Ist ein Korallenplanet möglich?

Okay, ich werde meine zwei Cent in die Beantwortung dieser Frage werfen, nachdem ich lange darüber nachgedacht habe.

Ein einziger Korallenplanet? Wahrscheinlich nicht.

Wenn die meisten Menschen von „Korallen“ sprechen, beziehen sie sich eigentlich auf eine Ansammlung von Organismen, nicht auf einen einzelnen Korallenpolypen. Diese einzelnen Polypen können Sie mit einer Lupe oder einem guten Makroobjektiv sehen:

^{Foto: Mary Lou Frost. Mit freundlicher Genehmigung der Coral Reef Alliance.}

Diese Korallenpolypen sehen Seeanemonen sehr ähnlich und werden normalerweise nur nachts gesehen, wenn sie aus ihren Häusern kommen, um sich von treibenden organischen Stoffen und kleinem Plankton in der Wassersäule zu ernähren. Entgegen der landläufigen Meinung sind Korallen wirklich Tiere, keine Pflanzen, und sie müssen organische Stoffe verbrauchen, um zu überleben. Sie sind berühmt für ihre symbiotischen Beziehungen mit Zooxanthellen , die sie mit einfachen Zuckern versorgen können, die durch Photosynthese produziert werden, aber Nährstoffe und komplexere Moleküle werden durch Heterotrophie vorbeiziehender Organismen gewonnen.

"Korallen", die großflächigen Strukturen, an die wir gewöhnt sind, werden genauer als Korallenköpfe bezeichnet . Diese bilden sich, weil viele dieser Organismen zusammenarbeiten, um Kalziumkarbonat- Skelette abzusondern. Die zurückbleibende Struktur besteht fast ausschließlich aus kristallinem Calciumcarbonat, besser bekannt als Calcit .

Dies ist ein Problem für einen auf Korallen basierenden Planeten, da eine einzelne Koralle nicht die Art von Graten und Tälern produziert, die Sie suchen – sie sondert nur Kalziumkarbonat ab und hinterlässt eine Art „Tasse“ in der Koralle Leben.

Okay, dann ein "Korallenkopf"-Planet - wie wäre es damit?

Wenn Sie mit einem Planeten einverstanden sind, der aus vielen Korallenpolypen besteht, da es scheint, als ob Sie auf Ihrem bereitgestellten Bild basieren, werden die Dinge etwas vernünftiger. Hier gibt es jedoch eine unscharfe Linie zwischen einem Planeten, der aus vielen Korallenpolypen besteht, und einem Planeten, der einfach mit Korallen bedeckt ist.

Es gibt zwei Hauptherausforderungen, die ich in einem planetengroßen Korallenkopf sehe. Das erste hat mit Formation zu tun, das zweite mit Aufrechterhaltung und Stabilität.

Bildung von Korallenkopfplaneten:

Was hier benötigt wird, ist Wasser. Korallenpolypen benötigen, zumindest soweit die aktuelle Biologie geht, Wasser zum Überleben. Eine Koralle auch nur für kurze Zeit aus dem Ozean zu entfernen, ist für die Koralle normalerweise tödlich, da sie den Wasserverlust nicht verhindern kann. Wasser hält den Korallenpolypen aufrecht und lebhaft, weil Korallen ein hydrostatisches Skelett haben und auf den Wasserdruck angewiesen sind, um sie stabil zu halten. Außerdem weiß ich nicht genau, wie Korallen Calciumcarbonat absondern, aber wenn es eher in ionischer Form als in Calcit-Nanokugeln oder so vorliegt, wird das Wasser benötigt, um das Calcit überhaupt wachsen zu lassen.

