Kann eine bewohnbare Welt Glas regnen?

Anforderungen:

  1. Es gibt eine feste Oberfläche.
  2. Irgendwo an der Oberfläche übersteigt die Temperatur 2.230 °C, sodass reines Siliziumdioxid verdampft.
  3. An anderen Stellen an der Oberfläche beträgt die Temperatur höchstens 25 °C, so dass sich der Mensch wohlfühlen kann.

Nice-to-haves:

  1. Im für den Menschen angenehmen Temperaturbereich überschreitet die Oberflächengravitation 2 g nicht.
  2. Der atmosphärische Oberflächendruck beträgt mindestens 0,25 bar.

Das Leben muss nicht natürlich entstanden sein.

Ich glaube, ich habe einen Weg gefunden, dies zu erreichen, aber ein Peer-Review wäre wünschenswert! Was ich im Sinn habe, ist eine Art heißer Mini-Mesklin – eine Super-Erde, die extrem schnell rotiert, so dass sie eine extreme Schiefe aufweist, und außerdem nahe genug an einem heißen Stern ist. (Dies muss möglicherweise ein enges System aus mehreren Sternen sein, damit der Planet genügend Licht bekommt und gleichzeitig weit genug entfernt ist, um nicht durch die Gezeiten gebremst zu werden und seine hohe Rotation beizubehalten.)

Mit geringer oder keiner axialen Neigung würde ein solcher Planet eine kleine Region in der Nähe des Äquators direkt auf seine Sonne präsentieren und die maximale Lichtkonzentration erhalten. Über den Großteil der Fläche würde der Boden sehr flach zur Sonne stehen und dadurch deutlich weniger aufgeheizt werden. Eine extrem schnelle Rotation würde auch eine große Anzahl atmosphärischer Zirkulationszellen erzeugen, die den Wärmetransfer vom Äquator zu den Polen behindern würden. Mit genau den richtigen Parametern sollten wir also in der Lage sein, einen Planeten zu bekommen, auf dem Silikatgestein am Äquator verdampft, dann kondensiert und als Glas in den niedrigen Breiten abregnet, wo sich die Oberfläche von der Sonne weg zu krümmen beginnt und die Temperaturen sinken auf überlebensfähige Ebenen in der Nähe der Pole.

Also, was habe ich falsch gemacht? Bin ich zu optimistisch? Wenn dies nicht funktioniert, gibt es einen alternativen Ansatz, der mir Glasregen auf einem Planeten bringen kann, auf dem Menschen landen könnten?

Sie möchten sich wahrscheinlich einige der hier gestellten Fragen zu "Augapfel" -Planeten ansehen. Es gibt viele Fragen zu nicht rotierenden Planeten, Planeten mit einem auf einen Stern gerichteten Pol, Planeten, die zwischen mehreren Sternen umkreisen usw. Sie sollten in der Lage sein, herauszufinden, ob eine bewohnbare Zone mit ungefähr 2K Grad C koexistieren kann. Ich bezweifle Es.
Werden deine 3 Anforderungen nicht schon auf der Erde erfüllt, von irgendeinem Vulkan?
@L.Dutch Lavatemperaturen erreichen nur etwa 1300 Grad Celsius. Das ist immer noch über 900 Grad zu kühl, um Kieselsäure zu verdampfen und wieder zu kondensieren. Ich würde Glaskörner aus ausgestoßener Lava eher mit Gischt als mit Regen vergleichen.
@Dan Ich habe Augapfelwelten in Betracht gezogen, aber sehr dünne Atmosphären haben auf solchen Welten äußerst effektive Wärmeübertragungseigenschaften. Aber hey, vielleicht gibt es einen Weg, es zum Laufen zu bringen, der eine gute Antwort geben würde.
Es gibt viele andere Glasarten als Silica, Borosilikat und Natronkalk. Muss es wirklich ein hochreines Quarzglas sein?
@ZeissIkon Ich nicht!
@Logan R. Kearsley In deinem letzten Satz bittest du um Glasregen auf einem Planeten, auf dem Menschen landen können. Aber im Rest der Frage fragen Sie nach einem Planeten, der teilweise für Menschen bewohnbar wäre. Es gibt einen großen Unterschied zwischen einer Welt, die für Menschen bewohnbar ist, und einer Welt, auf der Menschen landen und sogar lebend von dort abheben können, wie Ihnen jeder Astronaut, der jemals auf dem Mond war, bestätigen kann.
„Die Temperatur beträgt höchstens 25 C, so dass sich der Mensch wohlfühlen kann.“ Dies scheint eine unnötig niedrige Obergrenze zu sein – viele dicht besiedelte Orte haben für einen Großteil des Jahres Tagestemperaturen im Bereich von 25–35 ° C.
@EveninginGethsemane: Einerseits scheint die Frage 25º als Decke und nicht als Boden vorzuschlagen. Auf der anderen Seite sind 25 °C nachts unangenehm, wenn Sie nicht daran gewöhnt sind, aber wenn Sie es erst einmal sind, sind sie absolut erträglich – Jakarta, Bangkok, Rio di Janeiro und Lagos haben das alle fast das ganze Jahr über. Mein Eindruck ist, dass die Einheimischen in solchen Klimazonen Nächte mit Tiefsttemperaturen von 25 Grad in etwa so sehen wie die Menschen in höheren Breiten Tagen mit Höchsttemperaturen von 5 Grad – sie lieben es im Allgemeinen nicht, aber es ist ein ganz normaler Teil des Lebens, keine ernsthafte Schwierigkeit.
Ganz richtig, ich habe die Frage @PeterLeFanuLumsdaine falsch gelesen
Vin Diesel spielte in diesem Film mit...
Würden Sie einen relativ einfachen Planeten mit geologischen Bedingungen akzeptieren, die der Produktion von Silangas in großen Höhen förderlich sind?

Antworten (11)

Meteorische Ablationskugeln.

Gesteinsmaterialien, die in die Atmosphäre gelangen, können verdampfen - das sind Sternschnuppen. Meteoriten erreichen den Schmelzpunkt von Kieselsäure und auch metallischen Bestandteilen, weshalb sie auf dem Weg hinein verschwinden. Dann kann das verdampfte Material wieder kondensieren. Dies bildet Meteoriten-Ablationskügelchen. Die regnen.

Aufprallschmelzprodukte bei sehr hohen Temperaturen als Beweis für kosmische Luftstöße und Einschläge vor 12.900 Jahren

Kügelchen

Drei Standorte enthielten auffällige Ansammlungen von sowohl Kügelchen als auch SLOs, die aus stoßgeschmolzenem vesikulärem Kieselglas bestehen und strukturell ähnlich vulkanischer Schlacke sind

Wenn Ihr Planet ein Gebiet durchquerte, das voller kieselhaltiger Stoffe war (vielleicht von einem großen Einschlag auf einem Nachbarplaneten hochgeschleudert), würde dieser Stoff als Meteoriten hereinkommen. Dabei schmelzen die Meteoriten und kondensieren dann zu Ihrem Glasregen.

Sie können das Wetter haben, wie Sie möchten. Aber wenn Sie nachts draußen sitzen und die Lichtshow sehen, bringen Sie vielleicht einen befestigten Regenschirm mit.

Eine Einschränkung ist, dass ein solcher Meteoritenregen entweder inkonsistent wäre (vielleicht quasi saisonal, wenn der Planet durch das Trümmerfeld geht) oder von kurzer Dauer (da der Planet alle Trümmer auffegt, obwohl ich kein Gefühl dafür habe, wie kurzlebig (Jahre? Jahrtausende?)) oder irgendwo dazwischen. Es könnte jedoch wahrscheinlich lange genug für die Geschichte dauern.
@BBeast Meteorschauer sind, wie ich vermute, aus dem Grund, den Sie angeben, in geologischer Zeit kurzlebig. Aber die Perseiden zum Beispiel haben Hunderte von Jahren überdauert.
@BBeast Saturns Ringe sind auch ziemlich neu und werden nicht so lange halten, aber in der menschlichen Psyche sind sie immer noch ewig. Imho kann es funktionieren, galaktische Zeitspannen sind verrückt
Das klingt also nach viel Zeit, um eine Geschichte im menschlichen Maßstab zu erzählen
Wie wäre es mit einer etwas anderen Herangehensweise: Der Planet hat einen kleinen retrograden Mond, der sich spiralförmig bis zur Roche-Grenze heruntergedreht hat und auseinanderfällt. Es gibt kein Problem, durch die Trümmerwolke zu gehen, sie befindet sich im Orbit.

