Schwerkraft/Ökosystem auf einem erdnussförmigen Planeten?

Aus technischer Sicht glaube ich nicht, dass Ihr Planet existieren kann. Das Problem ist, dass zwei Planeten, selbst von Marsgröße, die so nahe kamen, letztendlich heftig kollidieren und nicht nur an den Außenrändern verschmelzen würden. Wenn das passieren würde, würden Sie wahrscheinlich mit einem großen Planeten und einem nahen Mond von entsprechend großer Größe enden.

Tatsächlich glauben wir, dass dies bereits in unserem Sonnensystem geschehen ist, näher an der Heimat, als Sie vielleicht glauben.

In einer erdnussförmigen Planetenhypothese müsste das „schmale“ Band zwischen den beiden verbundenen Planeten extrem dicht und stark sein, um zu verhindern, dass sich die beiden Kugeln stärker aufeinander zu bewegen. Selbst wenn dies der Fall wäre, wäre der tektonische Druck auf der Oberfläche eines solchen Planeten extrem und das würde regelmäßig massive Vulkanausbrüche und dergleichen bedeuten.

Je nachdem, um welche Achse sich ein solcher Planet dreht, würde es auch problematische Wettermuster geben und möglicherweise sogar Probleme, eine Atmosphäre überhaupt zu erhalten. Wenn es sich beispielsweise mit den beiden Globen drehen würde, die sich effektiv umkreisen, könnte die Winkelgeschwindigkeit an den „Äquator“ -Punkten ausreichen, um in diesem Modell Atmosphäre an den Weltraum zu verlieren, obwohl ich keine Berechnungen durchgeführt habe, um diese Hypothese zu beweisen, weil dies der Fall wäre hängen von der Größe und Masse beider Planetenhälften und der Länge des Verbindungsstücks ab.

Letztendlich vermute ich, dass sich ein solcher Planet entweder selbst auseinanderreißen und sich als Planet / Mond-Paarung neu bilden würde, wodurch alles Leben auf der Oberfläche zerstört würde (aber möglicherweise eine Welt für neues Leben bereitstellte, auf der sich konventioneller bilden könnte).

Aber um der Argumentation willen:
Wenn ich einen solchen Planeten entwerfen würde, wäre die einzige Möglichkeit, wie ich sehen könnte, dass er sich überhaupt hätte bilden und seine Form beibehalten können, zwei Himmelskörper, die sich SEHR schnell aus entgegengesetzten Richtungen näherten. Das bedeutet, dass man die Sonne rückläufig umkreisen müsste; vielleicht eine extra-solare Aufnahme? Dann, anstatt frontal zu kollidieren, treffen Sie sich mit einem Streifhieb.

Ich muss hier betonen, dass selbst dies wahrscheinlich zu einer massiven Kollision führen würde, die beide Planeten auseinanderbrechen lassen würde, aber in diesem Fall werde ich den harten wissenschaftlichen Unglauben aufheben und ein wenig spekulieren.

Sagen wir der Argumentation halber, dass die Planeten so schnell aneinander vorbeiflogen, dass ihre gegenseitige Anziehungskraft sie zusammenwirbelt und den Impuls zwischen den beiden Planeten in einen Drehimpuls zwischen ihnen umwandelt. Es ist möglich , dass die Planeten nahe genug sind, um zu verschmelzen, aber der erzeugte Spin reicht aus, um die beiden Kerne auseinander zu halten. Dies würde dazu führen, dass die Rotation des Planeten auf der Achse liegt, die die Verschmelzung der beiden Planeten beschreibt, was bedeutet, dass sie sich weiterhin sehr schnell „umkreisen“ und der Gravitationskraft entgegenwirken, die die beiden Planeten zusammenzieht.

