Super Erdbewohnbarkeit

In Ihrer Frage ist wirklich viel los, und wenn Sie sie in mehrere Threads aufteilen, erhalten Sie die besten spezifischen Antworten. Das heißt, wenn Sie Ihre Hauptfrage stellen: "Könnte menschliches Leben gedeihen?". Die kurze Antwort ist ja.

Die lange Antwort basiert auf der Physik und den Einschränkungen, die Sie aufgelistet haben, werden Sie am Ende eine Welt haben, die der Erde im Großen und Ganzen ziemlich ähnlich ist. Alle folgenden Berechnungen sind grobe Schätzungen, sollten aber im Allgemeinen nah genug sein, um sie in einer wissenschaftlich fundierten Geschichte zu verwenden.

Der Unterschied in der Schwerkraft kann grob berechnet werden als Masse des Planeten dividiert durch den Radius des Planeten im Quadrat. Ihre angegebene Masse ist das Doppelte der Erde mit einem Radius von 1,4 Erde. 1,4 zum Quadrat ist 1,96. Dies lässt uns wissen, dass die Schwerkraft auf Ihrem Planeten etwa 102 % der Schwerkraft auf der Erde betragen wird.

Das nächste, worüber wir sprechen müssen, ist Umlaufzeit / Entfernung. Eine schnelle und schmutzige Berechnung dafür ist, dass die Quadratwurzel der Kubik der Umlaufbahn die Umlaufzeit im Vergleich zur Erde ergibt. Offensichtlich gibt es eine gewisse Flexibilität, aber es bringt uns nahe. Jetzt listen Sie die Umlaufzeit als 1,22 Erdjahre auf, damit wir dies rückwärts arbeiten können. 1,22 zum Quadrat ist 1,488. die Kubikwurzel davon ist 1,13, was bedeutet, dass Ihr Planet bei ungefähr 1,13 AE umkreist, oder ungefähr 13% weiter draußen als die Erde.

Die habitable Zone um einen Stern vom K-Typ reicht von 0,1 bis 1,3, abhängig von der Größe des Sterns selbst. Ihr Planet erweist sich also als plausibel. Das heißt, Ihre Temperaturlisten sind etwas höher als die der Erde, daher benötigen Sie einen ziemlich großen K-Stern oder alternativ eine Verkürzung Ihrer Umlaufzeit, damit Ihr Planet näher an seinem Stern sein kann, oder nehmen Sie eine höhere Mischung von Wärmeeinfanggasen an Atmosphäre.

Ihr nennt die Sauerstoffwerte ausdrücklich höher als derzeit auf der Erde, aber sie sind nicht höher als das, was die Erde gesehen hat. Ergebnisse haben gezeigt, dass der Sauerstoffgehalt in der Atmosphäre vor etwa 350 bis 300 Millionen Jahren etwa 30-35 % betrug. Auch hier sind Ihre Werte auf einem erdähnlichen Planeten angemessen. Die Sauerstofftoxizität wird nicht wirklich zu einem Problem, bis Sie anfangen, sich mit hohen Sauerstoffkonzentrationen bei hohen atmosphärischen Drücken zu befassen. Bei einem normalen atmosphärischen Druck wird die Sauerstofftoxizität für den Menschen erst ab einem Sauerstoffgehalt von etwa 50 % zu einem Problem. Selbst bei 95 % Sauerstoff bei 1 Atmosphäre dauert es im Durchschnitt 14 Stunden, bis ein Mensch Anzeichen einer Sauerstofftoxizität zeigt, die zu diesem Zeitpunkt durch eine sauerstoffarme Umgebung leicht rückgängig gemacht werden können. Sie sind also weit davon entfernt, der Atmosphäre unmittelbaren Schaden zuzufügen.

Was die Rotationsperiode des Planeten betrifft, die viel mehr mit Zufall zu tun hat, in welcher Richtung große Objekte auf den Planeten eingeschlagen sind, als mit allem, was im Allgemeinen über Planeten hinweg konsistent ist. Sie können also so ziemlich jede Rotationsperiode und damit die Tageslänge auswählen, die Sie für Ihre Geschichte wünschen.

