Was ist der höchste Druck, unter dem eine Lebensform theoretisch überleben könnte?

Das ist schwer zu sagen, da wir nicht wirklich wissen, wie Materialien in Ultrahochdruckumgebungen interagieren.

Leider ist das die beste Antwort, die wir auf diese Frage geben können. Betrachten Sie zum Beispiel die Umgebung mit dem wahrscheinlich höchsten Druck, die über lange Zeiträume stabil ist: das Innere von Neutronensternen.

In der Kruste eines Neutronensterns befindet sich eine dünne Schicht aus normaler Materie, gefolgt von einer Schicht aus entarteter Materie, die eine Vielzahl unterschiedlicher Formen bildet, von denen die meisten nach verschiedenen Nudelsorten benannt sind. Wir wissen nicht wirklich, ob die vorgeschlagenen Formen, die unsere Modelle vorhersagen, tatsächlich auftreten, da die Drücke in einem Neutronenstern um Zehnerpotenzen höher sind als alles, was wir in einem Labor erzeugen können. Wir wissen auch nicht wirklich, wie sie interagieren oder welche Art von Energiequellen in der Kruste eines Neutronensterns existieren könnten.

Es ist jedoch nicht ausgeschlossen, dass sich dort möglicherweise Leben bilden könnte. Wenn es Energiequellen gibt und es möglich ist, Nukleonenklumpen zu ausreichend großen Ansammlungen zu bilden, ist es möglich, dass sich Leben entwickelt, um diese Energiequellen zu nutzen. Wenn sich dort Leben entwickeln würde, wäre es wahrscheinlich viel kleiner als das Leben auf der Erde, da die Kernansammlungen, aus denen es besteht, viel kleiner als Moleküle wären. Es hätte auch eine viel kürzere Lebensdauer, da Kernreaktionen viel schneller ablaufen als molekulare Reaktionen.

Auch hier ist es nicht wirklich möglich zu sagen, ob irgendetwas davon passieren könnte, da wir nicht sicher wissen, wie sich das Material, aus dem Neutronensterne bestehen, verhält. Wenn es jedoch möglich wäre, könnte sich Leben bis zu den Drücken bilden, die in Neutronensternen herrschen: etwa$10^{34}$Pa.

Das ist natürlich nur eine Obergrenze, wenn wir davon ausgehen, dass in Schwarzen Löchern kein Leben existieren kann, aber die Theorie darüber, wie sich Materie am und jenseits des Ereignishorizonts eines Schwarzen Lochs verhält, ist weit spärlicher als unser Wissen über Materie bei Neutronensternen.

Die Antwort von ckersch ist im allgemeinen Fall wahrscheinlich die beste, aber wenn es Ihnen wirklich wichtig ist, ob eine Kreatur aus normaler atomarer Materie in den Tiefen von Jupiter und / oder Saturn leben könnte, müssen andere Einschränkungen berücksichtigt werden.

Flüssiger und überkritischer Wasserstoff sind ziemlich gute Lösungsmittel, sodass Sie sich nicht unbedingt Gedanken darüber machen müssen, ob flüssiges Wasser vorhanden ist. Wasserstoff bleibt bei Drücken, bei denen jedes Wasser in fester kristalliner Form vorliegen würde, selbst bei sehr hohen Temperaturen ein vernünftiges Biolösungsmittel.

Organische Moleküle, aus denen unsere Art von Leben besteht, neigen dazu, sich bei hohen Temperaturen zu zersetzen, daher sollten wir uns vielleicht die höchsten Drücke ansehen, die eine Art dichte flüssige Umgebung bei Temperaturen unter einigen hundert Grad Celsius unterstützen. In diesem Fall würden Sie flüssigen oder überkritischen Wasserstoff zwischen einigen hundert und tausend Atmosphären betrachten.

Wenn wir jedoch davon ausgehen, dass andere Chemien Leben bei höheren Temperaturen hervorbringen könnten, wobei hohe Drücke nicht nur möglich, sondern vielleicht sogar notwendig sind, um die festen Bestandteile von zB Zellmembranen zu stabilisieren, dann bleiben flüssige Lösungsmittel verfügbar und insbesondere in diesen Gasen verfügbar Riesenplaneten, bei viel höherem Druck.

Beachten Sie, dass auf Jupiter und Saturn bis zu etwa 300.000 atm (oder etwa 32 GPa) supraflüssiger Wasserstoff erwartet wird, bevor er in eine flüssige metallische Phase übergeht. Wenn Ihre Kreaturen in einem flüssigen metallischen Wasserstofflösungsmittel leben, werden die potenziellen Drücke um mehrere Größenordnungen höher. Wenn Sie jedoch möchten, dass Sichtungen dieser Kreaturen möglich sind, ist es eine viel bessere Wahl, ihre Biochemie auf überkritischen zweiatomigen Wasserstoff zu stützen, in welchem ​​​​Fall sie mindestens zehn Atmosphären und wahrscheinlich Hunderte von Atmosphären leben würden. Das ist die Art von Umgebung, in der es extrem schwierig wäre, sie zu beobachten, aber theoretisch möglich wäregute Druckbehälter, um Ihre Kameras (und möglicherweise Menschen) einzuschließen, wenn Sie Sonden in ihre ursprünglichen Tiefen schicken.

