Wie kann ein kleiner Planetoid mit künstlichen Mitteln eine Atmosphäre halten?

Bearbeiten: Bevor ich das aufgebe, frage ich mich, wie eine fortgeschrittene Zivilisation Bedingungen auf einem kleinen Planetoiden (Ceres-Größe?) Schaffen könnte, um eine atembare Atmosphäre auf Erdniveau aufrechtzuerhalten? In der Natur scheint es unmöglich zu sein, aber was ist mit künstlich? Etwas Handwavium ist natürlich erlaubt.

Bearbeiten: Ich habe zuvor "innerhalb" eines kleinen Planetoiden geschrieben. Entschuldigung. Ich meinte AUF einem kleinen Planetoiden.

Ursprüngliche Frage: Wie können kleine Planetoiden (Charon, Ceres, Dysnomia-Größe [?]) über einen längeren Zeitraum eine Atmosphäre mit atembaren Gasen haben und behalten?

Mir ist klar, dass ihre Schwerkraft gering ist und das könnte ein Grund sein, warum dies nicht möglich ist, aber gibt es Bedingungen, unter denen sie dies könnten? Zum Beispiel):

  • Könnte es selbst Gase aus seinem Kern freisetzen?
  • Könnte der Kern ein bisschen Neutronium enthalten (nicht lachen)?
  • Könnte ein Komet es getroffen und ihm die Gase gegeben haben?

Ich suche nach einer Antwort, die in der Natur existieren würde, bin aber auch offen für künstliche Mittel . Vielen Dank.

Antworten (8)

Legen Sie eine Tasche darum.

Das ist nicht so weit hergeholt, wie es klingen mag. Ich habe zahlreiche Hinweise darauf in Science-Fiction und anderen Diskussionen gesehen. Tut mir leid, dass ich sie im Moment nicht finden kann. Aus dem Gedächtnis heraus wurde dies irgendwann in seiner Geschichte im Quantum Vibe-Webcomic verwendet.

Der Hauptpunkt besteht darin, den Planeten mit einer sehr dünnen Plastikkugel zu bedecken und diese Kugel dann mit Luft aufzublasen. Wenn Sie eine Stützstruktur bauen (z. B. einen Ring um den Planetoiden), können Sie Luftschleusen und Docking-Ports bauen. Auf diese Weise können Sie zum und vom Planetoiden gelangen, ohne die Tasche zu zerreißen. Kleinere Risse von Mikrometeoriten sollten klein genug sein, um keine zu verursachen ein erheblicher Luftverlust (kleine Löcher in einem wirklich großen Beutel).Am besten ist es, wenn das Polymer selbstheilend ist, aber in Abschnitten geflickt oder ersetzt werden könnte.Eine Geschichte hatte den Selbstheilungsaspekt so hoch, dass Schiffe hindurchfliegen konnten und die Tränen würden heilen, bevor es einen signifikanten Verlust gab.

In einer Diskussion ging es darum, einen der Krater des Mondes mit einer Mylar-Abdeckung zu bedecken, aber das ist lange her und hat es vielleicht nicht ins Internet geschafft.

