Кто-то конструирует целые планеты и луны в набор, который, по крайней мере, с точки зрения размеров, напоминает всю нашу Солнечную систему. Я думаю, это означает, что они могут получить по крайней мере несколько мест, которые можно квалифицировать как обитаемые (для людей) без скафандра.

Позвольте мне попробовать некоторые из более простых.

Венера. Удалить текущую атмосферу. Замените его удобной для дыхания атмосферой, которая также сохраняет меньше тепла, чем земная. Возможно, оставить эти вечные облака (но не такие густые), но сделать их более отражающими, особенно для ИК-части спектра. Не забудьте немного раскрутить планету, чтобы добиться разумной длины дня. Добавьте много воды. Добавьте растения, которые процветают в облачной среде, добавьте несколько динозавров, а затем включите рядом с людьми матриархальное общество, которое порабощает мужчин-астронавтов, приземляющихся там. Достигнут статус B-фильма 1950-х годов.

Марс. Нагрейте ядро ​​и раскрутите его, чтобы получить магнитное поле. Добавьте разреженную, но пригодную для дыхания атмосферу с высоким содержанием парниковых газов, чтобы место было достаточно теплым. Налейте немного воды, но держите ее сухой. Украсть формы жизни из серии «Джон Картер с Марса». Посмотрите, какая группа первой начнет рыть каналы.

Луна. Опять же, добавьте магнитное поле. Если вы хотите сохранить внешний вид оригинала, сохраните атмосферу с высоким содержанием кислорода, едва пригодную для дыхания на поверхности, и почти всю жизнь в глубоких пещерах. Придумайте какие-нибудь химосинтетические заменители растений или создайте несколько очень удобных камней, которые светятся слишком ярко в течение тысячелетий, но при этом не испускают смертельной радиации.

Время ужина! Кто-то другой может выяснить более экзотические места.

Я немного разочарован ответами до сих пор.

Есть несколько гипотетических способов создать у маленьких миров с низкой скоростью убегания плотную атмосферу.

Обитаемые планеты для человека , Стивен Х. Доул, 1964 г., обсуждает требования к обитаемости человека.

https://www.rand.org/content/dam/rand/pubs/commercial_books/2007/RAND_CB179-1.pdf

На странице 35 Доул описывает требования к скорости убегания для мира, чтобы удержать газ в своей атмосфере. Соотношение между скоростью убегания мира и среднеквадратичной скоростью частиц газа в экзосфере, внешней атмосфере, где частицы покидают планету, имеет жизненно важное значение.

Согласно таблице 5 на странице 35, жизнь атмосферы e -1 будет равна нулю, если отношение равно 1 или 2, несколько недель, если отношение равно 3, несколько тысяч лет, если отношение равно 4, примерно сто миллионов лет. если отношение равно 5, и приблизительно бесконечно, если отношение равно 6 или выше.

Скорость частиц газа в экзосфере обусловлена ​​их температурой, которая, как считается, вызвана ультрафиолетовым излучением Солнца. На странице 54 Доул сказал, что если бы температура экзосферы обитаемой планеты могла быть такой низкой, как 1000 градусов К, среднеквадратическая скорость атомарного кислорода была бы 1,25 километра в секунду, а скорость убегания в мире была бы в 5 раз больше, или 6,25 километра в секунду, мог достаточно долго удерживать кислород.

Возвращаясь к рисунку 9, можно увидеть, что это соответствует планете с массой 0,195 массы Земли, радиусом 0,63 радиуса Земли и гравитацией на поверхности 0,49 g .

Радиус 0,63 радиуса Земли будет 4013,73 км или 2494,044 мили. Такой радиус был бы больше, чем радиусы Меркурия, Марса, Плутона, крупнейших астероидов и крупнейших спутников планет-гигантов.

Поэтому кажется, что они не могут долго сохранять атмосферу.

Но температуры в экзосферах меньших миров, которые находятся дальше от Солнца, чем Земля, вероятно, будут ниже из-за того, что они получают меньше солнечной радиации, и, следовательно, среднеквадратичные скорости частиц газа в экзосферах будут ниже, что делает 5-кратное среднеквадратичное значение скорости меньше, чем 6,25 километра в секунду.

