Welche atmosphärische Zusammensetzung benötige ich, um erdähnliche Temperaturen in der Umlaufbahn meines Planeten aufrechtzuerhalten? Wie nah sollte mein Asteroidengürtel sein?

Ich muss meinen Planeten heizen, und ich habe entschieden, dass die beiden plausibelsten und kontrollierbarsten Möglichkeiten, dies zu tun, darin bestehen, die Bombardierung durch Meteoroiden aus einem nahe gelegenen Asteroidengürtel zu erhöhen und an der atmosphärischen Zusammensetzung herumzuspielen. Mein Planet befindet sich 2,14 AE von einem 1,71 L Sonnenstern entfernt, was dem Stern 37,3 % der scheinbaren Helligkeit von Sol von der Erde verleiht .

EIN p p a r e n t B r ich g h t n e s s = L u m ich n Ö s ich t j / D ich s t a n c e 2

EIN B = 1.71 S Ö l / 2.14 EIN U 2 = 0,37340

Daher muss ich die verbleibenden 62,66 % (oder vielleicht etwas weniger, wenn ich einen kühlen Planeten möchte) der eingehenden Energie mit einer Kombination aus Folgendem ausgleichen:

  1. Eintritt von Meteoroiden in die Atmosphäre: Gemäß dieser vorherigen Frage benötige ich etwa das 200-fache der durchschnittlichen jährlichen Masse von Meteoroiden, die in die Erdatmosphäre eindringen, um den Verlust an Sonnenstrahlung auszugleichen. Die Zahlen sind in dem verlinkten Artikel etwas anders, aber nur um zu beweisen, dass dies immer noch ungefähr richtig ist:

6371 km Erdradius * 1,5 einschließlich Atmosphäre ungefähr = 10.000 km. 10.000 km² * 4π = 1256000 km²

/2 für die Menge, die zu einem bestimmten Zeitpunkt dem Sonnenlicht ausgesetzt ist, und umgewandelt in m 2 = 628000000000 m 2

Jährliche Bestrahlungsstärke der Tageslichtseite der Erde = 21,6 MJ / m 2 / Jahr * 628000000000 m 2 = 1,35648(10 13 ) MJ / Jahr

0,6266 * Ans = 8,4997037 (10 12 ) MJ / Jahr, die zum Nachfüllen erforderlich sind, um erdähnliche Temperaturbereiche zu erreichen

K E = m v 2 / 2

Gemäß der oben genannten Antwort auf meine vorherige Frage wird die Durchschnittsgeschwindigkeit eines ankommenden Meteoriten mit 50 km/s angenommen.

Jetzt lösen wir einfach nach der notwendigen Masse, um die Atmosphäre meines Planeten zu bombardieren, um die gewünschte kinetische Energie zu erreichen.

8,4997(10 12 ) MJ / Jahr = 8,4997(10 18 ) J = (m * 50000 2 m 2 /s 2 )/2

1.700(10 19 ) MJ / Jahr / 50000 2 m 2 /s 2 = m = 6.800 Milliarden kg / Jahr

Die Erdatmosphäre wird täglich von etwa 100 Tonnen Meteoroiden getroffen

100 Tonnen * 365 Tage = 36500 Tonnen / Jahr, umgerechnet in kg = 33112243 kg / Jahr

6,80 Milliarden / 33,1 Millionen = 205

Wie dicht mit Asteroiden besiedelt müsste die Umlaufbahn meines Planeten sein, um diese Menge an Meteoroiden zu versorgen? Ist es plausibel, dass ein Planet mit 0,6 Erdmassen eine so mit Trümmern übersäte Umlaufbahn hat?

  1. Ein starker Treibhauseffekt: Meine atmosphärische Zusammensetzung muss der der Erde ähnlich genug sein, um humanoides Leben auf Kohlenstoffbasis zu erhalten. Ich baue diese Welt für ein paar mögliche Handlungsstränge und ich möchte nicht, dass die Leser die Bewohner meines Planeten unbedingt als Aliens betrachten.

  2. Gezeitenerwärmung durch den großen Mond meines Planeten: Mein Mond hat 5,7 Mondmassen. Laut der besten Antwort auf diese Frage würde selbst dies meine Welt nicht wesentlich erwärmen.

