Was ist das kleinste, was ein Planet sein kann, während er eine Venus-ähnliche Atmosphäre behält?

Wenn Sie sich dieses Diagramm ansehen, das ein Grundpfeiler des Weltenbaus ist, können Sie sehen, wie die Beziehung zwischen der Fluchtgeschwindigkeit eines Planeten, seiner Temperatur und der Art von Gasen ist, die er für einen angemessen langen Zeitraum einfangen kann.

Im Prinzip kann ein so kleiner Körper wie Io eine Atmosphäre ähnlich der der Venus aufrechterhalten, aber er müsste eine so niedrige Temperatur (etwa 40 K) haben, dass kein Leben möglich wäre.

Da Sie Leben auf dem Planeten haben möchten, bedeutet dies, dass Sie Temperaturen wünschen, bei denen Wasser flüssig ist. Daher steckst du so ziemlich mit etwas fest, das der Erde oder der Venus ähnelt.

Überprüfen Sie als unterstützende Informationen zu der obigen Aussage das entsprechende Was-wäre-wenn

Wenn es ums Fliegen geht, könnte Titan besser sein als die Erde. Seine Atmosphäre ist dick, aber seine Schwerkraft ist leicht, was ihm einen Oberflächendruck verleiht, der nur 50 % höher ist als der der Erde, mit viermal so dichter Luft. Seine Schwerkraft – geringer als die des Mondes – bedeutet, dass das Fliegen einfach ist. Unsere Cessna konnte mit Tretkraft in die Luft kommen.

Tatsächlich konnten Menschen auf Titan mit Muskelkraft fliegen. Ein Mensch in einem Hängegleiter könnte bequem abheben und herumfliegen, angetrieben von übergroßen Schwimmflossenstiefeln – oder sogar mit künstlichen Flügeln abheben. Der Kraftbedarf ist minimal – es würde wahrscheinlich nicht mehr Anstrengung erfordern als zu Fuß.

Der Nachteil (es gibt immer einen Nachteil) ist die Kälte. Auf Titan sind es 72 Kelvin, was etwa der Temperatur von flüssigem Stickstoff entspricht.

Teil eins von zwei: Ein flugfreundlicherer Planet.

Wenn es um Fragen der Bewohnbarkeit geht, wen werden Sie überprüfen?

Es gibt viele wissenschaftliche Diskussionen über die Bewohnbarkeit von Planeten für kohlenstoffbasiertes, flüssiges Wasser unter Verwendung von Lebensformen mit einer grundlegenden Biochemie, die der von Lebensformen auf der Erde ähnlich ist. Aber es gibt nur eine mir bekannte wissenschaftliche Diskussion über das eingeschränktere Problem der Bewohnbarkeit von Planeten für Menschen oder für vielzellige, sauerstoffatmende Tiere mit großem Körper und ähnlichen Umweltanforderungen wie Menschen.

Bewohnbare Planeten für den Menschen , Stephen H. Dole, 1964, 2007.

https://www.rand.org/content/dam/rand/pubs/commercial_books/2007/RAND_CB179-1.pdf[1]

Jeder Schriftsteller, der jemals erwartet oder wünscht, eine Geschichte zu schreiben, die auf einem Planeten spielt, der für Menschen bewohnbar ist oder für Lebensformen mit ähnlichen Anforderungen bewohnbar ist, sollte sie studieren.

In Kapitel 4, The Astronomical Parameters, Abschnitt Planetary properties, diskutiert Dole den möglichen Massenbereich bewohnbarer Planeten. Auf Seite 53 gibt er an, dass der Planet eine Oberflächengravitation von weniger als 1,5 g haben sollte, was einer Masse von 2,35 Erdmassen und einem Radius von 1,25 Erdradius (7.988,75 Kilometer) und einer Fluchtgeschwindigkeit von 15,3 Kilometern pro Sekunde entspricht. Beachten Sie, dass ein solcher Planet die 1,5-fache Oberflächengravitation der Erde und die 1,36-fache Fluchtgeschwindigkeit hätte.

Dole sagt, dass der Planet Sauerstoff in seiner Atmosphäre für geologische Zeitepochen behalten sollte. Dazu sollte es eine Fluchtgeschwindigkeit von mindestens etwa dem Fünffachen der quadratischen Mittelgeschwindigkeit von atomarem Sauerstoff in der Exosphäre des Planeten haben. Die Fluchtgeschwindigkeit des Planeten könnte also nur 6,25 Kilometer pro Sekunde betragen, 0,558 der der Erde, und der Planet hätte eine Masse von 0,195 der Erde, einen Radius von 0,63 der Erde (4.013,73 Kilometer) und eine Oberflächengravitation von 0,49 g . Es hätte 0,49 Erdoberflächengravitation und 0,558 Erdfluchtgeschwindigkeit.

