Was würde auf der Oberfläche eines erdähnlichen Planeten passieren, der von einem Gasriesen eingenommen wird?

TL;DR: Auftreten riesiger Fluten zerstört Küstenlebensräume, Monde gehen verloren, wahrscheinlich große Vulkanismusereignisse mit damit verbundenem Klimawandel.

Massensterben wahrscheinlich unvermeidlich.

Die Gezeitensperre wird schließlich einen enorm verlängerten Tag-Nacht-Zyklus verursachen, der ökologisch apokalyptisch sein wird. Ein eventueller Verlust des geomagnetischen Dynamos scheint wahrscheinlich zu einem Verlust der Atmosphäre zu führen und eine Eiswelt mit nur tiefem Ozeanleben zu hinterlassen.

Schauen Sie auf die positive Seite, meine Meinung mag pessimistisch sein, aber es ist keineswegs garantiert, dass sie wahr ist. Wie ich bei Ihrer letzten Frage empfohlen habe, lesen Sie diese Frage und die Links von MA Golding, um zu erfahren, wie ein Exomond bewohnbar gemacht werden kann.

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Abgesehen von der Unwahrscheinlichkeit, dass ein einwandernder Gasriese einen kleinen inneren Planeten einfängt (versuchen Sie, ihn in einem Gravitationssimulator laufen zu lassen; das häufigste Ergebnis jeder Interaktion ist "in den Weltraum geschleudert" ... enttäuschend, aber wahr), lassen Sie uns darüber nachdenken das Gezeitenproblem.

Lassen Sie uns zunächst über Hill Spheres und die Grenzen der neuen Umlaufbahn der Capture-Welt sprechen.

$$r_H \approx a\sqrt[3]{m \over 3M}$$

Wo$r_H$ist der Hügelradius,$m$ist die Masse des umkreisenden Körpers,$M$ist die Masse des umkreisten Körpers und$a$ist der Radius der Umlaufbahn (ich gehe der Einfachheit halber davon aus, dass alles kreisförmig ist). Für Jupiter, der die Sonne bei 1 AE umkreist, sind es ungefähr 10 Millionen Kilometer. Stabile Umlaufbahnen können nur innerhalb eines halben bis dritten Radius des Hügels existieren.

Nehmen wir an, Ihre Erde wurde in einer kreisförmigen Umlaufbahn bei 5 Millionen Kilometern eingefangen. Sein eigener Hügelradius ist jetzt auf etwas mehr als eine halbe Million Kilometer reduziert ... das reicht aus, um den Mond einzuschließen, aber der Mond befindet sich jetzt außerhalb dieser kritischen Halb-bis-Drittel-Grenze, und seine langfristige Zukunft ist jetzt da Gefahr.

Sie können vernünftigerweise davon ausgehen, dass der Mond über einen ausreichend langen Zeitraum (sagen wir eine Milliarde Jahre) verschwunden ist .

Als nächstes können wir über Gezeitenkräfte sprechen .

Diese sind ziemlich kompliziert, aber ohne die meisten Komplikationen erhalten Sie etwas, das ein bisschen so aussieht$F_T \propto {M \over d^3}$, oder die Stärke der Gezeitenkraft ist proportional zur Masse des Körpers, der die Gezeiten erzeugt, und umgekehrt proportional zur Kubikzahl der Trennung des betroffenen Körpers vom beeinflussenden Körper.

Der Mond erzeugt daher eine Gezeitenkraft mit einer Größenordnung von etwa ~1,3 x 10 ⁶ kg/km ³ , während Jupiter jetzt etwa 1,5 x 10 ⁷ kg/km ³ erzeugt ... das ist etwas mehr als eine Verzehnfachung.

Gezeiten auf deiner verlegten Welt werden groß sein , täusche dich nicht. Die Gezeitenzonen werden wesentlich größer, was wiederum alle möglichen interessanten Auswirkungen auf die Lebewesen im Flachwasser haben wird. Ganze komplexe Küstenökosysteme, die wir auf unserer Erde sehen, wie Kelpwälder, werden aufhören, in den Formen zu existieren, mit denen wir vertraut sind. Mangrovenwälder sind ein weiterer, der wahrscheinlich weggespült wird.

Gezeitenerwärmung wird auch ein größeres Problem werden, aber ich kann nicht sagen, in welchem ​​Ausmaß oder über welchen Zeitraum. Gezeiteneffekte sind kompliziert, und Gezeitenerwärmung wird am besten bei Objekten mit exzentrischen Umlaufbahnen verstanden, die bereits ihre eigene Rotation durch Gezeiten gesperrt haben (z. B. Io). Eine vollständige Untersuchung des Problems rechtfertigt wahrscheinlich eine gute Lektüre und ein gutes Verständnis der Gezeitendissipation in einem homogenen kugelförmigen Körper , und das werde ich heute nicht für Sie tun ;-) Magnetische und orbitale Evolutionendeutet darauf hin, dass hohe Erwärmungsraten in Verbindung mit exzentrischen Umlaufbahnen außer Kontrolle geratene Treibhauseffekte hervorrufen und wahrscheinlich die Biosphäre sterilisieren können. Angesichts der Tatsache, dass es bereits etwas unglaubwürdig ist, dass die Erde eingefangen und nicht herausgeschleudert wird, erscheint es noch unwahrscheinlicher zu hoffen, dass sie in eine schöne kreisförmige Umlaufbahn eingefangen wird, um eine übermäßige Gezeitenerwärmung zu vermeiden!

