Der Wasserplanet verwandelt sich in eine Wüstenwelt, ohne unbewohnbar zu werden

Ein bewohnbarer (Mensch könnte in seiner Atmosphäre ohne Anzüge überleben) Wüstenplanet, der früher große Ozeane hatte, ist in ScFi ziemlich verbreitet. Ich dachte an die Prozesse, die für den Wasserverlust verantwortlich sein könnten.

Ich möchte biologische Prozesse – wie Sandwürmer von Dune – außen vor lassen. Ebenso kenne ich technologische Lösungen wie Orbitalringe, aber ich möchte etwas Natürliches. Außerdem funktionieren Wasserschlucklöcher im Boden auch nicht und ich möchte echten Wasserverlust, nicht nur tiefere Ozeane und mehr Land.

Also habe ich mir 3 Möglichkeiten ausgedacht, wie ein Planet einen erheblichen Teil seines Oberflächenwassers verlieren könnte. Für alle Diskussionen möchte ich einen Erdzwilling (0,02 Massenprozent Oberflächenwasser) als Referenz verwenden, es sei denn, Massen- oder Umlaufbahnparameter müssen geändert werden, damit etwas passiert. Die Definition für Wüstenplaneten, an der ich mich orientieren werde, ist weniger als 10% Oberflächenbedeckung durch Wasser.

  1. Atmosphärisches Strippen und anschließender Ozeanverlust, wie es auf dem Mars passiert ist. Aber das zerstört die Atmosphäre und weiteres Ausgasen würde wieder Wasser nach oben bringen.
  2. Abisolieren durch Schläge. Um dies zu erreichen, müssen wir den Planeten mit einem Stein (der mindestens die Masse der Ozeane hat) mit Fluchtgeschwindigkeit treffen. Aufgrund einiger ziemlich offensichtlicher Probleme wird die wahre Zahl um mehrere Größenordnungen höher liegen. Außerdem möchte ich eine bewohnbare Wüstenwelt schaffen und keinen Lavaplaneten/Asteroidengürtel.
  3. Lösen Sie die Wasserbindungen mit starker Strahlung (vom Stern oder einem Ereignis in der Nähe). Aber sind die Überlebenschancen auf dieser Welt während eines solchen Ereignisses nicht schrecklich? Außerdem bin ich mir bewusst, dass einzellige Organismen tief in der Kruste all diese Ereignisse überleben könnten, aber ich möchte, dass meine Überlebenden makroskopisch und mehrzellig sind.

Wie also geschieht ein solcher Übergang auf die am wenigsten destruktive Weise?

Willkommen bei Worldbuilding! Könnten Sie bitte Ihre Aussage zu Technologie + Orbitalringen erläutern? Ich glaube, ich vermisse etwas.
Zweitens, gibt es für diese Prozesse eine Zeitbeschränkung? Oder muss der Planet einfach unter diesen Bedingungen entdeckt werden, ohne sich Gedanken darüber zu machen, wie lange seine Entwicklung gedauert hat?
1. Ich sehe nicht ein, warum es eine strenge Zeitbeschränkung geben sollte. Aber gehen wir von 7 Milliarden Jahren aus, da dies ein Zeitrahmen ist, der angesichts der Metallizität, die das Universum für erdähnliche Welten benötigt, plausibel klingt. Der Planet müsste jetzt eine bewohnbare Wüstenwelt sein, wenn er vor 7 Milliarden Jahren entstanden wäre. 2. Die Technologieerklärung bezog sich auf jede Möglichkeit, den Übergang durch Technologie zu erreichen. Ich kenne plausible Möglichkeiten, dies auf diese Weise zu tun. Dinge wie die Verwendung von Elektrolyseanlagen, um das Wasser aufzuspalten, damit es entweichen kann, oder es mit Weltraumaufzügen oder riesigen Orbialringen vom Planeten zu transportieren.
@ user58321 Wenn der Planet Milliarden von Jahren Zeit hat, um sein Wasser zu verlieren, ist jeder Mechanismus gut. Das einzige Problem ist, am Ende eine atembare Atmosphäre zu haben.
Ich wünschte, ich hätte das wissenschaftliche Wissen, um dies in einer Antwort zu formulieren, aber was ist mit zwei getrennten Prozessen? Einer, um das Wasser zu entfernen, ein anderer, um die Atmosphäre zu rekonstruieren? Viele Theorien deuten darauf hin, dass das Wasser der Erde nach seiner Entstehung tatsächlich (über Kometen / Asteroiden) geliefert wurde. Warum also nicht umgekehrt? Das Wasser (und erhebliche Teile der Atmosphäre) entfernen und dann die Atmosphäre wieder abgeben? Oder tun Sie sogar beides gleichzeitig, stoßen Wasser in die obere Atmosphäre aus, wo Sonnenwind usw. es wegbläst, während sie gleichzeitig atmosphärische Komponenten liefern
@Dalina Weil ich die komplexe Biosphäre erhalten möchte. Einschläge sind so heftig, dass sie jedes komplexe Leben schwer beschädigen oder auslöschen werden.

