Sie brauchen keine Magnetosphäre

Theorie

Kass und Yung, 1995, haben eine der höheren Schätzungen des atmosphärischen Sputterns (Entfernung von Gasen aus der Atmosphäre durch Wechselwirkung mit dem Sonnenwind) vom Mars. Ihre Arbeit befasst sich mit dem Sauerstoffverlust vom Mars. Für alle Sauerstoffquellen (Diatomeen, Kohlendioxid und Wasser) wird die Partikelverlustrate auf einem jungen Mars mit einer dicken Atmosphäre auf ungefähr geschätzt$4\times10^{28}$Partikel. Multipliziert mit der Masse jedes Partikels ergibt dies etwa 1500 kg Atmosphäre pro Sekunde.

Das mag viel erscheinen, ist es aber nicht. Nehmen wir an, Ihr Planet hat eine Atmosphäre von 1/10 der Masse der Erde (wenn sie kleiner und dünner ist). Die Atmosphäre ist dann über$5\times10^{17}$kg. Um 1 % dieser dünneren Atmosphäre (bzw$5\times10^{15}$kg) bei 1500 kg/s würde 100.000 Jahre dauern.

Auf den Zeitskalen der Planeten ist dies sicherlich eine große Sache. Aber für den Menschen? Nicht so viel. Wenn Sie die Fähigkeit haben, in ein paar Jahrhunderten eine ganze Atmosphäre hinzuzufügen, ist es sicherlich nicht allzu schwer, alle tausend Jahrhunderte 1% Ihrer Atmosphäre zu ersetzen.

Anwendung

Dieser ist einfach. Siehe Titan , Mond des Saturn. Titan ist der einzige bekannte Mond mit einer signifikanten Atmosphäre (sicherlich von Interesse für den potentiellen Mondbesiedler). Es hat auch keine Magnetosphäre, und sein Mutterplanet Saturn ist magnetisch nicht annähernd so stark wie Jupiter. Schließlich ist es auch winzig; seine Masse beträgt 2,3 % der Erdmasse und seine Oberflächengravitation 14 % der Erdmasse.

Dennoch hat es eine dichte Stickstoffatmosphäre mit einer 1,2-fachen Masse der Erde. Sicherlich hat Titan weniger Sonnenwind zu bewältigen als die Erde, aber nichtsdestotrotz behauptet es, dass es nach seiner Entstehung Milliarden von Jahren lang eine dichte Atmosphäre mit nur einem Bruchteil der Oberflächengravitation der Erde aufrechterhalten hat.

In Bezug auf den Sonnenwind ist Venus auch hier. Es ist näher an der Sonne und bekommt mehr Sonnenwind. Obwohl es keine Magnetosphäre gibt, hat es immer noch eine superdichte Kohlendioxidatmosphäre, die fast 100 Mal massiver ist als die der Erde.

Fazit

Im schlimmsten Fall müssen Sie alle paar Jahrtausende Zeit und Geld aufwenden, um Ihre Atmosphäre zu reparieren. Im besten Fall finden Sie einen der unzähligen Gründe, warum Atmosphären geschützt sind; dh was auch immer es ist, das die Atmosphären von Venus und Titan schützt.

Ich habe keinen Zweifel daran, dass die Atmosphäre Ihres magnetosphärenlosen Mondes im Laufe der geologischen Zeit (einige Milliarden Jahre) verschwinden wird, aber Ihre Sonne wird sich in einer ähnlichen Zeitspanne auch zu einem roten Riesen ausdehnen, also machen wir uns zuerst Gedanken.

Sie könnten an diesem Artikel interessiert sein, der sich mit der Verstärkung der erdeigenen Magnetosphäre befasst, aber offensichtlich auf jeden anderen Himmelskörper angewendet werden kann.

