Exoplanetary Review: Gesteinsstürme

Ich habe mir ein paar Exoplaneten für eine Geschichte ausgedacht und bin an die Grenzen meines Wissens gestoßen. Ich habe herumgegoogelt und einen weltraumbegeisterten Freund dazu gebracht, sie sich anzusehen, aber er gibt offen zu, dass er das meiste davon nur vermutet, insbesondere das atmosphärische Make-up.
Der andere Planet ist hier .

Basierend auf Vorschlägen und zusätzlichen Recherchen habe ich jetzt zwei Versionen des Planeten.

Hekaton (Version 1)
Dieser chthonische Planet umkreist einen BHB-Blauen Riesen mit einer Umlaufzeit von 510,8 Erdtagen. Seine Masse beträgt 14,5 Erden und sein Radius 2,1 Erden bei einer Oberflächengravitation von 3,28 g. Die Oberflächentemperaturen reichen von 110 - 180 C, mit einem Mittelwert von 138. Seine dicke Atmosphäre hat einen Druck von 1,85 atm und besteht hauptsächlich aus Wasserstoff mit mäßigen Mengen an Helium und Stickstoff sowie Spuren von Arsen, Kohlenmonoxid, und Schwefel. Es hat drei Monde mit entsprechenden Radien von 0,13 Erden, 0,19 Erden und 0,265 Erden.

Sein Stern gibt ein hohes Maß an UV-Strahlung ab, und trotz der dichten Atmosphäre ist das Sonnenlicht sehr stark und kann innerhalb von Minuten Verbrennungen 3. Grades verursachen. Die Kombination aus hoher vulkanischer Aktivität in Kombination mit atmosphärischen Turbulenzen, die durch Vulkanismus verursacht werden, führt dazu, dass die Luft mit großen Mengen Gestein gefüllt ist. Das meiste davon ist nur Splitt, aber Steinregen ist nicht ungewöhnlich und reicht in der Größe von Kies bis zu Geröll. Starke Winde umkreisen den Äquator und bringen Gestein und Asche mit sich. Wenn sie durch Berge oder Schluchten geleitet werden, werden sie zu Flenstürmen, die Geschwindigkeiten von über 200 km/h erreichen können und riesige Ebenen aus Asche und Schutt hinterlassen.

Ein paar spezifische Bedenken für Version 1:

  • Ist es möglich, dass ein Stern, der in einem Pegasiden wie Hekaton genügend atmosphärischen Verlust verursachen kann, um einen chthonischen Planeten zu bilden, in eine Phase übergeht, in der der chthonische Planet keine Oberflächentemperatur von mehreren hundert Grad hat?
  • Kann ein chthonischer Planet so klein sein? Ich habe gelesen, dass die meisten potenziellen chthonischen Planeten auf mindestens 30 Erdmassen geschätzt werden, aber leicht kleiner sein könnten, und dass heiße Jupiter und dergleichen oft ungewöhnlich niedrige Dichten haben.
  • Wäre ein blauer Riese zu heiß, um diese Oberflächentemperatur auszuhalten? Ich habe mich wegen seiner UV-Leistung für einen BHB Blue Giant entschieden, damit Hekaton tödliches Sonnenlicht haben kann, ohne zu heiß zu sein, aber wenn es dafür einen besseren Sterntyp gibt, werde ich gerne wechseln.
  • Kann es eine so starke UV-Strahlung (insbesondere C-Band) haben, während es immer noch eine Atmosphäre hat, die dick und turbulent genug ist, um die Gesteinsstürme zu unterstützen?