Antworten (4)

Willkommen bei Worldbuild SE!

Gemäß dem Reality-Check-Tag bin ich der Meinung, dass die in der ursprünglichen Frage gestellten gewünschten Bedingungen innerhalb der Grenzen der heute bekannten Wissenschaft nicht möglich sind.

Das Hauptproblem, das Sie richtig benennen, ist nicht der Verlust von flüssigem Oberflächenwasser, sondern der nachträgliche Erhalt einer atembaren Atmosphäre.

Erstens sind diese von Ihnen beschriebenen Vorbehalte tatsächlich richtig:

  • Die Bestrahlung der Oberfläche zum Abbau des Wassers würde den Planeten unbewohnbar machen und auch die Bewohnbarkeit der Atmosphäre gefährden.

  • Jede Kollision, die stark genug ist, um 90 % des Wassers eines Planeten wegzuwischen, würde dabei die Oberfläche auslöschen.

  • Ein dem Mars ähnliches Szenario würde definitionsgemäß zu einer unzureichenden Atmosphäre führen. Allerdings überlegte ich, ob es nicht eine Art Zwischenzeit geben könnte, in der das Oberflächenwasser schon weg war, aber noch eine Zeit lang genug atembare Atmosphäre vorhanden war. Leider scheint das nicht passieren zu können, und selbst wenn es möglich wäre, würde es mit ziemlicher Sicherheit außerhalb des Temperaturbereichs für Menschen liegen.

Ein weiteres großes Problem ergibt sich aus dem Luftsauerstoff selbst: Würde die Oberfläche einer erdähnlichen Welt plötzlich unfruchtbar, gäbe es keine neuen Sauerstoffquellen. Und wie es der Zufall will, reagiert Sauerstoff gerne mit so ziemlich allem. Auf geologischen Zeitskalen würde es eine sehr kurze Zeit dauern, bis der Luft das für den Menschen notwendige O2 fehlt. (Tatsächlich würden diese Reaktionen dabei wahrscheinlich eine Menge neues Oberflächenwasser erzeugen, lustig genug.)

Logans Idee ist interessant, aber ich habe Schwierigkeiten zu erkennen, wie die Umgehung der Kühlfalle nicht einfach zu Venus-ähnlichen Gewächshausbedingungen oder zu einer ansonsten unwirtlichen atmosphärischen Zusammensetzung führen würde. Ich wäre gespannt, ob diese Idee vollständiger entwickelt wird.

In jedem Fall wäre der am wenigsten katastrophale Weg, einen Planeten von 90 % seines Wassers zu befreien (ohne seine Atmosphäre insgesamt zu entfernen), es abzukochen, aber das wird immer noch zu einer außer Kontrolle geratenen Treibhaussituation führen. Kurz gesagt, ich sehe nicht, wie irgendwelche natürlichen Prozesse dazu führen könnten, dass ein Planet buchstäblich 90 % seines Wassers verliert und ihm trotzdem eine atembare, gastfreundliche Atmosphäre hinterlässt.

Ich würde mich jedoch sehr darauf freuen, meine Antwort im Lichte von Kommentaren oder zusätzlichen Informationen zur ursprünglichen Frage zu bearbeiten. So wie die Frage derzeit steht, sehe ich leider keinen Weg, die gewünschte Umgebung mit der Realität der Atmosphärenforschung in Einklang zu bringen.

Du erwähnst, dass auf einer kargen Wüstenwelt wegen fehlender Erfrischung Sauerstoff verloren gehen würde. Doch unfruchtbar war nie das Ziel. Was ich als Wüstenwelt betrachte, sollte sicherlich große, sterile Wüsten haben, aber ich sehe keinen Grund, warum Regionen in Richtung der Pole nicht noch Ökosysteme haben sollten (zumal dort möglicherweise noch 10 % der Oberfläche mit Wasser bedeckt sind). Ein paar trockene Pflanzen und Tiere in den gemäßigten Zonen und sogar Buschland in der Arktis sind meiner Meinung nach auf dem Tisch. Vielleicht wäre weniger Sauerstoff da, aber er könnte trotzdem produziert werden.
@TheDyingOfLight Ich stimme zu, aber es geht nicht auf das Problem des Wasserverlusts ein, ohne die Atmosphäre zu beeinträchtigen. Wenn das Hauptziel darin besteht, einen Wüstenplaneten zu haben, dann ist diese Frage viel einfacher zu beantworten. Aber wenn das Hauptziel darin besteht, dass es einmal viel Wasser gab, das später verloren ging, dann haben wir immer noch die gleichen Schwierigkeiten wie zuvor.
@TheDyingOfLight Würde es Ihnen auch etwas ausmachen, den Grund für den gewünschten Wasserverlust in der Geschichte zu erläutern? Vielleicht löst es einige zusätzliche Ideen in den Leuten aus.

