Stellen Sie sich also einen atmosphärenlosen Planeten vor, der durch Gezeiten an einen sonnenähnlichen Stern gebunden ist. Wie nah kann der Planet dem Stern sein, bevor seine dunkle Seite zu heiß wird?
Ich stelle mir vor, dass irgendwann die Felsen auf seiner sonnenbeschienenen Seite schmelzen und verdampfen werden, so dass auf der dunklen Seite felsige Niederschläge auftreten würden. Wäre das wahr?
Außerdem würde irgendwann die Atmosphäre des Sterns selbst den Planeten einhüllen.
Aber ab wann würden diese Effekte die Zustände auf der dunklen Seite unerträglich machen?
Ihre allgemeine Vorstellung von diesem Prozess ist richtig. Bei geringem Abstand zur großen Halbachse kann Gestein verdampfen und eine Silikat-Sauerstoff-Atmosphäre bilden. Bei massearmen Gesteinsplaneten muss der Kondensationsstrom von der Tag- zur Nachtseite, da es notwendigerweise sehr heiß ist, mit der Möglichkeit konkurrieren, stattdessen vertikal von der Nachtseite zu entweichen, anstatt niederzuschlagen. Für massereichere Planeten wird ein vertikales Entkommen zu schwierig sein, und das heiße Silikat-Sauerstoff-Gas wird auf der Nachtseite rekondensieren und sich daher durch thermische Strahlung und latente Kondensationswärme erwärmen.
Dies ist ein Problem, an dem derzeit geforscht wird, und nicht viele Gruppen haben daran gearbeitet, mit Ausnahme eines fantastischen Artikels , der dieses Jahr herauskam. Sie kleben vier verschiedene 1-D-Modelle zusammen, um vertikal und horizontal für jede Tag- und Nachtseite von katastrophal verdunstenden Planeten darzustellen, um eine Art gefälschtes 2D-Modell der planetaren Silikat-Atmosphäre zu erstellen.
Ihre Nachtseiten sind im Allgemeinen sehr heiß (500-1000 K), aber sie geben leider keine Silikatdichten oder -drücke an. Daher ist es ohne die Dichte schwierig abzuschätzen, wie groß die Wärmeübertragung zwischen dem Silikatgas und einem Menschen wäre, dh wie viel ein Mensch „fühlen“ würde.
Wenn Sie jedoch sehr neugierig sind, bin ich sicher, dass Sie diesen Effekt konstruieren können, indem Sie Silikat-Sättigungsdrücke annehmen, die in diesem Artikel angegeben sind .
Ich stelle mir vor, dass ein Planet zu heiß für erdähnliches Leben wird – oder sogar hypothetisches Leben mit unterschiedlicher Biochemie in der Lage sein könnte, bei viel höheren Temperaturen als Leben auf der Erde zu leben – lange bevor er von der Atmosphäre seines Sterns verschlungen wird.
Selbst die kühlsten Sterne haben Oberflächentemperaturen von einigen tausend Grad, sodass ein Planet, der nahe genug an der Oberfläche eines Sterns liegt, um von der Atmosphäre des Sterns verschlungen zu werden, wahrscheinlich sogar für hypothetische außerirdische Biochemie viel zu heiß wäre.
Da Ihr Planet ohne Atmosphäre ist, gäbe es zwischen der Tagseite und der Nachtseite keinen Wärmeaustausch durch Flüssigkeiten oder Gase. Aber Wärme würde sich durch die Felsen von der heißen Seite zur kühleren Seite ausbreiten und diese aufheizen.
Aber ich bin nicht in der Lage zu berechnen, welche Bedingungen notwendig wären, damit die dunkle Seite des Planeten eine bestimmte Temperatur hat.
Ich merke, dass Sie fragen:
Aber ab wann machen diese Effekte die Zustände auf der dunklen Seite unerträglich?
Und ich muss fragen:
"Für wen oder was wären die Bedingungen der dunklen Seite unerträglich".
Fragen Sie nach menschlichen Entdeckern, die in Raumschiffen landen und Basen bauen und in Raumanzügen herumlaufen? Möchten Sie wissen, wie heiß die Oberfläche werden kann, bevor es für Menschen in Raumanzügen und klimatisierten Fahrzeugen und klimatisierten Stützpunkten zu heiß wird?
