Kann ein Planet mit 2/3 Exzentrizität der Umlaufbahn Leben erhalten?

Die Exzentrizität einer Umlaufbahn ist definiert als

$$e=\frac{r_a-r_p}{r_a+r_p}$$ wo$r_a$und$r_p$sind die Entfernungen zu den am weitesten und am nächsten gelegenen Punkten der Umlaufbahn des Planeten vom Stern. Wenn$e=2/3$, dann$r_a=5r_p$, was durchaus beachtlich ist. Es scheint, dass der Planet nicht für seine gesamte Umlaufbahn in der bewohnbaren Zone bleiben wird.

Es stellt sich jedoch heraus, dass es nicht sein muss . Der Fluss auf der Oberfläche eines Planeten skaliert wie

$$F\propto a^{-2}(1-e^2)^{-1/2}$$ wo$a$ist die große Halbachse, mit$a=(r_a+r_p)/2=3r_p$. Angesichts dessen$e=2/3$, der Exzentrizitätsfaktor ist nur $$(1-(2/3)^2)^{-1/2}=(5/9)^{-1/2}\approx1.34$$ was eigentlich gar nicht so viel ist. Mit anderen Worten, der mittlere Fluss unterscheidet sich nicht wesentlich von dem Fluss, der auf einen umkreisenden Planeten einfällt$3r_p$mit$e=0$.

Im Winter friert alles zu, bei etwa -200ºC Oberflächentemperatur.

Die effektive Ferntemperatur$r$vom Stern ist proportional zu$r^{-1/2}$. Daher bei$r=r_a=5r_p$,$T(r_a)\approx0.45T(r_p)$. Bei$r=a=3r_p$,$T(a)\approx0.58T(r_p)$. Mit anderen Worten, wenn man Dinge wie thermische Trägheit und atmosphärische Strömungen außer Acht lässt, sollte sich die Temperatur am Aphel nicht wesentlich von der Temperatur des Planeten in der bewohnbaren Zone unterscheiden. Selbst wenn wir also die thermische Trägheit ignorieren, erscheinen solch dramatische Temperaturschwankungen ein wenig unwahrscheinlich.

Könnten Tier- und Pflanzenleben diesen Zeitraum aufrechterhalten, indem sie etwas Ähnliches wie den bestehenden Winterschlaf / Ruhezustand implementieren?

Wir haben gesehen, dass bei der engsten Annäherung die Temperaturen deutlich höher sind als in der bewohnbaren Zone, und da sich Planeten schneller bewegen, wenn sie näher am Stern sind, scheint es wahrscheinlich, dass es tatsächlich eine Art Winterschlaf geben wird – genau dann, wenn es soweit ist heiß. Sie müssen entweder einen Großteil des Jahres überwintern oder sich einfach an die Bedingungen anpassen. Aber die Umgebung dort ist ziemlich lebensfeindlich. Für die andere Hälfte der Umlaufbahn scheinen die Dinge dem Leben jedoch förderlicher zu sein.

Wenn es während dieses 1/3 des Jahres friert und der ganze Planet auf -200 ° C abkühlt, bleibt nicht genug Zeit, um ihn gut aufzuwärmen. Obwohl ich vermute, dass der ganze Planet in der vorgesehenen Zeit auch nicht in der Lage sein würde, auf diese Temperaturen zu stürzen.

Bakterien und viele Pflanzen könnten so etwas problemlos bewältigen, aber die Lebensformen würden viel länger brauchen, um sich zu entwickeln, da sie sich 1/3 der Zeit im Grunde in Stasis befinden, der ganze Planet, nicht nur ein Teil einer Hemisphäre.

Wenn Menschen die Technologie haben, um Stasiskammern zu haben, hätten sie wahrscheinlich die Technologie, die sie brauchen, um direkt durch den "Winter" zu überleben. Wissenschaftler in der Antarktis überwintern dort unten und sie erreichen häufig Temperaturen unter -100 ° F, bevor Sie die Windkälte zählen. Es wäre ein seltsamer Planet, auf dem die meisten Tiere in den tiefen Ozeanen und Seen leben, wo sie im Allgemeinen nicht ausfrieren. Vielleicht könnten kleinere Tiere tiefere unterirdische Höhlen bauen, um darin zu überwintern, mit einer großen Anzahl, um die Temperatur warm genug zu halten, um nicht zu töten.

Menschen können tief unter der Erde überleben, wo es etwas wärmer ist, aber sie müssen einen Weg finden, Energie zu gewinnen. Viel Sonne/Wind/Kernenergie, um die unterirdische Aquakultur anzutreiben, um alle Lebensmittel zu produzieren.

Alle Materialien sind für solche extremen Bedingungen schwer herzustellen.

Es wäre immer noch einfacher als im Weltraum / auf Asteroiden (Sie können nach mehr materiellen Ressourcen graben), aber nicht viel. Gehen Sie besser weiter, um ein Sternensystem mit bewohnbareren Planeten zu finden.

Es ist unwahrscheinlich, dass sich unter solch extremen Bedingungen einheimisches Leben entwickeln kann. Also würde jegliches Leben von außen verpflanzt werden.

Ich habe hier eine schrecklich lange Berechnung durchgeführt , um zu demonstrieren, wie eine exzentrische Umlaufbahn die Temperatur auf einem Planeten verändern würde. Das Ergebnis war im Grunde, dass es nur die Oberfläche und einige Meter tief in die Erde betreffen würde. Das heißt, jedes Tier könnte sich einfach an einem warmen Ort eingraben und so den Winter überleben. Pflanzen könnten alle im Herbst absterben und im Frühjahr aus dem Samen nachwachsen. Ich denke, es wäre überraschend einfach, dies zu überleben. Es gibt jedoch zwei Bedingungen:

1. Die Sommer müssen heiß genug sein.

2. Der Planet muss genug Wärme bekommen, damit er unter der Oberfläche warm bleiben kann.

Ich glaube nicht, dass es viele Zweifel gibt, dass unter diesen Bedingungen irgendein Leben gedeihen könnte. Wenn ich zum Beispiel unseren eigenen friedlichen Planeten betrachte, glaube ich nicht, dass die chemosynthetischen Organismen rund um die Tiefseeschlote es überhaupt BEMERKEN würden, wenn der obere Ozean regelmäßig auf ein oder zwei Kilometer zufriert. (Tatsächlich geht die Schneeball-Erd-Hypothese davon aus, dass der gesamte Planet vergletschert ist, ohne vorhandenes einzelliges Leben abzutöten, obwohl das etwas anderes ist, als wenn sich Leben in einem Klima mit tiefen Zyklen entwickelt .)

Menschen? Nun, wenn sie eine interstellare Reise durch das Vakuum des Weltraums schaffen würden, denke ich, dass ein langer, kalter Winter eine ziemlich kleine technologische Herausforderung darstellen würde.