Atmosphäre eines terraformierten 10 km großen Planetoiden mit Erdgravitation

Bernalkugeln und andere O'Neill-Zylinder sind komplizierte, wartungsintensive und zerbrechliche Bestien. Jemand fing an, Mikro-Schwarze Löcher zu machen und sie in Asteroiden zu setzen, um 1 bis 10 + km Gesteinskugeln mit ~ 1 g Oberflächengravitation zu haben, und begann, diese zu terraformen.

Das Mikro-Schwarze Loch befindet sich in einem Gleichgewichtszustand: Ein zu kleiner Ereignishorizont, um sich effizient zu ernähren, der Druck seiner Hawking-Strahlung verhindert, dass Materie hineinfällt. Nehmen wir an, das Ganze ist im geologischen Maßstab stabil. (Wie würde dies funktionieren, ist das Thema für eine andere Frage an anderer Stelle , nehmen wir hier an, dass dies der Fall ist.)

Wie würde die Atmosphäre eines solchen Planetoiden aussehen? Ziel ist es, es so weit wie möglich an das unveränderte menschliche Leben anzupassen. Also die richtige Menge an Stickstoff und Sauerstoff, Wasserdampf, die Fähigkeit, etwas Hydrosphäre zurückzuhalten, Abschirmung vor Strahlung, stabile Temperatur ... Entfernung zur Sonne, Rotationsperiode, exakter Radius und Oberflächengravitation, die nach Bedarf angepasst werden können, und eine geschmolzene Kern kann sich mit einer anderen Geschwindigkeit drehen, wenn er hilft, ein Magnetfeld zu erzeugen. Wie sähe die ideale (bzw. bestmögliche) Atmosphäre aus und wie stabil wäre sie über einen langen Zeitraum?

Diese Frage wurde ursprünglich durch das Buch Revenger von Alistair Reynolds inspiriert, in dem der größte Teil des Sonnensystems in diese umgewandelt worden zu sein scheint, obwohl die meisten nicht viel Atmosphäre zu haben scheinen.

Sie werden wahrscheinlich auf Probleme stoßen, wie viel Atmosphäre Sie für eine Druckatmosphäre benötigen. Der steilere Gravitationsgradient wird eine viel höhere Atmosphäre für den gleichen Oberflächendruck erfordern.
Es wäre nicht stabil. Das Problem ist der sehr steile Schwerkraftgradient; Das 1G an der Oberfläche wird mit der Höhe sehr schnell abfallen, was zu einem erheblichen Abfließen und einem damit einhergehenden Verlust des atmosphärischen Drucks führen wird. Die Tatsache, dass Sie eine höhere Atmosphäre benötigen würden, um den gleichen Oberflächendruck wie @notovny-Notizen zu erzeugen, würde das Problem weiter verschärfen.
Meine Herangehensweise an dieses Problem wäre nicht Terraforming, sondern Paraterraforming. Das bedeutet, dass das Aufstellen einer globalen Kuppel um den Ort die beste Option zu sein scheint. Ein paar Kilometer hoch und einige Türme für Wohnzwecke und strukturelle Unterstützung. Allerdings könnten aktive Support-Lösungen eleganter sein. Würde das für deine Vorschläge ausreichen?

Antworten (2)

GM berechnen

Wenn wir wollen, dass die Oberflächengravitation ist 1 G = 10  M  S − 2 (nah genug!) in einem Radius von 10 km, dann ist die Oberflächengravitation

10 = G M R 2 = G M 10000 2
G M = 1 × 10 9  M 3  S − 2

Gegeben ist der Wert der Konstante G , dies bringt die Masse des Objekts auf ungefähr 1 × 10 19  kg ; in der Reihe von Objekten wie Mimas , Mond des Saturn, Gürtelasteroid Metis und Hektor , der größte Jupiter-Trojaner.

Fluchtgeschwindigkeit

Fluchtgeschwindigkeit ist

2 G M R = 2 × 10 9 10000 = 447  M  S − 1

Die Fluchtgeschwindigkeit wird normalerweise in km/s ausgedrückt; Die Erde ist zum Beispiel ungefähr 11 km/s. Mit 0,45 km/s hat dieser Planetoid eine sehr geringe Fluchtgeschwindigkeit.