Hekaton (Version 2)
Dieser chthonische Planet umkreist einen blauen Riesen in einer gezeitengebundenen Umlaufbahn in einer Entfernung von 0,6 AE. Seine Masse beträgt 14,5 Erden und sein Radius 2,1 Erden bei einer Oberflächengravitation von 3,28 g. Die Oberflächentemperaturen auf der heißen Seite liegen zwischen 1500 und 1900 °C und auf der kühlen Seite zwischen 60 und 170 °C. Seine dicke Atmosphäre hat einen Druck von 1,85 atm und besteht hauptsächlich aus Wasserstoff mit mäßigen Mengen an Helium und Spuren von Schwefel, Stickstoff, Sauerstoff und Neon, mit großen Mengen an Metallen. Es ist dabei, den Rest seiner Atmosphäre zu verlieren. Dieser Temperaturunterschied verursacht enorme atmosphärische Turbulenzen, die geschmolzenes Gestein und Metall von der heißen Seite auf die kühle Seite tragen, um als Regen abgelagert zu werden. Vulkane fördern dies, indem sie große Mengen Asche und Splitt in die Luft pumpen, deren Säulen in großen Stürmen die Oberfläche durchkämmen.

Ein paar spezifische Bedenken für Version 2:

  • Ich habe diese Version von Ypsilon Andromedae b abgeleitet und eine andere Art von Atmosphäre ausgewählt. Funktioniert die Art von Atmosphäre, die ich habe, noch?
  • Kann ein Planet bei 0,6 AE gezeitengesperrt werden, oder sollte ich den Stern dimmen und den Planeten näher bringen?

Planetensystem
Sein Planetensystem ist relativ alt. Das innere System besteht aus zwei terrestrischen Planeten (einer davon weniger als 0,1 AE vom Stern entfernt), gefolgt von Hekaton. Hinter Hekaton liegt ein Asteroidengürtel und ein Gas, das einen großen Teil seiner Atmosphäre verloren hat. Dahinter befindet sich ein Superjupiter mit über 65 Jupitermassen, der kurz vor der Schwelle zum Braunen Zwerg steht. Der letzte Planet ist ein Eisriese in der Nähe der Oortschen Wolke.

Plausibilität

Wie plausibel ist es, dass sich dieser Planet und dieses System natürlich entwickelt haben könnte? Wenn es nicht plausibel ist, welche Änderungen würden es realistischer machen?

Mein allgemeines Ziel ist es, einen interessanten Exoplaneten-Planeten zu schaffen, der das biologische Leben gründlich einschüchtert, aber vernünftigerweise dauerhaft von einer Roboterzivilisation mit Technologie besiedelt werden könnte, die im Bereich von -200 bis 200 ° C am besten funktioniert, die Zugang zu intelligenten Materialien hat, selbst- Reparatur von Gebäuden und Nanofabrikation. Ihr idealer Schwerkraftbereich liegt zwischen 0 g und 2 g, aber sie können bis zu 4 g funktionieren. Die Kolonisierung würde natürlich unterirdisch erfolgen.

Die wichtigen einzigartigen Aspekte dieses Planeten sind, dass es sich um einen chthonischen Planeten mit starkem UV-Sonnenlicht und Gesteinsstürmen handelt, die für den Bergbau genutzt werden. Vorschläge für Änderungen an anderen Aspekten, die die Kernaspekte plausibler machen würden, sind sehr willkommen.

Gut durchdachtes Universum und eine gut geschriebene Frage. Ich hoffe du bekommst eine gute Antwort!
Das sollten auf jeden Fall zwei Fragen sein, zusammen klingt das einfach zu weit gefasst.
Fair genug. Dann werde ich den zweiten Planeten in eine andere Frage stellen.
Der innere Planet in der Nähe eines blauen Sterns – falls er überhaupt existieren könnte – ist wahrscheinlich so heiß, dass die dem Stern zugewandte Seite geschmolzen oder ihm nahe wäre.
Alt: Nun, was ist die Lebensdauer eines B-Riesensterns? Nahe Planeten und ferne Gasriesen und Oortwolken: Schlagen Sie die neuesten Daten zu Modellen der Planetenentstehung nach.
Blaue Riesen können anscheinend bis zu einer Milliarde Jahre überdauern, aber ich brauche meine nicht, um länger als etwa 100 Millionen zu überdauern. Und ja, diese inneren terrestrischen Planeten wären bestenfalls alles andere als geschmolzen. Ich denke, dass der Stern bereits ein paar innere Planeten verbraucht hat, und der innerste Planet wird wahrscheinlich der nächste sein. 'Lavaplaneten' sind anscheinend ein Ding, obwohl der innerste Planet sogar darüber hinaus sein könnte und dabei ist, sich aufzulösen.
65 Jupitermassen ist bereits ein Brauner Zwerg. Vielleicht meintest du rote Zwerge?