Beseitigen Sie die troposphärische Kältefalle.

Die Erde hält Wasser zurück, weil die Atmosphäre kalt genug wird, damit Wasserdampf größtenteils ausfriert, bevor es dünn genug wird, damit Jeans entkommen, um ein wesentlicher Faktor zu sein. Wenn sich Wasserdampf ungehindert in die Ionosphäre mischen könnte, würde er sowohl direkt durch thermisches Entweichen verloren gehen als auch durch ungefilterte Sonnenstrahlung abgebaut, wodurch der Wasserstoff entweichen könnte.

Die atmosphärische Kühlfalle loszuwerden, ohne den Planeten unbewohnbar zu machen, ist jedoch etwas schwierig. Sie sollten die Stratosphäre kälter und die Spitze der Troposphäre wärmer machen, um sicherzustellen, dass der Temperaturgradient sowohl monoton ist als auch nie zu kalt wird, um Wasser einzuschließen. Wenn es nur bewohnbar sein muss für eine Art nicht allzu fremdartiges Leben, unter Verwendung der normalen Biochemie der Erdlinge, ist das Problem nicht allzu schlimm; Es gibt viele Möglichkeiten, an der atmosphärischen Zusammensetzung herumzuspielen, um den Temperaturgradienten auszugleichen. Beispielsweise wird die Erhöhung des CO2-Anteils in der Atmosphäre sowohl die Ionosphäre durch Erhöhung des Infrarotemissionsvermögens kühlen als auch die Troposphäre erwärmen; Stellen Sie den Planeten weit genug von seiner Sonne entfernt auf, dass er kein außer Kontrolle geratenes Gewächshaus auslöst, und Sie sind fertig. Wenn Sie jedoch möchten, dass es für unveränderte Menschen bewohnbar bleibt, sind die Einschränkungen viel strenger; herauszufinden, wie man damit umgeht, bleibt dem Leser als Übung überlassen.

Die Erde hält Wasser zurück, weil die Atmosphäre kalt genug wird, damit Wasserdampf größtenteils ausfriert, bevor es dünn genug wird, damit Jeans entkommen, um ein wesentlicher Faktor zu sein. Jeans? Könnten Sie bitte erklären. Danke
Wie stoppt der Prozess, bevor das ganze Wasser weg ist? Das würde den Ort am Ende sterilisieren, nicht wahr? Die sehr langsame Wüstenbildung ist ein cooler Aspekt, würde aber am Ende alles töten.
Würden andere Dinge mit demselben Mechanismus auch entkommen?
@ user58321 "Eine Reihe verschiedener Mechanismen können für atmosphärische Fluchten verantwortlich sein, die auf unterschiedlichen Zeitskalen ablaufen; der bekannteste ist Jeans Escape, benannt nach dem britischen Astronomen Sir James Jeans, der den Prozess des atmosphärischen Verlusts an molekularer kinetischer Energie beschrieb." - Wikipedia: en.wikipedia.org/wiki/Atmospheric_escape
@TheDyingOfLight Andere leichte Gase würden ebenfalls entweichen, aber es gibt nicht viele, die sich darüber Sorgen machen müssen, wenn Sie eine sauerstoffreiche Atmosphäre und Wasserozeane haben - Wasserstoff, Helium, Ammoniak und Methan wären die wichtigsten. Technisch gesehen würden auch Sauerstoff und Stickstoff weiter entweichen, aber wahrscheinlich weniger, als sie es bereits von der Erde tun – dh mit Raten, die es nicht wert sind, sich Sorgen zu machen. Schließlich verdunsten alle Atmosphären – entscheidend ist nur, wie lange sie dafür brauchen.
@TheDyingOfLight Die Rate des Wasserverlusts würde im Laufe der Zeit natürlich abnehmen, da die Verringerung der Oberflächenwasserbedeckung die Konzentration des für den Verlust in der Atmosphäre verfügbaren Wasserdampfs verringert. Das Endergebnis wäre in der Tat eine vollständige Sterilisation, es sei denn, es gibt spätere Veränderungen in der Atmosphäre oder Biosphäre, die den Prozess stoppen (z. B. Abscheidung von CO2 zur Wiederherstellung der Kühlfalle und/oder Entwicklung eines hygroskopischen Biolösungsmittels, das den atmosphärischen Druck von reduziert). Wasserdampf und konzentriert alles planetare Wasser in lebenden Geweben).
@Logan R. Kearsley danke für die Antworten
Guter Gedanke, Logan. Eine Sache, über die ich mich wundere – worauf Sie vielleicht mit Ihrer Bemerkung von „unmodifizierten Menschen“ anspielen – ist, wie viel Fummelei Sie tun könnten, um den Temperaturgradienten zu ändern, bevor die Verhältnisse aller anderen Gase außer Sauerstoff giftig werden . (Zum Beispiel denke ich darüber nach, wie selbst winzige Änderungen an Dingen wie CO2 einige unangenehme Auswirkungen auf den Menschen haben können.) Ich war neugierig, ob Sie bereit wären, das zu erläutern?