Die Parameter sind: Glasregen als Wetterphänomen

Insbesondere die Verdunstung von Siliziumdioxid am Äquator, atmosphärische Strömungen tragen es zu Kondensation und Regen ab. Möglicherweise gibt es Mechanismen, um Glas vom Himmel fallen zu lassen, aber ich werde mein Bestes geben, um das OP innerhalb der angegebenen Einschränkungen zu überprüfen:

Silikaquarz verdampft bei über 2230 ° C, einer Temperatur, die auf einem Planeten mit milden 65 ° Abenden nicht koexistieren kann. Tut mir leid, die Reality-Check-Antwort lautet: kein Glasregen am Strand. Aber selbst ich würde mir das nicht glauben. Also lassen Sie uns einfach das Barometer zu dieser Frage überprüfen.

Schnelle Drehung? Egal. Eine langsamere Rotation würde einen längeren Tag machen und es dem Planeten ermöglichen, tatsächlich weiter entfernt zu sein. Aber das zählt wie ein Mitesser auf der Nase unserer Maid, die an die Gleise gefesselt ist.

Wind? Wenn irgendein Planet diesen Temperaturgradienten haben könnte, würde die Luft nicht glücklich in seiner Zone bleiben. Sie haben darauf hingewiesen. Aber wie stark würden die Strömungen sein? Würden Zirkulationszellen den Sturm aufhalten? Nein. Sturmwinde , die schlimmer als Saturn sind, werden horizontalen Regen (Glasscherben??) mit Geschwindigkeiten von weit über 1.000 Meilen pro Stunde tragen und Fleisch von den Knochen Ihrer Siedler reißen. Schauen Sie sich den unten diskutierten Temperaturgradienten und die Rotationsgeschwindigkeit an, und wir brauchen keine Mathematik, um diesen Punkt abzuschließen.

In der Nähe eines heißen Sterns? Nun denn, so gehen wir vor. Betrachten wir einmal, wie nahe man einem Stern sein muss, um Quarzsand (Quarz) zu verdampfen. Denken Sie daran, dass es flüssig wird, bevor es verdampft. Flüssiger Quarz ist, wie die Frage besagt, Glas. Glas ist transparent, und dies ist ein Problem, wenn Sie Strahlung absorbieren möchten, um sie zu verdampfen. Um es klar zu sagen, wir verwenden die Strahlung der Sonne, um Quarz (Silica) zu Glas zu schmelzen und dieses Glas dann zu Silicadampf zu kochen. Die Temperatur, die wir erreichen müssen, um das flüssige Glas zu kochen, ist die wichtige Zahl. Es wird T 2 unter. Die Starttemperatur T 1 ist, wie heiß der Sand ohne Sonne ist. Das wäre im Grunde die Nachttemperatur auf dem Planeten. Für Quecksilber sind das -180 °C. Aber nehmen wir an, es existiert eine Atmosphäre, die normal ist. Geben Sie ihm eine warme Nachttemperatur von 20 ° C. OK, das fängt uns an.

Wir können die Sonne einen schwarzen Strahler nennen, aber Glas absorbiert definitiv nicht alles. Die Strahlungswärmeübertragung zwischen Graukörperoberflächen ist komplizierter als zwischen Schwarzkörpern, da Graukörper die auf sie projizierte Strahlungsenergie nicht vollständig absorbieren können – stattdessen wird ein Teil der Energie vom Glas reflektiert, wodurch mehrere Reflexions- und Absorptionswerte zwischen den Oberflächen erzeugt werden. Aber am Ende absorbiert Glas etwas Energie. Das Problem ist, dass jede Wellenlänge unterschiedlich absorbiert wird, sodass einige Farben sie aufheizen und andere direkt durchgehen. Unterm Strich ist das eine grobe Annäherung an den Absorptionskoeffizienten von Quarzglas a = 0,2

Die Wärmeübertragung von einem schwarzen Körper (der Sonne) auf einen grauen Körper (unser transparentes flüssiges Quarzglas) hat folgende Formel:

Q = A 1 ( T 1 4 T 2 4 ) a

Gut, ok. Wir kennen zumindest die beiden Temperaturen. Diese müssen in Kelvin umgewandelt werden, um hier zu funktionieren. An Ihrem Picknicktisch in Santa's Workshop geht es also derzeit gemütlich zu T 1 = 293 ° K . Unten in den Tropen brodeln die wunderschönen, glühenden, geschmolzenen Strände von Rio etwas weniger komfortabel in den Himmel T 2 = 2503 ° K . Oh schau! Diese Wolke sieht aus wie ein riesiger Glashase :)

Entschuldigung, wo waren wir? Oh ja. Mathematik. Nun müssen diese Temperaturen auf die 4. Potenz erhöht werden und der Unterschied gefunden werden:

( T 1 4 T 2 4 ) = 2503 4 293 4 = 39250337770081 7370050801 = 3.924 e 10 13

Und wir kennen die a ist 0,2, also teilen Sie unsere Temperaturdifferenz durch diese, um die Gesamtleistung zu erhalten, die zum Verdampfen des Glases benötigt wird 3.924 e 10 13 0,2 = 1.9621484 e 10 14 mal die Fläche des Glases. Nun, die Fläche spielt keine Rolle, wir setzen jeden Quadratmeter davon einem Quadratmeter der Sonne aus. Wir brauchen nur diesen Planeten, um nahe genug zu sein, um ihn zu pushen 1.9621484 e 10 14 Watt in jeden Quadratmeter Glas, und das Glas wird zu Dampf verdampfen.

Wie nah müssen wir also sein, um diese Art von Energiedichte zu erreichen? Nun, zum Glück fällt die Leistungsdichte sehr vorhersehbar mit dem Quadrat der Entfernung ab. Die Sonnenstrahlungsintensität H 0 in (W/m 2 ), Vorfall auf einem Objekt wird gefunden durch:

H 0 = R S u N 2 D 2 H S u N

Nun, das ist cool, denn die Strahlungsintensität, die wir für H 0 , ist zufällig die Strahlungsintensität, die unser Glas, das unser war, verdampfen lässt Q aus der letzten Berechnung. H 0 = Q , Radius R S u N wir können nachschlagen, genau wie H S u N , Und D ist das, was wir zu finden versuchen! Also, machen Sie die Algebra hier, bekommen D auf der rechten Seite:

D = R S u N 2 H S u N H 0 D = ( 6,95 e 10 8 km ) 2 H S u N Q D = 4.83025 e 10 17 H S u N 1.9621484 e 10 14 D = 4.83025 e 10 17 × 6.4 e 10 7 1.9621484 e 10 14 D = 396 , 925 km

Wie Sie sehen können, wird Glas schön in den Himmel verdampfen, wenn sich Ihr Planet fast in der Sonne befindet. Ich hoffe, Sie haben Ihre Zeltheringe mitgebracht, denn der Ez-up könnte Probleme haben, sich zu halten. Und der Grund dafür wäre schlecht, weil noch bevor Sie den Senf auf Ihr Schinken-Roggen-Sandwich streichen, ein Regen aus Glassplittern bei 1.000 Meilen pro Stunde für einen schlechten Tag auf dem Picknickplatz sorgen wird, und Sie werden überhaupt nichts zu behalten haben der Regen aus den Keksen.

Ich glaube wirklich, dass Ihr Planet von den Gezeitenkräften innerhalb seines Roche-Radius in Stücke gerissen wird, bevor irgendein Glasregen kondensiert, und ich glaube wirklich nicht, dass es auf diesem Planeten einen Ort gibt, an dem man ein Picknick machen kann. Das -Tag muss mit „nein“ beantwortet werden.

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Wenn Sie nicht darauf bestehen, halbwegs reines Quarzglas (Quarzglas, Borosilikat, Natronkalk oder ein Äquivalent zu optischen Formeln) zu bekommen, können Sie feststellen, dass es mehrmals im Jahr Glas auf die Erde regnet – mehr oder weniger kontinuierlich für Monate bei a Zeit, einige Jahre.

Ich meine natürlich Vulkanasche. Bei diesen Partikeln handelt es sich hauptsächlich um vulkanisches Glas, das zwar kein Siliziumdioxid von irgendeiner Reinheit ist, aber Mineralglas ist, das durch schnelles Abkühlen von Magma gebildet wird, wenn es ausbricht und in die Luft gesprüht wird. Dieser wird oft viele Kilometer hoch ausgeworfen und ist zu meinen Lebzeiten um die ganze Welt getrieben (obwohl der Fall normalerweise nicht wahrnehmbar ist, es sei denn, Sie befinden sich innerhalb von ein paar hundert Kilometern von der Eruptionsstelle).

Ich befand mich unter der Wolke des Ausbruchs des Mount St. Helens am 18. Mai 1980; wo ich war, hatten wir einen Sturz von etwas mehr als einem Zentimeter, und Bereiche näher am Berg (aber außerhalb der unmittelbaren Zerstörungszone) erreichten die zwanzigfache Tiefe. Die Asche bildete eine ziemlich einzigartige Keramikglasur, tat aber nichts Gutes für die Motoren von Autos, die in den ersten Wochen nach dem Ausbruch gefahren wurden.