Vielen Dank. Das habe ich natürlich bedacht. Aber mein Problem dabei ist, wie würde man eine so große "Tasche" herstellen? Winken Sie mit der Hand, dass einige alte weise Aliens die Technologie haben, aber das ist eine wirklich große Tasche. Ceres (zum Beispiel) mag kleiner sein als unser Mond, aber er hat immer noch die Größe eines Planetoiden! Ich nehme an, es müsste in Stücken gebaut werden, aber würde es das nicht schwächer machen?
Produzieren Sie es nicht, züchten Sie es auf der Oberfläche des Planetoiden, in einem Stück, mit Bio-/Nanotechnologie.
@Len, ich würde sagen, Herstellung vor Ort. Plastikfolie ist ziemlich einfach herzustellen, wenn Sie die Werkzeuge haben. Ich würde bei den Polen beginnen und mich zum Äquator vorarbeiten. Sie müssten es mit vielen Falten bauen, um sicherzustellen, dass es genügend Oberfläche hat. Dann bläst du es auf. Es wird eine gewaltige technische Aufgabe sein, aber ich glaube nicht, dass es Technologie erfordern würde, die wir nicht haben. Natürlich, wenn Sie eine bessere Technologie postulieren, können Sie schneller und mit geringeren Kosten eine stärkere Schlechte erstellen, als wir es jetzt könnten.
Das große Problem dabei ist, dass Mikrometeoriten bis zum Ende des ersten Tages Dutzende von Löchern hineingerissen haben.
@Len: Mach nicht alles auf einmal. Beginnen Sie mit einer kleinen gewölbten Kolonie. Wenn es wächst und neue Kolonien gegründet werden, werden die Kuppeln immer größer, bis der ganze Körper eine große Kuppel ist.
@John, daran habe ich gedacht. 1 Dutzend Mini-Löcher wären nicht das Schlimmste, aber wenn das die tägliche Zählung ist, sind das am Ende des Monats 360 Löcher und am Ende des Jahres 4320. DAS ist definitiv ein Problem. Vielleicht gibt es einen Ort, von dem statistisch bekannt ist, dass er weit weniger Meteoriteneinschläge hat? Vielleicht ein Planeten Gravitationsbrunnen? Das ist nur eine schreckliche Vermutung...
2900-7300 Kilogramm Material im Größenbereich von 10 Gramm bis 1 Kilogramm treffen jedes Jahr auf die Erde, und wenn überhaupt, hat die Erde weniger Auswirkungen als andere Planeten, weil wir einen so großen Mond haben. Selbst leichteres Material unter einem Gramm könnte Ihre Tasche durchstechen, bei Orbitalgeschwindigkeit ist ein Farbfleck wie eine Kugel.
@John: Die Erde hat überhaupt nichts, um das Entweichen der Atmosphäre zu verhindern, und tatsächlich entweichen jeden Tag etwa 90 Tonnen unserer Atmosphäre: phys.org/news/… Die Tasche scheint diesbezüglich weit voraus zu sein, besonders wenn Sie es getan haben ein aktiver Reparaturmechanismus.
Die Erde hat die Schwerkraft, die die Atmosphäre hält, daher die Notwendigkeit für die Tasche.

Wenn Ihre Schwerkraft niedrig ist, müssen Sie kalt sein

Geben Sie hier die Bildbeschreibung ein

Ich glaube, dies ist das 25. Mal, dass diese Grafik auf Worldbuilding gepostet wurde.

Wie Sie sehen können, hängt die Fähigkeit eines Planeten, eine Atmosphäre zu halten, sowohl von der Austrittsgeschwindigkeit als auch von der Temperatur ab. Leichtere Gase (Wasserstoff und Helium) benötigen zum Entweichen niedrigere Temperaturen, schwerere Gase (wie Krypton, Schwefeldioxid oder Xenon) benötigen höhere Temperaturen.

Sie können Eris, Pluto und Triton dort unten eingezeichnet sehen. Pluto hat eine Art schwache Atmosphäre aus Stickstoff, Methan und Kohlenmonoxid. Aber diese Gase werden ständig von der Oberfläche des Planeten aufgefrischt. Mit Oberflächentemperaturen im Bereich von 40-60 K ist Plutos Oberfläche kalt genug, dass alle aufgeführten Gase Feststoffe sind. Gelegentlich verdampft etwas Sonnenlicht diese Gase und sie bilden eine Atmosphäre. Diese Gase entweichen dann in den Weltraum, weil Plutos Schwerkraft nicht stark genug ist, um sie festzuhalten, aber aufgrund der Kälte gefrieren einige zurück an die Oberfläche und der Kreislauf beginnt von vorne. Da Pluto über ein großes Reservoir dieser Materialien verfügt, wird Pluto in absehbarer Zeit nicht die Atmosphäre ausgehen. Aber denken Sie auch hier daran, dass Plutos Atmosphäre einen Druck von etwa 0,00001 bar hat;

