Einstellungen, die durch unkontrolliertes Terraforming von Venus und Mars über Portale gebildet wurden

Wenn zwei kreisförmige Portale mit einem (willkürlichen) Durchmesser von 2 Metern geschaffen würden, die einen ungehinderten Fluss zwischen den Oberflächenatmosphären von Venus und Mars ermöglichen, was wären die Umweltauswirkungen auf die beiden Planeten?

Mein Denkprozess wurde teilweise sowohl von xkcd als auch von den Spielen Portal und Portal 2 inspiriert. Wenn man bedenkt, dass man die notwendigen Ressourcen zum Terraforming eines Planeten entweder von diesem Planeten, einem benachbarten astronomischen Körper oder extradimensionalen Quellen erhalten muss, wenn die Portale existieren könnten, Sie wären ein nützliches Mittel, um den Mars mit Wärme/Atmosphäre/Energie zu versorgen und ihn gleichzeitig zu entlüften, um bewohnbare Taschen/Kuppeln auf der Venus zu bilden. Viel einfacher wäre es beispielsweise, Dämmplatten für die Venus auf dem Mars herzustellen. Ich habe versucht, eine Kurzgeschichte zu entwerfen, die auf einem katastrophalen Ausfall dieses Systems basiert, sodass der Transport durch die Portale völlig unreguliert ist. Nur eine Schritt-für-Schritt-Erklärung dessen, wie es passierte und was geschah, wäre aufregend, einzigartig und würde zu wunderschönen Bildern führen, wie ein „epischer Sturm, der die Oberfläche des Planeten wegfegt“.

Portaldefinition:

2 kreisförmige Oberflächen mit einem Durchmesser von 2 Metern, die jeweils an einem geostationären (es könnte einen besseren Begriff dafür geben) Punkt auf jedem Planeten befestigt sind. Beide sind senkrecht zur Planetenoberfläche ausgerichtet und an Ort und Stelle fixiert (denken Sie an das Sternentor). Die Ausrichtung relativ zu den Achsen/Äquator/usw. des Planeten ist nicht spezifiziert und kann nach Ihrem Ermessen gewählt werden. Der sofortige Transport erfolgt durch das Portal auf eine Weise, die als unendlich dünne, unzerstörbare Öffnungsplatte modelliert werden kann. Der Transport durch das Portal ist frei und hat keinen Einfluss auf die passierende Materie. Die Geschwindigkeit der Partikel nach dem Passieren relativ zum Auslassportal ist die gleiche wie vor dem Passieren relativ zum Eingangsportal. Beschleunigung/Geschwindigkeit der beiden Portale relativ zueinander wird weggebrüllt.

Nach meinen groben Berechnungen ist der Druck auf der Venus an der Oberfläche 15000-mal höher als auf dem Mars. Als Ergebnis sollten etwa 1,5 Tonnen Luft pro Sekunde durch das Portal strömen. Aufgrund der Zusammensetzung der Marsoberfläche sollte dies leicht zu ausgedehnten Staubstürmen führen. Sie ist jedoch für die Masse/Bewegung des Planeten vernachlässigbar. Es sollte in der Lage sein, die Atmosphären beider Planeten innerhalb eines Jahres zu beeinflussen (angemessene Zeit, um ein Katastrophenteam dorthin zu schicken, vorausgesetzt, Portale können aus irgendeinem Grund nicht verwendet werden, um dorthin zu gelangen). Die feineren Details der Auswirkungen auf die Planeten sind schwieriger vorherzusagen, was der Grund für die Frage ist.

Hinweis: Ich habe dieses Szenario als Schreib-/Gedankenexperiment verwendet, ohne die Absicht, jemals etwas zu diesem Thema zu veröffentlichen. Alle hier entwickelten Konzepte sind gemeinfrei.