Antworten (3)

Der Planet

Der Radius, den Sie haben, ist vollkommen in Ordnung. Es ist wahr, dass chthonische Planeten eine 30- bis 100-fache Masse der Erde haben können, aber das liegt nur daran, dass sie extrem dicht sind. Mocquet et al. (2014) stellten Masse-Radius-Kurven für mehrere verschiedene Zusammensetzungen zusammen, wobei die niedrigste Eisen war ( Abb. 1 ). Dann trugen sie bestimmte Planeten in die Grafik ein und fanden mehrere unterhalb der Grenze der Eisenlinie. Ich habe es geändert und Ihren Planeten hinzugefügt:

Ihr Planet fällt tatsächlich auf die Kurve eines Ozeanplaneten. Er ist bei weitem nicht so dicht wie die meisten chthonischen Planeten! Um ehrlich zu sein, Ihr Planet ist nicht zu klein für seine Masse; es ist viel zu groß. Die Grafik legt nahe, dass 1,5 Erdradien besser wären.

Die Modelle von Seager et al. (2009) unterstützen dies. Ich habe Hekaton auf ihrer Abb. 4 gezeichnet, die zeigt, dass es fast ein Ozeanplanet ist:

Dies entspricht einer durch den Parameter charakterisierten Zustandsgleichung n ≈ 0,513 , die in der Masse-Radius-Beziehung der Autoren verwendet werden kann (auf die ich hier näher eingegangen bin ).

Ich werde eine Diskussion über die Felsenstürme weitergeben; das ist weit außerhalb meines Territoriums. Hoffentlich kann jemand anderes das gut behandeln. Ich sage nur, dass ich ziemlich verwirrt darüber bin, wie ein Planet, dessen Atmosphäre entfernt wurde, irgendetwas aufrechterhalten kann, das einer Atmosphäre ähnelt.

Der Stern

Wir können die Temperatur des Planeten mit der Formel für die effektive Temperatur einigermaßen abschätzen :

T = ( L ( 1 − a ) 16 π σ D 2 ) 1 4
Aus einer Grafik hier (ursprünglich von Heber (2009)) können wir konservativ eine Schätzung der Leuchtkraft des Sterns von etwa dem Zehnfachen der der Sonne abgeben. Wenn ich seine Umlaufzeit in eine große Halbachse umwandele (~1,43 AE, unter der Annahme einer Sternmasse von ~2 Sonnenmassen) und eine Albedo ähnlich der der Erde einstecke, erhalte ich eine Oberflächentemperatur von 389 K oder 109 °C. Das passt eigentlich ganz gut in deinen Temperaturbereich. Die Ozeane werden jedoch verkochen, sodass Sie keinen Ozeanplaneten mehr haben werden.

Allerdings wird die Albedo anders sein, da der Planet eindeutig nicht erdähnlich sein wird, sodass die Ergebnisse tatsächlich sehr unterschiedlich sein könnten. Außerdem habe ich keine Atmosphäre berücksichtigt. Ich habe hier über die Auswirkungen der Erwärmung durch Strahlungsantrieb geschrieben ; schau mal, wenn du ein bisschen rumspielen willst.