Более того, высокоразвитых людей, занимавшихся терраформированием этих миров, возможно, не заботило, продержится ли атмосфера целых сто миллионов лет. Десяти миллионов лет, или одного миллиона лет, или ста тысяч лет могло хватить для их целей. Таким образом, они могли бы довольствоваться созданием миров, у которых скорости убегания были бы всего в 4,75, или 4,50, или 4,25 раза выше среднеквадратичной скорости частиц газа в их экзосферах.

Таким образом, строители миров должны будут значительно увеличить массу меньших миров в созданных ими солнечных системах, но не обязательно настолько, чтобы сделать их все как минимум в 0,195 раза больше массы Земли.

Таким образом, чем лучше были известны радиусы, диаметры и объемы этих маленьких миров до космической эры, тем более плотными должны были быть материалы, используемые строителями миров, чтобы их миры-подражатели имели достаточно высокие скорости убегания.

Чем меньше и менее массивен мир, тем меньше материалы его ядра будут сжаты весом материалов над ним, и тем больше его средняя плотность будет зависеть от естественной плотности материалов.

Самым плотным известным природным элементом является осмий, его плотность составляет 22,59 грамма на кубический сантиметр. К сожалению, осмий реагирует с кислородом с образованием высокотоксичного газа четырехокиси осмия. Таким образом, осмий не должен быть основным компонентом планеты с богатой кислородом атмосферой.

Иридий почти так же плотен, как осмий, 22,56 грамма на кубический сантиметр, и гораздо менее токсичен. Было бы безопасно построить большую часть мира из иридия. Платина имеет плотность 21,46 грамма на кубический сантиметр.

Конечно, осмий, иридий и платина очень редки, поэтому строителям мира придется добывать газы взорвавшейся сверхновой и синтезировать их.

Предполагая, что большая часть построенного маленького мира будет сделана из иридия с тонкими слоями обычных камней, земли и воды сверху, можно рассчитать объем, массу, поверхностную гравитацию и скорость убегания для различных размеров.

Поскольку общая плотность Земли составляет 5,514 грамма на кубический сантиметр, плотность иридиевого мира будет в 4,0914036 раз больше плотности Земли. Вот ссылки на используемые калькуляторы поверхностной гравитации и скорости убегания: https://philip-p-ide.uk/doku.php/blog/articles/software/surface_gravity_calc https://www.omnicalculator.com/physics/escape- скорость

0,1-кратный радиус, 637,1 км или 395,88 миль, дал бы 0,001-кратный объем или 0,0040914036-кратную массу. Это дает поверхностную гравитацию 0,41 г и скорость убегания 2,2626 км/с.

0,2-кратный радиус, 1274,2 километра или 791,76 мили, даст объем 0,008 Земли и массу 0,0327312 Земли. Это дает поверхностную гравитацию 0,82 g и скорость убегания 4,525 километра в секунду. Это может быть достаточной скоростью убегания для тела во внешней части Солнечной системы, чтобы удерживать кислород достаточно долго.

Я отмечаю, что внешние тела Солнечной системы Ио, Европа, Ганимед, Каллисто, Титан и Тритон имели больший предполагаемый радиус до космической эры, и поэтому иридиевые миры с их диаметром должны были быть в состоянии сохранять кислородные атмосферы в течение значительных периодов времени.

0,3-кратный радиус, 1911,3 км или 1187,64 мили, даст объем 0,027 Земли и массу 0,1104678 Земли. Это дает поверхностную гравитацию 1,23 г и скорость убегания 6,788 км/с. Эта скорость убегания немного больше, чем необходимо для сохранения кислорода в течение ста миллионов лет при температурах поверхности, близких к земным.

И этот размер меньше, чем оценки диаметров Ганимеда, Каллисто, Титана и Тритона, сделанные до космической эры.

0,4-кратный радиус, 2548,4 км или 1583,52 мили, дал бы объем 0,064 Земли и массу 0,2618498 Земли. Это дает поверхностную гравитацию 1,64 г и скорость убегания 9,05 км/с. Поверхностная гравитация в 1,64 г, вероятно, была бы слишком неудобной для людей-поселенцев, а гуманоидные пришельцы на такой планете, вероятно, не были бы похожи на земных людей.

Свинец встречается довольно часто. Хотя он ядовит для людей, он, вероятно, не вызовет проблем, запертых в ядре мира, отделенном от поверхности километрами других веществ. Свинец имеет плотность 11,342 грамма на кубический сантиметр, или в 2,0569459 раз больше общей плотности Земли.