Aber Dole glaubt, dass ein solcher Planet zu klein wäre, um eine dichte, sauerstoffreiche Atmosphäre zu erzeugen. Auf den nächsten Seiten schätzte Dole zwei separate Mindestmassen für einen Planeten, der eine dichte, sauerstoffreiche Atmosphäre erzeugen könnte, 0,25 Erdmasse und 0,57 Erdmasse. Und Dole entschied, dass der wahre Wert irgendwo dazwischen liegen würde, irgendwo bei etwa 0,4 Erdmasse, was einem Planeten mit einem Radius von 0,78 Erdradius (4.969,38 Kilometer) und einer Oberflächengravitation von 0,68 g entspricht. Nach meinen groben Berechnungen hätte ein solcher Planet eine Fluchtgeschwindigkeit von etwa 8,01 Metern pro Sekunde oder etwa 0,71 der Erde.

Was notwendig ist, um das Fliegen auf einem fiktiven Planeten so einfach wie möglich zu machen, ist die etwas widersprüchliche Anforderung, eine möglichst geringe Oberflächengravitation und eine möglichst dichte Atmosphäre zu haben. Und beachten Sie, dass die Fähigkeit eines Planeten, Atmosphäre zu halten, von seiner Fluchtgeschwindigkeit abhängt, nicht von seiner Oberflächengravitation. Die Formeln zur Berechnung der Oberflächengravitation und der Fluchtgeschwindigkeit sind unterschiedlich.

Beachten Sie, dass je massiver ein erdähnlicher Planet ist, desto mehr komprimiert seine Schwerkraft seine Materialien und erhöht die durchschnittliche Dichte des Planeten. Infolgedessen hat Doles Beispiel eines Planeten, der massiver als die Erde ist, die 1,5-fache Oberflächengravitation der Erde und die 1,36-fache Fluchtgeschwindigkeit.

Das Verhältnis von Oberflächengravitation zu Fluchtgeschwindigkeit ist in Doles zwei Beispielen von Planeten mit weniger Masse als die Erde umgekehrt. Ein Planet mit etwa 0,4 Erdmasse hätte etwa 0,68 Erdoberflächengravitation und 0,71 Erdfluchtgeschwindigkeit. Ein Planet mit etwa 0,195 Erdmasse hätte etwa 0,49 Erdoberflächen-Schwerkraft und 0,558 Erdfluchtgeschwindigkeit.

Daher sollte ein Schriftsteller, der das Fliegen auf einem bewohnbaren Planeten so einfach wie möglich machen möchte, einen Planeten mit einer geringeren Masse als die Erde wählen, so dass die Fluchtgeschwindigkeit zum Erhalten einer Atmosphäre im Verhältnis zur Oberflächengravitation höher ist.

Und vielleicht ist der kleinste Planet, der eine sauerstoffreiche Atmosphäre erzeugen könnte, kleiner als von Dole geschätzt. Es könnte möglicherweise sogar so klein sein wie der kleinste Planet, der eine sauerstoffreiche Atmosphäre bewahren könnte, mit einer Masse von nur 0,195 Erden, einer Oberflächengravitation von 0,49 Erden und einer Fluchtgeschwindigkeit von 0,558 Erden.

Oder vielleicht haben fortgeschrittene Außerirdische diesen kleinen Planeten vor einiger Zeit terraformiert und eine dichte und sauerstoffreiche Atmosphäre erzeugt. Ich stelle fest, dass die Atmosphäre des Planeten dicht und undurchsichtig genug sein soll, um das meiste Sonnenlicht daran zu hindern, die Oberfläche zu erreichen, und daher sollte es keine Photosynthese geben, um eine Sauerstoffatmosphäre zu erzeugen, also entweder ein wenig verstandener natürlicher Prozess oder Photosynthese durch winzige Organismen Hoch in der Atmosphäre zu schweben oder Terraforming durch eine fortgeschrittene Zivilisation in der Vergangenheit scheint notwendig zu sein, um den Sauerstoff zu produzieren, den große fliegende Lebensformen wahrscheinlich benötigen würden.