In diesem Fall müssten sich die Planeten so schnell drehen, dass ich bezweifle, dass sie eine vernünftige Atmosphäre sammeln könnten. Das mag Leben nicht ausschließen, aber es würde landbasiertes komplexes Leben ausschließen. Das heißt, es ist wieder möglichdass Sie eine Art Ozean zurückhalten könnten (Wasser ist tausendmal dichter als Gas und kann daher weniger weggeschleudert werden), obwohl diese Art der Rotation dazu führen würde, dass sich Wasser an beiden äußersten Enden der "Erdnuss" ansammelt, die im Wesentlichen eine Fragmentierung bildet Äquator (dieser Effekt tritt heute auf der Erde auf, weshalb es nicht viel Land direkt am Äquator der Erde gibt). Diese beiden „Ozeane“ könnten ein komplexes Wasserleben ermöglichen, wenn Sie eine Meeresflora hätten, die das Wasser mit Sauerstoff versorgt, aber Sie würden wahrscheinlich zwei völlig unterschiedliche evolutionäre Lebensräume an beiden Enden der Erdnuss finden. Es ist unwahrscheinlich (es sei denn, Sie können irgendwie eine Atmosphäre in die Mitte der Erdnuss bringen), dass Sie ein Leben zwischen den beiden verschiedenen Biomen haben würden.

Darüber hinaus würden die beiden Körper, die sich effektiv umkreisen, bedeuten, dass ihre Kerne einen MASSIVEN Spin aufbauen könnten, der ein unglaubliches Magnetfeld über jedem Ende der Erdnuss erzeugt. Wenn diese Felder harmonisiert wären, wäre es ein sehr interessantes Feld zum „Sehen“ und würde jedes extremophile Leben auf diesem Planetenkörper weiter unterstützen, indem es kosmische Strahlen fernhält. Wenn sie NICHT harmonisiert wären (viel wahrscheinlicher), wären die Polarlichter und dergleichen, die von dem verschmolzenen Bereich des Erdnussplaneten aus sichtbar sind, einfach spektakulär. Sie hätten dort eine Tourismusindustrie eingebaut.

Letztendlich würde jedoch der Drehimpuls letztendlich nachlassen und Sie hätten eine tektonische Instabilität und der Planet würde schließlich zusammenbrechen. Sogar die Rotation der Erde hat sich seit dem Ereignis, das den Mond erschaffen hat, erheblich verlangsamt, was zeigt, dass sich dieses Modell mit der Zeit als unhaltbar erweisen würde. Allerdings könnte es eine Milliarde Jahre dauern, bis es endgültig zusammenbricht. In dieser Zeit könnten beide beschriebenen Biome bereits einige interessante Lebensformen in sich haben (die den Zusammenbruch letztendlich nicht überleben würden).

Wie genau eine solche Welt entstehen würde, ist, gelinde gesagt, schwierig auszurechnen. Zwei Planeten, die kollidieren, ohne zuerst in die Umlaufbahn des anderen eingefangen zu werden, würden es sicherlich nicht tun - zumindest nicht in einem Schritt. So eine Kollision ist alles andere als "passiv"! Wie Tim B vorgeschlagen hat, ist es viel wahrscheinlicher, dass ein großer Teil beider Planeten verdampft und ein Ringsystem und / oder Mond entsteht. Wenn der resultierende Mond jedoch groß genug ist, so dass Sie im Wesentlichen zwei neue habenPlaneten, die sich gegenseitig umkreisen, das könnte ein guter Ausgangspunkt sein. Oder eine andere Methode, um zwei Planeten in die Umlaufbahn des jeweils anderen einzufangen. An diesem Punkt brauchen Sie nur einen Mechanismus, um dem System den Drehimpuls zu entziehen und sie langsam näher zusammenzuziehen, bis sie sich unter ihrer gegenseitigen Schwerkraft verzerren und zu verschmelzen beginnen. Sie müssen ziemlich nah beieinander liegen, damit dies funktioniert, da sonst ein Körper einfach in ein Ringsystem auseinanderbricht, wenn er seine Roche-Grenze in Bezug auf den anderen überschreitet, und als Rest übrig bleibt, genügend Drehimpuls durch natürliche Prozesse zu entziehen Übung für den Leser.