0,4-кратный радиус, 2548,4 км или 1583,52 мили, дает 0,064 объема Земли и 0,1316445 массы Земли. Это дает гравитацию на поверхности 0,83 г и скорость убегания 6,417 км/с, что немного больше, чем необходимо для сохранения кислородной атмосферы в течение ста миллионов лет при температуре поверхности, близкой к земной.

0,5-кратный радиус, 3185,5 км или 1979,4 мили, дал бы объем 0,125 Земли и массу 0,4443003 Земли. Это дает поверхностную гравитацию 1,03 g и скорость убегания 8,021 километра в секунду.

0,6-кратный радиус, 3822,6 км или 2375,28 миль, дал бы объем 0,216 Земли и массу 0,4443003 Земли. Это дает поверхностную гравитацию 1,23 г и скорость убегания 9,626 км/с.

0,7-кратный радиус, 4459,7 км или 2771,16 миль, дал бы объем 0,343 Земли и массу 0,7055324 Земли. Это дает гравитацию на поверхности 1,44 г и скорость убегания 11,23 км/с, что немного выше, чем у Земли.

Таким образом, казалось бы теоретически возможным построить миры приблизительных размеров, какими считались Ио, Европа, Ганимед, Каллисто, Титан и Тритон до космической эры, в основном из иридия или некоторых других тяжелых элементов, чтобы иметь достаточно высокие скорости убегания, чтобы сохраняют кислородную атмосферу в течение тысяч или миллионов лет.

К сожалению, в некоторых историях о Старой Солнечной системе кислородная атмосфера и относительно земная жизнь помещаются на еще меньших телах Солнечной системы.

Например, следы атмосферы и жизни на Амальтее, или Юпитере-Пять, были обнаружены в книге Артура К. Барнса «Спутник Пять», « Захватывающие истории чудес» , октябрь 1938 года. Амальтея имеет размеры всего 250 на 146 на 125 километров, хотя до космической эры можно представить, что он намного больше, хотя и не приближается к размеру галилеевых лун.

https://www.solarsystemheritage.com/amalthea.html

Было много историй о жизни и/или пригодной для дыхания атмосфере на Титане, что вполне правдоподобно, учитывая титанические размеры Титана. Но я читал рассказ Гарри Уолтона «Расписание», « Поразительная научная фантастика» , июнь 1945 года, где персонажи участвуют в торговле с аборигенами с луны Сатурна Реей, которых не видели и не описывали. http://www.isfdb.org/cgi-bin/title.cgi?45630

Теперь известно, что Рея имеет средний радиус 753,8 км, хотя до космической эры ее размер не был точно известен. это делает маловероятным наличие на Рее кислородной атмосферы.

В «A Matter of Size» Гарри Бейтса, Astounding Stories , апрель 1934 года, упоминается, что главный герой ранее сбежал от Титанов-мутрантов третьего спутника Сатурна, которые были в десять раз выше человека. Я всегда предполагал, что Титаны произошли от Титана. http://www.isfdb.org/cgi-bin/title.cgi?47093

Но, может быть, их назвали Титанами из-за их титанических размеров. Недавно я прочитал предположение, что титаны прибыли с Тефии, третьего спутника Сатурна, известного до космической эры. https://en.wikipedia.org/wiki/Сатурн_в_фикции#Луны

Средний диаметр Тефии составляет всего 1062 километра, а радиус — 531 километр, так что вряд ли там будет пригодная для дыхания атмосфера, хотя до космической эры ее можно было представить намного больше.

И почти то же самое касается спутников Урана и различных астероидов с жизнью в историях типа Старой Солнечной Системы.

Либо создатели миров не пытаются сделать такие маленькие миры пригодными для жизни, либо им приходится искать другие способы сохранить в них атмосферу.

Нуклеация

Венера имеет равновесную температуру 260 К — немного прохладно, на пять градусов выше земной. То, что делает нашу Венеру горячей, является причиной всех парниковых эффектов .

На вашей Венере будет очень мало CO2, потому что ее буйная растительность поглощает почти каждую молекулу газа. Но... вода тоже парниковый газ! Ваша Венера все еще может быть слишком горячей, принимая во внимание ее густую паровую атмосферу.