Meine Schätzung ist ein paar (1..3) Gigapascal .

Der Grund dafür ist, dass sich Wasser bei diesem hohen Druck für Temperaturen, die erdähnliches Leben ermöglichen, in eine Art Eis verwandelt, siehe das Phasendiagramm von Wasser

Kurzfristiges Überleben bei noch höherem Druck ist möglich und für Landpflanzen und -tiere bewiesen: Sie können eine 30-minütige Exposition von 7,5 GPa überleben , was ein überraschendes Ergebnis war, da das Protein bei diesem hohen Druck seine Konfiguration ändert, siehe diese Antwort auf biology.se: Was ist der höchste Druck, bei dem Pflanzen überleben können?

Ich glaube, du siehst das falsch. Sie können das Leben eines Gasriesen haben, ohne sich mit extremen Temperaturen oder Drücken auseinandersetzen zu müssen.

Während die Kerne sicherlich beides haben (und mit ziemlicher Sicherheit nicht mit Leben kompatibel sind – ich verstehe nicht, wie man komplexe Strukturen in entarteter Materie haben kann und die Kerne ein gewisses Maß an Entartung aufweisen), ist der äußere Rand der Atmosphäre offensichtlich beides sehr niedriger Druck (das nächste, was Vakuum ist) und niedrige Temperatur (alle Gasriesen haben niedrige Oberflächentemperaturen).

Das bedeutet, dass irgendwo zwischen der Oberfläche und dem Kern Stellen mit angemessenem Druck und Stellen mit angemessenen Temperaturen vorhanden sein müssen, obwohl dies nicht beweist, dass beide an derselben Stelle vorhanden sind.

Wenn man sich das Leben auf der Erde ansieht, ist es offensichtlich, dass das Leben eine ganze Reihe von Belastungen aushalten kann – AFIAK, es gibt keine Umgebung auf der Erde mit flüssigem Wasser und keinem Leben. Leben existiert auf dem Grund des Ozeans. (Da unten ist es aufgrund von Nahrungsmangel ziemlich unfruchtbar, aber nicht völlig unfruchtbar.)

Daher finde ich es fast unmöglich, dass es keine Höhe gibt, in der Leben existieren kann. Da die einzige Oberfläche eines Gasriesen einen schrecklich hohen Druck haben wird, wird dieser Punkt irgendwo in der Atmosphäre sein.

Sie beginnen mit mikroskopisch kleinem Leben, das von der Atmosphäre herumgeschleudert wird. Einige werden unglücklich sein und zu tief gehen und sterben, aber solange die Fortpflanzungsrate hoch genug ist, wird es sie nicht töten. Die nächste Lebensordnung müsste ein sehr dünner Wasserstoffballon sein (er wird nicht viel Auftrieb haben, da er sich in einer Wasserstoff-Helium-Atmosphäre befindet). Es könnte sich ein denkbar höheres Leben entwickeln, das beim Aufsteigen funktioniert, aber die Kluft vom Schwimmer zu Soarer wird furchtbar schwer zu überqueren sein. Wenn diese Lücke überwunden werden kann, könnten Sie sogar zum Geheimdienst gehen. (Siehe Saturn Rukh von Robert Forward )

Ich denke, das größte Problem für ein solches Leben ist die Beschaffung der Bausteine. Wasserstoff und Helium werden sehr reichlich vorhanden sein, aber es gibt nicht viel mehr und man braucht im Grunde Kohlenstoff, um Leben zu erschaffen. (Der Sci-Fi-Standby von Silizium funktioniert zumindest bei erdähnlichen Temperaturen nicht, obwohl AFIAK es in anderen Temperaturbereichen nicht vollständig ausgeschlossen hat. Das grundlegende Problem ist, dass es sich nicht gerne komplex bildet Moleküle. Das Herz des Lebens auf Kohlenstoffbasis sind lange Ketten von Kohlenstoffatomen, an denen verschiedene Dinge haften. In der erdähnlichen Chemie funktionieren zumindest solche Ketten aus Silizium nicht. Was Sie in der Natur finden, ist Si-O-Si -O-Typ-Ketten - aber sobald Sie Ihre Bits zu den Seitenverbindungen hinzugefügt haben, haben Sie ein Molekül hergestellt, das einen erheblich niedrigeren Energiezustand hat, indem es auseinandergeht und die Seitenketten an den Sauerstoff bindet.