Geologie auf Planeten mit geringer Dichte

Ich arbeite gerade an einem Stück, das einen Planeten hat (etwa doppelt so groß wie die Erde). Es ist erwähnenswert, dass dies ein Planet mit geringer Dichte ist. Ohne andere Faktoren (erdähnliche Atmosphäre, gleicher Druck- und Temperaturbereich) welche Unterschiede würden wir geologisch sehen, wenn überhaupt?

Was ist die Ursache für die geringe Dichte des Planeten?
Willkommen! Sie haben diese interstellaren Planeten markiert, was die Möglichkeit ausschließt, dass der Planet eine Umgebung (insbesondere eine Temperatur) ähnlich der der Erde hat, da interstellare Planeten per Definition keinen Stern in der Nähe haben (wenn dies der Fall wäre, würde dies der Fall sein) nicht im interstellaren Raum sein). Können Sie zur Verdeutlichung bearbeiten ?
Willkommen beim Weltenbau! Wir müssen dies mit einigen zusätzlichen Informationen eingrenzen. Bedeutet doppelte Größe doppeltes Volumen, doppelte Fläche oder doppelten Durchmesser? Einmal bekannt, können wir die tatsächliche Masse des Planeten mit 1 G schätzen, aber das bedeutet, dass Sie keinen Eisenkern verwenden. Welches Kernmaterial hatten Sie im Sinn? "Beliebig" ist zu weit gefasst, da unterschiedliche Materialien zu unterschiedlichen Geologien führen. Schließlich ist die Beschreibung einer gesamten Planetengeologie nach den Regeln des Standorts "zu weit gefasst". Auf welche spezifischen geologischen Attribute möchten Sie sich konzentrieren?
Es ist extrem schwierig, einen terrestrischen Planeten zu bilden, der doppelt so groß ist wie die Erde und eine geringe Dichte hat. Ein perfektes Beispiel für einen Planeten mit geringer Dichte ist unser Mond, aber er ist viel kleiner als die Erde.
@Gimelist, stimmt nicht. Jupiters Dichte beträgt 1,33 g/cm^3 im Vergleich zu 5,51 g/cm^3 der Erde, aber er ist 11-mal so groß wie die Erde. Wir können damit arbeiten, sobald wir den Bereich richtig festgelegt haben.
@JBH Ich sagte terrestrisch , kein Gasriese.
@Gimelist Es kann sein, dass wir die Dichtebeschränkungen, nach denen er sucht, nicht erreichen können, aber Sie geben ihm diese Chance nicht. Anstatt einen neuen Benutzer davon abzubringen , helfen wir ihm, die relevanten Informationen zu finden, um eine vollständige Frage zu entwickeln.
@JBH in der Tat. Ich bin ein neuer Benutzer, und Sie raten mir davon ab, indem Sie auf einen Fehler hinweisen, den ich nicht gemacht habe, und wenn ich dies feststelle, behaupten Sie, ich würde das OP davon abbringen. Ich bin verblüfft.

Antworten (3)

Welche Unterschiede würden wir geologisch sehen, wenn überhaupt?

Einfach über alles.

Wenn Sie möchten, dass Ihr Planet ein terrestrischer Planet ist (dh etwas, auf dem Sie laufen können), muss er aus Gestein bestehen, und Gestein ist dicht. Je größer der Planet, desto mehr Gestein haben Sie und desto dichter ist er.

Beginnen wir in der Nähe von zu Hause. Die Erde hat einen sehr dichten metallischen Kern, der von einem weniger dichten (aber immer noch sehr dichten) Mantel umgeben ist. Sie können den Kern entfernen, wodurch die Dichte verringert wird. Die Auswirkungen des Fehlens eines Kerns sind tiefgreifend – kein Magnetfeld, wahrscheinlich keine Atmosphäre und keine Wärmequelle, um die Plattentektonik anzutreiben. Das wird ein toter Planet sein.