Здесь внешность обманчива. Ваша Венера, да, покрыта облаками , которые скрывают водную поверхность с преобладанием туманных болот и небольших морей. Но внешность обманчива! Да, воздух затуманен каплями воды, но подавляющая часть атмосферы планеты такая же сухая, как воздух над Сахарой.

Трюк? Нуклеация . Растительная жизнь Венеры производит огромное количество мелких плодородных частиц, которые мы могли бы условно назвать спорами, пыльцой или переносимыми по воздуху гаметофитами, в зависимости от того, как мы описываем их репродуктивные процессы словами. Споры поглощают большое количество воды и используют активные метаболические процессы для увеличения количества капель, с которыми они связаны, несмотря на сухость. Они физически манипулируют каждой молекулой воды, как фермент, связывающий субстрат.

Выпущенные над большими насаждениями или колониями подобных растений, туманы изначально служили репродуктивным механизмом и служат до сих пор. На низком уровне, чуть выше верхушек деревьев, они стали кооптироваться в качестве местного солнцезащитного крема и в какой-то степени до сих пор выполняют эту роль. Однако со временем, когда воздух стал суше, споры также эволюционировали, чтобы летать намного выше, воровать воду, которая должна была уйти в кучевые и слоистые облака, конкурируя друг с другом, чтобы доставить эту воду еще выше в самые холодные окраины. атмосфера. Они конкурируют, чтобы отбирать вредные мутации, как это делают человеческие сперматозоиды, но также сотрудничают, чтобы помочь выбрать друг друга по более широкому диапазону критериев и сформировать эффективные колонии из нескольких симбиотических клеток растений. Когда они готовятся к возвращению на землю, они вместе выбирают будущую форму (густую или высокую, древесный или мягкий) и предпочтительную среду. Высоко на солнце они наслаждаются самым мощным источником энергии, который может предоставить Венера, но они зависят от питательных веществ, которые они получают из земли. Так что, в конце концов, пока еще крошечные зародыши, они слипаются между собой регулируемым образом, чтобы обрушить капли дождя на залитую водой поверхность планеты и высокую влажность в небольшой зоне под нижним уровнем защитного тумана.

На странице, вырванной из гипотезы Гайи, эти споры растений регулируют температуру всей планеты своим высоким альбедо и вынужденной сухостью. Кажется, что планета полностью вышла из какого-либо разумного гидрологического равновесия, но на самом деле она находится в гомеостатическом равновесии. И именно энергия животворящего Солнца питает эту биологию и не дает планете развить безудержный парниковый эффект и стать настолько горячей, что она потеряет водород, который делает возможной ее воду.

---- Дополнение ----

1. Почему Венеру не стерилизовали паром до того, как это произошло? Потому что раньше в истории Солнце было намного тусклее . Земля была заморожена почти до самого экватора, и нужно приложить некоторые усилия, чтобы объяснить, как здесь устроена жизнь. У жизни было много шансов развиться на Венере до того, как это произошло.

2. Почему наша Венера не такая? Потому что жизнь на Венере стала разумной почти миллиард лет назад. Хотя мы не можем знать всех подробностей, Венера (или, возможно, была) полностью всплыла на поверхность около миллиарда лет назад. Это событие убило биосистему, и весь СО2 в жизни растений был высвобожден. Атмосфера стала настолько горячей, что атомы водорода из тщательно законсервированной воды вылились в космос. Только крошечная часть организмов, которые пересекли космос на естественном астероиде или во время последнего обреченного стремления колонизировать Землю, сохранились в изгнании, твердо решив повторить свои ошибки.

Разнообразная среда

На Земле мы находим разные формы жизни в самых разных средах, например

• Рыба водится в Марианской впадине на глубине 7 км ниже поверхности океана, живет в полной темноте и при давлении в 1000 раз большем, чем на уровне моря.
• Обнаружены бактерии, живущие при высоких температурах. P. fumarii может жить при температуре 113 ° C (235 ° F). Штамм 121 может расти при 121 °C и даже выживать в течение двух часов при 130 °C. Есть бактерии, живущие при 250 °C.
• Обнаружены микробы, питающиеся метаном, которые помогают регулировать температуру Земли за счет удивительно высокой скорости метаболизма в карбонатных породах морского дна.