Insgesamt haben Sie einen extrem erdähnlichen Planeten geschaffen, mit etwas Spielraum, um mit den Rändern zu spielen, um ihn ein wenig mehr oder weniger so zu machen. Die Art und Weise, wie es jetzt durch die Flora und Fauna erscheint, und seine Aggressivität / Feindseligkeit gegenüber Menschen hat wahrscheinlich einen weitaus bedeutenderen Einfluss auf das Überleben einer Kolonie als die tatsächliche physische Einrichtung des Planetensystems.

Wie Crouse erwähnte, bedeutet der von Ihnen angegebene Planetendurchmesser, dass diese Welt überhaupt nicht sehr dicht ist. Dies würde bedeuten, dass ihm schwerere Elemente stark fehlen und es sehr metallarm sein wird, was die Geschwindigkeit, mit der eine technologische Zivilisation wachsen kann, erheblich einschränkt (es sei denn, sie sind von Stahl zur Massenherstellung von Kohlenstoff-Alotropen übergegangen und können große Mengen an Graphen herstellen, Kohlenstoffnanoröhren, synthetische Diamantoide usw.). Dieser Planet hätte sich so unter im Grunde den gleichen Zwängen entwickelt wie auf der Erde.

Das Problem ist, dass das Volumen mit der dritten Potenz des Radius wächst. Unter der Annahme der gleichen Dichte wie die Erde hätte ein Planet mit der doppelten Masse einen Radius von 6370 km (unter der Annahme eines perfekt kugelförmigen Planeten, was zum Vergleich nicht der Fall sein wird, reicht der Erdradius von 6378 km am Äquator bis 6357 an den Polen, also wäre dieser Planet etwa so groß wie die Erde). Dieser Planet hätte jedoch eine Schwerkraft von 2G: 19,62 m/s^2. (Im Vergleich dazu wird eine Achterbahn wahrscheinlich nicht viel über 1,6 Gs gehen, stellen Sie sich vor, Sie leben die ganze Zeit unter dieser Belastung.)

Ich gehe von dieser 2G-Oberflächengravitationsvariante aus und weise auf einige Dinge über Welten mit hoher Schwerkraft hin:

1. Aufgrund der dichten Atmosphäre können Ihre fliegenden Kreaturen tatsächlich größer sein als auf der Erde. Während die Schwerkraft höher ist, was bedeutet, dass sie mehr Kraft benötigen, um sie in der Luft zu halten, nimmt der Auftrieb mit der atmosphärischen Dichte schneller zu, als er mit zunehmender Schwerkraft abfällt. Also entgegen der Intuition größere Vogelanaloga.

2. Es scheint eine Binsenweisheit zu sein, dass Flora und Fauna auf Welten mit hohem G kurz und gedrungen ist, aber die Leute denken normalerweise, dass dies aus Gründen der strukturellen Unterstützung geschieht, was nicht der Fall ist. Untersetzte Kreaturen haben mehr Masse, die gehalten werden muss, was stärkere Stützstrukturen bedeutet, was mehr Masse bedeutet, und somit entsteht ein Teufelskreis. Sie können niedriger bleiben, aber Sie geben die Vorteile eines höheren Aussichtspunkts auf. Es scheint wahrscheinlicher, dass die Evolution geschmeidige Kreaturen bevorzugen würde – mit gewichtssparenden Anpassungen wie hohlen Knochen, die üblich sind, und Muskeln mit hoher Dichte, die eine große Hebelwirkung für minimale Masse ausüben können. Das und die Kreaturen sind wahrscheinlich kleiner als der Erddurchschnitt, um das Quadratwürfelgesetz auszunutzen. Da Objekte schneller fallen, haben Tiere möglicherweise auch schnellere Reaktionszeiten.

3. Hoher atmosphärischer Druck und Sauerstoffgehalt bedeuten, dass einfachere Lungenstrukturen verwendet werden können, was bedeutet, dass Sie riesige Insekten und Arthropoden haben können. Auch neuartige Gasaustauschmechanismen wie die froschartige Hautatmung könnten häufiger vorkommen.

4. Eine höhere atmosphärische Dichte bedeutet, dass der Planet wahrscheinlich wärmer sein wird als die Erde, wobei die Winde bei einer bestimmten Windgeschwindigkeit mehr Kraft ausüben. Es gibt wahrscheinlich auch weniger Temperaturschwankungen von den Polen zum Äquator. Da die Stärke von Stürmen von Temperaturunterschieden abhängt, bedeutet dies, dass sich der Planet langsamer drehen muss, um die größere Gleichförmigkeit der dicken Atmosphäre zu überwinden und große Temperaturunterschiede zu erreichen, wobei längere Tag- und Nachtzyklen heißere Mittage und kältere Mitternachten erzeugen.