Das größere Problem hier ist die Massenerhaltung. Korallenköpfe bilden sich nach Jahren und Jahren stetigen Wachstums, in denen Masse aus dem Wasser um sie herum entnommen und dem Korallenskelett selbst hinzugefügt wird. Damit eine Weltraumkoralle auf die gleiche Weise wachsen kann, muss sie von irgendwoher Masse beziehen. Um der modernen Korallenwissenschaft treu zu bleiben, kann es auch nicht irgendeine Masse sein – es muss Kalzium, Kohlenstoff und Sauerstoff (und wahrscheinlich etwas Wasserstoff) sein. Diese Elemente sind zwar auf den meisten Planeten weit verbreitet, aber nicht sehr flüchtig und im interstellaren Raum relativ ungewöhnlich. Damit eine Koralle "wächst" und in der erhofften Form endet, müsste man erklären, woher diese Moleküle kommen.

Schließlich gibt es eine Proportionalität zwischen der Größe des Korallenhauses (und damit der gebildeten Grate) und der Größe der Koralle selbst. Gehirnkorallenpolypen, wie Sie sie im obigen Bild verwenden, sind normalerweise etwa einen Millimeter groß und erzeugen eine Topographie im Zentimeterbereich. Um eine Topographie im Planetenmaßstab mit der aktuellen Biologie zu erhalten, würden wir mondgroße Organismen erwarten.

Stabilität

Wenn Sie Lösungen für die oben genannten Probleme haben, großartig! Lassen Sie uns über die Stabilität des kürzlich gebildeten Korallenkopfes in der Größe eines Planeten sprechen. Was Sie hier zu interessieren scheint, sind die tiefen Täler und hohen Grate einer Gehirnkoralle. Diese planetengroße Koralle wird definitiv tot sein, wenn sie nicht mit Wasser bedeckt ist. Die Korallenpolypen sind längst verrottet und haben ihre Kalkskelette zurückgelassen. Die grundlegende Beschränkung hier für die Höhen dieser Kämme und Täler ist daher die Druckfestigkeit von Calcit.

Achtung: Was folgt, ist eine sehr vage Schätzung mit viel kugelrunder Kuhmathematik:

Korallenbiologen, die akribischen Menschen, die sie sind, haben natürlich die Druckfestigkeit von Korallen gemessen (Paywall-Journalartikel, sorry, aber die wichtige Zahl steht in der verfügbaren Zusammenfassung). Sie zeichnen die Druckfestigkeit zwischen 12 und 81 MPa (MegaPascal) auf, was "niedriger als die meisten anderen Karbonat-Skelettmaterialien, aber höher als die von Karbonat-Konstruktionsmaterialien wie Beton und Kalkstein" ist. Ich nehme an, dass die "anderen Karbonat-Skelettmaterialien" Dinge wie menschliche Knochen beinhalten, aber ich war beeindruckt zu erfahren, dass Korallenskelette anscheinend stärker sind als Beton. Wir können die hier gemachte Behauptung anhand von Kalkstein- und Betonschätzungen Dritter überprüfenund bestätigen, dass die Obergrenze von Korallen mit 81 MPa tatsächlich höher ist als die von Kalkstein (60 MPa) oder „Portlandbeton, 28 Tage alt“ (35 MPa). Glücklicherweise enthält diese Seite auch die Druckfestigkeit von Granit, was es uns ermöglicht, groß angelegte Stabilitätsvergleiche eines theoretischen Korallenplaneten mit unserem eigenen, hauptsächlich aus Granit bestehenden, durchzuführen – wodurch wir einige sehr beängstigende Mathematik vermeiden können, die notwendig ist, um ihn von Hand zu berechnen .

Granit hat eine Druckfestigkeit von 130 Megapascal, während Korallen bei 81 maximal sind. Wenn wir also naiv ähnliche Eigenschaften als Annäherung erster Ordnung annehmen, würden wir erwarten, dass auf Korallen basierende Landformen etwa 62 % so extrem sind wie die, die wir auf unserer finden eigenen Planeten. Mit einem besonders berühmten Berg auf 8.848 m und einer weniger berühmten Schlucht, die an ihrer tiefsten Stelle 5.800 m tief ist, können wir schätzen, dass ein Korallenskelett eine Landschaft mit fast 12 Kilometern Relief schaffen könnte. Leider ist dies nicht annähernd so viel Erleichterung, wie wir hoffen.Das Bild der Gehirnkoralle, das Sie als Beispiel für die gesuchte Topographie verwenden, hat eine Talspitzenhöhe von etwa 5 % des Korallenkopfdurchmessers. Bei einem erdgroßen Planeten beträgt unser 12-km-Relief kaum 0,1 % (12 km / 12.000 km). Verflixt.