  3. Höherer Gehalt an radioaktivem Material im Mantel, nämlich Thorium und Uran: Gemäß der anderen beliebtesten Antwort auf diese Frage kann ich die von den Zerfallsketten von Thorium und Uran erzeugte Wärme nutzen, um die Wärme zu erhöhen, die zur Oberfläche meines Planeten geleitet und von dieser abgestrahlt wird . Laut den Kommentaren zu dieser Antwort wäre es für mich jedoch unplausibel, einen viel höheren Prozentsatz dieser Materialien in ihrem Mantel zu haben als die Erde, da schwerere Elemente dazu neigen, sich in näheren Umlaufbahnen zu Sternen anzusammeln und mein Planet reich an Wasser ist Inhalt und andere flüchtige Stoffe. Wahrscheinlicher ist, dass sich Jasmi hinter der Frostgrenze gebildet hat und möglicherweise vom Great Tack des größten Gasriesen meines Systems in die bewohnbare Zone geschleppt wurde.

  4. Endlich, und das ist ein letzter Ausweg, konnte ich meinen Stern erhellen. Soweit ich mich erinnern kann, besteht die einzige Möglichkeit, die Leuchtkraft eines weißen Hauptreihensterns zu erhöhen, darin, seine Masse zu erhöhen, und das kann ich nicht wirklich tun, ohne die Umlaufzeit jedes anderen Objekts in meinem System zu ändern. Ich habe bereits die Grundlagen eines Kalenders geschrieben, also würde ich es wirklich vorziehen, dies nicht zu tun.

Bitte lassen Sie mich wissen, wenn ich etwas vermisse, und danke Ihnen allen so sehr für die Hilfe, die Sie mir gegeben haben, um an diesen Punkt zu gelangen!

Ich freue mich darauf, Ihre Antworten zu lesen, <3 R

Was hält Sie eigentlich davon ab, die Leuchtkraft des Sterns zu verändern? Das Ändern des Kalenders sollte im Prinzip nicht so schwer sein; Berechnen Sie die neue Umlaufzeit und kürzen Sie dann den Tag/Monat/Jahr entsprechend (kürzen Sie ein paar Tage aus jedem Monat, kürzen Sie den letzten Monat, machen Sie jeden Tag eine Stunde kürzer, was auch immer zu Ihrem Zweck passt). Andernfalls würde ich den Treibhauseffekt empfehlen; Gezeitenerwärmung und radioaktives Material werden nicht effektiv skaliert, und über astronomische Zeitskalen hinweg erhalten Sie nicht konsequent den erforderlichen Meteoritenbeschuss (es würde Ihnen das Material ausgehen, wenn nichts anderes).
Ich glaube du hast recht. Ich sollte nicht so an meinem Kalendersystem hängen, ich denke nur, dass ein 44-Monats-Jahr mit Sechs-Tage-Wochen ziemlich cool ist, und ich habe bereits eine gewisse kulturelle Bedeutung für die Frühlings-Tagundnachtgleiche und die Anzahl der Tage pro "Monat" in der Sonne eingebacken Kalendergesellschaften sowieso. aber es ist keine schreckliche veränderung, ich hing einfach zu sehr daran.
Warum berechnen Sie die scheinbare Helligkeit? Wäre die Schwarzkörpertemperatur nicht relevanter?

Antworten (2)

Methan ist als Treibhausgas angeblich 13-mal oder stärker als CO2, es ist farblos, geruchlos und selbst in höchsten Konzentrationen ungiftig, obwohl man aufgrund von Sauerstoffmangel immer noch ersticken kann. Methan wandelt sich nur in Gegenwart von Ozon und halogenischen Oxidationsmitteln leicht um, die in der unteren Atmosphäre nicht in großen Mengen vorhanden sein müssen, und wenn Sie die Atmosphäre dicker machen, um Wärme zu speichern, benötigen Sie nirgendwo in der Luftsäule so viel Ozon.