Wasser könnte auch aufgrund geologischer Prozesse verloren gehen (ich weiß, es klingt sehr nach "Wasser schluckt Löcher im Boden", aber ich denke, es ist anders genug, um erwähnt zu werden).

Es ist ein bekanntes (und leicht störendes) Phänomen, sogar auf der Erde: In den Subduktionszonen unter den Ozeanen wird das Wasser von Gesteinen absorbiert und tief in den Mantel gebracht.
Diesem Phänomen sollte die Emission von Wasserdampf in die Atmosphäre durch andere geologische Prozesse (Eruptionen) gegenüberstehen, aber es ist nicht bekannt, ob es ein Gleichgewicht gibt oder die Erdoberfläche stetig Wasser in Richtung der inneren Schicht des Planeten verliert.
Laut diesem Artikel :

Laut Wiens hat der Befund große Auswirkungen auf unser aktuelles Verständnis des globalen Wasserkreislaufs. Wenn dreimal mehr Wasser ins Erdinnere gelangt, als wir dachten, dann dringt viel mehr Wasser ein, als aktuellen Schätzungen zufolge an die Oberfläche zurückkommt, beispielsweise durch vulkanische Emissionen und Entgasung. „Wenn dieses [Ungleichgewicht] viele Millionen Jahre andauern würde … dann würde der Ozean verschwinden.“

Ihr Planet könnte also einigen anomalen geologischen Prozessen unterliegen, die dieses Phänomen beschleunigen (aber ich denke, es würde sowieso eine Zeitspanne in der Größenordnung von Millionen Jahren erfordern), was zum Verlust des Oberflächenwassers führen würde. Das Wasser ist immer noch auf dem Planeten, aber in Tiefen, wo es nicht durch einen artesischen Brunnen erreicht oder am Wasserkreislauf der Oberfläche teilnehmen könnte.

Interessanter Artikel. Es wird ein globaler Durchschnitt erwähnt, aber auch dies ist eine schwache, fundierte Vermutung. Wir wissen einfach nicht, wie viel wirklich in die Kruste aufgenommen (oder wie schnell wieder abgegeben) wird. Aber auf einem fiktiven Planeten könnte es möglich sein, Bedingungen zu entwickeln, unter denen seine Oberfläche zumindest vorerst bewohnbar ist. Ich stelle mir vor, es würde ein etwas anderes geologisches Bild erfordern, das wir derzeit auf der Erde haben, aber ähnlich genug, dass dies ein guter Ansatz sein könnte, wenn das OP seine Anforderungen lockern möchte.
Subduktion fängt nicht nur Wasser unter der Erde ein. Es handelt sich auch um chemische Reaktionen der Form: ozeanisches Krustengestein + Wasser → kontinentales Krustengestein. (Das Produkt der Reaktion ist weniger dicht als das ozeanische Krustengestein, daher neigt es dazu, sich zu Kontinenten anzuhäufen.)

Chemische Bindung – Ein großer Meteoritenschwarm stürzte in einen Ihrer Ozeane und brach auf. Das Innere der Meteore enthielt riesige Ablagerungen von Alkalimetallen (Lithium, Natrium usw.), die mit dem Wasser zu reagieren begannen, um Salze und Wasserstoff zu produzieren. Der Wasserstoff driftete in die obere Atmosphäre und entkam in den Weltraum.

Würde es solche Asteroiden geben? Da diese Elemente sehr reaktiv sind, sollten sie in der protoplanetaren Scheibe reagieren. Außerdem klingt dieser Prozess energetisch ziemlich heftig und wird die Umwelt vergiften. Also nicht so toll für die Bewohnbarkeit danach. Oder übersehe ich etwas?
@TheDyingOfLight Sie haben Recht, dass die Wahrscheinlichkeit einer solchen Asteroidenbildung gering ist (wenn auch nicht ganz unmöglich). Ja, die Reaktion wäre energisch - Sie würden wahrscheinlich ein helles Licht, immense Hitze und große Dampfwolken abgeben. Angesichts der Reaktanten besteht die einzige "Vergiftung" der Umwelt jedoch darin, dass Ihr Ozean salziger wird.
Der Wasserplanet verwandelt sich in eine Wüstenwelt, ohne unbewohnbar zu werden
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