Möglich, aber höchst unwahrscheinlich

Es ist über den Vulkan möglich, erfordert jedoch einige zusätzliche Schritte. Lava kann ziemlich heiß werden, aber sie erreicht ihren Höhepunkt bei etwa 1100 ° C. Ziemlich gut, aber nicht genug. Anstatt also einen Vulkan für Lava zu verwenden, verwenden wir ihn für etwas anderes – Aluminiumvorkommen. Aluminium ist ziemlich selten, kommt aber natürlich vor – nur in sauerstoffarmen Umgebungen wie Vulkanen.

Nehmen wir nun an, Sie würden dieses Aluminium mit, sagen wir, Eisenoxid mischen. Eisenoxid kommt natürlich in großen Mengen vor. Sie zu mischen ist eine Herausforderung, da es in dieser Gegend einen Vulkan gibt, aber es ist nicht unmöglich . Nur höchst unwahrscheinlich. (Außerdem sollten beide Objekte idealerweise vorher gepudert werden.) Allerdings gibt es ein interessantes Szenario, das dafür sorgen sollte - ein Tornado.

Stellen Sie sich die Szene vor – ein Tornado peitscht durch einen Steinbruch und nimmt Aluminiumsteine ​​neben Eisenoxidablagerungen auf und schlägt sie dann gegeneinander, um ein sandsturmähnliches Trümmerfeld zu bilden. Nun, das ist wichtig, weil das Mischen von Aluminium und Eisenoxid ein grobes Rezept für Thermit ist, das bei knackigen 2.200 ° C brennt. Ein Blitz (oder ehrlich gesagt nur die Reibung des Tornados) wird es in Brand setzen, und dieses Thermit selbstoxidierend ist, geht das Feuer nicht aus.

Wenn dieser Thermit-Tornado auf eine Silizium-Ablagerung (wie zum Beispiel einen Strand) trifft, kann er möglicherweise die gewünschte Glasscherbe erzeugen. Ich möchte auch darauf hinweisen, dass ich niemals auf einem Planeten leben möchte, auf dem „Thermit-Tornado“ eine Wetterbedingung ist.

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Warum hat niemand den Augapfelplaneten erwähnt ?

Nur so ist es möglich, nicht in der Sonne zu sein, nicht von Gezeitenkräften zerrissen zu werden, sich nicht auf seltene Ereignisse wie Meteoriten oder Vulkane zu verlassen.

Mit dieser Konfiguration können Sie hohe Temperaturen auf der Seite haben, die der Sonne zugewandt ist, und Menschen, die auf der dunklen Seite des Planeten leben, mit konstantem Wind mit Sand, der als kochendes Glas entstand. Da der Planet von den Gezeiten gesperrt ist, tappen die Menschen immer im Dunkeln. Selbst die Dämmerungszone ist den Menschen zu heiß, sodass die Menschen nicht einmal das Sonnenlicht einfangen können. Dort zu überleben wird schwer.

Und sandige Luft fühlt sich nicht wirklich wie ein Lavaregen an, aber das kommt dem, was Sie wollen, am nächsten.

Um 0,25 atm und Temperaturdifferenz gleichzeitig zu halten, benötigen Sie wahrscheinlich einen sehr großen Planeten. Kleiner Planet wird die Temperatur leicht mit 0,25 atm ausgleichen. Da die Schwerkraft auf 2 g begrenzt ist, muss der Planet eine sehr geringe Dichte haben, um die Größe so groß wie möglich zu halten.

Es muss also ein gezeitenabhängiger Planet sein, Menschen in permanenter Dunkelheit, ein Planet mit geringer Dichte und großer Größe.

Auch dieser Planet macht interessant, dass er aufgrund der sengenden Sonne keine Raketen einsetzen kann, ein Teil der Umlaufbahn geht über das geschmolzene Lavaauge des Planeten, was sogar Hitzeschilde zu einer unmöglichen Aufgabe machen wird, große Schwerkraft gut. Wenn der Planet auch bei gleichem g auf der Oberfläche an Größe zunimmt, wird es immer schwieriger, ihn mit einer Rakete zu verlassen. Dieser Planet ist wahrscheinlich noch schlimmer als ein Kessler-Syndrom- Planet in Bezug auf „Nein“ zur Raumfahrt. Das Verlassen des Kessler-Syndrom-Planeten ist riskant, aber möglich und wird mit der Zeit besser. Diese Hölle wird nie besser, nie besser, keine Möglichkeit, das Problem schrittweise zu lösen. Nur eine ewige Hölle ohne Ausweg.

PS Ihre Idee wird nicht funktionieren, weil ein so großer Temperaturunterschied erfordert, dass sich die Leute sogar von einer Dämmerungszone entfernen. Ihre Leute befinden sich in einer Dämmerungszone.

Vulkane sind keine „seltenen Ereignisse“ – fast jeden Tag bricht irgendwo auf der Erde mindestens einer aus (diejenigen, die den Flugverkehr nicht stören oder den Tropenparadies-Tourismus bedrohen, machen nicht immer Schlagzeilen). Vor ein paar Tagen brachen drei gleichzeitig aus.
Licht von der Sonne zur Verfügung zu haben, war keine Voraussetzung oder sogar ein "nice-to-have", so dass dies für mich kaum ein Dealbreaker zu sein scheint.
Diese Antwort passt zu meiner Intuition, dass der Planet wahrscheinlich mit seiner heißen Seite und einer unglaublich zufälligen "Goldilocks" -Seite an seinen Stern gebunden sein muss, um die Constriants zufrieden zu stellen. Der Planet WASP-121b regnet angeblich Edelsteine, aber auf seiner "kalten" Seite ist es immer noch viel zu heiß. ( en.wikipedia.org/wiki/WASP-121b ). Vielleicht würde eine schwächere Atmosphäre nicht so viel Wärme von heiß nach kalt übertragen?
@JounceCracklePop Eine höhere Schwerkraft ermöglicht es, die Atmosphäre viel dünner zu machen. Von Kilometern zu Metern bei gleichem Druck auf Meereshöhe. Das hilft am meisten. Das Nächstbeste ist ja, niedrigerer Druck. Eine größere Planetengröße hilft ebenso, wie der Wind länger reisen muss. Einige Tricks wie eine Wand, die den Wind zwischen dem Auge und dem Rest des Planeten verhindert, helfen ebenfalls. Die Temperatur ist hoch genug, um aus dem Sandregen eine massive Sandwand zu bauen. Eine Wand, die den Regen stoppt, ist wahrscheinlich das Nützlichste, um die Übertragung von Wind und Wärme zu verhindern.
Das Problem, dass es immer dunkel ist, weil man sich auf der dunklen Seite eines gezeitenabhängigen Planeten befindet und sich nicht in die Dämmerungszone begeben kann, lässt sich mit einem Mond leicht lösen. Sie haben viel Sonnenstrahlung in Ihrer Orbitalentfernung, um die heiße Seite zu erwärmen, mehr als genug, um genug zu haben, um einen mondgroßen Reflektor zu treffen, um genug Licht zu strahlen, um kein Problem für die Photosynthese und den Solarenergiebedarf der menschlichen Kolonie zu sein . Passen Sie einfach die Größe und Albedo Ihres Mondes an, um so viel Licht zu erhalten, wie Sie Ihren Menschen zur Verfügung stellen möchten, aber nicht so viel, dass Ihre Seite des Planeten zu heiß wird. Monate sind jetzt Tage.
@MatthewNajmon Ein natürlicher Mond wäre um einen gezeitengesperrten Planeten nicht stabil. Künstliche Spiegelsatelliten mit aktiver Stabilisierung könnten aber funktionieren.
Sie könnten Licht mit einem weit entfernten Doppelstern hinzufügen.
@DonaldHobson Die Wahrscheinlichkeit eines Augenplaneten genau am richtigen Ort ist bereits gering. Einen Doppelstern in allem zu haben, nur die Rifgt-Konfiguration, macht es zu einem Wunder
@LoganR.Kearsley Das einzige Instabilitätsproblem, das ich beim Platzieren eines Mondes um einen gezeitengesperrten Planeten feststellen konnte, ist, dass seine Umlaufbahn mit der Zeit abnimmt, denn um überhaupt zu umkreisen, umkreist er schneller als die Rotation des Planeten, aber das gilt beispielsweise auch für den Erdmond. In einem entropischen Universum ist nichts wirklich dynamisch „stabil“; es kann leicht lange genug dauern, um ein paar Milliarden Jahre zu haben, um damit zu arbeiten.
@MatthewNajmon Der Erdmond umkreist nicht schneller als sich die Erde dreht - ganz im Gegenteil. Und ja, ein Mond könnte eine Weile bestehen bleiben, wenn Sie ihn dort platzieren, aber es gibt keine praktikable Methode, wie er sich bilden kann. Sonnenfluten stören hohe Umlaufbahnen, und niedrige Umlaufbahnen stoßen an Roche-Grenzen und schnellen Zerfall durch Spin-Bahn-Kopplung. Es gibt einen Grund, warum weder Venus noch Merkur Monde haben, während Mars es geschafft hat, 2 einzufangen.