Da Ihr Planet jedoch immer noch doppelt so groß ist wie die Erde, werden Sie viel Gestein haben und das wird Ihre Anziehungskraft erhöhen. Sie brauchen etwas weniger Dichte, um es auszugleichen. Ihre beste Option ist Wasser oder Eis - aber das ist keine winzige Wasser- oder Eisschicht, Sie müssen Hunderte von Kilometern tief sein, um das dichte Gestein auszugleichen. Und dann ist es ein Eisplanet.

Lassen Sie uns dies durch eine Analyse laufen lassen. Aus dieser Quelle finden wir:

  • 35 % der Erde besteht aus Eisen.
  • 30 % der Erde besteht aus Sauerstoff.
  • 15 % der Erde besteht aus Silizium.
  • 13 % der Erde besteht aus Magnesium.

Das sind 78 %. Der Rest der Masse ist eine Mischung aus allem anderen. Mein Ziel ist es zu bestimmen, was wir mit der Dichte tun müssten, um die gewünschten Ergebnisse zu erzielen. Aber zuerst muss ich eine Vermutung anstellen. Du hast gesagt, "doppelt so groß." Wie ich in meinem Kommentar erwähnt habe, gibt es drei Möglichkeiten, dies zu betrachten. Nehmen wir an, Sie meinten "die Fläche verdoppeln". Das macht die Mathematik einfacher.

Die doppelte Oberfläche bedeutet, dass wir das doppelte Volumen der Atmosphäre und die doppelte Schwerkraft benötigen, um sie an Ort und Stelle zu halten. Autsch. Unser Planet hat eine Schwerkraft von 2 G, was der doppelten Masse der Erde entspricht.

Aber es hat nicht die doppelte Lautstärke...

Die Oberfläche einer Kugel berechnet sich zu A = 4𝛑r 2 . Die Erdoberfläche beträgt 510e6 Km 2 , wir wollen 1.02e9 Km 2 . Das sind r = 9.009 km (die Erde ist 6.371 km groß) und ein Volumen von 3,06e12 km 3 oder etwa das 3-fache des Volumens der Erde.

Jetzt kochen wir mit Gas. Wir haben die doppelte Masse und das dreifache Volumen, also beträgt die Dichte des Planeten 66,7 % der Erde oder 3,67 g/cm 3 .

Ich habe also einen Teil Ihrer Bitte erfüllt. Ohne etwas anderes als die Oberflächengravitation zu ändern, haben wir einen Planeten mit geringerer Dichte, der in der Lage ist, eine erdähnliche Atmosphäre aufrechtzuerhalten.

Wie wirkt sich das auf Ihre Geologie aus?

  • Einfach die Erde zu vergrößern deutet auf einen dickeren Mantel hin.
    1. Zwischen einem dickeren Mantel und einer höheren Schwerkraft sage ich voraus, dass Ihr Vulkanismus insgesamt geringer und Ihre Bergbildung geringer sein wird. Sie haben immer noch tektonische Platten mit Rissen, aber weniger dieser Wärme gelangt an die Oberfläche. Ich denke an eine glattere Landschaft.
    2. Geht man jedoch von der gleichen Manteldicke wie die der Erde aus, würde die höhere Gravitation eine größere Neigung zur Zertrümmerung erzeugen, also deutlich mehr Risse und Verwerfungen. Vielleicht weniger tektonische Gebirgsbildung, aber möglicherweise viel mehr vulkanische Gebirgsbildung.
  • Eine geringere Dichte bedeutet weniger Masse pro Quadratmeter, mit der man etwas anfangen kann. Nur weil Sie einen größeren Kern haben (ob Fall Nr. 1 oder Nr. 2 oben), bedeutet das nicht, dass Masse verfügbar ist, um Löcher durch den Mantel zu stanzen oder Platten zu bewegen. So wie Tiefseeströmungen dazu neigen, unabhängig von Meeresströmungen an der Oberfläche zu sein, wird ein tieferer Kern nichts an der Oberfläche übersetzen. Daher wird der physisch größere Kern letztendlich eine geringere Auswirkung auf die Oberflächengeologie haben. Ich prognostiziere weitaus weniger tektonisch basierte Bergbauten.
  • Schließlich, wenn Sie wirklich die Dichte verringern wollen (wir müssen bei einem Übergangsmetall bleiben, also ist unser bester Fall Scandium mit 80% Eisendichte, was nur 35% der Masse der Erde ausmacht, also ist die Gesamtänderung nur etwa 7% geringere Dichte ....), dann stoßen wir auf das Problem einer geringeren Schwerkraft, was weniger (dünnere) Atmosphäre und weniger Masse bedeutet, um Löcher durch den Mantel zu stanzen oder Platten herumzubewegen. Es würde die Geologie noch mehr herabsetzen.