Ich nehme an , Sie könnten den chthonischen Planeten durch Planetenmigration vom Stern wegbewegen , aber um ehrlich zu sein, es wäre schwierig. Sie könnten mit den terrestrischen Planeten im inneren System interagieren, aber ich würde wetten, dass es aller Wahrscheinlichkeit nach die verstreuten Körper sein werden. Die Gas-Scheiben-Migration wird nicht funktionieren, weil das System alt genug ist, dass sich jede Scheibe aufgelöst haben sollte, wenn der Planet von seiner Atmosphäre befreit wurde. Am besten versuchen Sie, Gezeiteneffekte zu nutzen, um die große Halbachse zu erhöhen, obwohl Jackson et al. (2008) festgestellt, sollte dies die große Halbachse wirklich verringern, nicht erhöhen.

Aktualisierungen nach Änderungen an der Frage

Ihre neuen Bedenken sind ganz einfach zu adressieren. Tidal Locking ist bei 0,6 AE sicherlich möglich, und die Zeitskala ist einfach zu berechnen . Es kann jedoch einige Zeit dauern; viele gezeitengebundene Planeten sind ihren Sternen viel näher als diese neue Version von Hekaton.

Außerdem stimmt die Atmosphäre. Der Planet hat eine Masse, die hoch genug ist, dass die Fluchtgeschwindigkeit etwa 30 km/s betragen sollte; Demnach sind die Bedingungen genau richtig, um eine Wasserstoffhülle zu erhalten, selbst bei den Temperaturen, von denen Sie sprechen.

Ich habe den Radius des Planeten so aktualisiert, dass er eher einem chthonischen Planeten entspricht. Für seine Atmosphäre hatte ich angenommen, dass ein heißer Gasriese stetig Atmosphäre verlieren würde und dass er nach einem bestimmten Grenzpunkt einfach als chthonischer Planet bezeichnet würde, selbst wenn er noch Atmosphäre hat. Es würde zwar immer weniger werden, aber es wäre kurzfristig immer noch da. Wenn es wahrscheinlicher ist, dass die Erdkörper verstreut sind, wäre es dann möglich, dass einer von ihnen auf meinen Planeten aufprallt und ihn zurückstößt (und ihn möglicherweise sogar zerbricht, um die verringerte Dichte zu berücksichtigen)?
@emobob Antwort bearbeitet. Versuchen Sie jedoch, in Zukunft nicht mehr so ​​viele Änderungen an der Frage vorzunehmen. Das macht es schwieriger zu antworten. :-)
Das tut mir leid. Die erhöhte Dichte, die erforderlich war, um ein chthonischer Planet zu bleiben, bedeutete, dass die Schwerkraft bis zu dem Punkt zunahm, an dem ich das Gefühl hatte, dass die Gesteinsstürme, die ich wollte, unglaubwürdig waren, also überarbeitete ich den Planeten. Soll ich in Zukunft einfach eine Antwort markieren und die neue Version eine neue Frage sein lassen?

Die Sonne ist ein Gelber Zwerg, Stern vom Typ G2V, mit einer Oberflächentemperatur von ~ 5700 K. Ein blauer Riese ist vom Typ O, B oder A mit einer Oberflächentemperatur von mehr als 10.000 K.

Ihr Planet ist 1,4 AE von seinem Stern entfernt (511 Tage Umlaufbahn), schauen wir uns einen Stern mit sagen wir 3 Sonnenmassen an.

Mit den Albedo- und Treibhauseffektzahlen der Erde wird die Oberflächentemperatur etwa 538F oder 281C betragen. Sie sagen, der Planet hat eine dichte Atmosphäre und damit einen hohen Treibhauseffekt, aber "Sonnenlicht ist sehr stark", was eine niedrige Albedo bedeutet. Das wird den Planeten noch heißer machen.

Sie können dann diesen Rechner verwenden und mit der Masse des Sterns, der Entfernung des Planeten, der Albedo- und Treibhauseffektzahlen spielen und sehen, wie die resultierende Oberflächentemperatur sein wird.