Eine Selbstantwort

Als zusätzlichen Hintergrund ist dies eine Frage, über die ich seit vielen, vielen Jahren ab und zu nachgedacht habe, ursprünglich inspiriert vom Exoplaneten HD 189733 b , der sehr wohl tatsächlich Silikatwolken und Glasregen haben kann . (Und die eine sehr seltsame Atmosphäre hat, ziemlich weit außerhalb des chemischen Gleichgewichts!) Kombinieren Sie das mit Larry Nivens Weltbauidee, Planeten mit einem bewohnbaren Punkt zu finden , und Sie erhalten diese Frage – gibt es eine mögliche Welt mit Glasregen wie HD 189733 b, hat aber auch einen bewohnbaren Punkt?

Die Strahlungstemperatur von [HD 189733 b] beträgt nur etwa 700 °C, was nicht heiß genug ist, um einen signifikanten Dampfdruck von Kieselsäure zu erzeugen; Seine Silikatwolken sind mit ziemlicher Sicherheit das Ergebnis höherer Temperaturen in den unteren Schichten einer sehr dichten Atmosphäre. Um überhaupt Hoffnung zu haben, einen bewohnbaren Punkt zu finden, benötigen wir eine viel dünnere Atmosphäre, um die Wärmeübertragung zu minimieren, was eine viel höhere stellare Energiezufuhr bedeutet.

Mit besonderem Dank an Vogon Poet, ich denke, es ist ziemlich klar, dass ein Mini-Mesklin doch nicht funktionieren wird - es gibt einfach keinen realistischen Weg, um genug Energie in eine Umlaufbahn zu bringen, die nicht auch zu einem Gezeitenbruch führt ... es sei denn, vielleicht , umkreisen Sie einen Überriesen, aber dann wird die Winkelgröße des Sterns am Himmel ernsthaft nicht vernachlässigbar, und Polarkälte ist keine Sache mehr. (Ich möchte darauf hinweisen, dass natürliche Gläser dazu neigen, braun oder schwarz zu sein, daher ist der Absorptionskoeffizient von 0,2 für reines Siliziumdioxid wahrscheinlich extrem pessimistisch; aber das macht keinen ausreichenden Unterschied, um das Mini-Mesklin-Konzept zu retten.) Die Roche-Grenze ist glücklicherweise keine allzu große Sache – wir brauchen nur einen Stern, der heißer als unsere Sonne ist, um die gleiche Leistung in einer gezeitengünstigeren Entfernung zu liefern. (Das'keine Voraussetzung.)

Und ich hatte zuvor die Möglichkeit der gezeitengesperrten Augapfelwelt verworfen, weil sich herausstellte, dass selbst relativ dünne Atmosphären überraschend gut Wärme übertragen, gemäß Simulationen der Atmosphären synchron rotierender terrestrischer Planeten, die M-Zwerge umkreisen , und siedende Kieselsäure bei 2230 ° C (siedet alles , wirklich, wenn es planetenbildende Mengen davon gibt) wird eine dichte Atmosphäre erzeugen; buchstäblich 1 bar Atmosphäre, basierend auf der Definition, wie Siedepunkte gemessen werden! (Dh Normalsiedepunkt = die Temperatur, bei der der Dampfdruck einer Substanz 1 Atmosphäre beträgt.)

Aber dann entdeckte ich dieses schöne Papier über das Phasendiagramm von Hochtemperatur-Kieselerde, das alle möglichen nützlichen Informationen enthält – aber am kritischsten stellt sich heraus, dass die Dampfphasen-Grenzkurve von reinem Kieselerde nicht besonders steil ist, und Kieselsäure hat tatsächlich noch einen ziemlich signifikanten Dampfdruck bei viel niedrigeren Temperaturen. Ein "bloßer" 1160C bringt zB immer noch einen Dampfdruck von ca. 0,25 bar. Darüber hinaus weist die Dampfphase eine starke Dissoziation auf, wobei die größten Anteile gasförmiger Komponenten Siliziummonoxid und zweiatomiger Sauerstoff sind – und Siliziummonoxid hat einen viel niedrigeren Siedepunkt als Siliziumdioxid (Siliziumdioxid) – und hat eine viel höhere optische Absorption und einen viel höheren Emissionsgrad!

Um also streng den Anforderungen der Frage gerecht zu werden, benötigen wir einen Punkt – den substellaren Punkt – auf der Oberfläche, um tatsächlich 2230 ° C zu erreichen, aber die Dinge können sich schnell abkühlen, wenn sie sich von diesem Punkt entfernen, und immer noch einen sehr weiten Bereich von Kieselsäure unterstützen Wolken und Glasregen. Und wirklich, es muss überhaupt nicht 2230 ° C erreichen - der Siedepunkt von Kieselsäure unter einer vollen Erdatmosphäre. Und wir können auch ganz zufällig mit abiotisch erzeugtem freien Sauerstoff in der Atmosphäre enden!

Nun bleibt die Frage: Können wir diese Hochtemperatur-Silikatatmosphäre von einer Niedrigtemperaturregion isolieren, in der Menschen überleben könnten? Nun, wenn die Temperatur auf etwa 500 °C fällt, sinkt der Dampfdruck auf das Millibar-Niveau, sodass es über diesen Punkt hinaus nicht mehr viel weiteren atmosphärischen Wärmetransport geben wird. Daher vermute ich, dass wir die Hitze auf der Tagseite einer synchron rotierenden Augapfelwelt isolieren können . Solange die Temperatur nicht zu heiß ist, zu vielder Tagseite, was zur Erzeugung einer weltumspannenden Hochdruck-Silikatatmosphäre führen würde, sollte es möglich sein, für relativ niedrige Drücke zu sorgen, die durch Verdunstung nahe dem substellaren Punkt erzeugt werden, der Silikatwolken und Glasregen über den größten Teil der Tagseite trägt durch Sieden verursachte Atmosphäre, die nicht allzu weit hinter dem Terminator ausfriert. Dadurch wird ein geologisches Recyclingsystem eingerichtet, in dem Material vom subsolaren Punkt weg verdampft, abgelagert wird, um Lavaozeane auf der Tagesseite zu bilden und schließlich Berge in der Nähe des Terminators zu bilden, und kurzfristig zur Wiederverdampfung durch den Oberflächenlavastrom zurückkehrt fließt und langfristig durch die Mantelzirkulation und das Gewicht der Berge den Mantel nach unten drückt und einen Auftrieb in der Nähe des substellaren Punktes verursacht.

(Beachten Sie, dass, während einige reine Mineralien und Metalle Schmelzpunkte über 2230 ° C haben, solche Substanzen auf einem Planeten mit ungefähr erdähnlicher Zusammensetzung relativ selten sind, dazu neigen, schwer zu sein und sich daher nicht an der Oberfläche eines Lavaozeans zu konzentrieren, und sich in jedem auflösen andere, so dass so ziemlich alles flüssig ist, wenn Sie 1200 ° C erreichen. Wir müssen uns also keine Sorgen darüber machen, dass sich Kontinente aus feuerfesten Materialien bilden und der Flüssigkeit / Dampf-Silikat-Zyklus angehalten wird.)

Dies würde die dunkle Seite extrem kalt lassen, genau wie auf Merkur, weil Gestein kein großer Wärmeleiter durch den Großteil des Planeten ist. Das lässt sich jedoch leicht beheben, wenn wir dem System einfach einen zweiten Stern hinzufügen, der der dunklen Seite einen regelmäßigen Tag-Nacht-Zyklus verleiht.

Alles, was bleibt, sind ein paar nette Extras; Wir können die dunkle Seite bequem erwärmen, indem wir einen zweiten Stern einführen, aber können wir irgendwo auf dieser dunklen Hemisphäre eine Region mit 0,25 Bar Atmosphäre platzieren, die nicht in thermischem Kontakt mit der Tagseite steht? Dafür muss ich ein solides Vielleicht geben , basierend auf dem Konzept hinter Larry Nivens Welt von Canyon und dem realen Hellas-Einschlagsbecken . Setzen Sie einen ausreichend tiefen Einschlagskrater oder eine Schlucht mit Krustenkontraktion wie das Valles Marineris auf dem Mars darauf, und abiotisch dissoziierter Sauerstoff kann ihn einfach langsam füllen ....

