Bewohnbarer Planet mit extrem heißen und kalten Regionen, der nicht von den Gezeiten gesperrt ist

Wie wäre es mit einem Planeten mit einem extrem hohen Grad an Schräglage/axialer Neigung – sagen wir 75-85 Grad axialer Neigung, vergleichbar mit dem von Uranus in unserem Sonnensystem (der eine axiale Neigung von knapp über 82,2 Grad hat), vielleicht mit ein großer Mond, um diese Schieflage so zu stabilisieren, wie es der Erdmond getan hat? Auf diese Weise hätten Sie eine relativ dünne „gemäßigte bewohnbare Zone“, die sich am Äquator befindet, während auf der südlichen und nördlichen Hemisphäre jährlich zwischen extrem heißen Sommern und extrem kalten Wintern gewechselt wird. Tatsächlich würden Sie die „bewohnbare gemäßigte Zone“ des Planeten mit Raum für Temperaturextreme, die denen der Erde vage ähneln, in seine Äquatorialregion komprimieren; während es seine Polarregionen effektiv in nahezu unbewohnbare Zonen verwandelt.

Tatsächlich könnten Sie einen Planeten im Urania-Stil haben, wie er von Neil Comins als eines der alternativen Szenarien in What If the Moon Didn't Exist? postuliert wurde. Reisen zu Erden, die gewesen sein könnten- eine, bei der Theia die Erde in einem anderen Winkel traf, beide eine alternative Version des Mondes bildeten und die axiale Neigung der Erde/'Urania' in einem viel extremeren Winkel stabilisierten, als es in unserer Zeitlinie der Fall war. Die Polarregionen dieser alternativen Version der Erde wären mitten im Winter viel kälter als jeder Teil unserer Erde jemals war, selbst während der „Schneeball-Erde“-Periode; Unterdessen wäre die Sommerseite vermutlich ebenso viel, viel heißer. Der Frühling würde enorme Stürme hervorrufen, da das gesamte Eis (sowohl Wasser als auch andere Eisformen, einschließlich Trockeneis/gefrorenes CO2) in dieser Hemisphäre etwa eine Woche nach Sonnenaufgang schnell schmolz. All dieses Wasser und die Wärme, die in eine ganze Hemisphäre gepumpt werden, würden gigantische Stürme hervorrufen und die kleine gemäßigte Zone in der Nähe des Äquators mit Superzyklonen heimsuchen. In der Zwischenzeit,

Infolgedessen würden nicht nur extreme Temperaturen, sondern auch CO2-Werte, Luftdruck und Luftfeuchtigkeit auf diesem Planeten im Laufe des Jahres wahrscheinlich stark schwanken, wobei die Atmosphäre in der gemäßigten, bewohnbaren Äquatorregion am dünnsten und trockensten wird Extrem kurz nach seiner Sommer- und Wintersonnenwende (da ein großer Teil der Atmosphäre selbst in Oberflächenablagerungen in der saisonalen Eiskappe der Winterhalbkugel eingefroren und aus dem Verkehr gezogen wird) und erreicht sein dickstes und feuchtestes Extrem kurz nach seinem Herbst und Frühlingsäquinoktien, während des Höhepunkts der planetaren Sturmsaison (wenn alles geschmolzen und wieder in die Atmosphäre entlassen würde, wenn das Tauwetter auf der hellen/sommerlichen Hemisphäre des Planeten endet, bevor der Prozess der Zirkulation in die Dunkelheit beginnt /Winterhalbkugel,und erneut zu Trockeneis sublimiert).

Was glauben Sie dann – könnte das „Urania“-Szenario, bei dem Ihr erdähnlicher terrestrischer Planet einen ähnlich großen Mond wie unseren besitzt, seine axiale Neigung in einem viel extremeren Winkel stabilisieren und sich effektiv auf der Seite drehen, wie es Uranus tut, die Art von gezeitenunabhängiger Welt mit extremen Temperaturen und extremem Wetter anbieten, nach der Sie suchen?

Wenn wir Gezeitensperren vermeiden wollen, müssen wir alternative Mechanismen finden, um bestimmte Regionen des Planeten zu erwärmen (oder zu kühlen). Heizen ist ziemlich einfach: Einfach Energie in eine bestimmte Region einspeisen. Beobachtungen von Hot Spots auf mehreren Planeten (leider Gasriesen) haben gezeigt, dass es mehrere Möglichkeiten gibt, dies zu erreichen:

• Starke Polarlichter erhitzen die obere Atmosphäre durch Röntgenspektrallinienemission (z. B. C VI, O II und O III), wie auf Jupiter beobachtet ( Dunn et al. 2017 )
• Nutzen Sie Erschütterungen oder Gravitationswellen, die in der oberen Atmosphäre von Planeten in der Nähe ihrer Muttersterne erzeugt werden, wie dies bei Ypsilon Andromedae b der Fall sein kann, und erzeugen einen Hot Spot nicht auf der Tagesseite, sondern fast senkrecht zum Stern (Crossfield et al . 2010 )$^{\dagger}$

Obwohl diese Effekte bei Gasriesen beobachtet wurden, könnten vermutlich ähnliche Phänomene auf terrestrischen Planeten erreicht werden. Ich wäre nicht überrascht, wenn Wechselwirkungen zwischen stellaren und planetaren Magnetfeldern auch Energie an einen Punkt in der Atmosphäre übertragen könnten; es ist bekannt, dass dies in ein oder zwei Fällen zu einer Synchrotronemission führt, vermutlich begleitet von einer gewissen Erwärmung.