Interessante Idee. 1,5 Tonnen pro Sekunde klingen auf menschlicher Ebene viel, sind aber auf planetarischer Ebene nicht viel. Wie verhält es sich mit der Gesamtmasse der Atmosphäre eines Planeten?
Eigentlich habe ich gerade nachgeschaut. Ich weiß, dass die Erde nicht die Venus ist, aber die Zahlen waren praktisch. Die Erdatmosphäre ist etwa 5,1480 × 10 ^ 18 Tonnen groß, also würde es bei 1,5 Tonnen pro Sekunde 108.828.006.088 Jahre dauern, um sich zu übertragen (das berücksichtigt auch nicht die reduzierte Druckdifferenz, da sich die Drücke auf beiden Seiten des Portals ausgleichen).
Mars hat ein Atmosphärengewicht von 25 Tetatonnen, was weit weniger als die Erde ist, aber immer noch viel. Ich wusste, dass. Das soll nicht, alles übertragen, eine Art Waage sein, aber das wäre auch interessant. Es würde 536000 Jahre dauern, um die Atmosphäre des Mars damit zu verdoppeln.
Ich nehme an, wenn Sie möchten, könnten wir sagen, dass das Portal größer war, da ich in meinen Gedanken die Wirkung auf die Venus überschätzt habe.
Zusätzlich müssen Sie über den Unterschied in der Schwerkraft nachdenken. Das Portal in der Venus wäre viel tiefer im Gravitationsschacht, wenn es auf Oberflächenniveau wäre. Die erforderliche Zufuhr potentieller Energie zum Überqueren des Portals würde einem großen Teil des Drucks entgegenwirken.
Die Atmosphäre der Venus ist 21000-mal massereicher als die des Mars. Der Schwerkraftbrunnen ist genau die Art von Sache, von der ich nicht weiß, wie ich sie in Betracht ziehen soll. Die Erdatmosphäre ist nur 225-mal massereicher als der Mars.
Zumindest wäre der Mars venusgeformt, nicht terraformiert, was für echtes Terraforming schlimmer sein könnte als keine Atmosphäre. Das Marsportal wäre meiner Meinung nach areostationär. Venus scheint schwieriger zu sein, weil sie so langsam rotiert, um eine brauchbare Aphrodio- oder Cytherio- Stationärbahn zu haben, die ohnehin zu weit entfernt wäre. Mach es einfach stationär.

Antworten (2)

Bewegung von Gasen

Das ist das offensichtlichste Ereignis, das Sie genau identifiziert haben. Unter der Annahme, dass sich beide Portale an der Oberfläche befinden, hat die Luft am Portal die entsprechenden Luftdrücke (wobei die auf diesen Bereich des Portals wirkenden Kräfte in Klammern angegeben sind):

Venus : ~92 bar (28.902.652,4 Newton)

Mars : ~0,00636 bar (1.998,05293 Newton)

Das bedeutet, dass der Druck auf der Venusseite etwa 14465,4088 Mal höher ist als der des Mars. Ich muss nicht viel mehr rechnen, um zu sagen, dass die Atmosphäre von der Venus sehr sicher zunächst in die Marsatmosphäre fließen wird, nicht umgekehrt. Dieser Fluss kann nicht gestoppt werden, bis sich die Drücke der Atmosphären ausgeglichen haben oder die Portale geschlossen sind. (Das automatische Herunterfahren dieser Portale scheint eine gute Ausfallsicherung zu sein!)

Angesichts der Tatsache, dass es einen so großen Unterschied im Oberflächendruck und in der Schwerkraft gibt, müssen wir herausfinden, ob die Venusatmosphäre beim Einströmen in die Marsatmosphäre eine Fluchtgeschwindigkeit erreicht. Laut Wikipedia beträgt die Fluchtgeschwindigkeit für den Mars bescheidene 5,027 km/s. Wenn Sie die Kraft aus der Atmosphäre der Venus auf ein Mol seines häufigsten Teilchens (Kohlendioxid) anwenden, erhalten Sie (unter Verwendung des dynamischen Drucks )

v = 2 q ρ

wo

v ist die Geschwindigkeit der Luft

q ist der dynamische Druck (in diesem Fall 92 bar - 0,00636 bar = 91,99364 bar)

ρ ist die Dichte der Luft (für die Venus sind es 67 kg/m^3)

was ergibt:

v = 524.03042  Frau

524  Frau << 5 , 027  Frau

Die Venus hat also nicht den nötigen Druck, um Dinge durch dieses Portal, durch die Marsatmosphäre und in den Weltraum zu schleudern. (Sie sollten jedoch vorsichtig sein, wo Sie Ihre Portale platzieren, da Sie dies theoretisch verwenden könnten, um Dinge mit anderen Planetenkörpern in den Weltraum zu bringen.)