Fazit

Ceres und dergleichen sind viel zu klein, um bei praktisch jeder Temperatur eine Atmosphäre zu halten. Selbst Pluto ist zu klein. Das Beste, worauf Sie hoffen können, sind geologische Phänomene wie Kryovulkane, die eine Menge Materialien aus dem Zentrum des Planeten blasen. Diese werden im Laufe der Zeit verloren gehen, könnten aber eine bescheidene Atmosphäre bilden, bevor sie vertrieben werden. Aber andererseits ist Enceladus auch klein und hat die gleichen Bedingungen, aber es hat keine Atmosphäre.

Könnte es selbst Gase aus seinem Kern freisetzen?

Möglicherweise. Ceres macht das . Sie tut es einfach nicht genug, um eine atembare Atmosphäre zu haben. Aus dem Link:

Anfang 2014 wurde anhand von Daten des Herschel Space Observatory entdeckt, dass es auf Ceres mehrere lokalisierte Wasserdampfquellen (mit einem Durchmesser von nicht mehr als 60 km) in mittleren Breiten gibt, die jeweils etwa 10 26 Moleküle (oder 3 kg) Wasser pro Sekunde.

Und selbst wenn sie die von ihr erzeugte Gasmenge erhöhen würde, würde sie sie leider wahrscheinlich nicht halten können ( siehe Seite 19 dieses Artikels ).

Jetzt besteht Ceres hauptsächlich aus Felsen und hat wenig Wasser. Aber denken Sie an Europa. Dieser hat genug Eis, um eine Atmosphäre zu schaffen, wenn er genug erhitzt wird.

Könnte der Kern ein bisschen Neutronium enthalten (nicht lachen)?

Sehr unrealistisch und selbst wenn Sie mit der Hand winken, sehr mühsam.

Neutronium sollte nur im Kern toter Sterne existieren. Es ist per Definition sehr dicht. Ein sehr kleiner Teil davon würde also für einen Planeten ausreichen, dessen Volumen zu über 99,9999 % aus Gas besteht. Denken Sie jedoch daran, dass selbst wenn die Schwerkraft im Zentrum nahe Null ist, immer noch alles dorthin gezogen wird. Jede tote Masse auf eurem Planeten würde dort oben zusammenkrachen.

Könnte ein Komet es getroffen und ihm die Gase gegeben haben?

Ein einziger Komet, nein. Aber mehrere Bombardierungen über Millionen oder Milliarden von Jahren könnten den Zweck erfüllen.

Denken Sie daran, dass Sie bei geringer Schwerkraft bei jedem Aufprall viel Gas an den Weltraum verlieren können. Ihr Nettogewinn aus jeder einzelnen Auswirkung kann also gering oder sogar negativ sein.

Das Neutronium würde also für einen Planeten funktionieren, der zu 99,9999 % aus Gas besteht? Nehmen wir an, ich winke mit der Hand, wie das Neutronium dorthin gelangt ist. Ist es möglich, dass irgendeine dieser Gasmassen atembar ist und eine bewohnbare Zone für das Leben schafft?
Len - Neutronium wird nicht funktionieren. Neutronium ist aufgrund der intensiven Schwerkraft eines Neutronensterns dicht. In der viel geringeren Schwerkraft eines anderen Planeten- oder Sterntyps (außer einem Schwarzen Loch) reicht der Druck nicht aus, um die Dichte des Neutroniums aufrechtzuerhalten. Jede winzige Welt, die genug Neutronium hätte, um ihr eine ausreichende Fluchtgeschwindigkeit zu verleihen, um eine dichte Atmosphäre aufrechtzuerhalten, hätte eine Masse und Dichte, die hoch genug wäre, dass wir sie bereits kennen würden, wenn sie irgendwo in unserem Sonnensystem wäre, außer dem am weitesten entfernten und am wenigsten bekannten Zwerg Planeten.
@len - alles, was nicht dauerhaft und auf unbestimmte Zeit schweben könnte, würde in der Mitte zusammenbrechen.