Das Kochen auf einem Planeten mit einer Atmosphäre von 0,25 bar erzeugt keinen Druck von 1 bar. Es erzeugt einen Druck von 0,25 bar. Bar ist 100 kPa. Gleiches gilt für atm, atm ist 101 kPa. Gute Idee mit dem tiefen Becken oder Canyon auf der kalten Seite, dies hilft, indem es im Durchschnitt eine dünnere Atmosphäre zulässt. Ich mag die Idee eines zweiten Sterns nicht – er muss weiter vom Stern entfernt sein als ein Planet. In den meisten Konfigurationen lange Winter auf der kalten Seite des Planeten machen. Es sollte für die Temperatur ausreichen, einfach etwas Wärme von der heißen Seite entweichen zu lassen. Und ewige Dunkelheit scheint dem Autor in Ordnung zu sein
@SurprisedSeagull "Das Kochen auf einem Planeten mit 0,25 bar Atmosphäre erzeugt keinen Druck von 1 bar." Ja? Und? "In den meisten Konfigurationen lange Winter auf der kalten Seite des Planeten machen." Eine Welt, die nahe genug an ihrem Primärstern ist, um Kieselsäure auf der Tagesseite zu schmelzen, wird ein extrem kurzes Jahr in der Größenordnung von Tagen haben, und das ist es, was die Länge der Tag/Nacht-Zyklen des zweiten Sterns festlegt.
Abhängig von der Abkühlgeschwindigkeit erhalten Sie möglicherweise eher kristallinen Quarz als Glas. Reines Quarzglas (dh Quarzglas) ist viel schwieriger herzustellen als beispielsweise Natron-Kalk-Silikatglas; bei 100 % SiO2 neigt man zur Kristallisation bei Abkühlungsgeschwindigkeiten, die Glas in Mehrelementsystemen erzeugen würden. Ich bin mir nicht sicher, ob Sie sich für die Unterscheidung interessieren. Die Menschen auf eurem Planeten werden es aber tun; Quarz schädigt die Lunge stark.
Wenn etwas Kalium oder Natrium (Oxid) in der Nähe ist, kann das Wasser die abgeschiedene Kieselsäure als gelöste Natrium- oder Kaliumsilikate auslaugen und die eutektische Temperatur stark senken. Dies kann für den Umgang mit sekundären Problemen hilfreich sein. Sie verflüchtigen sich bei etwa 1000 ° C, hätten also einen parallelen Zyklus zu Ihrem Siliziumdioxid.

Erster Teil: Schwerkraftbezogen

Zunächst fragt der letzte Satz der Frage nach Glasregen auf einem Planeten, auf dem Menschen landen können. Aber der Rest der Frage fragt nach einem Planeten, der in Teilen für Menschen bewohnbar wäre. Es gibt einen großen Unterschied zwischen einer Welt, die für Menschen bewohnbar ist, und einer Welt, auf der Menschen landen und sogar lebend von dort abheben können, wie Ihnen jeder Astronaut, der jemals auf dem Mond war, bestätigen kann.

Abgesehen von der Frage der Temperaturen, wäre die beschriebene Welt für Menschen bewohnbar?

Der Nice-to-have-Bereich umfasst:

Im für den Menschen angenehmen Temperaturbereich überschreitet die Oberflächengravitation 2 g nicht.

In Habitable Planets for Man , 1964, diskutiert Stephen H. Dole die Anforderungen an eine bewohnbare Welt.

Dole erläutert die Anforderungen an die menschliche Schwerkraft auf den Seiten 11-13. Doles sagt, dass es damals keine Beweise für eine Mindestanforderung an die Schwerkraft gab – jetzt gibt es viele Hinweise darauf, dass längere Aufenthalte in der Mikrogravitation schlechte Auswirkungen auf die menschliche Gesundheit haben, und niemand weiß noch, was die untere Grenze der Schwerkraft sein wird.

Für die obere Schwerkraftgrenze diskutiert Dole Experimente mit Menschen in Zentrifugen. Männer mit geeigneter Unterstützung und in der richtigen Haltung können einige g für kurze Zeit aushalten. Männer können auch gehen und sich bewegen und Objekte mit einer höheren Schwerkraft als 1 g manipulieren.

Tests zeigten, dass die Zeit, die benötigt wurde, um verschiedene Aufgaben zu erledigen, mit zunehmender Schwerkraft zunahm und dass die Zeiten über 2 g ziemlich lang wurden.

Dole bezweifelte, dass Menschen jemals eine Welt mit einer Oberflächengravitation von über 1,25 oder 1,5 g besiedeln wollten.

Es gibt mehrere Möglichkeiten, wie Sie auf diese Informationen reagieren können:

  1. Graben Sie Forschungsergebnisse aus, die darauf hindeuten, dass Menschen bereit wären, einen 2-g-Planeten zu kolonisieren, weil seine Auswirkungen nicht so schlimm sind, wie gedacht, als Dole schrieb.

  2. Entscheiden Sie, dass die Oberflächengravitation in den von Menschen bewohnten Teilen des Planeten nicht mehr als 1,25 g oder 1,5 g betragen wird.

    Ich stelle fest, dass dies dazu führen wird, dass die Oberflächengravitation am Äquator etwas geringer ist als in den für Menschen bewohnbaren Regionen. Was viel ausmachen kann oder auch nicht, wenn niemand jemals zum Äquator geht.

    Wie ich gerade gesagt habe, wenn Sie sich für einen scheibenförmigen Planeten entscheiden, einen Mini-Mesklin, wird die Oberflächengravitation mit dem Breitengrad variieren. Und die Fluchtgeschwindigkeit auch, denke ich. Und unglücklicherweise für Science-Fiction-Autoren nehmen die Oberflächengravitation und die Fluchtgeschwindigkeit nicht mit der gleichen Rate zu oder ab, sondern müssen separat berechnet werden. Und die Fluchtgeschwindigkeit ist wichtig für die Fähigkeit des Planeten, eine Atmosphäre lange genug aufrechtzuerhalten, damit der Planet für Menschen bewohnbar wird.

    Auf den Seiten 34 bis 35 erörtert Dole die Beziehung zwischen Austrittsgeschwindigkeit und atmosphärischer Retention.

    Möglicherweise müssen Sie auch die Umlaufgeschwindigkeit am Äquator Ihres Planetendesigns berechnen.

  3. Sie können entscheiden, dass die menschlichen Kolonisten von vielen Generationen von Menschen abstammen, die Planeten mit immer höherer Oberflächengravitation kolonisiert haben, wodurch sie darauf konditioniert wurden, in einer höheren Schwerkraft zu überleben und glücklich zu sein, als es Menschen von der Erde könnten.

  4. Oder vielleicht wurden die Kolonisten auf Ihrem Planeten genetisch verändert, um eine größere Toleranz gegenüber hoher Schwerkraft zu haben als unmodifizierte Menschen.

  5. Vielleicht nutzen die Kolonisten auf Ihrem Planeten die Anti-Schwerkraft, um ihre Gebäude und Siedlungen komfortabel und gesund zu gestalten, und vielleicht benutzen sie Anti-Schwerkraft-Fahrzeuge und tragen Anti-Schwerkraft-Gürtel, wenn sie im Freien erkunden oder arbeiten.

  6. Oder vielleicht haben die Menschen eine andere Welt im System mit geringerer Schwerkraft kolonisiert und kommen nur auf Ihren Planeten mit hoher Schwerkraft, um reiche Touristen für kurze Besuche mitzunehmen, die ihre Gesundheit nicht gefährden. Vielleicht kommen die Touristen auf den Planeten, um exotische Kreaturen zu jagen, oder um ein großes Naturwunder zu sehen, oder um den Glasregen zu erleben, oder aus irgendeinem anderen Grund. Und möglicherweise könnte die Entdeckung, dass die Besuche auf dem Planeten des Grasregens tatsächlich eine zu lange Exposition gegenüber der hohen Schwerkraft beinhalten und die Gesundheit der Menschen gefährden, ein Handlungspunkt sein.

Zweiter Teil: Schnelle Rotation .

Der Planet Erde hat einen Äquatorradius von 6.378,137 Kilometern und einen Äquatorumfang von 40.075,017 Kilometern. Da es sich einmal am Tag, einmal in 24 Stunden von 3.600 Sekunden oder einmal in 86.400 Sekunden dreht, hat die Materie auf der Äquatoroberfläche der Erde eine Rotationsgeschwindigkeit von 0,4638312 Kilometern pro Sekunde.