Klassifikationen der Sterne:Geben Sie hier die Bildbeschreibung ein

Detaillierte Informationen finden Sie hier

Ich habe mir eine Liste von exoplanetaren Wirtssternen angesehen, die ich auf Wikipedia gefunden habe, die etwa ein Drittel der entdeckten Exoplaneten auflistet (etwa 600 von etwa 2000), und ich sehe keine in der Nähe von blauen Riesen. Das bedeutet nicht, dass sie nicht existieren, wahrscheinlich zielt das Kepler-Teleskop (das für die große Anzahl entdeckter Exoplaneten verantwortlich ist) einfach nicht auf sie, da sie ziemlich selten sind.

Das ist ein echt cooles Tool! Mein Gedanke war, dass der Planet trotz seiner dichten Atmosphäre eine relativ geringe Konzentration an Treibhausgasen aufweisen würde. Bei einem Sternendurcheinander von 2 (wie von HDE 226868 vorgeschlagen), einer erhöhten Umlaufbahn von 1,5 AE, einer Albedo von 14 und einem Treibhauseffekt von 0,9 ergibt der Rechner eine Temperatur von 138 ° C, was in meinem Bereich liegt. Ich werde nur die Mindesttemperatur erhöhen.

Ich habe gerade eine schnelle Berechnung mit Newtons Gesetz der universellen Gravitation durchgeführt, um zu sehen, ob Ihr Planet tatsächlich die Gravitation haben würde, die Sie glauben. Ein Objekt erfährt auf eurem Planeten eine Schwerkraft von 1,76*10^7 N/kg. Zum Vergleich erfährt ein Objekt auf der Erde eine Kraft von 9,81 N/kg.

Ich empfehle, mit der Masse und Größe Ihres Planeten herumzuspielen, bis er die gewünschte Schwerkraft hat. Verwenden Sie das Gesetz der universellen Gravitation, um zu überprüfen, ob Sie ins Schwarze getroffen haben. Es ist nicht 100% genau, aber für etwas wie einen Planeten wird es auf mehr Dezimalstellen genau sein, als Sie jemals interessieren werden.

Natürlich haben Sie immer die Möglichkeit, sich einfach nicht darum zu kümmern, was die Physik sagt, und zu tun, was Sie wollen, aber in diesem Fall sehe ich keinen großen Sinn darin, genaue Zahlen zu verwenden.

Egal, meine Rechnung war falsch. Eine korrekte Berechnung zeigt, dass die Newtonsche Schwerkraft Ihres Planeten 1,79 G beträgt.

Ich habe diese Mathematik nur mit den Größenordnungen schnell durchlaufen und nicht die * 10 ^ 7 erhalten, die Sie erhalten haben. Ich glaube, das liegt daran, dass Sie laut Ihrem Wolfram-Alpha-Link 6371 als Erdradius verwenden, aber dieser Wert ist in Kilometern, nicht in Metern. Mit dem richtigen Wert für den Radius berechne ich, dass die Schwerkraft etwas mehr als das 17-fache der Erdanziehungskraft betragen würde.
Sieht so aus, als ob die "einfache Lösung", die ich gefunden habe, einfach "1" für die Erdmasse und den Radius zu ersetzen, weit daneben lag. Ich dachte, es schien verdächtig einfach ...
Eigentlich warten. Wenn ich Ihren Radius mit 1000 multipliziere, um daraus Kilometer zu machen, und 1 als Multiplikator für Masse und Radius einsetze, erhalte ich 9,8195 , was ungefähr der Erdanziehungskraft entspricht, was bedeutet, dass Ihre Gleichung Newton/Kilogramm und nicht Gs zurückgibt. Wenn ich also durch diese Zahl dividiere und meine Masse und meinen Radius einsetze, erhalte ich 1,79 G , was bedeutet, dass meine ursprüngliche Berechnung korrekt war.
Ich habe einen Fehler gemacht: Die Schwerkraft wäre 1,7x * die der Erde oder eigentlich eher 1,8x.
@emobob Ja, du hattest Recht, falsche Einheiten führten mich zu der falschen Antwort. Ich entschuldige mich für die Verwirrung.
Exoplanetary Review: Gesteinsstürme
AntwortenHierDatenschutz-Bestimmungen1y, 0v