Как планета меньше Земли может иметь более высокую гравитацию?

Я хочу построить планету (или спутник), которая:

  • меньше Земли,
  • имеет более плотную атмосферу, чем Земля, но пригодна для дыхания,
  • не имеет ни интенсивного вулканизма, ни каких-либо экстремальных условий такого рода, которые увеличивали бы плотность атмосферы,
  • вращается вокруг двойной звезды, похожей на BY Draconis

Чем выше гравитация, тем выше плотность атмосферы. Если вам кажется, что это лучший вариант для сохранения мира на планете, отсюда и мой вопрос.

Вопрос:
Как это возможно? Является ли оно когерентным в такой системе хотя бы с двумя (маленькими молодыми) звездами?

Бонусные вопросы: на что будет похожа звездная система? Обязательно ли другие теллурические планеты в системе будут выглядеть так же? Сохранятся ли газовые гиганты?

Планета вращается вокруг компонентов A и B или компонента C?
Ну, оба? В вики написано, что они близки друг к другу...
Нет. A и B расположены близко друг к другу, а C находится на расстоянии 260 а.е. (плюс-минус).
Посмотрите на нейтронные звезды. Это не планеты, но они плотные и могут дать вам серьезное притяжение. Если вы можете повторно применить принципы, вы отсортированы.
Земля уже более плотная, чем обычно для планеты такого размера. Это самая плотная планета в нашей Солнечной системе.
Я собирался сделать то же самое, что и Филипп выше. Считается, что это так, потому что мы сохранили часть ядра от Тейи (планеты, которая, как считается, столкнулась с Землей, которая стала Луной) во время столкновения. Однако я не понимаю, почему первобытная солнечная система не могла иметь более высокое содержание железа и, таким образом, производить более плотные планеты с более крупными ядрами. Однако я боюсь, что если это не более старая система, где ядро ​​остыло больше, чем Земля, то это более высокое содержание железа и стремление к более плотной атмосфере будут подразумевать больший вулканизм (чего вы не хотите).

Ответы (8)

Я думаю, что другие проделали хорошую работу, ответив на главный вопрос о том, из чего он будет состоять (я бы сказал также из железа или чего-то подобного), поэтому я обращусь к некоторым другим вещам.

Система BY Draconis молода . Правда, молодой. Компоненты A и B, безусловно, не очень хорошо развиты, потому что они еще не вышли из протозвездной фазы своей жизни. Насколько я знаю, протопланетного диска в системе нет. Хорошее эмпирическое правило таково: никакого протопланетного диска ⟹ Никаких планет. Казалось бы, это исключает весь этот сценарий — по крайней мере, на данный момент. Я также сомневаюсь, что система сможет захватить какие-либо планеты-изгои. Они просто недостаточно взрослые, чтобы это могло произойти.

Любая планета, вращающаяся вокруг компонента A или B, не подходит для жизни. Эти две звезды составляют переменную BY Draconis . Это означает, что могут быть резкие изменения светимости из-за поверхностной активности, такой как звездные пятна (внесолнечный эквивалент солнечных пятен). Переменные звезды вообще не подходят для жизни из-за их изменчивости. Однако некоторые из них являются периодическими, что делает их регулярными, но переменные BY Draconis не являются периодическими.

Однако это не исключает компонента C. Похоже, что это красный карлик, находящийся далеко от двух других. (Вся система напоминает мне младшую версию системы Альфы Центавра/Проксимы Центавра.) Опасность здесь в том, что если красный карлик является вспыхивающей звездой, он тоже может оказаться неблагоприятным для жизни. Кроме того, я не уверен, насколько легко планете будет выбраться отсюда, учитывая, что большая часть массы системы находится в центре бинарной пары, а это означает, что они с большей вероятностью захватят любую возможную планету... формовочный материал.

Так что я очень сомневаюсь, что в системе могли образоваться какие-либо планеты, а если бы и образовались, то, скорее всего (конечно, на данный момент), они были бы непригодны для жизни. Я думаю, что это также исключает часть вашего вопроса о «других планетах», хотя Википедия говорит следующее:

В системе может быть четвертый компонент, обращающийся по орбите с периодом 114 дней, но это не было подтверждено визуально.

Так что это дает нам некоторую надежду.

Таким образом, железо является наиболее распространенным тяжелым элементом и по определению образуется в старых звездах при взрывах новых и сверхновых. Так что вы правы, ответ "существенно более плотные планеты очень маловероятны, особенно вокруг молодых звезд". Физика. Это просто работает.
@PeterMasiar IIRC, это элементы тяжелее железа, которые производятся сверхновой. Железо является последним и самым тяжелым элементом, созданным в обычных процессах синтеза, перед одним из процессов конца жизни (коричневый карлик, сверхновая, нейтронная звезда, черная дыра и т.
@RBarryYoung Железо производится в некоторых сверхновых, но вы правы в том, что в целом производятся более тяжелые элементы.
@Peter Почему среди молодых звезд было бы необычно, если бы материалы выбрасывались умирающими звездами? Я имею в виду, что эти звезды мертвы, так что же мешает новым звездам образоваться рядом с ними и притянуть часть этого тяжелого вещества? Просто мы слишком далеко от галактического центра?
@dyarob Молодые звезды формируются в гигантских молекулярных облаках (см. статью в Wiki), которые не обязательно находятся рядом с остатками сверхновых или мертвыми звездами.
@ HDE226868, но может быть, не так ли? «Затем звезда эволюционирует в дегенеративную форму, перерабатывая часть своей материи в межзвездную среду, где она будет способствовать формированию нового поколения звезд с более высокой долей тяжелых элементов». bbc.co.uk/наука/космос/вселенная/достопримечательности/звезды
@dyarob (извините, что не ответил раньше, я пропустил ваш комментарий). Это определенно может быть. Мне жаль; Я не хотел сказать, что это невозможно. Ты прав.