Oder fragen Sie, was die dunkle Seite für einheimische Lebensformen des Planeten unerträglich heiß machen würde?
Auf der Erde existiert Wasser in drei verschiedenen Zuständen, fest, flüssig und gasförmig, und wechselt häufig zwischen verschiedenen Zuständen. Und wir würden erwarten, dass jede andere Chemikalie, die als Lösungsmittel und Medium für außerirdisches Leben verwendet wird, bei den Temperaturen, die für dieses hypothetische außerirdische Leben mit radikal anderer Biochemie geeignet sind, ebenfalls zwischen fest, flüssig und gasförmig übergehen würde.
Wenn der atmosphärische Druck sinkt, sinkt auch die Temperatur, bei der eine Flüssigkeit siedet und sinkt. Bei einem ausreichend niedrigen atmosphärischen Druck sublimiert diese Flüssigkeit und geht ohne flüssige Phase direkt von fest zu dampfförmig über. In einem Vakuum oder nahezu Vakuum gehen alle Substanzen direkt von fest zu gasförmig über, und jede Flüssigkeit verdampft schnell.
Und dein Planet ist definiert als:
ein atmosphärenloser Planet, der durch Gezeiten an einen sonnenähnlichen Stern gebunden ist.
Ihr Planet sollte also keine Körper von Flüssigkeiten haben, die Lebensformen auf seiner Oberfläche verwenden könnten.
Die einzige Möglichkeit, Ihrem Planeten einheimisches Leben zu geben, besteht darin, ihm große Flüssigkeitskörper auf der dunklen Seite zu geben, die von sehr dicken Schichten gefrorener Flüssigkeit bedeckt sind.
Es könnte also Binnenmeere aus flüssigem Methan geben, die von dicken Schichten aus gefrorenem Methan bedeckt sind. Und möglicherweise könnte es hypothetische Lebensformen geben, die flüssiges Methan im Methanozean verwenden. Wenn die Wärme von der Tagseite durch die Felsen zur Nachtseite geleitet wird, erwärmt sich der Ozean aus flüssigem Methan und wird möglicherweise zu heiß für Leben auf Methanbasis. Und schließlich wird sich der Methanozean in Methandampf verwandeln und möglicherweise die darüber liegenden Methaneisplatten aufsprengen.
Und vielleicht gibt es Binnenmeere aus flüssigem Ammoniak, die von dicken Schichten aus gefrorenem Ammoniak bedeckt sind. Und möglicherweise könnte es hypothetische Lebensformen geben, die flüssiges Ammoniak im Ammoniakozean verwenden. Wenn die Wärme von der Tagseite durch Felsen zur Nachtseite geleitet wird, erwärmt sich der Ozean aus flüssigem Ammoniak und wird möglicherweise zu heiß für Leben auf Ammoniakbasis. Und schließlich verwandelt sich der Ammoniakozean in Ammoniakdampf und sprengt möglicherweise die darüber liegenden Ammoniakeisplatten auf.
Und vielleicht gibt es Binnenmeere aus flüssigem Wasser, die von dicken Schichten aus gefrorenem Wasser bedeckt sind. Und möglicherweise könnte es hypothetische Lebensformen geben, die flüssiges Wasser im Wasserozean verwenden. Da die Wärme von der Tagseite durch die Felsen zur Nachtseite geleitet wird, erwärmt sich der Flüssigwasserozean und wird möglicherweise zu heiß für Leben auf Wasserbasis. Und schließlich verwandelt sich der Wasserozean in Wasserdampf und sprengt möglicherweise die darüber liegenden Wassereisplatten auf.
Und vielleicht gibt es Binnenmeere aus flüssigem Schwefel, die von dicken Schichten aus gefrorenem Schwefel bedeckt sind. Und möglicherweise könnte es hypothetische Lebensformen geben, die flüssigen Schwefel im Schwefelozean verwenden. Wenn die Wärme von der Tagseite durch die Felsen zur Nachtseite geleitet wird, erwärmt sich der flüssige Schwefelozean und wird möglicherweise zu heiß für schwefelbasiertes Leben. Und schließlich verwandelt sich der Schwefelozean in Schwefeldampf und sprengt möglicherweise die darüber liegenden Schwefeleisschichten auf.