Hinweis: Ich verwende aus zwei Gründen eher Yarlung Tsangpo als den Marianengraben. Erstens bildet sich der Marianengraben aktiv und ist kein stabiles System. Zugegeben, auch Yarlung Tsangpo wird immer noch erodiert, aber nicht im gleichen Maße. Zweitens kann der Marianengraben nur so tief werden, weil er durch das Wasser darin gestützt wird, und wir hoffen hier auf eine wasserfreie Welt.

Aber gib die Hoffnung noch nicht auf! Ein Teil der Freude am Worldbuilding besteht darin, alle möglichen Konstanten optimieren zu können. Wir können unsere vorherige Schätzung verbessern, indem wir die Masse und damit die Schwerkraft unseres Planeten verringern. Anstatt die Erde als Modell zu verwenden, schauen wir uns einen Ort wie den Mars an. Der Mars ist berühmt dafür, den größten Berg aller Planeten zu haben, der Schätzungen zufolge fast 22 km hoch ist , und hat einige verdammt große Tälerauch auf 8 km unter dem "Meeresspiegel". Der Durchmesser des Mars beträgt etwa die Hälfte des Durchmessers der Erde, und das Relief ist fast dreimal so groß wie das der Erde, also haben wir uns von 0,1 % auf vielleicht 0,5 % oder ein Zehntel des erhofften Reliefs verbessert. Indem wir die Masse des Planeten noch weiter nach unten drücken, können wir ein immer höheres Relief und einen geringeren Radius erreichen. Die Masse des Mars beträgt etwa 10 % der Masse der Erde, also legen einige mathematische Berechnungen nahe, dass die Reduzierung Ihres Planeten auf eine Masse von etwa 0,5 % der Erde die Topographie ergibt, nach der Sie suchen. Damit hat Ihr Planet ungefähr die gleiche Größe wie Pluto! (Ob dies immer noch ein Planet oder jetzt ein "Zwerg"-Planet ist, interessiert mich im Moment nicht ).

Wütend. Natürlich habe ich dort viel mit der Hand gewinkt, und die Realität wäre wahrscheinlich noch weniger günstig. Einige zusätzliche Faktoren, die bei einer strengeren Berechnung berücksichtigt werden sollten: der Ruhewinkel für Calcit (da die von mir verwendeten Hoch- und Tiefpunkte nicht direkt nebeneinander liegen und die Neigung zwischen den beiden berücksichtigt werden sollte); die Kompression von Korallen und ihre Porosität mit Tiefe, wenn sie sich in Marmor verwandelt; die Möglichkeit, den Planeten schneller zu drehen, um einen Teil der Gravitationskraft abzuschwächen; und die Hinzufügung einer dickeren Atmosphäre, um die Erleichterung zu unterstützen.

Theoretisches Worldbuilding-Setup

Kann ich jetzt aufhören zu bauen? Yay! Wie ich mir eine korallenbasierte Welt vorstellen würde, wäre in etwa so.

