiamento, provoca una resistenza sulla Terra, rallentandone la rotazione. Allo stesso tempo, il rigonfiamento attira la luna, facendola andare più veloce nella sua orbita. Mentre la luna accelera, la sua orbita diventa più grande. Quindi, essenzialmente, la Terra l'energia di rotazione s viene trasferita nell'energia orbitale della Luna. La stessa cosa accade con Giove e Io, con un rigonfiamento nell'atmosfera di Giove che fa crescere l'orbita di Io.

Man mano che l'orbita di Io si espandeva, il suo "anno" si allungava, fino a quando non si avvicinava a una risonanza 2/1 con Europa. Una volta raggiunta la risonanza, si sono "bloccati", la loro reciproca gravità agendo l'uno sull'altro lo ha rafforzato. Io stava ancora aumentando le maree su Giove, e la sua orbita stava ancora cercando di espandersi. Mentre l'orbita di Io continuava ad espandersi, diede un calcio gravitazionale a Callisto ad ogni passaggio, espandendo entrambe le loro orbite fino a quando Callisto raggiunse una risonanza 2/1 con Ganimede. Qui è dove le 3 lune galileiane interne hanno ottenuto la loro risonanza. Le orbite si stanno ancora espandendo, ma molto più lentamente perché con ciascuna aggiunta, diventa più difficile trasferire l'energia. Dato il tempo sufficiente, tutte e 4 le lune della Galilea avrebbero probabilmente raggiunto la risonanza, anche se il sole morirà prima che ciò accada.

Potrei avere alcuni dei dettagli minori sbagliati qui, ma questa è la storia come la capisco.