Sie können dies natürlich von Hand winken, wie Sie es für richtig halten; Letztendlich ist es nicht unmöglich , und soweit wir das beurteilen können, leben wir bereits auf einem Planeten, der etwas ungewöhnlich ist, und die Galaxie ist ein großer Ort.

Als nächstes Gezeitensperre.

Die Zeit, die ein Körper benötigt, um durch die Gezeiten blockiert zu werden , kann angenähert werden durch

$$T_{lock} \approx {\omega a^6 I Q \over 3Gm_p^2 k_2 r^5}$$ Wo$\omega$ist die Rotationsrate der Erde (~ 2π rad / Tag),$a$neue orbitale große Halbachse,$I$ist das Trägheitsmoment (das ist 0,331 x Erdmasse x Erdradius im Quadrat),$Q$ist die Dissipationsfunktion,$G$ist die Gravitationskonstante,$m_p$ist die Masse des Jupiters,$k_2$ist die Liebeszahl der Erde und$r$ist der Radius der Erde. Für die Erde scheint Q ungefähr 100 und zu sein$k_2$ scheint etwa 0,308 zu sein

Dies endet mit einer Zeitskala in der Größenordnung von 1,23 x 10 ⁸ Jahren ... das ist ziemlich schnell!

Nun, der größte Teil des Drehimpulses des Erde-Mond-Systems befindet sich im Mond, aber wir haben bereits festgestellt, dass sich der Mond jetzt in einer instabilen Umlaufbahn befindet und aller Wahrscheinlichkeit nach in weniger als einer Milliarde Jahren (möglicherweise deutlich darunter) verschwunden sein wird . . Ohne den Gezeiteneinfluss des Mondes, der dabei hilft, die Erde wieder auf Geschwindigkeit zu bringen, wird sie wahrscheinlich auch in einer Zeitskala in der Größenordnung von einer Milliarde Jahren an Jupiter gebunden sein (was bedeutet „wahrscheinlich nicht so schnell wie 100 Millionen Jahre, aber wahrscheinlich schneller als 10 Milliarden Jahre).

Die gewaltigen Gezeiten werden langsam abflauen und die Gezeitenerwärmung wird nachlassen. Jetzt bleibt Ihnen ein "Tag", der eher 72 alte Tage lang ist. Auf der Seite, die Jupiter zugewandt ist, wird die monatelange Nacht Licht von Jupiter reflektiert haben, das darauf scheint ... es wird kalt, aber nicht dunkel sein. Für die nach außen gerichtete Seite wird die Nacht sehr lang und sehr kalt sein.

Der große Temperaturunterschied zwischen Tag- und Nachtseite wird starke Winde antreiben ... vielleicht anhaltende Stürme, vielleicht auch nicht, ich bin mir nicht sicher. Auf der Nachtseite bilden sich dicke Eis- und Schneeschichten, die alles zudecken.

Das wahrscheinlich komplexeste Oberflächenleben wird in dieser Umgebung zerstört. Komplexe Unterwasserlebewesen, wie sie sich um Schwarze Raucher gebildet haben , bemerken möglicherweise nicht einmal die Veränderung ihrer Situation.

Irgendwann kommt wohl auch der geomagnetische Dynamo zum Erliegen. Das Magnetfeld wird stark geschwächt und der Sonnenwind wird langsam die Atmosphäre abstreifen und schließlich eine gefrorene Eiswelt zurücklassen, in der Leben nur in den tiefsten Ozeanen existieren kann.

Die bemerkenswerteste Veränderung, die mir einfällt, ist eine Folge der sehr wahrscheinlichen Gezeitensperre, die der erdähnliche Planet erleiden würde, sobald er den Gasriesen umkreist: Wie unser Mond wird er eine Gezeitenwölbung auf der Seite entwickeln, die dem Gasriesen zugewandt ist.

Dies würde auch bedeuten, dass es auf dem Planeten keine großen Gezeiten geben würde, außer denen, die durch den Stern verursacht werden, aber diese wären winzig im Vergleich zu den durch den Gasriesen verursachten Effekten.

Bei geringeren Gezeiten könnte es für das Leben auch schwieriger werden, die Meere zu verlassen und sich an Land zu wagen, zumindest dem Weg zu folgen, der auf der Erde von den Fischen zu den Reptilien und Säugetieren führt.