5. Die Flora wird wahrscheinlich in der Höhe begrenzter sein als auf der Erde, sowohl aufgrund der Windlast als auch des größeren Energieaufwands für den Transport von Nährstoffen den Stamm hinauf. Es wird wahrscheinlich schneller wachsen, da es einfacher ist, CO2 und O2 aus der dichteren Atmosphäre zu absorbieren, ähnlich wie Pflanzen, die in Hochdruckumgebungen platziert sind, auf der Erde schneller zu wachsen scheinen. Stämme können von gerüstähnlichen Ästen umgeben sein, die die Steifigkeit erhöhen und gleichzeitig die Windbelastung verringern.

Wie wird sich dies auf menschliche Kolonisten auswirken? Nun, Sie haben davon gesprochen, dass sie aufgrund der höheren O2-Konzentration anfälliger für Krankheiten sind, also ist das eine Sache. Der unterschiedliche Tag-Nacht-Zyklus wird auf lange Sicht auch nachteilige Auswirkungen auf die Gesundheit haben und die Lebensdauer verkürzen, ähnlich wie sich die Nachtschicht als gesundheitsschädlich erwiesen hat. Arthritis wäre aufgrund der höheren Schwerkraft wahrscheinlich endemisch, wenn nichts unternommen würde, so dass die Menschen wahrscheinlich eine Art lasttragendes Exoskelett verwenden werden – nicht unbedingt ein angetriebenes, das in der Tat sehr nützlich wäre. Diese Bedingungen werden auch das Wachstum verzögern, wie in Experimenten gezeigt wurde, in denen Mäuse in eine 4G-Umgebung gebracht wurden, der zusätzliche Energiebedarf bedeutet ein langsameres Wachstum aller Organe. Herzprobleme werden auch mit technologischer Hilfe endemisch sein, und die Leute werden wahrscheinlich gezwungen sein, Kompressionsanzüge zu tragen, die denen ähneln, die von Kampfpiloten getragen werden. Motorisierte Roller, mit denen sich die Menschen zurücklehnen können, wären wahrscheinlich sehr verbreitet, um das Problem zu verringern. Eine Schwangerschaft wäre auch sehr riskant, daher könnten Exo-Woumbs beliebt sein.

2Gs ist wirklich am Rande dessen, womit nicht erweiterte Menschen umgehen können.

Hier gibt es bereits einige gute Antworten, aber ich möchte eine Sache über Ihre atmosphärische Komposition aufgreifen; Mangel an Dichtezahlen.

Wenn es um Dinge wie Sauerstoffmangel (nicht genug) und Sauerstofftoxizität (zu viel) geht, liegt der Unterschied nicht im Sauerstoffanteil, sondern im Partialdruck. Das heißt, um zu wissen, ob dieser Prozentsatz an Sauerstoff gefährlich ist oder nicht, müssen wir zuerst wissen, wie hoch der Druck ist.

Zum Beispiel; Die Apollo-Astronauten flogen in einer reinen Sauerstoffumgebung zum Mond, weil ihre Kapsel nur unter 0,3 ATM unter Druck gesetzt wurde, was bedeutet, dass der Sauerstoffpartialdruck immer noch nur 0,3 Atmosphären (ATM) betrug, was etwas mehr als das Sauerstoffvolumen ist in normaler Luft auf Meereshöhe. Andererseits tauchen Tiefseetaucher oft mit Argon-verdünnten Luftgemischen, so dass bei Druck, wenn sie mehr Luft einatmen, das Sauerstoffvolumen das gleiche ist wie auf Meereshöhe.

Es ist auch wichtig zu beachten, dass man nicht einfach sagen kann, dass die doppelte Masse der Erde zu einem doppelten Atmosphärendruck führt; Der Unterschied zwischen Venus und Erde ist ein Paradebeispiel dafür. Der Druck wird auch durch Hitze beeinflusst, was bedeutet, dass die Venus und ihr außer Kontrolle geratener Treibhauseffekt eine massiv heiße Hochdruckumgebung schaffen.

Einfach ausgedrückt, je nachdem, wie hoch Ihr anfänglicher atmosphärischer Druck ist, könnte Ihr Luftgemisch bereits zu hoch sein, als dass Menschen längere Zeit sicher atmen könnten.