Tatsächlich sind 24 Stunden der synodische Tag der Erde, die Zeit, die benötigt wird, um sich in Bezug auf die Sonne um 360 Grad zu drehen. Das ist etwas länger als der Sternentag, die Zeit, die die Erde braucht, um eine physikalische Umdrehung in Bezug auf die Sterne zu vollenden, und die Zeit, die dazu führt, dass sich der Äquator leicht ausbeult.

Die siderische Rotationsperiode der Erde beträgt etwa 23 Stunden (jeweils 3.600 Sekunden), 56 Minuten (jeweils 60 Sekunden) und 4.100 Sekunden lang. Also 82.800 Sekunden plus 3.360 Sekunden plus 4.100 Sekunden. Oder 86.164,1 Sekunden. Material an der Oberfläche des Erdäquators bewegt sich also mit einer Geschwindigkeit von 0,465101 Kilometern pro Sekunde.

Stellen Sie sich einen Planeten vor, der den doppelten äquatorialen Radius und Umfang der Erde und die gleiche siderische Rotationsperiode hat. Es wird eine äquatoriale Oberflächenrotationsperiode von 0,930202 Kilometern pro Sekunde haben.

Ein Planet, der den dreifachen Äquatorradius mit der gleichen Rotationsperiode wie die Erde hat, hat eine äquatoriale Oberflächengeschwindigkeit von 1,395306 Kilometern pro Sekunde.

Ein Planet, der den vierfachen Äquatorradius mit der gleichen Rotationsperiode wie die Erde hat, hat eine äquatoriale Oberflächengeschwindigkeit von 1,860404 Kilometern pro Sekunde.

Usw.

Stellen Sie sich also Planeten vor, die den gleichen Äquatorradius wie die Erde haben, sich aber schneller drehen als die äquatoriale Oberflächengeschwindigkeit der Erde von 0,465101 Kilometern pro Sekunde.

Ein Planet, der sich in einer halben siderischen Rotationsperiode doppelt so schnell dreht, hat eine äquatoriale Oberflächengeschwindigkeit von 0,930202 Kilometern pro Sekunde.

Ein Planet, der sich in 1/3 einer siderischen Rotationsperiode dreimal so schnell dreht, hat eine äquatoriale Oberflächengeschwindigkeit von 1,395303 Kilometern pro Sekunde.

Ein Planet, der sich in 1/4 einer siderischen Rotationsperiode viermal so schnell dreht, hat eine äquatoriale Oberflächengeschwindigkeit von 1,86040404 Kilometern pro Sekunde.

Ein Planet, der sich in 1/5 einer siderischen Rotationsperiode fünfmal so schnell dreht, hat eine äquatoriale Oberflächengeschwindigkeit von 2,325505 Kilometern pro Sekunde. Es dreht sich einmal in 17.230,82 Sekunden, 4,78 Stunden.

Ein Planet, der sich in 1/10 einer siderischen Rotationsperiode zehnmal so schnell dreht, hat eine äquatoriale Oberflächengeschwindigkeit von 4,65101 Kilometern pro Sekunde. Sie dreht sich einmal in 8.615,41 Sekunden, 2,393 Stunden.

Ein Planet, der sich in 1/15 einer siderischen Rotationsperiode fünfzehnmal so schnell dreht, hat eine äquatoriale Oberflächengeschwindigkeit von 6,97515 Kilometern pro Sekunde. Es dreht sich einmal in 5.744,27 Sekunden, 1,596 Stunden.

Ein Planet, der sich in 1/20 einer siderischen Rotationsperiode zwanzigmal so schnell dreht, hat eine äquatoriale Oberflächengeschwindigkeit von 9,30202 Kilometern pro Sekunde. Es dreht sich einmal in 4.308,205 Sekunden, 4,78 Stunden.

Natürlich werden Planeten, die so schnell rotieren, flacher, sodass Planeten mit Erdmasse mit diesen Rotationsraten größere äquatoriale Durchmesser und somit schnellere Rotationsgeschwindigkeiten auf ihren äquatorialen Oberflächen haben würden.

Dole diskutiert die Abplattung rotierender Planeten auf den Seiten 41 bis 46. Und aus seiner Diskussion geht hervor, dass es für einen Planeten wahrscheinlich schwierig wäre, mit einem hohen Grad an Abplattung aufgrund der Rotation intakt zu bleiben.

Dole diskutierte auf den Seiten 58 bis 61 die Auswirkungen der Rotationsraten auf die Bewohnbarkeit von Planeten. Wenn sich der Planet zu langsam dreht, werden die langen Tage und langen Nächte zu heiß und zu kalt, und Pflanzen könnten während der langen Nächte an Sonnenlichtmangel sterben. Dole entschied, dass eine Rotationsperiode von 96 Stunden (4 Erdentagen) ungefähr die maximale Länge sein würde, die mit der Bewohnbarkeit vereinbar ist.

Und Dole sagte, wenn sich ein Planet zu schnell dreht, würde seine Oberflächengravitation am Äquator auf Null fallen oder er würde instabil werden.

Wenn die Rotationsgeschwindigkeit stetig erhöht würde, würde ein Grenzpunkt erreicht, wenn die Oberflächengravitation am Äquator auf Null fällt und Materie vom Planeten verloren geht oder wenn die Form der Oberfläche instabil wird und die Achsensymmetrie verloren geht.

Es ist schwer zu sagen, welche Extreme der Rotationsgeschwindigkeit mit der Bewohnbarkeit vereinbar sind. Diese Extreme könnten jedoch auf beispielsweise 96 Stunden (4 Erdtage) pro Umdrehung am unteren Ende der Skala und 2 bis 3 Stunden pro Umdrehung am oberen Ende oder bei Winkelgeschwindigkeiten geschätzt werden, bei denen die Form aufgrund von Instabilitäten instabil wird zu hoher Drehzahl.

Die Erde hat einen Äquatorradius von 6.378,137 Kilometern. Gemäß diesem Umlaufrechner hätte ein Satellit der Erde 6.378,14 Kilometer vom Zentrum entfernt oder 0 Kilometer über dem Äquator eine Umlaufzeit von 1 Stunde 24 Minuten und eine Umlaufgeschwindigkeit von 7,9053 Kilometer pro Sekunde (km/s).

https://keisan.casio.com/exec/system/1224665242

Ein Satellit in doppelter Entfernung hätte eine Umlaufgeschwindigkeit von 5,5899 km/s und eine Umlaufzeit von 3 Stunden 58 Minuten.

Ein Satellit in dreifacher Entfernung hätte eine Umlaufgeschwindigkeit von 4,5641 km/s und eine Umlaufzeit von 7 Stunden 19 Stunden Minuten.

Ein Satellit in vierfacher Entfernung hätte eine Umlaufgeschwindigkeit von 3,9526 km/s und eine Umlaufzeit von 11 Stunden 15 Minuten.

Ein Satellit in fünffacher Entfernung hätte eine Umlaufgeschwindigkeit von 35353 km/s und eine Umlaufzeit von 15 Stunden 44 Minuten.

Ein Satellit in 10-facher Entfernung hätte eine Umlaufgeschwindigkeit von 2,4998 km/s und eine Umlaufzeit von 44 Stunden 31 Minuten.

Ein Satellit in 15-facher Entfernung hätte eine Umlaufgeschwindigkeit von 2,411 km/s und eine Umlaufzeit von 81 Stunden 48 Minuten.

Ein Satellit in 20-facher Entfernung hätte eine Umlaufgeschwindigkeit von 1,7676 km/s und eine Umlaufzeit von 125 Stunden 56 Minuten.

Wenn also eine Welt mit der Masse der Erde einen um ein Vielfaches größeren Durchmesser als die Erde hat und sich mit der gleichen Periode wie die Erde dreht, wird Material an der Äquatoroberfläche eine Oberflächengeschwindigkeit haben, die größer ist als die Umlaufgeschwindigkeit, und sich zu einer höheren bewegen umkreisen und die Oberfläche des Planeten verlassen.

Und wenn eine Welt mit der Masse der Erde den gleichen Durchmesser wie die Erde hat, sich aber zu oft schneller dreht als die Erde, wird Material an der Äquatoroberfläche eine Oberflächengeschwindigkeit haben, die größer ist als die Umlaufgeschwindigkeit, und sich in eine höhere Umlaufbahn bewegen und verlassen die Oberfläche des Planeten.

Daher gibt es Grenzen dafür, wie schnell ein Planet mit der Masse der Erde rotieren kann und wie abgeflacht er werden kann, bevor er zu zerfallen beginnt.

Eine Möglichkeit, dies zu umgehen, besteht natürlich darin, die Masse des Planeten zu erhöhen, um ihm in unterschiedlichen Abständen vom Zentrum eine höhere Umlaufgeschwindigkeit zu verleihen, wodurch die Umlaufgeschwindigkeit höher als die äquatoriale Oberflächengeschwindigkeit wird.