Ein Wasserball von der Größe der Erde, übersättigt mit Karbonat-Ionen, umkreist eine warme Sonne und hält den Planeten tropisch und freundlich. Irgendwann findet es eine Weltraumkorallenspore und beginnt im Wasser zu leben. Im Laufe der Zeit reproduziert und vermehrt sich diese Koralle und wächst sowohl in Größe als auch in Anzahl weiter. Während es wächst, werden die Calcitskelette in die Mitte des Planeten geschleudert, wo sich Calcit ansammelt und zusammenballt. Über Jahrtausende bedecken die Korallen die Oberfläche des Planeten und der gesamte Calcit im Wasser wird langsam aufgebraucht. Im selben Zeitraum geht das Wasser allmählich in den Weltraum verloren , was durch die warme Sonne und das fast 100-prozentige H _{2 erleichtert wird}O Atmosphäre. Schließlich wird ein kritischer Punkt erreicht, wenn die Korallen zugrunde gehen, ihre schöne Heimat zurücklassen und stattdessen ihre verbleibende Biomasse in andere Weltraumkorallensporen umwandeln, die im Sonnenwind verteilt werden. Der Planet wird langsam gefriergetrocknet, während die Sonne weiterhin die letzten Wasserreste verdunstet, wodurch die durch Wasser verursachte Erosion der Oberfläche minimiert wird. Der resultierende Planet hat etwa die Größe von Pluto und besteht aus fast reinem Calcit, mit einer Topographie, die dramatisch genug ist, um vom Weltraum aus gesehen zu werden.

Um eine Welt zu haben, die bis ins Mark korallenrot ist, müsste ich nein sagen. Das Leben musste auf etwas Wurzeln schlagen, um loszulegen und sich zu Korallen zu entwickeln. Korallen müssen feucht gehalten werden und ziemlich nahe an der Oberfläche sein, um Energie von der Sonne zu erhalten.

Um nun der Beantwortung der Frage nahe zu kommen, muss ich spekulieren und beschreiben, wie ich es mir vorstellen würde. Aufgrund der Größe wird angenommen, dass die Oberfläche von Europa und Enceladus am Grund ihrer Ozeane glatt ist, da sie nicht groß genug für tektonische Aktionen und somit keine vulkanische Aktivität sind.

Wenn die Welt ursprünglich so superflach wäre und ein paar Meter tiefes Wasser hätte, könnte sie die ganze Welt mit einem seichten Ozean bedecken. Wenn eine einzelne Korallenart dominieren würde, könnte sie möglicherweise wachsen, um den Untergrund der Welt zu bedecken. Diese Koralle müsste ihre Nährstoffe von irgendwoher beziehen, also müsste sie sich auf eine Methode verlassen, um Mineralien aus dem Meeresboden zu extrahieren. Im Laufe von einer Milliarde Jahren würde sich die Koralle sowohl auftürmen als auch tiefe Risse in die Erdoberfläche graben

Ich sehe das Problem, wenn Sie mit einem seichten Weltmeer beginnen und die Korallen sich übereinander stapeln und die Gräben kilometertief machen, woher kommt dann das zusätzliche Wasser, um die Korallen bedeckt zu halten? Wenn die Koralle nicht ursprünglich Energie aus einer anderen Quelle als der Sonne gewinnen kann, würde die Koralle schließlich Atolle bilden. Außerdem würde sich Leben entwickeln, das sich von dieser Koralle ernähren würde, wie z. B. Papageienfische, und Kotsand, der einen Großteil des Meeresbodens darin bedeckt. Sie müssen Erosion und Schäden durch Naturkatastrophen berücksichtigen. Irgendwann würde die seit einer Million Jahren begrabene Koralle sowieso nur noch zu einer Form von Gestein werden.

Ok, Sie möchten also keine korallenbasierte Oberfläche, sondern eine korallenähnliche Oberfläche, wenn Sie sie aus dem Weltraum betrachten. Insbesondere möchten Sie alle Arten von Gräben und Gipfeln und Tälern wie die Hirnkoralle in Ihrem Bild (Sie sollten nachts eine sehen, wenn sie frisst ... so toll).

Werfen Sie also die biologische Seite weg ... Sie bräuchten eine Welt mit angemessener Größe, die groß genug ist, um einen Höhenunterschied von 60 bis 70.000 Fuß zu ermöglichen (30.000 Everest, -35.000 Marianengraben), ohne dass sie sich aufspaltet. Außerdem kann diese Welt keine wirkliche tektonische Aktivität haben, da dies Lavaströme verursachen und Ihre schönen Schluchten füllen werden. Natürlich hatte es wahrscheinlich eine Menge, als es geformt wurde, und so haben Sie Ihren Start auf den Kämmen und Tälern bekommen.