Und natürlich wären unterschiedliche Gesteinstemperaturen auf der Nachtseite für auf Methan basierendes Leben oder auf Ammoniak basierendes Leben oder auf Wasser basierendes Leben oder auf Schwefel basierendes Leben notwendig. Oder Leben mit einem anderen Lösungsmittel.
Sehen:
https://en.wikipedia.org/wiki/Hypothetical_types_of_biochemistry[1]
Ich stelle fest, dass Ihr Planet beschrieben wird als:
ein atmosphärenloser Planet, der durch Gezeiten an einen sonnenähnlichen Stern gebunden ist
Wenn der Stern die gleiche Masse und Leuchtkraft wie die Sonne hat, wäre die Entfernung, in der ein Planet in unserem Sonnensystem von den Gezeiten erfasst würde, die Entfernung, in der Ihr imaginärer Planet von seinen Gezeiten erfasst würde. Und somit wäre die Planetentemperatur ähnlich der eines Planeten in dieser Entfernung von der Sonne.
Habitable Planets for Man Stephen H. Dole, 1964, 2007, diskutiert die verschiedenen Faktoren, die Welten für Menschen bewohnbar machen oder nicht.
https://www.rand.org/content/dam/rand/pubs/commercial_books/2007/RAND_CB179-1.pdf[2]
Auf Seite 71 listet Tabelle 9 die berechneten Stärken der Gezeitenverzögerungseffekte auf verschiedene Objekte im Sonnensystem auf und listet auf, wo sie durch Gezeiten gesperrt sind oder nicht.
Dole kommt auf Seite 70 zu dem Schluss, dass, wenn der Faktor von h im Quadrat irgendwo zwischen 1,2 und 2,0 liegt, die Rotation des Planeten „gestoppt“ wird (tatsächlich durch die Gezeiten mit seiner Primärwelle verbunden ist).
Es gibt jedoch ein Problem mit Doles Schlussfolgerung. Es wurde geschrieben, als angenommen wurde, dass der Planet Merkur, der der Sonne viel näher als die Erde und daher auf der Tagesseite viel heißer ist, durch Gezeiten mit der Sonne verbunden ist und eine Seite ewig der Sonne zugewandt bleibt.
Aber 1965 wurde entdeckt, dass Merkur nicht gezeitenabhängig mit der Sonne verbunden ist.
Viele Jahre lang wurde angenommen, dass Merkur synchron mit der Sonne gezeitenverbunden ist, sich einmal für jede Umlaufbahn dreht und immer dieselbe Seite zur Sonne zeigt, so wie immer dieselbe Seite des Mondes der Erde zugewandt ist. Radarbeobachtungen im Jahr 1965 bewiesen, dass der Planet eine Spin-Orbit-Resonanz von 3:2 hat und sich bei jeweils zwei Umdrehungen um die Sonne dreimal dreht. Die Exzentrizität der Merkurbahn macht diese Resonanz stabil – am Perihel, wenn die Sonnenflut am stärksten ist, steht die Sonne fast still am Merkurhimmel.[114]
Die seltene resonante Gezeitenverriegelung von 3:2 wird durch die Varianz der Gezeitenkraft entlang der exzentrischen Umlaufbahn von Merkur stabilisiert, die auf eine permanente Dipolkomponente der Massenverteilung von Merkur einwirkt.[115] In einer kreisförmigen Umlaufbahn gibt es keine solche Varianz, daher ist die einzige Resonanz, die in einer solchen Umlaufbahn stabilisiert wird, bei 1:1 (z. B. Erde-Mond), wenn die Gezeitenkraft einen Körper entlang der "Körpermittellinie" ausdehnt ein Drehmoment, das die Körperachse der geringsten Trägheit (die "längste" Achse und die Achse des oben erwähnten Dipols) so ausrichtet, dass sie immer in die Mitte zeigt. Bei merklicher Exzentrizität, wie der der Merkurbahn, hat die Gezeitenkraft jedoch ein Maximum im Perihel und stabilisiert daher Resonanzen wie 3:2, was erzwingt, dass der Planet seine Achse der geringsten Trägheit ungefähr auf die Sonne richtet, wenn er durch das Perihel geht.[ 115]
Der ursprüngliche Grund, warum Astronomen dachten, es sei synchron gesperrt, war, dass Merkur, wenn er am besten für die Beobachtung platziert war, immer fast am selben Punkt in seiner 3:2-Resonanz war und daher dasselbe Gesicht zeigte. Dies liegt daran, dass die Rotationsperiode von Merkur zufälligerweise ziemlich genau die Hälfte seiner synodischen Periode in Bezug auf die Erde beträgt. Aufgrund der 3:2-Spin-Bahn-Resonanz von Merkur dauert ein Sonnentag etwa 176 Erdentage.[22] Ein Sterntag (Umlaufzeit) dauert etwa 58,7 Erdentage.[22]
https://en.wikipedia.org/wiki/Mercury_(planet)#Orbit,_rotation,_and_longitude[3]
Es ist also möglich, dass ein Planet noch näher an einem sonnenähnlichen Stern und damit noch heißer sein müsste als Merkur, um von den Gezeiten eingeschlossen zu werden. Aber es ist möglich, dass die Gründe, warum Merkur eine Spin-Bahn-Resonanz von 3:2 hat, nicht auf alle Planeten zutreffen, die in Merkur-Entfernung von sonnenähnlichen Sternen kreisen, und dass einige Planeten in Merkur-Entfernung und noch weiter von a gezeitengebunden werden könnten sonnenähnlicher Stern.