Aber es gibt Grenzen dafür, wie viel Sie die Masse des Planeten erhöhen können, ohne die Oberflächengravitation zu erhöhen und andere negative Auswirkungen zu haben.

Beispielsweise gelten Plattentektonik und eine Magnetosphäre, die von einer flüssigen Zwischenregion der Erde erzeugt wird, als wünschenswert für die Bewohnbarkeit eines Planeten.

Dieser Artikel legt nahe, dass die Masse einer Welt bestimmt, ob sie diese wünschenswerten Eigenschaften haben kann.

https://faculty.washington.edu/rkb9/publications/hb13.pdf

Auf Seite 20:

Eine Mindestmasse eines Exomonds ist erforderlich, um einen magnetischen Schild auf einer Milliarden-Jahres-Zeitskala anzutreiben (MsT0.1M4; Tachinami et al., 2011); um eine substanzielle, langlebige Atmosphäre aufrechtzuerhalten (MsT0.12M4; Williams et al., 1997; Kaltenegger, 2000); und um die tektonische Aktivität anzutreiben (MsT0.23M4; Williams et al., 1997), was notwendig ist, um die Plattentektonik aufrechtzuerhalten und den Kohlenstoff-Silikat-Kreislauf zu unterstützen. Schwache interne Dynamos wurden in Merkur und Ganymed entdeckt (Gurnett et al., 1996; Kivelson et al., 1996), was darauf hindeutet, dass Satellitenmassen > 0,25 M4 für Überlegungen zur Bewohnbarkeit des Exomonds ausreichend sind. Diese untere Grenze ist jedoch keine feste Zahl. Weitere Energiequellen – wie radiogene und Gezeitenheizung sowie die Auswirkung der Zusammensetzung und Struktur eines Mondes – können die Grenze in beide Richtungen verändern. Eine obere Massengrenze ist durch die Tatsache gegeben, dass zunehmende Masse zu hohen Drücken im Inneren des Planeten führt, was die Mantelviskosität erhöht und die Wärmeübertragung im gesamten Mantel sowie im Kern verringert. Oberhalb einer kritischen Masse wird der Dynamo stark unterdrückt und wird zu schwach, um ein Magnetfeld zu erzeugen oder Plattentektonik aufrechtzuerhalten. Diese maximale Masse kann um 2M4 platziert werden (Gaidos et al., 2010; Noack und Breuer, 2011; Stamenkovic´ et al., 2011). Wenn wir diese Bedingungen zusammenfassen, erwarten wir, dass ungefähr Monde mit Erdmasse bewohnbar sind, und diese Objekte könnten mit dem neu gestarteten Projekt Hunt for Exomoons with Kepler (HEK) (Kipping et al., 2012) nachweisbar sein. was die Mantelviskosität erhöht und die Wärmeübertragung im gesamten Mantel sowie im Kern verringert. Oberhalb einer kritischen Masse wird der Dynamo stark unterdrückt und wird zu schwach, um ein Magnetfeld zu erzeugen oder Plattentektonik aufrechtzuerhalten. Diese maximale Masse kann um 2M4 platziert werden (Gaidos et al., 2010; Noack und Breuer, 2011; Stamenkovic´ et al., 2011). Wenn wir diese Bedingungen zusammenfassen, erwarten wir, dass ungefähr Monde mit Erdmasse bewohnbar sind, und diese Objekte könnten mit dem neu gestarteten Projekt Hunt for Exomoons with Kepler (HEK) (Kipping et al., 2012) nachweisbar sein. was die Mantelviskosität erhöht und die Wärmeübertragung im gesamten Mantel sowie im Kern verringert. Oberhalb einer kritischen Masse wird der Dynamo stark unterdrückt und wird zu schwach, um ein Magnetfeld zu erzeugen oder Plattentektonik aufrechtzuerhalten. Diese maximale Masse kann um 2M4 platziert werden (Gaidos et al., 2010; Noack und Breuer, 2011; Stamenkovic´ et al., 2011). Wenn wir diese Bedingungen zusammenfassen, erwarten wir, dass ungefähr Monde mit Erdmasse bewohnbar sind, und diese Objekte könnten mit dem neu gestarteten Projekt Hunt for Exomoons with Kepler (HEK) (Kipping et al., 2012) nachweisbar sein.

Dies deutet darauf hin, dass die obere Masse einer bewohnbaren Welt etwa 2,0 Erdmassen betragen sollte.

Ihre Quellen sind:

Gaidos, E., Conrad, CP, Manga, M. und Hernlund, J. (2010) Thermodynamics limits on magnetodynamos in rocky exoplanets. Astrophysik J 718: 596–609.

Noack, L. und Breuer, D. (2011) Plattentektonik auf erdähnlichen Planeten [EPSC-DPS2011-890]. In EPSC-DPS Joint Meeting 2011, European Planetary Science Congress und Division for Planetary Sciences der American Astronomical Society. Online verfügbar unter http://meetings.copernicus.org/epsc-dps2011 .

Stamenkovic´, V., Breuer, D., and Spohn, T. (2011) Thermal and transport properties of mantle rocks at high pressure: applications to super-earths. Ikarus 216:572–596.

Und ein felsiger Planet mit zu viel Masse wird eine ausreichend hohe Fluchtgeschwindigkeit haben, um große Mengen an Helium oder sogar Wasserstoff zu gewinnen, und wird so zu einem Gasriesen. Die enormen Drücke und Temperaturen in den Kernen von Gasriesen bedeuten, dass sie keine festen Oberflächen haben, auf denen sie stehen können.

Dritter Teil: Vorschläge

Erstens: Vielleicht hat oder hatte Ihr Planet mehrere kleine Monde. Eine Kollision von Monden könnte sie in Lava verwandelt haben, die eine Art Glas ist. Die geschmolzene Lava kühlte allmählich ab und verfestigte sich zu einem Bimsstein. Dann hätte eine weitere Kollision mit einem anderen Mond den Bimssteinmond in einen Ring zersplittern können. Partikel unterschiedlicher Masse können sich in unterschiedliche Entfernungen vom Planeten bewegen, und Kollisionen zwischen Partikeln können entweder dazu führen, dass sie zu größeren Stücken zusammenklumpen oder in kleinere Stücke zerbrechen.

Und vielleicht könnten Gezeitenwechselwirkungen mit dem Planeten, dem Stern, anderen Ringpartikeln und allen überlebenden Monden dazu führen, dass Ringartikel der richtigen Größe in Richtung des Planeten wirbeln und schließlich in Schauern auf die Oberfläche fallen.

Es wird spekuliert, dass herabfallendes Ringmaterial den Äquatorkamm auf Iapetus, einem Mond des Saturn, geschaffen haben könnte.

Die Entstehung des Rings hätte jedoch wahrscheinlich früh in der Geschichte des Planeten stattgefunden, bevor er in der Lage war, fortgeschrittene sauerstoffatmende Lebensformen zu unterstützen. Und das Ringsystem würde wahrscheinlich nur einige zehn oder hundert Millionen Jahre bestehen, sodass der Planet wahrscheinlich immer noch nicht für fortgeschrittene Lebensformen bewohnbar wäre, wenn das Ringsystem verschwunden wäre.

Vielleicht ereigneten sich die Kollisionen und die Bildung des Ringsystems ungewöhnlich spät in der Geschichte des Sonnensystems, als der Planet bereits bewohnbar war. Oder vielleicht geschah es, als der Planet jung war, aber eine fortgeschrittene Zivilisation den Planeten terraformte, um ihn Milliarden von Jahren zu bewohnen, bevor er sonst bewohnbar geworden wäre.

Zwei) Kryovulkanismus.

Ein Beispiel für Kyrovulkanismus ist Triton, der große Neptunmond.

