Wie finde ich die Größe der Schichten einer erdähnlichen Welt und die Zusammensetzung der Elemente heraus?

Nachdem ich Hilfe von den Mitgliedern dieser Seite beim Worldbuilding einer erdähnlichen Welt um einen F-Typ-Stern bekommen habe, habe ich eine weitere Frage. Der Radius des Planeten beträgt 90 % des Erdradius. Die Rotation des Planeten beträgt 11 Stunden und 50 Minuten. Seine Dichte beträgt 120 % der Erde. Wie finde ich heraus, welche Elemente sich auf dem Planeten befinden und in welchen Prozentsätzen und in welchen Schichten?

Es hatte keinen marsgroßen Körperaufprall auf den Planeten, um einen Mond zu bilden, daher ist die Umlaufbahn nicht stabilisiert und es wurde kein Material hinzugefügt, von dem ich gelesen habe, dass es eine Hauptquelle der Erdschichten ist.

Ich weiß, dass es mehr schwere Elemente haben sollte, damit eine solche Dichte den kleineren Radius kompensieren kann. Was ich nicht weiß, ist, wie sich das Fehlen eines Mondereignisses auf seine Schichten auswirken würde oder wie sich dieser Unterschied in der Dichte darauf auswirkt. Wie würde ich das herausfinden und welche Möglichkeiten habe ich? Dies scheint zwei Fragen zu sein, aber ich habe das Gefühl, dass ich diese Frage nicht beantworten kann, ohne zumindest das Fehlen eines Mondes zu erwähnen.

Können Sie auf Ihre vorherige Frage verlinken und angeben, was „es“ für alle bedeutet, die Ihre letzte Frage nicht gesehen haben?
Bearbeitet, um es weiter zu erklären.
" Seine Dichte beträgt 120 % der der Erde. " Ist das die mittlere Dichte (20 % höher als die 5,513 g/cm^3 der Erde) oder meinst du wirklich, dass die Schwerkraft 20 % höher ist als die 9,8 m/s^2 der Erde? (Die Fragen können verwandt sein oder auch nicht.)
Ich meine wirklich nicht, dass die Dichte 120% der Erde beträgt, nicht die Schwerkraft, ich glaube, die Schwerkraft ist etwas geringer als die der Erde. Der unterschiedliche Radius bewirkt eine Abkühlung der Schichten, was ihre Größe beeinflussen könnte. Bearbeiten: Ich weiß, dass ich einen Fehler in Bezug auf die Rotation der Umlaufbahn gemacht habe. Entschuldigung, ich werde sicherstellen, dass ich von nun an mit meiner Formulierung vorsichtig bin.
Aus welcher Bevölkerungsgruppe besteht der Stern und/oder welche Metallizität hat er ? Dies wird uns einige Hinweise auf die elementare Zusammensetzung der Welt(en) geben, die ihn umkreisen.
Der Stern hat eine Metallizität von 0,2 im Vergleich zu 0,0 der Erde, also würde ich erwarten, dass es sich um einen Population One Star handelt. Der Stern ist Beta Virginis als Referenz

Antworten (1)

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Abgesehen von den Zahlen möchten Sie im Grunde die Erde komprimieren. Behalten Sie zum Beispiel die gleiche Masse bei, aber ordnen Sie sie neu an, sodass sie dichter gepackt ist, wodurch der Radius kleiner und die Dichte größer wird. Das Problem ist, dass man nicht darauf verzichten kann, die chemische Zusammensetzung der Erde (also die Masse) zu verändern, denn der Radius ergibt sich aus der Dichte ergibt sich aus der mineralischen Zusammensetzung ergibt sich aus der chemischen Zusammensetzung.

Das bedeutet, dass wir die chemische Zusammensetzung etwas ändern müssen. Die beste Möglichkeit, die Gesamtdichte zu erhöhen, wäre die Vergrößerung des metallischen Kerns auf Kosten des weniger dichten Gesteinsmantels. Konzeptionell ist dies ziemlich einfach zu bewerkstelligen.