Bitte beachten Sie, dass ich Berechnungen für den Druck ignoriere. Die höhere Schwerkraft bedeutet einen höheren Druck im äußeren Kern, was eine größere Chance für alle Arten des Bergbaus bedeutet. Das selbst kann alles so normalisieren, dass eure Geologie auf eurem Planeten im Grunde identisch mit der Erde ist.

Natürlich erodiert Ihr Regen, Wind usw. immer noch Ihre Berge, also sind Flüsse, Ebenen, Schluchten, Canyons im Grunde alle genauso gebaut wie zuvor. Die meisten eurer tatsächlichen geologischen Formungsmechanismen werden sich (glaubt) mit dem größeren Planeten, wie er definiert ist, nicht wesentlich ändern.

Wenn alle Dinge gleich sind, denke ich, dass ich für mehr vulkanischen Bergbau, weniger tektonischen Bergbau stimmen werde, und alles andere bleibt gleich.

1. Die Dichte des Planeten wird nicht dadurch bestimmt, ob man die Elemente komprimieren kann oder nicht. Es wird durch die Mineralien bestimmt, die von diesen Elementen gebildet werden. Die Dichte der Mineralien wird durch ihre Kristallstruktur und den Druck festgelegt, die beide in Ihrer Antwort ignoriert werden. Sie können die Erde nicht einfach "ausdehnen", um die Dichte zu verringern. So geht das nicht.
2. Sie können Scandium nicht einfach aus dem Nichts erfinden. Sie sind durch die plausible Elementzusammensetzung, die ein Sonnensystem haben könnte, eingeschränkt. Scandium, das ungerade Z ist und sich nicht besonders in der Nukleosynthese bildet, wird niemals die zur Bildung eines Kerns erforderliche Häufigkeit erreichen.
@Gimelist, Scandium ist Element Nr. 21 im Periodensystem der Elemente. Ich habe lediglich darauf hingewiesen, dass es das trans-Metall mit der geringsten Masse ist, das verfügbar ist, um Eisen zu ersetzen. Und Sie können gerne Ihre Antwort auf meine Antwort verbessern. Ich habe nichts dagegen und es wäre für den OP von Vorteil.
es ist absolut nicht erforderlich, dass der Kern aus Übergangselementen besteht. Die Zusammensetzung des Kerns (zumindest im Fall der Erde) wurde durch das am häufigsten vorkommende Element bestimmt, das nach der Oxidation von allem anderen übrig blieb (was zu "Gestein" führte), und es war zufällig dicht genug, um während des Kernmantels abzusinken Differenzierungsereignis. Eisen ist dieses Element. Die Tatsache, dass es sich um ein Übergangselement handelt, hat nichts damit zu tun, ob es einen Kern bilden kann oder nicht.
@Gimelist Nachdem ich darüber nachgedacht habe, sehe ich das Problem. Ihre Bedenken würden in Bezug auf Astronomie mehr Sinn machen . Auf dieser Seite geht es um Kreativität, Fiktion und die Aufhebung des Unglaubens. Wir kennen keine anderen lebenstragenden Welten. Wir wissen nicht einmal, woraus der Kern unseres eigenen Planeten besteht (unsere „Fakten“ basieren auf Annahmen und Logik). Der Autor versucht, eine fiktive Welt zu rationalisieren, und Sie versuchen, sie in „Tatsachen“ zu verwandeln, die wir nicht wissen und nicht beweisen können. Wenn der OP seine Welt rechtfertigen will , wird er Schwierigkeiten haben zu beweisen, dass sie Leben halten kann. Ich glaube nicht, dass das sein Ziel ist.
Die Frage ist als wissenschaftsbasiert gekennzeichnet. Ich bin mir nicht sicher, was Ihr Hintergrund ist, aber die Wissenschaft darüber, was in den Planetenwissenschaften sein kann oder nicht, existiert und ist gut etabliert. Wenn Sie die jahrzehntelange Arbeit von promovierten Erd- und Planetenwissenschaftlern, einschließlich mir, ignorieren wollen, sind Sie willkommen. Aber das hilft OP nicht. Für das, was es wert ist, erfinden Sie einen hohlen Planeten und lösen Sie das Problem der Dichte so.
@Gimelist, ich bin Elektroingenieur. Und Sie können meine Behauptungen gerne als falsch beweisen. Wie ich bereits sagte, wäre eine solche Antwort für das OP von Vorteil. Wir können nur so wissenschaftlich fundiert sein, wie es die Voraussetzungen des OP zulassen. Was dem OP hilft oder nicht hilft, lasse ich das OP entscheiden.