Da ich eine tiefe und beständige Liebe zu Tabellenkalkulationen habe, habe ich eine mit der Fluchtgeschwindigkeit aller interessanten Orte im Sonnensystem. 447 m/s reiht sich genau zwischen Ceres (~500 m/s) und Tethys (~400 m/s) unter einigermaßen gut untersuchten Objekten ein.

Problem

Wie unten gezeigt, wird bei dieser Fluchtgeschwindigkeit keine Atmosphäre auf dem Planeten verbleiben; sicherlich nicht die Sauerstoff-Stickstoff-Art und schon gar nicht bei für Menschen erträglichen Temperaturen.

Sie benötigen eine andere Lösung als nur die Schwerkraft, um die Atmosphäre auf Ihrem Planetoiden stabil zu halten.

Geben Sie hier die Bildbeschreibung ein

Nun, hier geht es zu den wartungsfreien Hard-SF-Baby-Planeten ...

Das Hard-Science -Tag ist gnadenlos

Und das bedeutet, dass ich zu Ihrer Prämisse nein sagen muss. Dies ist eine Rahmenherausforderung .

Um die ausgezeichnete Antwort von Kingledion zu ergänzen, glaube ich, dass Sie in Ihrem Szenario ein Problem mit der Roche-Grenze des Mikro-Schwarzen Lochs haben . Kurz gesagt, das Mikro-Schwarze Loch saugt die planetoide Oberfläche möglicherweise nicht an, aber es gibt keine Möglichkeit, die Oberfläche in einer Entfernung von 10 km vorhersehbar fest und stabil zu halten. Es scheint, als würde der Planetoid auseinandergerissen werden und einen Ring um das Mikro-Schwarze Loch bilden.

@kingledion absolut! Lassen Sie es mich wissen, wenn Sie bereit sind, und ich werde sogar meine Antwort löschen, damit sie nicht mit dem konkurriert, was Sie tun.
Es stellt sich heraus, dass das Roche-Limit nicht für ein Objekt innerhalb eines anderen Objekts gilt. Aber die unterschiedliche Schwerkraft des Schwarzen Lochs, das den Asteroiden auseinanderreißt, wäre ein Problem. Zu komplex, um einen guten mathematischen Griff zu bekommen, also lasse ich meine Antwort einfach so, wie sie ist.
@kingledion, diese ganze Masse musste sich irgendwie bilden. Das Mikro-Schwarze Loch kann nicht innerhalb des Planetoiden entstanden sein (glaube ich nicht). Sobald der Planetoid pulverisiert ist, trifft es dann zu? Du hast meine Neugier geweckt.
Die Frage hier geht davon aus, dass der bereits existierende 10-km-Planetoid stabil ist, sodass dies außerhalb des Geltungsbereichs der Frage liegt. Allerdings sind sowohl „wäre es stabil“ als auch „könnte es gebaut werden“ gute Fragen. Ich bin mir aber nicht sicher, ob ich sie hier, in Physik oder in Astronomie fragen soll.
Gefragt, wie es aussehen würde und ob es überhaupt auf Physik existieren würde
@Eth, das ist der Grund, warum dies eine Frame-Herausforderung ist. Es kann nicht entstanden oder stabil sein.
@JBH Ich bin mir nicht sicher, ob das Roche-Limit hier Auswirkungen haben würde: Die Erde (und jeder Planet, den ich vermute) befindet sich in seinem eigenen Roche-Limit und hat sich nicht selbst zerrissen. Aus diesem Grund habe ich über Physik nachgefragt (bisher leider mit wenig Erfolg), um zu sehen, was tatsächlich passieren würde.
Das ist vielleicht ein schlechtes Beispiel. Die Erdanziehungskraft wird geringer, wenn Sie sich von der Oberfläche zum Zentrum bewegen. Das passiert bei einem Mikro-Schwarzen Loch nicht, was ein weiterer Grund für meine Frame-Challenge ist. Ich habe es nicht nachgeschlagen, aber ein besseres Beispiel wäre, wenn sich der Mond innerhalb der Roche-Grenze der Erde befindet.
Atmosphäre eines terraformierten 10 km großen Planetoiden mit Erdgravitation
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