Die Sonde Voyager 2 beobachtete 1989 eine Handvoll geysirartiger Eruptionen von Stickstoffgas und mitgerissenem Staub unter der Oberfläche von Triton in bis zu 8 km hohen Schwaden.[32][58] Triton ist somit zusammen mit Erde, Io, Europa und Enceladus einer der wenigen Körper im Sonnensystem, auf dem aktive Eruptionen irgendeiner Art beobachtet wurden.[59] Die am besten beobachteten Beispiele heißen Hili und Mahilani (nach einem Zulu-Wassergeist bzw. einem tongaischen Seegeist).[60]

Alle beobachteten Geysire befanden sich zwischen 50° und 57° S, dem Teil der Oberfläche von Triton nahe dem subsolaren Punkt. Dies deutet darauf hin, dass die Sonnenwärme, obwohl sie in Tritons großer Entfernung von der Sonne sehr schwach ist, eine entscheidende Rolle spielt. Es wird angenommen, dass die Oberfläche von Triton wahrscheinlich aus einer durchscheinenden Schicht aus gefrorenem Stickstoff besteht, die über einem dunkleren Substrat liegt, was eine Art "soliden Treibhauseffekt" erzeugt. Sonnenstrahlung durchdringt die dünne Oberflächeneisdecke, erwärmt und verdampft langsam Stickstoff unter der Oberfläche, bis sich genug Gasdruck ansammelt, damit er durch die Kruste ausbrechen kann.[7][45] Ein Temperaturanstieg von nur 4 K über die umgebende Oberflächentemperatur von 37 K könnte Eruptionen in die beobachteten Höhen treiben.[58] Obwohl allgemein als "kryovulkanisch" bezeichnet, Diese Stickstofffahnenaktivität unterscheidet sich von Tritons Kryovulkanausbrüchen in größerem Maßstab sowie von vulkanischen Prozessen auf anderen Welten, die von interner Hitze angetrieben werden. Es wird angenommen, dass CO2-Geysire auf dem Mars jeden Frühling auf die gleiche Weise wie die Geysire von Triton aus der Südpolkappe ausbrechen.[61]

https://en.wikipedia.org/wiki/Triton_(moon)#Cryovulcanism

Turbulenzen an der Oberfläche von Triton erzeugen eine Troposphäre (eine "Wetterregion"), die auf eine Höhe von 8 km ansteigt. Streifen auf der Oberfläche von Triton, die von Geysirfahnen zurückgelassen wurden, deuten darauf hin, dass die Troposphäre von saisonalen Winden angetrieben wird, die in der Lage sind, Material von über einem Mikrometer Größe zu bewegen.[45]

https://en.wikipedia.org/wiki/Triton_(moon)#Cryovulcanism

Die Winde in Tritons ultradünner Atmosphäre sind also in der Lage, winzige Partikel im Plus von Dampf aus den Geysiren zu bewegen.

Angenommen, Ihr Planet hat viele eisige Materialien und viel Mineralglas von Vulkanausbrüchen, Asteroideneinschlägen oder was auch immer, vermischt mit dem Eis. Interne Hitze und Hitze des Sterns können viel Eis zu Flüssigkeiten schmelzen und zu Gasen verdampfen. Wenn sich der Gasdruck zu hoch aufbaut, platzen die Gase durch das Eis und treten in die Atmosphäre ein, wobei sie kleine Glaspartikel mit sich führen.

Der Glasstaub kann später an verschiedenen Stellen herabregnen. Wenn das Glas die gleiche Größe wie der Staub hat, um den sich Wassertropfen bilden, könnte es der Kern der eigentlichen Regentropfen sein, die herabregnen. Ich weiß nicht, ob das Regenwasser entglast werden müsste, bevor es trinkbar wäre.

Aber wie kann es auf einem so warmen Planeten wie der Erde einen Kyrovulkanismus geben?

Ich persönlich habe erst vor wenigen Tagen Eisflecken über flüssigem Wasser beobachtet. Der Hund, mit dem ich spazieren ging, setzte sich in einen und brach das Eis auf, damit er sich im Schlamm suhlen konnte.

Es gibt viel permanentes Eis auf der Erde und viel mehr saisonales Eis. Und während der Eiszeiten gab es mehr Eis.

Wenn der Planet lange genug Tage hat, könnte möglicherweise das meiste Eis in den Äquatorregionen während der langen Tage zu Wasserdampf sublimieren. Während der langen Nächte wird der meiste Wasserdampf zu flüssigem Wasser und Tau, und dann bildet sich Eis über dem flüssigen Wasser. Am Morgen erwärmt die Sonne das mit Glasstaub vermischte eingeschlossene Wasser unter dem Eis, und Wasserdampf baut sich auf, bis er in Giesern ausbricht und viel Glasstaub mit sich führt. Der Regen aus Wasser und Glasstaub kann kurz nach Sonnenuntergang erfolgen.

Das sind also meine Vorschläge.

Die Dinge werden sich nach einer gewissen Zeit beruhigen.

Nehmen wir an, dass es so passiert, wie Sie es gesagt haben. Dann werden im Laufe der Zeit alle Silikatfelsen am Äquator verdampfen und kondensieren und in den niedrigen Breiten als Glas ausregnen .

Danach gibt es keine Silikatfelsen mehr am Äquator und keine Glasregengefahr mehr.

Was, glauben Sie, würde an ihre Stelle treten? Kieselsäure macht 59 % der Erdkruste aus, und die meisten anderen Komponenten haben niedrigere Schmelzpunkte.
@Logan R. Kearsley Silica macht 59% der Erdkruste aus, ist aber nicht an den Äquator gebunden. Der Prozess der Glasherstellung findet nur am Äquator statt. An anderen Orten ist die Temperatur normal. Wenn die gesamte Kieselsäure am Äquator verschwunden ist, bleibt nur noch etwas übrig, das 2230 ° C überleben kann.
Das ist 100% richtig IMO. Damit dies "für immer" fortgesetzt werden kann, benötigen Sie einen Kreislauf, einen Weg, damit das Ding, das verdunstet / verdampft (in Ihrem Fall Kieselsäure), an den Ort zurückkehrt, an dem es verdunstet / verdampft. Überprüfen Sie den Wasserkreislauf, sehen Sie, was nach dem Regen passiert, und stellen Sie sich vor, wie das in Ihrem Fall mit Kieselsäure passieren würde. So wie Sie die Dinge beschrieben haben, wird es nicht natürlich passieren, und ich sehe kaum einen Grund dafür, dass die Leute es künstlich tun sollten. Letztendlich (wahrscheinlich VIEL früher als Ihre Siedler ankommen) werden sich die Dinge stabilisieren, da die gesamte Kieselsäure in die 30-Grad-Zone gefallen ist.
@imtaar Es gibt sehr wenig, das 2230 ° C in fester Form überleben und in kontinentbildenden Mengen verfügbar sein könnte. Und Zyklen sind sicherlich möglich – sowohl Flüsse aus geschmolzenem Siliziumdioxid, die direkt analog zum Wasserkreislauf der Erde sind, als auch großräumige Mantelströmungen mit Auftrieb unter den heißesten Teilen der Oberfläche, angetrieben durch das Gewicht von Silikatgestein, das anderswo kondensiert und den Mantel nach unten drückt.
@LoganR.Kearsley Wenn viel Dolomit oder andere magnesiumhaltige Mineralien in der Nähe sind, überleben MgO und CaO. Eutektische Temperatur = 2400 (IIRC), Endpunkte viel höher.

Ein anderer Versuch:

Vulkanismus.

Wir haben so etwas auf der Erde. Vulkanasche (abhängig von der Chemie des jeweiligen Vulkans) kann Glas regnen - außer dass wir ziemlich kleine Partikel haben.

Was wir brauchen, um die Partikel größer zu machen:

  1. Das ausgebrochene Material muss langsamer herunterfallen (weniger Oberflächengravitation)
  2. Es muss langsamer abkühlen (weniger Atmosphäre)
  3. Ein kleiner Planet mit aktivem Vulkanismus bedeutet, dass der Planet ziemlich jung ist und/oder einen größeren Anteil (als die Erde) an radioaktiven Elementen enthält.

Seit dem Jura regnet es hier auf der Erde Glas. Nur auf dem Meeresboden, der 70% der Planetenoberfläche ausmacht. Diatomeenplankton baut seine Zellwände aus Silica auf. Wenn Ihre Welt ähnliche Kreaturen hat, die Wasserstoff in sich speichern, um zu schweben und nach einer Wasserphase hoch oben in der Atmosphäre zu leben, in der sie ihre erwachsenen Panzer bauen. Es würde oft Glasperlen regnen und sogar Wolken des Skyplanktons haben, die Ihren Himmel färben oder sogar nachts leuchten.

Kieselalgen sind nicht glasig; Sie sind amorphes Siliziumdioxid. Bei Kieselsäure kommt es auf die Unterscheidung an.

Eine Welt, in der Regenglas Wolken aus Silizium und Sauerstoff oder einer anderen exotischen Zusammensetzung haben müsste. Auf jeden Fall kann dieser Planet nicht bewohnbar sein, da entweder die Lebensformen auf einem solchen Planeten durch den Fall fester Glasstücke schwer verletzt würden, was die Evolution des Lebens ziemlich schwierig macht, oder das Leben sich überhaupt nicht entwickeln könnte, da Festkörper aus Molekülen bestehen, die eine feste Position haben und die chemischen Reaktionen, die für die Erzeugung von Biomolekülen wie RNA und DNA erforderlich sind, müssen in einer Flüssigkeit stattfinden, die im Fall der Erde Wasser ist.

Zitat: "Das Leben muss nicht natürlich entstanden sein."