Mit einer geringeren Dichte, aber derselben Größe, hättest du Schwierigkeiten, eine Atmosphäre auf dieser Welt aufrechtzuerhalten.

Zum einen wäre die Schwerkraft geringer, wodurch Gase schneller entweichen könnten.

Zum anderen haben Sie vielleicht nicht so viel Eisen im Kern. Das Fehlen eines Eisenkerns könnte den Planeten ohne ein starkes Magnetfeld verlassen. Dies würde es den Sonnenwinden ermöglichen, die Atmosphäre abzustreifen.

Betrachten Sie den Mars für eine genaue Annäherung an das, was Sie auf dem Planeten erwarten können.

Sie können dies abmildern, indem Sie den Planeten größer machen. Die Oberflächengravitation könnte ähnlich oder sogar höher sein als die der Erde, wenn sie groß genug ist. Das hilft, die Atmosphäre zu halten. Außerdem hält die größere Größe den Kern länger geschmolzen (auch wenn er kleiner sein könnte). Dann können Sie alles wie auf der Erde haben, nur mit einem größeren Planeten.

Dann kommen wir zu einem anderen Thema: Gibt es Leben auf dem Planeten? Wenn nicht, dann gibt es keinen nennenswerten Sauerstoff in der Atmosphäre und die Luft besteht im Allgemeinen aus Stickstoff und Methan. Wenn es Leben auf der Welt gibt und es sich wie bei uns durch Photosynthese entwickelt hat, wird jedes Eisen an der Oberfläche rosten. Es wird jedoch wahrscheinlich weniger Eisen geben, sodass Sie möglicherweise nicht die roten Wüsten haben, die wir auf dem Mars sehen.

Es wird mehr Silikate geben. Was die anderen Chemie-Bits angeht, das ist nicht meine Expertise.

Allerdings werden Ihnen in der Regel die schwereren Elemente fehlen. Dies führt zu einem weniger radioaktiven Kern und der Kern kühlt schneller ab, es sei denn, er ist größer.

1. Die Schwerkraft wird durch die Gesamtmasse bestimmt, nicht durch die Dichte. Jupiter hat eine größere Masse, aber eine geringere Dichte. 2. Gibt es einen Kern oder einen eisenfreien Kern? Als was ist der Kern gemacht? 3. Feldspat ist kein Uranerz.
@Gimelist, ja. Deshalb habe ich gesagt, dass ein Planet mit geringer Dichte größer sein müsste, um die gleiche Masse zu haben.
@Gimelist, Sie haben Recht mit Feldspat. Ich frage mich, woher ich diese Idee habe. Entfernen Sie es aus meiner Antwort.
Geologie auf Planeten mit geringer Dichte
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