Ваша форма жизни

Ваша форма жизни может жить в

• жидкий метан или этан, найденный в озерах Титана.
• Густая смесь углекислого газа и азота при высокой температуре, как на Венере.
• Тонкая смесь углекислого газа и азота при низкой температуре, как на Марсе.

Еще один ответ на мой вопрос.

В «старой Солнечной системе» из старых научно-фантастических рассказов первых 60 лет 20-го века некоторые из других панет и / или лун в Солнечной системе имели собственную жизнь и во многих случаях были пригодны для жизни для землян. , чтобы земляне могли выжить на их поверхности без какой-либо защиты окружающей среды.

Поэтому я спросил, каким образом люди с развитой наукой и технологиями могли создать своего рода фальшивую «старую Солнечную систему», когда другие миры казались аборигенам дублирующей Земли — с их инструментами до космической эры — более или менее менее похожими на те миры выглядели люди нашей Земли до космической эры, когда еще считалось возможным, что на поверхности некоторых других миров может быть местная жизнь.

Хитрость заключалась бы в том, чтобы построить миры, которые выглядели бы так, как миры в нашей Солнечной системе выглядели с астрономическими инструментами до космической эры, но на самом деле достаточно отличались бы от реальных миров, например, чтобы иметь богатую кислородом атмосферу.

В моем предыдущем посте я обсуждал способы заставить меньшие планеты и большие спутники иметь намного более высокие скорости убегания, чем они есть на самом деле, чтобы они могли сохранять плотную атмосферу по крайней мере в течение тысяч или миллионов лет, чем строители этих вымышленных «старых Солнечные системы» хотели бы, чтобы они сохранили свою атмосферу.

Поскольку у астрономов до космической эры уже были довольно хорошие представления о диаметрах и объемах этих меньших планет и больших лун, я попытался придать им большие массы, плотности и скорости убегания, сделав их в основном состоящими из сверхплотного иридия или свинца с тонкими поверхностными слоями. других материалов, необходимых для поддержания жизни.

И я обнаружил, что объекты с радиусом всего 0,4 радиуса Земли, или 2548,4 километра, или 1583,52 мили, могут иметь достаточно высокую скорость убегания, чтобы сохранять существенную атмосферу в течение тысяч или миллионов лет, что может быть достаточно долго для целей их создателей. , если они были почти полностью сделаны из иридия или, возможно, из свинца в случае Ганимеда и Титана.

И даже объекты с радиусом всего 0,2 радиуса Земли, или 1274,2 километра или 791,76 мили, могут иметь скорость убегания до 4,525 километра в секунду, что могло бы позволить им сохранять атмосферу достаточно долго, если они почти полностью состоят из иридия с тонкой поверхностью. слои других материалов.

Теперь мы знаем, что помимо планет спутники Ганимед, Каллисто и Титан имеют радиус более 1911,3 км, а Ио, Луна, Европа и Тритон имеют радиус более 1274,2 км. Это составляет семь лун, в дополнение к планетам, которые, возможно, имели бы достаточно высокие скорости убегания, чтобы сохранить существенные атмосферы, если бы они были почти полностью сделаны из иридия.

Однако до начала космической эры в Солнечной системе была известна 31 луна, и было открыто много меньших лун. Земля имела 1, Марс 2, Юпитер 12, Сатурн 9, Уран 5 и Нептун 2. Меньшие спутники в этом списке все еще открывались в период 1904-1951 годов, когда писались старые истории о Солнечной системе, и некоторые из них описываются как имеющие жизнь и даже пригодные для проживания людей в некоторых историях, несмотря на то, что они намного меньше даже 0,3 радиуса Земли.

Были также тысячи астериод и комет, известных до космической эры, все они были намного меньше 0,3 земного радиуса, и некоторые из них описывались в художественной литературе как имеющие жизнь и/или пригодные для жизни людей.

Объект с массой 0,001 массы Земли и радиусом 6,371 километра, что составляет 0,001 радиуса Земли, будет иметь скорость убегания 11,186 километра в секунду, что аналогично скорости убегания Земли. Он имел бы 0,001 массы Земли в 0,000000001, если бы объем Земли и, следовательно, был бы в 1 000 000 раз плотнее Земли. У него будет поверхностная гравитация 1002,06 г.