Es enthält viele Informationen und ist eine empfehlenswerte Lektüre; Hier ist eine Zusammenfassung (für den Teil von Interesse):

• Der Bau einer Magnetosphäre für einen Planeten durch das Anbringen von Magneten auf dem Planeten selbst ist ineffizient.
• Um einen Planeten vor Sonnenwind / Flares zu schützen, kann ein kleinerer Schild in L1 (Lagrange-Punkt 1, der eine instabile Umlaufbahn zwischen Sonne und Planet ist) ausreichen.
• Schild muss wegen Instabilität durch aktive (Ionen?) Motoren in Position gehalten werden; benötigter Schub ist sehr gering.
• Die Abschirmung sollte je nach gewünschter Abdeckung einen Magnetfeld-Aufladungspegel von 1 und 2 Tesla haben.
• Energie zur Aufrechterhaltung des Schildes kann direkt über Sonnenkollektoren gewonnen werden (keine Notwendigkeit für autonome Generatoren).

Diese Studie wurde von der NASA für einen Vorschlag für einen Marsschild angepasst .

In Ihrem Fall würde es natürlich nicht helfen, den Schild in L1 des Satelliten zu haben, also sollte er sich in L1 des Planeten befinden und groß genug sein, um den Gasriesen und die ihn umkreisenden Körper zu schützen.

Es kann notwendig sein, das Magnetfeld zu verstärken, um einen größeren Bereich abzudecken, aber wenn dies etwas ist, was die NASA jetzt tatsächlich evaluiert , sollte es für jede Rasse, die Raumschiffe bauen kann, ein Kinderspiel sein.

science.nasa.gov:

„Die Magnetosphäre der Erde ist Teil eines dynamischen, miteinander verbundenen Systems, das auf solare, planetare und interstellare Bedingungen reagiert. Sie wird durch die konvektive Bewegung von geladenem, geschmolzenem Eisen weit unter der Oberfläche im äußeren Kern der Erde erzeugt.“

Theoretisch braucht man also eine riesige Menge an geladenem geschmolzenem Eisen, um eine Magnetosphäre zu haben. Herkömmlicherweise ist dies unmöglich zu erzeugen, da die Eisenmengen planetarisch schwer zu beschaffen sind, da in Ihrer Situation der Kernabbau auf anderen Planeten und Monden im Sonnensystem zu viele Ressourcen erfordern würde.

Wenn wir jedoch von vollautomatischem und robotisiertem Bergbau sprechen, könnten sie theoretisch Asteroiden nach Eisen abbauen, vorausgesetzt, es gibt genügend eisenreiche Asteroiden im System, die fraglichen Mengen sind immer noch sehr groß und würden einen Schacht zum Kern des Planeten erfordern , was auf dem gegebenen technologischen Niveau etwas schwierig wäre.

Alternativ, wenn Vakuumenergie etwas ist, was sie haben, könnte man mit einem extrem starken Elektromagneten an der Oberfläche oder im Zentrum des Planeten gehen. Vakuumenergie könnte jedoch wieder etwas außerhalb der technologischen Reichweite unserer Kolonisten liegen, und wenn sie sich auf der Oberfläche des Planeten befände, würde sie jede Art von nicht abgeschirmten elektronischen Geräten ernsthaft stören.

In Wirklichkeit wäre es also für ein kleines Team von Wissenschaftlern auf dem beschriebenen technischen Niveau verdammt schwierig, eine solche Leistung zu vollbringen. Eine fortgeschrittenere Zivilisation würde Jahre brauchen, um das notwendige Eisen zu sammeln und die Bedingungen für die Erschaffung einer Magnetosphäre zu schaffen. Ohne wesentlich fortschrittlichere Technologie oder die Ressourcen einer ganzen Zivilisation müssen Sie sich leider nach einem neuen Planeten umsehen oder einfach Ihren Unterschlupf vor Strahlung schützen. Das wäre wahrscheinlich viel einfacher, als eine Magnetosphäre zu erschaffen.

Andererseits diskutieren wir heute bereits über die Magnetosphäre des Mars und einige Informationen finden Sie hier: https://www.hou.usra.edu/meetings/V2050/pdf/8250.pdf