Ich arbeite an einem Science-Fiction-Western-Szenario auf einem bewohnbaren Wüstenplaneten nach dem Vorbild von Tatooine aus Star Wars und Arrakis aus Dune.
Damit es bewohnbar ist, muss es natürlich Wasser unter der Oberfläche geben und es muss zumindest etwas Niederschlag fallen, um eine nachhaltige Nutzung der unterirdischen Wasserreserven zu ermöglichen. Ich kann mir vorstellen, dass die Menschen auch als Teil ihrer Nachhaltigkeitsstrategie Wasser mit atmosphärischen Wassergeneratoren gewinnen werden . Ich glaube, das hatte George Lucas im Sinn, als er Luke Skywalkers Eltern auf Tatooine zu „ Feuchtigkeitsbauern “ machte.
Nun, da meine Erzählung ein Western ist, in dem Menschen in den 1870er Jahren in Amerika verfügbare Technologien nutzen, würden Sie fossile Brennstoffe in der Nähe der Oberfläche benötigen, vor allem Kohle. Der Planet kann also nicht immer von Wüste bedeckt gewesen sein, sondern muss jetzt in dieser Form stabil sein.
Können Sie mir ein paar Ideen geben, wie ich erklären würde, dass es große Vorkommen an fossilen Brennstoffen gibt, wenn der Planet eine Wüste ist, und das schon seit langer Zeit? Ich weiß, dass eine Wüste dort sein kann, wo vor Millionen von Jahren Wälder waren, wenn ich über die Erde spreche, aber ich bin mir nicht sicher, ob es so einfach ist, wenn es um einen Wüstenplaneten geht. Dies gibt einen gewissen Einblick in das Vorhandensein von Kohle und Öl, liefert jedoch keine angemessene Antwort, wenn diese Bedingungen berücksichtigt werden. Ich bräuchte eine zumindest halbwissenschaftliche Erklärung.
In Bezug auf die Fragen, wie die Menschen dorthin kamen und warum sich ihre Technologie nicht aus dem entwickelt, was in der zweiten Hälfte des 18. Jahrhunderts in Amerika verfügbar war, siehe dies und das .
Nun, um einen Wüstenplaneten bewohnbar zu machen, brauchen Sie Sauerstoff, es sei denn, Ihre Cowboys aus den 1870er Jahren leben in Kuppelstädten, was unpassend erscheint. Der Mensch muss Sauerstoff atmen! Sie benötigen auch Wasser (könnte unterirdisch sein) und Pflanzen: Was bedeutet, dass der Faktor, der alle Pflanzen (einschließlich der zu Kohle umgewandelten Wälder) abgetötet hat, nicht mehr existieren darf, oder Sie könnten nichts Neues anbauen.
Wenn Sie die biologische Ursache für das Vorhandensein der nichtleitenden Metalle suchen möchten, benötigen sie auch Wasser. Bakterien sind keine trockene Ansammlung von Stäbchen; sie brauchen Wasser als primäres Lösungsmittel.
Einige dieser Probleme kann ich in diesem Beitrag nicht lösen; vielleicht habe ich später noch eine idee. Das Sauerstoffproblem ist lösbar; Jedoch.
Bis vor kurzem glaubte man, Sauerstoff sei ein Lebenszeichen auf einem Exoplaneten; Siehe zum Beispiel diesen Link auf Signs of Life. Es folgt ein Auszug:
Was wäre eine echte Biosignatur? Viele Wissenschaftler glauben, dass reichlich vorhandener molekularer Sauerstoff oder sein Produkt Ozon stark ist, da molekularer Sauerstoff auf der Erde hauptsächlich durch die Photosynthese von Pflanzen produziert wird. Der gleichzeitige Nachweis von Wasser, Kohlendioxid und Sauerstoff oder Ozon wäre ein starker Indikator dafür, dass auf einem Planeten biologische Prozesse ablaufen.
Auch der Nachweis großer Mengen Sauerstoff und eines Gases wie Methan oder Lachgas wäre eine starke Signatur, da diese Gase auf der Erde fast ausschließlich durch biologische Prozesse entstehen.