Маловероятно, чтобы естественная планета имела плотность значительно выше плотности железа. За исключением некоторых внешних сил, элементы легче железа будут более распространены, чем элементы тяжелее железа. Столкновение двух планет может сработать. Столкновение могло отделить часть ядра от остальной массы, возможно, в луну. Я полагаю, что фрагмент ядра мог иметь плотность выше, чем у железа. Затем вам понадобится второе «правильное» столкновение, чтобы лишить луну более легких материалов, выброшенных в то же время. Я не думаю, что это абсолютно невозможно, но очень маловероятно.

Между прочим, гравитация и плотность атмосферы не связаны напрямую, но состав атмосферы и гравитация связаны. Таким образом, вам на самом деле нужна только гравитация около 1G, а не что-то значительно выше, что должно помочь. Также «дышащий» ограничивает атмосферу. Возможно, здесь лучше не вдаваться в экзотику, а просто иметь меньшую и более плотную Землю.

Единственный известный мне сценарий столкновения двух планет — это ударная теория образования Луны: en.wikipedia.org/wiki/Giant_impact_hypothesis . Она не заканчивается созданием очень тяжелого спутника. Как вы видите, как это происходит, чтобы сформировать тяжелую луну?
@dyarob Вам нужно два столкновения. Оба «в самый раз» маловероятным образом.
Вы думаете, что если бы весь легкий материал был удален с Луны, ее гравитация была бы выше, чем у Земли? (Я не уверен, что следую за вами здесь)
Может быть, столкновение с обнаженным ядром мертвой планеты сделает всю планету намного тяжелее всего за одно столкновение? ( gizmodo.com/… )
@dyarob Даже если удар выбросит тяжелую часть ядра, средняя плотность выброшенного материала будет ниже, чем у исходной планеты из-за геометрии. Второе столкновение необходимо, чтобы большая часть материала упала обратно на планету, а не на Луну, таким образом, чтобы изменить распределение плотности.
@dyarob Обнаженное ядро ​​- это, по сути, то, что должен выбросить мой первый удар. Таким образом, будет такое же количество столкновений.
но получившаяся луна все равно будет маленькой, поэтому, даже если ее общая плотность высока, ее общая масса будет намного меньше, чем у исходной планеты, поэтому я не думаю, что ее гравитация будет так важна.
@dyarob Верно. К сожалению, элементы более плотные, чем железо, относительно редки. По сути, я держу пари, что на 2+ планетах исходных материалов будет достаточно сырья, чтобы сделать что-то значительно более плотное, чем Земля, размером с планету.
Обратите внимание, что Венера имеет значительно более плотную атмосферу, чем Земля, но немного меньшую гравитацию. Соотношение между гравитацией и толщиной атмосферы может сильно различаться.
@TimB «Кстати, гравитация и плотность атмосферы не связаны напрямую ...» <- из последнего абзаца моего ответа. Не совсем так, на самом деле они напрямую связаны, но есть так много других переменных, что связь не особенно полезна.
Если планета искусственная, вполне возможно сделать ее из светодиодов. Однако это потребовало бы очень буквального использования слова «Строительство мира».
Учитывая имеющиеся у нас доказательства, если планета должна быть создана природой, ей, вероятно, потребуется два столкновения (три меньшие планеты) и у нее может быть две луны. Я просто не мог понять, что происходит с существующей луной, которая была создана во время первого столкновения, когда третья планета сталкивается с новой планетой.

Поверхностная гравитация является функцией как массы планеты, так и ее радиуса. По закону всемирного тяготения Ньютона сила, с которой сталкивается масса на поверхности планеты с массой  М и радиус  р пропорциональна М / р 2 . Если плотность планеты  р , то его масса пропорциональна р р 3 , поэтому сила тяжести на поверхности пропорциональна р р . Следовательно, если вы хотите, чтобы планета меньше Земли имела более высокую поверхностную гравитацию, вам понадобится более высокая плотность.

Один из способов добиться этого может состоять в том, чтобы иметь пропорционально большее ядро, чем земное, или более плотную кору. Но я понятия не имею, насколько это осуществимо.

Как планета меньше Земли может иметь более высокую гравитацию?

Самый простой способ — сделать ядро ​​преимущественно золотым. Теперь это вероятно? Нет, это возможно? Да. Конечно, было бы забавно иметь «золотую» планету в научно-фантастическом мире.