Als nächstes brauchen Sie etwas, um die Dinge zu erodieren und diese Gräben und Täler zu graben.

Natürliche Abnutzung - Der Grand Canyon war nicht mit einem Gartenspaten fertig ... und er war auch nicht an einem Wochenende fertig. Wasserabnutzung, Windabnutzung usw. über Jahrtausende. Seien Sie vorsichtig mit tektonischen Aktivitäten - während Platten, die zusammenschlagen, einige schöne große Gipfel verursachen können, können sie auch eine Menge Lava / Magma freisetzen, die dazu neigt, zu fließen und jene Täler zu füllen, die so lange gedauert haben, bis sie zu einer respektablen Tiefe erodiert sind.

ET und Co - vor ein paar hundert Millionen Jahren kamen ET und Co. und bauten einen Planeten im Tagebau ab. Eines ihrer Werkzeuge war ein Energiewerkzeug, das einfach große Schwaden der Oberfläche verdampfte, wobei einzelne Atome zum Sortieren und Speichern aus dem lokalen Bereich gesaugt wurden. Nach dem Strippen des Planeten ET und co. eine Genesis-Bombe abwerfen, um den Planeten wieder zum Leben zu erwecken, damit sie in weiteren 10000000000 Jahren zurückkommen können ... sie werden nächsten Donnerstag hier sein.

Die kniffligen Teile werden Wettermuster, Klima und Fernreisen sein.

Koralle ganz nach unten ist offensichtlich unmöglich.

Wie wäre es also mit einer gewellten Felsoberfläche mit tiefer Korallenverkleidung? Möglich, aber es gibt immer noch erhebliche Probleme:

1) Maximale Korallendicke: Korallen sind kein besonders strukturelles Material und von Natur aus porös. Erwarten Sie also nicht, Tausende Meter hohe Berge daraus bauen zu können, da das darunter liegende Material unter seinem eigenen Gewicht zerquetscht würde . Aber in Korallenatollen wird die Oberflächenkoralle von einer dicken Schicht toter darunter liegender Korallen gestützt (die wuchs, als der Meeresspiegel stieg und / oder der lokale Meeresboden absank). Ich habe kein genaues Tal, aber ich stelle mir vor, dass die maximale Dicke von "strukturellen" Korallen nicht mehr als 100-200 m betragen würde.

2) Wellen und Löcher: Die Koralle selbst kann aufgrund ihrer begrenzten Festigkeit (wie in 1 oben) nicht tief gewellt oder mit tiefen Löchern/Höhlen gefüllt werden. Aber wenn der darunter liegende Felsen gewellt und mit Höhlen gefüllt ist und die Koralle auf allen exponierten Oberflächen gewachsen ist, dann könnten Sie die „Illusion“ einer fraktalen Oberfläche haben, die vollständig aus Korallen besteht. Aber auf der Erde können Korallen nur bis zu einer begrenzten Wassertiefe wachsen. In tropischen „Riffen“ findet man ihn typischerweise bis zu einer Tiefe von einigen 10 Metern. Schwarze Koralle wächst bis auf wenige hundert Meter hinab, ist aber eine ganz andere Art und bildet keine durchgehenden riffartigen Oberflächen. Unterhalb von 400-500 m ist es völlig dunkel und jede „Koralle“ hätte wenig Ähnlichkeit mit dem, was wir auf der Erde Koralle nennen.

Das Beste, was Sie tun können?: Vielleicht würde auf einem viel kleineren Planeten oder Mond, der unerwarteterweise eine flüssige Wasseroberfläche hat, die geringere Schwerkraft das Wachstum einer größeren Dicke von Korallen ermöglichen (und die darunter liegenden felsigen Wellen/Höhlen könnten aufgrund dessen viel tiefer sein reduzierte Schwerkraft Bedecken Sie alle exponierten Oberflächen mit Korallen verschiedener Arten, je nach Wassertiefe.