Alles in allem würde ich jedoch beschönigen, wie der Planet überhaupt entstanden ist, und das als Rätsel belassen (vielleicht sogar eines, an dem Sie einen Lampenschirm aufhängen, nur damit die Leser wissen, dass Sie wissen, dass es ein Ding ist, und lassen es absichtlich weg, anstatt es zu vergessen) und konzentrieren sich auf die Merkmale der Welt , wie sie ist , vorausgesetzt, dass sie existiert . Immerhin hat dieser Ansatz für Robert Forward in Rocheworld (alias The Flight of the Dragonfly ) und Fortsetzungen gut funktioniert.

Der „Hals“ einer Erdnusswelt muss nicht außergewöhnlich stark sein. Tatsächlich kann es aus allem bestehen – sogar aus Wasser oder einfach nur aus Luft (in diesem Fall wird das System üblicherweise als Rocheworld bezeichnet, wie im gleichnamigen Roman). Dies liegt daran, dass eine Erdnussform tatsächlich eine Gravitationsäquipotentialfläche ist; dh jeder Punkt auf der idealisierten Oberfläche hat das gleiche Gravitationspotential und möchte nirgendwo "fallen", so dass keine strukturelle Stärke benötigt wird, um ihn zu stützen. Das bedeutet auch, dass Wasser nicht bevorzugt in eine bestimmte Großregion fließt und Sie Ozeane realistisch überall platzieren können, wo Sie möchten. Was das Wasser betrifft, gibt es keinen Grund, über den Hals zu den äußeren Polen zu fließen oder umgekehrt. Beide haben das gleiche Gravitationspotential.

Jetzt denken Sie vielleicht: „Das macht keinen Sinn! Und das sind sie tatsächlich. Der Haken ist, dass eine solche Äquipotentialfläche nur existiert, wenn sich der Körper ausreichend schnell dreht, so dass die Zentrifugalkraft diese gegenseitige Anziehung ausgleicht. Tatsächlich müssen die beiden Hälften umeinander kreisen, nahe genug, dass sie sich berühren. Und wir kennen tatsächlich astrophysikalische Objekte, die sich so verhalten – sie werden Überkontakt-Doppelsterne genannt, und sie sind tatsächlich erdnussförmige Sterne (die Prozesse, die Überkontakt-Doppelsterne bilden, sind leider nicht leicht auf feste Planeten übertragbar ).

Tatsächlich werden die abgeflachten Sphäroidformen, die wir normalerweise mit Planeten assoziieren, oberhalb einer bestimmten minimalen Rotationsrate instabil - wenn Sie also einen Weg finden, mit einem normalen Planeten zu beginnen und ihn dann auf lächerlich hohe Geschwindigkeiten zu drehen, das würde Ihnen einen Weg geben, einen Erdnussplaneten zu bilden.

Der Erdnussplanet wird also zwangsläufig sehr kurze Tage haben. Also eher in der Größenordnung von Minuten als von Stunden. Daher ist es unwahrscheinlich, dass sich Lebensformen an den Tageszyklus anpassen, wie sie es hier auf der Erde tun.

Die Halsregion und im Allgemeinen alle nicht konvexen oder nach innen gerichteten Teile der Erdnuss (dh jeder Teil der Oberfläche, der nicht an die konvexe Hülle der gesamten Oberfläche angrenzt) neigen ebenfalls dazu, kälter zu sein als die nach außen gerichteten Pole – und dies zusätzlich zu der üblichen Abnahme der Temperaturen zu den Polen hin – weil sie durch die Masse der Lappen beschattet werden.

Sie können auch einige ziemlich seltsame Windmuster erwarten, aufgrund der Kombination aus hoher Spinrate, nicht trivialer Form, um die Luft herumströmen kann, und nicht trivialer Wärmeverteilung um diese Form herum, aber ich habe nicht annähernd das Fachwissen, um sie genau zu beschreiben . Auf der gröbsten Ebene würde ich jedoch unter der Annahme, dass der Planet ungefähr so ​​"dick" wie die Erde ist, durch die kurze Achse eines der Lappen, mehr und dünnere (dh weniger Breiten abdeckende) Hauptzirkulationszellen erwarten, wobei stärkere vorherrschen Winde. Der Coriolis-Effekt wäre ebenfalls intensiv, sodass Sie viele Wirbelstürme erwarten können, aber keine riesigen monolithischen Hurrikane (denn wenn sie zu groß würden, müssten sie Zellgrenzen überschreiten).