Als Gedanke, Sie könnten Ihren Planeten in die Umlaufbahn eines heißen Gasriesen bringen, pumpt Jupiter fast doppelt so viel Wärme ab, wie er von der Sonne erhält, theoretisch hätte eine andere Zusammensetzung und / oder ein größerer Riese eine noch größere Leistung. Wenn der "Mond" auch in der Umlaufbahn des Riesen in 2:1-Resonanz mit dem Planeten ist, wird er viel mehr Gezeitenwärme liefern, der Gasriese wird einen Teil des Energiebudgets liefern und eine umlaufende Trümmerwolke das meteorische Material, das für eine direkte atmosphärische Erwärmung benötigt wird .

Denken Sie in einem ähnlichen Zusammenhang an die Zusammensetzung der Meteore, die auf Ihre Welt herabregnen, bestimmte Materialien, wie wenn Sie methanreiche Kometen hätten, die die obere Atmosphäre überfliegen, könnten interessante Nebeneffekte haben. Bei einer so hohen Bombardierungsrate hätte man einen fast konstanten Regen von wiederkondensiertem Dampf aus den Felsbrocken und Metallen, die in der Atmosphäre verglühen, einige der Meteore, die auf der Erde gefunden wurden, waren überraschend geschichtet Chemie.

Dies sind einige erstklassige Vorschläge. Ich werde meinem System keinen heißen Jupiter hinzufügen, weil das wahrscheinlich den Rest des von mir entworfenen Systems durcheinander bringen würde, aber ich werde mich sicherlich mehr auf Methan als auf Ozon und Kohlendioxid konzentrieren! Das ist sehr hilfreich zu wissen. Danke schön!
Ozon ist eine wichtige Sache, die man im Auge behalten sollte, oder genauer gesagt, es ist wichtig, dass "übermäßige" UV-Strahlung daran gehindert wird, die Oberfläche zu erreichen, wenn man das "Leben, wie wir es kennen" auf dieser Welt am Laufen halten will.

Sie könnten es wahrscheinlich tun, indem Sie die Atmosphäre mit Kohlendioxid aufladen. Ich habe keine Ahnung, wie viel erforderlich wäre, aber die Erde bekommt durch die 0,04 % CO2 in ihrer Atmosphäre einen erheblichen Treibhauseffekt . Obwohl das Hinzufügen von mehr CO2 aufgrund eines Prozesses namens Bandsättigung abnehmende Auswirkungen auf den Treibhauseffekt hat, kann jedes Gas nur Infrarotstrahlung bestimmter Wellenlängen absorbieren , und sobald genug Gas vorhanden ist, um das meiste Licht dieser Wellenlängen zu streuen, wird mehr hinzugefügt dieses Gases wird nicht so viel Unterschied machen. Sie sollten also besser ein paar verschiedene Treibhausgase einwerfen.

Es gibt jedoch eine Möglichkeit, die Leuchtkraft eines Sterns zu erhöhen, ohne seine Masse zu verändern: Lassen Sie ihn altern. Sie haben Recht, dass die Masse und Leuchtkraft von Hauptreihensternen sehr eng miteinander korreliert sind, aber sobald ein Stern den gesamten Wasserstoff in seinem Kern verbrennt, dehnt er sich zu einem Roten Riesen aus und vergrößert seinen Radius um den Faktor 200 oder so und so weiter seine Leuchtkraft tausendfach. Ein bisschen mehr als die 3-fache Erhöhung der Leuchtkraft, nach der Sie suchen, aber Ihr Planet wäre kurzzeitig bewohnbar, wenn der Stern in einen roten Riesen übergeht. Ich habe keine Ahnung, wie lange diese bewohnbare Periode dauern könnte.

Nach der Phase des Roten Riesen, wenn der Kern des Sterns heiß genug wird, um Helium zu Kohlenstoff und Sauerstoff zu verschmelzen, fällt er in den horizontalen Ast mit nur 50-100-facher Leuchtkraft der Sonne. Näher an dem, was Sie suchen, aber nicht ganz dort.

Ich war besorgt über die Ozeansäure, aber jetzt, wo ich darüber nachdenke, wäre das nicht so ein Problem wie auf der Erde, weil ich auf Jasmi viel mehr Ozean habe. Danke! CO2 wird es definitiv tun, und wo das fehlschlägt, werde ich mit CH4 und Wasserdampf beginnen.