Möglicherweise haben Sie sogar eine dichte Sauerstoff-Stickstoff-Atmosphäre auf einem Planeten, der kleiner als Doles Mindestgröße ist, um eine Sauerstoffatmosphäre aufrechtzuerhalten. Dieser kleine Planet müsste außerhalb dessen umkreisen, was normalerweise als bewohnbare Zone seines Sterns angesehen wird. Die Lichtmenge, die er von seinem Stern erhält, reicht nicht aus, um die Oberfläche warm genug für Leben zu halten, und daher wird auch die mittlere quadratische Geschwindigkeit des atomaren Sauerstoffs in der äußeren Schicht der Atmosphäre viel niedriger sein als die der Erde, was den Planeten ermöglicht seinen Sauerstoff zu behalten.

Die Oberfläche des Planeten müsste durch innere Wärme erwärmt werden. Möglicherweise ist der Planet tatsächlich ein riesiger Exomond eines riesigen Exoplaneten, und die Gezeitenerwärmung erzeugt die für das Leben notwendige innere Wärme. Und der Sauerstoff in der Atmosphäre wäre vermutlich durch Terraforming von einer fortgeschrittenen Zivilisation künstlich erzeugt worden.

Wenn das Fliegen auf diesem Planeten aufgrund der geringeren Schwerkraft und einer dichteren Atmosphäre mehrmals so einfach ist wie auf der Erde, sollten die größtmöglichen fliegenden Kreaturen auf diesem Planeten mehrere Male so groß sein wie die größten fliegenden Kreaturen in der Erdgeschichte. Ich kann nicht umhin zu denken, dass die größtmöglichen fliegenden Kreaturen auf dieser Welt echte "Terror-Daktyle" wären.

Teil Zwei von Zwei: Vogelgehirne.

Vielleicht wäre es nicht notwendig, eine Atmosphäre zu haben, die viel dichter ist als die der Erde, um fliegende Wesen zu haben, die groß genug sind, um so intelligent wie Menschen zu sein. Das OP möchte eine dichte Atmosphäre, um großen Wesen das Fliegen zu erleichtern und die Oberfläche dunkel zu machen, damit die Eingeborenen blind sind und stattdessen Ökoortung verwenden.

Aber selbst die venerische Atmosphäre ist nicht dick und undurchsichtig genug, um die Oberfläche pechschwarz zu machen.

https://space.stackexchange.com/questions/2169/was-ist-die-durchschnittliche-intensität-des-sonnenlichts-auf-der-venerischen-oberflache[2]

Wenn die Lichtstärke auf der Venerean-Oberfläche mit einem bewölkten Tag auf der Erde vergleichbar ist, können Erdlebewesen bei solchen Lichtstärken und sogar bei viel niedrigeren Lichtstärken gut sehen.

Anstatt also die Atmosphäre superdicht zu machen, um alles Licht von der Oberfläche zu blockieren, könnte die Atmosphäre möglicherweise eine ähnliche Dichte wie die der Erde haben, aber mit verschiedenen Schichten von Staub oder Chemikalien hoch in der Atmosphäre, die verschiedene Wellenlängen des Lichts genauso blockieren Die Ozonschicht blockiert die meisten Wellenlängen des ultravioletten Lichts. Genügend solche Schichten könnten die Oberfläche und die untere Atmosphäre völlig dunkel machen.

Selbst eine Atmosphäre, die so dicht ist wie die der Venus, ist nicht opak genug, um das Sehen an der Oberfläche unmöglich zu machen, und eine Atmosphäre, die nur so dicht ist wie die der Erde, könnte möglicherweise Staub- oder Chemikalienschichten enthalten, die das Sehen an der Oberfläche unmöglich machen könnten.

Könnten Wesen, die groß genug sind, um intelligent zu sein, in einer Atmosphäre fliegen können, die nicht dichter ist als die der Erde?

Es gibt Tausende von Arten kleiner Säugetiere auf der Erde und Hunderte von Arten großer Säugetiere. Jede große Säugetierart könnte möglicherweise ein großes Gehirn unterstützen, und etwa hundert Arten großer Säugetiere unterstützen große Gehirne, die ungefähr in der Größenordnung des menschlichen Gehirns liegen. Diese etwa hundert Arten von Primaten, Rüsseltieren und Walen mit großem Gehirn könnten also möglicherweise einen Intelligenzbereich haben, der den Intelligenzbereich von Menschen erheblich überlappt.

Daher ist es möglich, dass unvoreingenommene außerirdische Beobachter entscheiden, dass eine oder mehrere oder möglicherweise alle dieser hundert Arten als teilweise oder sogar vollständig intelligent angesehen werden sollten, wie Homo sapiens .