Sobald sich der Gesamtdruck der Atmosphären angeglichen hat , werden die Atmosphären dann versuchen, ihre Partialdrücke zu stabilisieren , bis die beiden Planeten genau dieselbe Atmosphäre teilen. Es sollte beachtet werden, dass dieser Prozess länger dauert als der Gesamtdruckausgleich, einfach weil so viel Luft von der Venus zum Mars bewegt werden muss, dass die Marsatmosphäre keine Änderung erhält, um zur Venus zu gelangen, bis der Gesamtdruck ungefähr erreicht ist gleich.

Zeit für etwas mehr Mathematik, diesmal mit einem bekannteren Druck aufgrund der Tiefengleichung :

p = ρ × Schwere × h

Da wir wissen, dass sich der Druck der Venus und des Mars (letztlich) ausgleichen und ihre Dichten gleich sein werden, bleibt uns übrig

g Venus g Mars = h Mars h Venus

8.87  Frau 2 3.711  Frau 2 = 2.39019132

Die neue Atmosphäre des Mars sollte also etwa 2,4-mal so tief sein wie die neue Atmosphäre der Venus, wenn dieses schreckliche Druckausgleichsereignis endlich vorbei ist. Das ist nur der Massendruck. Was ist mit Partialdrücken?

Atmosphärische Zusammensetzung / Chemie

Da diese Atmosphären einander ausgesetzt sind und wissen, dass Gase versuchen, sich gleichmäßig in dem Raum zu verteilen , in den sie „eintreten“ dürfen, sehen wir eine Veränderung der Marsatmosphäre, gefolgt von einer Veränderung der Venusatmosphäre .

Wenn Sie sich die Wikipedia-Artikel für die Venus und den Mars ansehen und sich die Liste der Partialdrücke ansehen, werden Sie feststellen, dass ihre Atmosphären ziemlich ähnlich aussehen - sie bestehen größtenteils beide hauptsächlich (> 95%) aus Kohlendioxid, gefolgt von Stickstoff und andere Spurenelemente. Der atmosphärische Schwefelgehalt des Mars würde zunehmen und die Venus würde ein paar Spurenelemente mehr bekommen, aber ansonsten würde sich die Zusammensetzung nicht wesentlich ändern.

Demnach ist eines der Probleme des Mars, dass er nicht genug Atmosphäre hat, um Wärme zu speichern. Das zusätzliche Kohlendioxid von der Venus würde jedoch ziemlich helfen, um ihm eine Atmosphäre zu geben, die Wärme hält , macht es wärmer. Ganz zu schweigen davon, dass die Luft von der Venus höllische 737 K hat, was einen großen Beitrag dazu leisten wird, den Roten Planeten wärmer zu machen.

Ich kenne die genaue Zusammensetzung von Venus und Mars nicht, daher kann ich nicht sagen, wie viel wärmer / kühler jeder Planet werden würde oder wie schnell. Ich bin bereit zu sagen, basierend auf der relativen Größe jedes Planeten und einigen Kenntnissen der Wärmekapazität , dass sich der Mars mehr erwärmen wird als die Venus abkühlen wird. Tatsächlich könnten Mars und Venus mit genügend Zeit schließlich die gleiche Temperatur erreichen, vorausgesetzt, die Portale ermöglichen eine Wärmeübertragung.

Änderungen des Wettermusters

Dies ist ein weiterer Bereich der Spekulation, da Marswettermuster nicht ohne weiteres verfügbar sind. Außerdem sind Wettersysteme klassische Beispiele für chaotische Systeme , eure langsame Einführung der Venus-Atmosphäre kann viele, viele unvorhergesehene Auswirkungen haben.

Lokal wissen wir jedoch, dass sich die dichtere venusianische Luft ausbreiten wird, bis ihr Druck ungefähr dem des Mars entspricht. Wir wissen auch, dass es viel dichter ist, sodass sich die Luft (relativ) nahe an der Oberfläche ausbreitet. Wenn die Portale größer wären, könnte dies zu festen Oberflächenwinden führen, wie wir sie bei Land- und Seebrisen sehen.