Чтобы узнать о планетах из чистого золота, свяжитесь с Магратеей.
Возможно, царь Мидас коснулся этой планеты.

Это возможно. Вам понадобится либо:

  1. Более крупное ядро ​​относительно мантии.
  2. Более плотное ядро, возможно, золото, свинец или уран.
  3. Аккреция вокруг какой-то древней инопланетной технологии, возможно, гравитационного двигателя.
  4. Какой-то другой источник массы. Возможно, планета является вытеснением в нашу вселенную четырехмерной гиперсферы. Возможно, он заблокирован более крупным объектом, смещенным вбок из нашего измерения.
Урановое ядро ​​может иметь определенные побочные эффекты

Я не специалист в этом, но мне кажется, что если бы у планеты было ядро ​​тяжелее, чем у Земли, то и гравитация у нее была бы выше.

Земля имеет ядро ​​из сплава железа и никеля . Взглянув на периодическую таблицу, можно увидеть несколько элементов тяжелее железа, некоторые из которых могут быть пригодными для использования в качестве ядра планеты.

Это интересный момент, но возможно ли вообще иметь ядро ​​теллурической планеты со значительным количеством более тяжелых элементов, чем железо? Сомневаюсь, но я обнаружил, что высокая начальная металличность аккреционного облака приводит к большему количеству металла в рожденных из него звездах и планетах ( www2.cnrs.fr/en/703.htm )
@dyarob: Подумайте о предполагаемых «железных планетах»: en.wikipedia.org/wiki/Iron_planet . Дело не в высокой доле элементов тяжелее железа, а в гораздо меньшем количестве силикатов. Например, плотность Меркурия примерно такая же, как у Земли, но тело с массой Земли и составом Меркурия будет плотнее, чем Меркурий (из-за более высокого давления в середине). На, эммм.... 20% или около того? ( en.wikipedia.org/w/… ). Таким образом, он будет меньше Земли и, следовательно, будет иметь более высокую поверхностную гравитацию.

Чтобы иметь гравитацию, равную или превышающую земную, планета должна иметь массу, равную или превышающую земную. Учитывая гравитационные эффекты с такой массой и двойными звездами, у вас будет вулканическая активность.

Привет, Гео, добро пожаловать в Worldbuilding! (К вашему сведению, ваш ответ прекрасен; я не критикую его — не поймите здесь неправильное представление) Как вулканическая активность может следовать из большей массы или двойных звезд?
Если у планеты нет твердого ядра, что было бы чистой фикцией без участия науки, гравитационные силы планеты, взаимодействующие с двойной звездой, вызовут большее вулканическое действие, чем мы имеем на нашей планете, просто взаимодействующей с солнцем и луной. Теоретически, убрав луну и сделав день планеты равным полному году (т. е. одна и та же сторона планеты всегда обращена к звезде, вокруг которой она вращается), можно минимизировать вулканическую активность до уровня ниже уровня шума. Но, учитывая, что у вас есть двойная звезда, это невозможно.
Чтобы иметь вулканическую активность, связанную с притяжением звезды, вы должны быть очень близко к звезде (насколько я знаю, в Солнечной системе это наблюдалось только на нескольких спутниках Юпитера). Даже если BY Draconis кажется немного холоднее, чем Солнце, я сомневаюсь, что вы могли бы расположить обитаемую планету так близко к ней. И две главные звезды кажутся настолько близкими друг к другу, что планеты вокруг них, вероятно, получают такое же притяжение, как и от одного объекта в их барицентре.

Превратите это в неудачный эксперимент с инопланетянами

Как говорится в других ответах, маловероятно, что объект, подобный вашему описанию, возникнет естественным образом. Поэтому я предлагаю вам превратить это в неудачный эксперимент с инопланетянами. Это добавит загадочности вашей истории и, в качестве бонуса, станет отличной основой для приквелов и сиквелов.

Какая-то давно вымершая инопланетная раса накопила большое количество очень плотного материала на орбите вокруг системы. Прошло уже около миллиона лет, за это время кометы и остатки протозвезд создали на объекте очень тонкую (~50-100 метров) корку. Атмосферу также создали инопланетяне, которые, похоже, дышали кислородом, как и люди.

Самый плотный материал, известный людям, — это кварк-глюонная плазма, но она может быть слишком экзотической и требует специальных контейнеров, которые вряд ли переживут миллионы лет. Самый плотный из известных элементов — осмий, за ним следует иридий. Если использовать осмиево-иридиевый сплав, то плотность будет чуть больше 2,2 кгм -3 . Если мы учтем тонкую кору и примем среднюю плотность 2,2 кгм -3 , для планетоида с радиусом Земли 0,25 вы получите гравитационное ускорение почти 1 г (9,78 мс -2 ). Для планетоида размером с Луну гравитация будет равна 10,68 мс -2 , что даст вам слегка плотную атмосферу, которую вы хотели.

Как планета меньше Земли может иметь более высокую гравитацию?
СпросиСетьПолитика конфиденциальности1y, 9v