Natürlich fliegt keine dieser Arten auf natürliche Weise.

Ein erwachsener Mensch hat typischerweise eine durchschnittliche Körpermasse von etwa 57,7 Kilogramm (127,2 Pfund) bis 80,7 Kilogramm (177,9 Pfund), je nachdem, wo er lebt.

Die derzeit größte fliegende Vogelart ist der Höckerschwan mit einer durchschnittlichen Masse von 11,87 Kilogramm (26,2 Pfund) und einer maximalen Masse von 23 Kilogramm (51 Pfund), etwa 0,147 bis 0,398 der Masse eines erwachsenen Menschen.

Der größte ausgestorbene Flugvogel Argentavis magnificens hatte eine Flügelspannweite von 5,09 bis 6,5 Metern oder 16,66 bis 21,33 Fuß und eine geschätzte Masse von 70 bis 72 Kilogramm (154 bis 159 Pfund). Diese Masse wäre etwa das 0,867- bis 1,247-fache der Masse eines durchschnittlichen erwachsenen Menschen.

Eines der größten bekannten ausgestorbenen fliegenden Reptilien, Quetzalcoatlus northropi , hatte eine Flügelspannweite von 10 bis 11 Metern (33 bis 36 Fuß).

Gewichtsschätzungen für riesige Azhdarchiden sind äußerst problematisch, da keine existierende Art eine ähnliche Größe oder einen ähnlichen Körperbau hat und die veröffentlichten Ergebnisse daher stark variieren. 2 Das verallgemeinerte Gewicht, basierend auf einigen Studien, die in der Vergangenheit extrem niedrige Gewichtsschätzungen für Quetzalcoatlus gefunden haben, war so niedrig wie 70 kg (150 lb) für eine 10 m (32 ft 10 in) große Person. Ein Großteil der seit den 2000er Jahren veröffentlichten Schätzungen war wesentlich höher, etwa 200–250 kg (440–550 lb).[11][12]

Wenn also Quetzalcoatlus northropi eine Masse von etwa 70 bis 250 Kilogramm (150 bis 550 Pfund) hätte, hätte er eine Masse von etwa 0,867 bis 4,332 der eines durchschnittlichen erwachsenen Menschen.

Daher scheint es theoretisch möglich, dass fliegende Wesen, die so groß sind wie die größten bekannten ausgestorbenen fliegenden Wesen auf der Erde, in der Lage sind, so große Gehirne wie menschliche Gehirne zu unterstützen und somit menschliche Intelligenzniveaus zu erreichen.

Eine Atmosphäre, die mehrmals so dicht ist wie die der Erde, und eine geringere Schwerkraft als die der Erde, sind nicht unbedingt notwendig, damit fliegende Wesen ein Gehirn in Menschengröße und ein menschliches Intelligenzniveau haben.

Aber es gibt noch mehr!

Einige Vogelgruppen, wie Krähen und Papageien, weisen ein ungewöhnlich hohes Maß an Intelligenz auf, wenn man bedenkt, dass ihr ganzer Körper nur wenige Kilogramm oder Pfund wiegt und ihr Gehirn nur winzige Bruchteile ihres gesamten Körpergewichts wiegt.

Daher könnte die Hypothese aufgestellt werden, dass, weil fliegende Kreaturen wie Vögel das Gewicht minimieren müssen, zumindest einige Vögel hocheffiziente Gehirne entwickelt haben, die viel effizienter arbeiten als Säugetiergehirne. Es ist also denkbar, dass ein Vogelgehirn, das nur einen Bruchteil der Größe eines menschlichen Gehirns hat, menschliche Intelligenz hervorbringen könnte.

Und der Druck, die Gewichtseffizienz von Organen, einschließlich Gehirnen, fliegender Kreaturen zu maximieren, könnte auch auf einem fremden Planeten wirken. Daher könnten einige fliegende Kreaturen auf fremden Planeten viel intelligenter sein, als die Größe ihrer Gehirne im Vergleich zu Säugetiergehirnen auf der Erde vermuten lässt, und intelligente fliegende Wesen könnten in Bezug auf Gesamtmasse und Gehirnmasse erheblich kleiner sein als Menschen.

Dies könnte es für fliegende Wesen einfacher machen, auf einem erdähnlichen Planeten menschliche Intelligenzniveaus zu erreichen, und vielleicht sogar noch einfacher, dies auf einem Planeten zu tun, auf dem die Bedingungen das Fliegen viel einfacher machen als auf der Erde.