Die Planeten Merkur und Venus sind nicht gezeitenabhängig mit der Sonne verbunden und haben daher auf der einen Seite keinen ewigen Tag und auf der anderen Seite keine ewige Nacht. Aber sie haben sehr lange Tage und Nächte.
Auf der Venus gibt es zwischen Tag und Nacht nur geringe Temperaturunterschiede, da die dichte Atmosphäre die Wärme gleichmäßig um den Planeten verteilt.
Merkur hat einen sehr langen Tag, hat aber einen Wechsel von Tag und Nacht.
Die Oberflächentemperatur von Merkur reicht von 100 bis 700 K (–173 bis 427 ° C; –280 bis 800 ° F) [18] an den extremsten Stellen: 0 ° N, 0 ° W oder 180 ° W. An den Polen steigt sie nie über 180 K,[12] aufgrund des Fehlens einer Atmosphäre und eines steilen Temperaturgradienten zwischen dem Äquator und den Polen. Der subsolare Punkt erreicht etwa 700 K während des Perihels (0°W oder 180°W), aber nur 550 K am Aphel (90° oder 270°W).[73] Auf der dunklen Seite des Planeten liegen die Temperaturen im Durchschnitt bei 110 K.[12][74] Die Intensität des Sonnenlichts auf der Merkuroberfläche liegt zwischen dem 4,59- und 10,61-fachen der Sonnenkonstante (1.370 W·m−2).[75]
Eine Dunkelseitentemperatur von 110 Kelvin würde minus 261,67 Grad Fahrenheit (-163 °C) entsprechen.
Die Temperatur an einem typischen Merkurpunkt steigt und fällt also an jedem merkurianischen Tag um Hunderte von Grad. Merkur dreht sich in Bezug auf die Sterne (siderischer Tag) alle 59 Erdentage, macht jedoch alle 175,97 Erdentage eine vollständige Drehung in Bezug auf die Sonne (einen Sonnentag).
Ein Punkt auf Merkur, der eine Temperatur von etwa 110 K hat, wird also während eines Zeitraums von 87.985 Erdentagen um mindestens 300 K steigen und dann in den nächsten 87.985 Erdentagen wieder um mindestens 300 K fallen.
Ich denke, das bedeutet, dass die Steine und andere Oberflächenmaterialien auf Merkur Wärme nicht sehr gut leiten. Und möglicherweise könnte das bedeuten, dass die dunkle Seite eines von Gezeiten eingeschlossenen, luftlosen Planeten sehr, sehr kalt sein könnte.
Als man glaubte, Merkur sei gezeitengebunden an die Sonne gebunden, war es logisch anzunehmen, dass die dunkle Seite des Merkur der kälteste Ort im Sonnensystem sei, und so trug Larry Nivens Geschichte, die auf der dunklen Seite des Merkur spielt, den Titel „Der kälteste“. Ort".
Daher ist es möglich, dass ein von den Gezeiten eingeschlossener, luftloser Planet sehr nahe an seinem Stern sein müsste, damit genügend Wärme von der Tagseite auf die Nachtseite gelangt und die Temperatur auf unerträglich heiß statt genau richtig oder statt unerträglich kalt steigt.
schneller als das Licht