Eine ausgezeichnete Antwort scheint die Annahme zu sein, dass die Portale die potenzielle Energie injizieren, die erforderlich ist, um die Atmosphäre aus dem Gravitationsschacht der Venus und in den des Mars zu heben. Mich würde interessieren, wie sich das auf das Ergebnis auswirkt.
@TimB Die Venus hat fast doppelt so viel Schwerkraft wie der Mars (beide sind übrigens geringer als die der Erde), was sich auf die Höhe des atmosphärischen Drucks auswirken würde, den jeder Planet aushalten kann (nehme ich an). Ich habe nicht die Wissenschaft oder Mathematik zur Hand, um Berechnungen durchzuführen, aber ich glaube nicht, dass die Schwerkraft den Druckunterschied tatsächlich beeinflussen wird. Was stattdessen passieren könnte, ist, dass sich die Atmosphäre von der Venus zum Mars verlagern würde, der die dichtere Atmosphäre nicht stützen könnte und anfangen würde, sie in den Weltraum zu entlüften, wodurch der atmosphärische Druck beider Planeten verringert würde. Hmm...
Es hängt von der Funktion der Portale ab, aber wenn es nicht Energie injiziert, um die Gase aus der tieferen Schwerkraft zu heben, muss die Druckdifferenz dies tun. Ich bin mir der genauen Wissenschaft nicht sicher, aber mein erster Instinkt ist, den Gewichtsunterschied zwischen den Gasen an der Oberfläche der beiden Planeten zu betrachten, und Sie müssen genug Energie injizieren, um so viel zu heben, um von einem zum anderen zu gelangen. .. das bedeutet auch, dass es sich mit dem Mars bei einem niedrigeren atmosphärischen Druck als der Venus stabilisieren wird ...
@TimB a la Portale von Portal / Portal 2, die Schwerkraft überträgt sich nicht durch die Portale; Der Schwung der Dinge, die durch die Portale gehen, scheint das einzige zu sein, was erhalten bleibt. Mit dieser Annahme bin ich gelaufen.
@PipperChip Stimmt, die Portalportale sparen kinetische, aber keine potenzielle Energie, das ist großartig als Spielmechanik, aber aus der Perspektive der Gesetze der Thermodynamik eindeutig gebrochen ... es sei denn, die Portale haben eine Art Stromquelle ... wie sonst eine dieser Portale ist eine Quelle unbegrenzter Energie ...
@TimB, nur aus Neugier, hast du eine realistischere Möglichkeit, wie ein planetenbasiertes Portal funktionieren kann? Das wäre ein interessantes Diskussionsthema.
Realistisch? Nicht wirklich, da die Portale rein theoretisch sind. Gerne diskutieren wir über Energieeinsparung in Bezug auf Portale, aber Sie bräuchten eine neue Frage, da es hier bereits zu viele Kommentare gibt :)

Ich gehe davon aus, dass die Portale effektiv Wurmlöcher sind und als solche potenzielle und kinetische Energie und Impuls erhalten.

In diesem Fall wird der Nettogasfluss vom Mars zur Venus verlaufen . Während der Druckgradient die Rückströmung begünstigt, wird dies durch den Unterschied in der Schwerkraft der beiden Planeten (die Schwerkraft der Venus ist viel tiefer) und weit mehr durch die Tatsache, dass die Venus weiter innen im Sonnensystem liegt, um ein Vielfaches überwunden liegt also tiefer im Gravitationsfeld der Sonne. Daher wird der Effekt darin bestehen, dass der Mars fast seine gesamte vorhandene Atmosphäre verliert, während die Atmosphäre der Venus um einen unbedeutenden Betrag an Dichte zunimmt. Um den Schwung zu erhalten, werden sich auch die Umlaufbahnen des Planeten um unbedeutende Beträge ändern.

Beachten Sie, dass es lange dauern kann, bis der Mars seine Atmosphäre verliert, wenn das Portal nur einen Durchmesser von zwei Metern hat.

Wirklich? Das wäre ein sehr interessantes Ergebnis. Der Druck und die Schwerkraft an der Oberfläche der Venus sind jedoch hoch. Recht?
@kaine Es ist, aber nicht genug, um die potenzielle Energiedifferenz der Gravitation zu überwinden. Die Geschwindigkeit aus der Druckdifferenz beträgt weniger als 600 m/s. Der Unterschied in den Fluchtgeschwindigkeiten der beiden Planeten wird das Gas auf über 3 km/s beschleunigen, und die Gravitationsquelle der Sonne wird das Gas auf eine noch höhere Geschwindigkeit beschleunigen. Die Gase werden also mit beträchtlicher Kraft in die Venus eindringen.
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Einstellungen, die durch unkontrolliertes Terraforming von Venus und Mars über Portale gebildet wurden
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