Auch dieser Scientific American Link: The Origin of Oxygen in Earth's Atmosphere.
Es ist schwierig, Sauerstoffmoleküle in der Nähe zu halten, obwohl es das dritthäufigste Element im Universum ist, das im superheißen, superdichten Kern von Sternen geschmiedet wird. Das liegt daran, dass Sauerstoff reagieren will; es kann mit fast jedem anderen Element des Periodensystems Verbindungen eingehen. Wie kam es also dazu, dass die Erde zu einer Atmosphäre kam, die zu etwa 21 Prozent aus dem Material besteht?
Die Antwort sind winzige Organismen, die als Cyanobakterien oder Blaualgen bekannt sind. Diese Mikroben betreiben Photosynthese: Sie nutzen Sonnenlicht, Wasser und Kohlendioxid, um Kohlenhydrate und, ja, Sauerstoff zu produzieren.
Das würde bedeuten, dass ein großer Prozentsatz der Oberfläche eures Planeten mit photosynthetisierenden Pflanzen (Algen, Moos, Plankton) bedeckt sein müsste; Andernfalls kollidiert der gesamte hochreaktive freie Sauerstoff in der Atmosphäre mit Dingen (einschließlich anderer atmosphärischer Gase und des Bodens) und wird daran gebunden, es wird innerhalb eines Jahrhunderts keiner mehr übrig sein (laut einer Quelle, die ich vor Jahren gelesen habe, aber nicht mehr kann finden).
Neuere Studien zeigen jedoch, dass Alternativen möglich sind:
Die neue Forschung [von Norio Norita] zeigt, dass die Wechselwirkung von Titanoxid [auch Titanoxid genannt ] mit Wasser Sauerstoff in der Atmosphäre eines Exoplaneten ohne Beteiligung lebender Organismen produzieren könnte.
Zum Glück für Sie ist Titan ein Metall mit geringer Leitfähigkeit; und der Artikel sagt weiter, dass auf einem erdähnlichen Planeten irgendwo zwischen 0,05 % und 3,0 % der Oberfläche mit dem Zeug bedeckt sein müssten, um die gleiche Menge an Sauerstoff zu produzieren, wie wir auf der Erde haben (das wären 100.000 bis zum 6.000.000-fachen der auf der Erde gefundenen Titandioxid-Oberfläche).
Titandioxid muss mit Wasser interagieren, um freien Sauerstoff zu produzieren; Ich würde empfehlen, dass sich das Wasser und das Titandioxid in tiefen Reservoirs befinden.
[Bearbeiten] Dies ist vorübergehend schwierig; Ich würde Orbitalmechanik vorschlagen.
Siehe diesen Artikel über die Entstehung der Sahara: Wie die Umlaufbahn der Erde die Sahara geformt hat.
Die Änderungen in der Neigung und Präzession der Erdumlaufbahn (oder der Wackelbewegung) treten aufgrund von Gravitationskräften auf, die von anderen Körpern im Sonnensystem ausgehen. Um genau zu verstehen, was passiert, stellen Sie sich einen Kreisel vor, wenn er leicht gestört wird. Wie ein Kreisel taumelt auch die Erde leicht um ihre Rotationsachse. Diese Neigung ändert sich etwa alle 41.000 Jahre zwischen etwa 22 und 25 Grad, während die Präzession in einem Zeitraum von etwa 26.000 Jahren variiert. Diese Zyklen wurden von Astronomen bestimmt und von Geologen validiert, die Ozeansedimentaufzeichnungen untersuchten.
Auf der Erde läuft also ein 41.000-Jahres-Zyklus ab. Dies verändert die Sonneneinstrahlungsverteilung der Erde (ja, das ist richtig geschrieben, es ist nicht "Isolation", sondern "Insolation", ein wissenschaftlicher Begriff, der die Menge an Sonnenstrahlung bezeichnet, die die Oberfläche eines Planeten erreicht).