Einen kühlen Punkt zu bilden ist schwieriger. Jupiter hat dank der Polarlichter (ironischerweise) einen kühlen Fleck, aber er existiert nur in großen Höhen, über einer wärmeren Atmosphäre ( Stallard et al. 2017 ). Vielleicht könnte es einfach ein Gebiet geben, in dem Luft leicht mit den Polarregionen zirkulieren kann, aber nicht mit niedrigeren Breiten in der Nähe des Äquators; Ein Mangel an Zirkulation wäre sowohl für heiße als auch für kalte Stellen nützlich, um Temperaturunterschiede aufrechtzuerhalten und zu verhindern, dass Wärme nach außen diffundiert. Ich gebe zu, dass ich bei den Einzelheiten etwas ratlos bin. Im Allgemeinen ist es einfacher, einen Weg zu finden, eine große Menge Energie einzuleiten, als die gleiche Menge abzusaugen.

$^{\dagger}$Während Ypsilon Andromedae b durch Gezeiten an seinen Mutterstern gebunden sein kann, glaube ich, dass Gezeitenkopplung im Allgemeinen nicht notwendig ist, um Gravitationswellen oder Schocks zu erzeugen, obwohl viele Modelle eine Gezeitenkopplung annehmen (siehe Watkins & Cho 2010 ) .

Es gibt eine Welt wie diese in Asimovs Trilogie der Stiftung, 2. Buch, Kapitel 16. Der Name der Welt ist Randole.

Hier zeigt die Rotationsachse des Planeten immer auf den Stern (teilweise gezeitengesperrt?), und er hat eine dunkle Seite, wo "Sauerstoff flüssig über die Oberfläche läuft", und eine helle Seite, wo Lava ein alltäglicher Anblick sein könnte.

Es hat eine bewohnbare Zone am Dämmerungsäquator und "es hat sich fast in einen Produzenten von Luxusartikeln verwandelt".

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Die einzige Alternative dazu, die mir einfällt, wäre ein erdähnlicher Planet, dessen Rotationsachse jedoch senkrecht zur Umlaufebene steht. Es gäbe keine Jahreszeiten abhängig von astronomischen Ereignissen, aber vielleicht abhängig von der Lage der Kontinente und Meere.

Der Planet ist etwas größer als die Erde, 34 % massiver und 15 % größer am Äquator. Die durchschnittliche Schwerkraft des Planeten liegt nur 1 % darüber, vernachlässigbar.

Der Planet umkreist etwa 1 AE und hat eine mit der Venus vergleichbare Exzentrizität.

Euer Planet hatte eine ähnliche Formation wie die Erde, mit einem starken Aufprall wie der Big Splash . Im Gegensatz zur Wiege der Menschen hat Ihr Planet die Trümmermasse in einer Scheibe nahe genug gehalten, dass sie entlang des Äquators wieder herabstürzte und eine Bergkette bildete, die bei ihrer Erosion eine ungewöhnlich abgeflachte Form annahm.

Die Zusammensetzung des Planeten als Ganzes ist etwas leichter (87 % der Dichte) als die der Erde. Diese leichteren Materialien bilden eine viel dickere feste Kruste ähnlich der Venus, die immer noch von den Trümmern des Big Splash bedeckt ist.

Der Planet hat weder einen Mond noch tektonische Aktivität. Die Unwucht des Planeten bedeutet auch, dass es keine Neigung der Rotationsachse gibt. Die Atmosphäre ähnelt der der Erde, in ihren frühen Tagen vielleicht etwas kohlenstoffreicher. Insgesamt muss es auch massiver sein, um einen ähnlichen Druck auf einer 33% größeren Fläche zu haben.

Die abgeflachte Form des Planeten macht die Schwerkraft an den Polen stärker als am Äquator und zieht Gewässer an. Der Planet hat zwei polare Ozeane und eine lange Bergkette am Äquator, ähnlich der von Iapetus .

Neben den Gewässern wird auch die schwerere Kaltluft an den Polen eingeschlossen, die Meeresoberfläche in Polnähe gefriert und trocknet die Luft aus. Die Albedo an den Polen verhindert jegliche Wärmeaufnahme, was die Temperaturen recht niedrig macht.

Ein mögliches Problem, das ein solcher Planet für die Entstehung von Leben haben kann, ist, dass die Pole zu Kohlendioxidsenken werden können. Das Gas würde kondensieren und sich auf den Gletschern ablagern, stapeln und den Kohlenstoffkreislauf unterbrechen. Dann enthält die Eisschicht an den Polen sowohl Wasser als auch kondensiertes Kohlendioxid aus der Atmosphäre. Die Ränder der Gletscher werden von den Winden erodiert, wodurch Kohlendioxid sublimiert und das Wasser schmilzt. Die Ablagerung der Elemente innerhalb der Gletscher ist langsam dank der zirkumpolaren Winde, die die Luftmassen über dem Eisschild und über dem Ozean trennen.

In den äquatorialen Regionen bildet intensive Sonneneinstrahlung zusammen mit der großen Höhe eine sehr lebensfeindliche Wüste mit sehr hohen Temperaturen während des Tages. Erhitzte Windströmungen am Tag ziehen leicht über die Wüste und verhindern niedrige Temperaturen in der Nacht.

Nahe den Küstenregionen in den mittleren Breiten, wo die polaren und äquatorialen Luftmassen aufeinander treffen, kommt es zu intensiver Kondensation, die Bedingungen für den Wasserkreislauf und eine lebensfreundliche Umwelt schafft, wie wir sie kennen.

Ohne saisonale Schwankungen steigen die Temperaturen des Planeten. Entlang der mittleren Breiten in Küstennähe zieht sich in beiden Hemisphären ein langer Wolkenstreifen.