Da Sie gefragt haben: "... in einem kleinen Planetoiden ...", dann können Sie antworten, den Planetoiden auszuhöhlen und darin zu leben. Die gewünschten Gase können in einem vorhandenen Gestein eingeschlossen sein, ähnlich wie Helium in Gesteinsschichten in amerikanischen Erdgasfeldern eingeschlossen ist.

Das Leben auf der Erdoberfläche ist teilweise möglich aufgrund von:

  • Die dichte Atmosphäre schützt uns vor den meisten Weltraumschrott und Strahlung.
  • Die dichte Atmosphäre reguliert Tag- und Nachttemperaturen.
  • Die Magnetosphäre schützt uns vor dem Sonnenwind.

Um dies auf Ceres auszugleichen, benötigen Sie Gebäude mit Abschirmung, und die wirtschaftlichste Wahl ist das lokale Gestein.

Aber die Taschenidee hat einen gewissen Wert.

Es sollte möglich sein, durch Erhitzen und Aufblasen eines Ballons eine Hohlkugel mit einem Durchmesser von 600 Meilen zu erzeugen. Im Gegensatz zu einem traditionellen Ballon, bei dem sich alle Teile gleichzeitig ausdehnen, stelle ich mir Inflationspflanzen vor, die die Oberfläche der wachsenden Kugel durchstreifen. Diese Pflanzen heizen lokale Bereiche auf und ermöglichen es der Kugel, sich als eine Reihe von „Warzen“ auszudehnen. Wenn sich die Kugel ausdehnt, nimmt die Materialdicke ab, aber dies ist eine Gelegenheit für das Vakuumschweißen. Durch die Aufblasanlagen wird neues Material hinzugefügt, um die Dicke der Kugel für eine optimale Erwärmung und Ausdehnung während des nächsten Durchgangs wiederherzustellen.

https://en.wikipedia.org/wiki/Vacuum_cementing

Nach all dieser Arbeit haben Sie eine riesige Blase, die zu Ceres passt und eine leichte Atmosphäre im Inneren hat, aber sehr wenig strukturelle Unterstützung. Die Blase würde also aus Blasenschichten bestehen, die auch eine Redundanz gegen Lecks bieten und als Isolierung wirken.

Ich habe einen " Shellworld "-Artikel gefunden, der Ihrer Beschreibung entspricht. Die Schale schwebt über der Atmosphäre und ihr schieres Gewicht erhöht den atmosphärischen Druck. Verstehe nur nicht, warum es bei künstlichem Licht undurchsichtig ist. Ich kann mir autonome Roboter vorstellen, die über die Oberfläche streifen und Meteoritenlöcher reparieren. Offensichtlich muss die Hülle einen Bereich haben, der dafür bestimmt ist, einen Raumhafen und ein Tor zu tragen.

Ok, mein erster Gedanke war Larry Nivens "Integral Trees" ... der, wenn ich mich recht erinnere, einen ganzen Torus der Umgebung im Orbit um einen Stern beschreibt. Die Titelbäume wachsen innerhalb des Bandes in einem Zustand des ständigen freien Falls. Einzeln sind sie zu klein für ihre eigene Umgebung, also leben sie in einer abgeschlossenen Umgebung.

Was ist mit einem Mutterplaneten ...

Der Planetoid muss die Umwelt nicht BESITZEN, sondern nur darin sein ... ein Gasriese aus Sauerstoff und Wasserstoff mit dem Planetoiden innerhalb seiner Grenzen? Eine winzige Singularität, die genug Schwerkraft erzeugt, um Sauerstoff zu halten, aber nicht genug, um ihn zu verschlingen, während der Planetoid sie umkreist, während die Singularität die Sonne umkreist?

Es könnte in einem ungewöhnlich dichten Gastorus existieren . Ähnlich wie Niven's Smoke Ring / Integral Trees.