Nun, die Oberfläche ist ein Äquipotential , aber das bedeutet nicht , dass es die gleiche Gravitationskraft gibtüberall, überallhin, allerorts. Kraft ist der Potentialgradient, und während der Wert des Potentials an jedem Punkt der Oberfläche gleich sein kann, ist es sein Gradient nicht. Sie hätten die höchste Schwerkraft am Nord- und Südpol jedes Lappens und eine geringere Schwerkraft entlang des Äquators. Außerdem nimmt die Schwerkraft von den Außenpolen entlang des Äquators zum Mittelpunkt des Halses ab. Die niedrigste Schwerkraft wäre in der Mitte des Halses am Äquator, wobei die Pole des Halses eine etwas höhere Schwerkraft hätten. Je nachdem, wie gestreckt vs. zusammengedrückt diese bestimmte Erdnuss ist, können die Gesamtunterschiede sehr groß sein (z. B. 2 g an den Keulenpolen und ein Zehntel g am Hals) oder relativ klein (z. B. 1/5 g Unterschied zwischen den Bereichen mit der höchsten und der niedrigsten Schwerkraft). Je ausgedehnter der Planet ist, und je höher die Varianz, desto mehr würden Sie erwarten, dass sowohl Tiere als auch Pflanzen speziell an bestimmte Gravitationsbedingungen angepasst sind. Beachten Sie, dass die Bereiche mit der niedrigsten Schwerkraft jedoch relativ klein sind; Die Schwerkraft fällt ziemlich schnell ab, wenn Sie sich von der konvexen Innenfläche eines Lappens zu den konkaven Flächen bewegen, die in den Hals führen. Während die beiden Lappen eine signifikant unterschiedliche durchschnittliche Schwerkraft zwischen sich haben könnten, ist die Gesamtvarianz in der Schwerkraftauf einem Lappen , außerhalb der konkaven Halsbereiche, wird ziemlich klein sein.

Nachtrag: Es mag den Anschein haben, dass die hohe Rotationsrate eines solchen Planeten das Halten einer besonders dicken Atmosphäre ausschließt, da sich in einer bestimmten Höhe jede mitrotierende Luft in der Umlaufbahn befinden würde und oberhalb dieser Höhe aktiv weggeschleudert würde. Der Trick besteht darin, sicherzustellen, dass der Planet als Ganzes eine ausreichend hohe Fluchtgeschwindigkeit und ausreichend weit entfernte keulenförmige Lagrange-Punkte aufweist, damit Sie eine ausreichend tiefe Atmosphäre unterhalb der Fluchtebene halten und sicherstellen können, dass ein hoher Anteil an Luftmolekülen entweichen kann Ein Lappen bleibt dennoch in der Umlaufbahn, um später wieder eingefangen zu werden (dies ähnelt dem Gastorus-Phänomen, das um Gasriesenmonde, insbesondere Io, beobachtet wird). Im Fall einer Rocheworld, wo die Brücke vollständig aus Luft besteht, befinden sich die Lagrange-Punkte notwendigerweise innerhalb der Atmosphäre; Ich bin mir nicht sicher, wie ich im Detail erklären soll, wie eine solche Welt in der Lage ist, die Luft langfristig zu halten, aber Robert Forward hielt es für möglich, und ich bin im Allgemeinen bereit, ihm in solchen Angelegenheiten zu vertrauen. Darüber hinaus ist die Tatsache, dass die zuvor erwähnten Überkontakt-Doppelsterne nicht universell von Spiralnebeln umgeben sind, ein empirischer Beweis dafür, dass die Erdnusswelt Gas zurückhalten kann, selbst wenn die keulenförmigen Langrange-Punkte vorhanden sindinnerhalb der Gashülle; Sie brauchen nur eine große Fluchtgeschwindigkeit, was nicht unbedingt eine große Oberflächengravitation impliziert, insbesondere wenn Sie die Gesamtmasse von zwei Lappen haben, die zu ihrer gegenseitigen Fluchtgeschwindigkeit beitragen, aber nicht zur gegenseitigen Oberflächengravitation.