Nähern wir uns der Erde mit einem Stück festem Eisen (Dichte 7,87) und einem Stück Olivin ( Magnesiumeisensilikat : eine Lösung aus Forsterit Mg 2 SiO 4 und Fayalit Fe 2 SiO 4 ) der Zusammensetzung Forsterit 90 Fayalit 10 . Diese Zusammensetzung führt zu einer Dichte von etwa 3,37. Nachdem Sie einige der Antworten gelesen haben, die ich oben verlinkt habe, sollten Sie sich darüber im Klaren sein, dass wir Eisen aus dem Olivin nehmen und es in den Kern geben wollen. Auf diese Weise vergrößern Sie den dichten Kern, während Sie den Mantel schrumpfen. Dies ist möglich durch Entfernen von Sauerstoff mit der folgenden chemischen Reaktion:

10(Mg 0,9 Fe 0,1 ) 2 SiO 4 = 8 Mg 2 SiO 4 + 2 MgSiO 3 + 2 Fe + O 2

Beachten Sie, dass Enstatit (MgSiO 3 ), ein weiteres Magnesiumsilikat, ein Produkt für diese Reaktion ist.

Was bedeutet das für unsere Dichte und unseren Radius? Die Molekulargewichte für 1 Mol "Forsterit" und "Fayalit" betragen 140,69 bzw. 203,78 g/cm³. Somit wiegt 10(Mg 0,9 Fe 0,1 ) 2 SiO 4 9 × 140,69 + 1 × 203,78 = 1470 g. Der fehlende Sauerstoff bedeutet, dass Sie eine geringere Masse haben: 1437,99 und 1326,30 g, nachdem Sie das Eisen in den Kern gegeben haben.

Ihr "Mantel" hatte 10 Mol eines Materials mit einem Molvolumen von 44,08 cm3/mol und Sie haben jetzt 8 Mol desselben und 2 Mol Enstatit mit einem Molvolumen von 34,15 cm3/mol . Insgesamt nimmt Ihr Mantel weniger Volumen ein.

Die Ergebnisse dieser schnellen Berechnung führen also zu:

  1. Größerer Kern (Volumen und Masse), weil wir dort mehr Eisen haben.
  2. Kleinerer Mantel (Volumen), da die Mineralzusammensetzung jetzt ein geringeres molares Volumen hat.
  3. Die Dichte des Mantels blieb gleich, da die Dichten von Forsterit und Enstatit im Wesentlichen identisch sind.
  4. Leichterer Mantel (Masse), weil wir etwas Sauerstoff entfernt haben.

Die kombinierten Effekte davon sind ein kleinerer, dichterer "Planet". Ihr g wird leicht abnehmen, weil wir Masse in Form von Sauerstoff verloren haben, aber Sie können dem Kern immer etwas Eisen hinzufügen, um dies auszugleichen.

Die prozentuale Änderung der Dichte und des Radius (120 % und 90 %, wie vom OP gefordert) wird dem Leser als Übung überlassen.

Wie gilt das für einen realen Planeten? Schwer zu erzählen. Wir kennen die Zusammensetzung, Dichte, Proportionen usw. der mineralischen Bestandteile des Erdinneren nicht genau. Beispielsweise berichtete ein vor nur einem Jahr (2017) in der Zeitschrift Nature veröffentlichter Artikel über neue signifikante Erkenntnisse (deren Einzelheiten derzeit nicht relevant sind). Es ist schwer zu wissen, was wir ändern müssen und um wie viel wir zu einem bestimmten Ergebnis kommen, wenn wir nicht wissen, womit wir beginnen.

Die Grundidee ist jedoch die: Sauerstoff entfernen, was zu einem kleineren, leichteren Mantel und einem größeren Kern führt.

Zum Glück hast du schon eine Lösung für das Ganze gefunden, dafür danke ich dir.
Es schien, als wäre es Wahnsinn, basierend auf den ersten paar Antworten. Sie scheinen das meiste Problem gelöst zu haben, aber ich frage mich immer noch, wie groß die Schichten als Teil des Radius und des Massenanteils sind.
@BlindingLight Nun, Sie haben die Zahlen, jetzt müssen Sie sie nur noch in die Gleichungen von Kugeln und Masse und Dichte usw. einfügen
Das kann dauern, mein Wissen über Chemie und Einheiten ist verschwunden. Ich muss herausfinden, wie man Maulwürfe in Kilometer umrechnet. Wie groß ist also das Volumen des Planetenkerns (das durch Ihre Mathematik entstanden ist?) Oder wo sehe ich in Ihrer Gleichung nach, um es zu finden? Warten Sie, ich glaube, ich sehe, wo der Fehler in meinem Wissen und meiner Logik liegt.
@BlindingLight Ich könnte mir später eine Gleichung einfallen lassen, wenn ich etwas Zeit habe
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