Dies wäre wahrscheinlicher, wenn zusätzlich zu den kleinen Planetoiden einige Gasriesen beteiligt sind, insbesondere wenn Sie möchten, dass es für einen bestimmten Zeitraum stabil ist. Es würde genau die richtige Positionierung der Planeten für die Gravitations- und Magnetfelder erfordern, um die Gase an Ort und Stelle zu halten.

Die Schwerkraft der kleinen Planetoiden würde eine lokalisierte Zunahme der Dichte im Torus verursachen, wodurch eine dichtere Atmosphäre um den Planeten herum entsteht. Atmosphärische Gase, die vom Planeten an den Weltraum verloren gehen, würden in den Torus zurückkehren und aus derselben Quelle wieder aufgefüllt werden.

Dies ist höchst unwahrscheinlich, könnte aber möglicherweise natürlich oder künstlich durch eine sehr fortgeschrittene Zivilisation geschehen, die sich entschieden hat, einige Planeten zu verschieben.

Um eine Atmosphäre aufrechtzuerhalten, brauchen Sie nur einen Gravitationsbrunnen. Der naheliegendste Weg, einen flachen Gravitationsschacht zu kompensieren, ist eine niedrigere Temperatur, die die Durchschnittsgeschwindigkeit der Gase deutlich unter die Austrittsgeschwindigkeit senkt.

Aber wenn außerirdische Technologie in der Gleichung ist, können Sie ein stabilisiertes Schwarzes Loch in der Mitte des Planetoiden platzieren, sodass die Oberflächengravitation zunimmt.

Die Gravitation an der Erdoberfläche wird nicht ganz ausreichen, da der Gravitationsschacht, obwohl er jetzt tief genug ist, klein ist – die Gravitation fällt stärker ab als auf der Erde.

Ich denke, Sie können sich mit Sicherheit eine Oberflächengravitation von 1,5 vorstellen, und etwas Ausgasung aus dem Mantel des Planeten sollte den Rest erledigen. Da es sich um einen Planetoiden handelt, ist es möglich, riesige tiefe Ablagerungen von Wassereis und gefrorenem Stickstoff zu haben.

Die Zeitleiste sieht ungefähr so ​​aus:

  • Der Planetoid (Gesamtmasse, sagen wir, Ceres) bildet sich mit viel gefrorenem Wassereis, Stickstoff, Kohlendioxid, vielleicht Methan.
  • Der Planetoid wird mit kosmischem Staub, Fragmenten, losen Steinen und Schmutz aus dem Asteroidengürtel bedeckt.
  • Die Handwaver kommen vorbei und bohren ein Loch in die Mitte des Planetoiden und platzieren einen Cosmic Cruncher in Position.
  • Der Cruncher wird aktiviert und es bildet sich ein abgeschirmtes Schwarzes Loch, das den größten Teil des Planetoiden auf ein Zehntel des Volumens wie zuvor zerkleinert und seine Temperatur durch Gravitationskollaps erhöht. Es bildet sich eine Atmosphäre und kleine flüssige Meere.
  • Unter Berücksichtigung des zentralen Schwarzen Lochs ist die "Dichte" des Planetoiden im Durchschnitt hundertmal so groß wie die der Erde. Sein Radius könnte also ein Hundertstel des Erdradius betragen – nur 67 Kilometer – und die Oberflächengravitation wäre dieselbe (ein kleinerer Radius bedeutet eine höhere Oberflächengravitation).

Natürlich bedeutet ein Hundertstel des Erdradius 1/100 3 ihres Volumens, und eine 100-mal höhere Dichte korrigiert die Masse nur auf 1/100 2 – ein Zehntel eines Tausendstels – der Erde. Das bedeutet, dass die Rückhaltekapazität der Atmosphäre (die von der Masse abhängt) ebenfalls etwa 0,01 % der Erde beträgt; wenn die Erde ihre Atmosphäre für zehn Milliarden Jahre halten kann, wird die unseres Planetoiden nur eine Million Jahre überdauern; davon haben vielleicht ein-zweihunderttausend Jahre eine akzeptable Atmosphäre. Ausgasen hilft dort, falls erforderlich.