Eine geringfügige Änderung (ein halbes Grad) der Orbitalneigung verwandelte ein Grasland in die Sahara-Wüste, indem die Menge an Sonnenlicht bis zu einem Punkt erhöht wurde, an dem Pflanzen einfach nicht mehr damit umgehen konnten. Anscheinend war der Wendepunkt vor etwa 6000 Jahren (der ungefähre Zeitrahmen, den Sie angefordert haben).
Ihr Planet muss natürlich nicht die Erde sein; Ihr Zyklus kann länger oder kürzer als 41.000 Jahre sein: Das ist eine Besonderheit unserer ANDEREN Planeten und ihrer Größen und Umlaufbahnen. (Sie benötigen einige andere große Planeten, um dies durchzuziehen, um die erforderlichen Gravitationseinflüsse bereitzustellen, aber sie müssen nicht bewohnbar sein, genau wie die Mitplaneten der Erde nicht bewohnbar sind. Ich würde mich nicht darum kümmern, die Mathematik zu erarbeiten entweder nur, dass sie existieren und die axiale Neigung auf einem Zyklus verursachen: das ist plausibel.)
Ein zweiter Effekt kann das Vorhandensein von Quecksilberchlorid und/oder Natriumchlorid (alias Speisesalz) in großen Teilen des Planeten sein, die beide für Pflanzen giftig genug sind, um Wüstenbildung zu verursachen.
Das Szenario ist also folgendes: Die südliche Hälfte dieses verdammten Planeten ist aufgrund von Salzen eine natürliche Wüste. Die Nordhälfte kann das Pflanzenleben unterstützen, aber aufgrund der axialen Neigung in der Umlaufbahn (aufgrund von Resonanzen, die von einigen jupitergroßen Gasriesen im System verursacht werden) ist die Nordhälfte in einem Zyklus von etwa hunderttausend Jahren extremem Sonnenlicht ausgesetzt für einen Zeitraum von etwa zehntausend Jahren. Aber dieselbe axiale Neigung verschiebt unterirdisches Wasser in Titanoxidablagerungen, die reagieren, um Sauerstoff zu produzieren; und dies sickert nach oben, um das Leben auf dem Planeten zu erhalten. Die Pflanzen haben sich über Milliarden von Jahren angepasst, um Samen zu produzieren, die die Dürre überleben können. Sie treiben erst aus, wenn die Temperatur für einige Jahre gastfreundlich ist und ihnen durch die axiale Neigung das unterirdische Wasser wieder zur Verfügung steht. Dies ist ein Zyklus, der seit Milliarden von Jahren andauert;
Wie heiß muss die Welt sein? Der Treibhauseffekt ist ein Balanceakt, wenn Sie alte Wälder hätten, die das CO2 aus der Atmosphäre entfernten und es in riesigen Kohlemengen ablagerten, dann könnten die Bäume ihr eigener schlimmster Feind sein. Wenn Sie CO2 weit genug und früh genug senken würden, könnten Sie komplexe Pflanzen auslöschen, bevor sich Gräser und Blumen jemals entwickelt haben, was riesige Kohlenstoffablagerungen und eine kalte Wüstenwelt hinterlässt, in der das meiste Wasser in den höheren Breiten gefroren ist, wie eine Eiszeit auf Steroiden. Es wird immer noch Grundwasser an vielen Stellen und einfache Pflanzen, Algen, auf/in der Nähe der Oberfläche geben, die ein wenig Sonnenlicht und den Nachttau nutzen, um die Welt kalt und trocken und mit hohem Sauerstoffgehalt zu halten. Eine solche Welt, vorausgesetzt, sie war von Anfang an erdähnlich, wird mehr Sauerstoff haben als im Karbon, aber mit einem massiv verringerten Nahrungskettenbudget. Das Pumpen von CO2 in die Atmosphäre durch das Verbrennen dieser Kohle wird geologisch gesehen sehr kurzfristig Auswirkungen haben, aber auf der menschlichen Zeitskala nicht viel bewirken.
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