Объект с массой 0,001 массы Земли и радиусом 63,71 километра, что составляет 0,01 радиуса Земли, будет иметь скорость убегания 3,537 километра в секунду, вероятно, недостаточно большую, чтобы удерживать атмосферу. Он будет иметь массу в 0,001 раза больше массы Земли в 0,000001 раза больше объема Земли и иметь плотность 5514 граммов на кубический сантиметр, или в 1000 раз больше плотности Земли. Он будет иметь поверхностную гравитацию 10,02 g.

Объект с массой 0,001 массы Земли и радиусом 31,855 километра, что составляет 0,005 радиуса Земли, будет иметь скорость убегания 5,002 километра в секунду, чего может быть достаточно, чтобы удерживать атмосферу достаточно долго. Такой объект будет иметь 0,001 массы Земли в 0,000000125 объема Земли. Таким образом, он будет иметь плотность около 44 112 граммов на кубический сантиметр, что примерно в 8 000 раз больше плотности Земли. Он будет иметь поверхностную гравитацию 40,08 g.

Объект с массой 0,0001 массы Земли и радиусом 0,6371 километра, что составляет 0,0001 радиуса Земли, будет иметь скорость убегания 11,186 километра в секунду, как у Земли. Он будет иметь массу в 0,0001 раза больше массы Земли в 0,00000000001 объема и будет примерно в 100 000 000 раз плотнее Земли - 551 400 000 граммов на кубический сантиметр. У него будет поверхностная гравитация 10 020,66 г.

Объект с массой 0,01 массы Земли и радиусом 63,71 километра, что составляет 0,01 земного, будет иметь скорость убегания 11,186 километра в секунду, аналогичную земной. Он будет иметь 0,01 массы Земли в 0,000001 объема Земли, и, следовательно, плотность 55 140 граммов на кубический сантиметр, что в 10 000 раз больше, чем у Земли. У него будет поверхностная гравитация 1002,06 г.

Объект с массой 0,1 массы Земли и радиусом 637,1 километра, что на 0,1 больше, чем у Земли, будет иметь скорость убегания 11,186 километра в секунду, аналогичную земной. Он будет иметь 0,1 массы Земли в 0,001 объема Земли и, следовательно, плотность 551,4 грамма на кубический сантиметр, что в 100 раз больше, чем у Земли. Он будет иметь поверхностную гравитацию 10,02 g.

Объект с массой 0,05 массы Земли и радиусом 637,1 километра (0,1 земного) будет иметь скорость убегания 7,91 километра в секунду, чего должно быть достаточно, чтобы сохранить атмосферу на миллионы лет. Он будет иметь 0,05 земной массы в 0,001 земного объема и, следовательно, плотность 275,7 грамма на кубический сантиметр, что в 50 раз больше, чем у Земли. Он будет иметь поверхностную гравитацию 5,01 g.

Объект с массой 0,02 массы Земли и радиусом 637,1 километра, что составляет 0,1 земного, будет иметь скорость убегания 5,002 километра в секунду, что может быть достаточно для сохранения атмосферы в течение миллионов лет. Он будет иметь 0,02 массы Земли в 0,001 объема Земли и, следовательно, плотность 110,28 грамма на кубический сантиметр, что в 20 раз больше, чем у Земли. Он будет иметь поверхностную гравитацию 2g.

Объект с массой 0,015 массы Земли и радиусом 637,1 километра (0,1 земного) будет иметь скорость убегания 4,322 километра в секунду, чего может быть достаточно, чтобы сохранить атмосферу на миллионы лет. Он будет иметь 0,015 земной массы в 0,001 земного объема и, следовательно, плотность 82,71 грамма на кубический сантиметр, что в 15 раз больше, чем у Земли. У него будет гравитация на поверхности 1,5 г, что может быть достаточно низким, чтобы быть терпимым для землян без технологии антигравитации.

Таким образом, используя даже более плотные материалы, чем иридий, несколько меньшие миры могли бы иметь как достаточно высокую скорость убегания, чтобы сохранить атмосферу, так и достаточно низкую поверхностную гравитацию для посещения людьми. Но маловероятно, что любая комбинация массы и радиуса будет работать для объектов с радиусом намного меньше 650 километров, что исключает множество маленьких лун и все астероиды.

И какой материал может иметь такую ​​высокую плотность?

Возможно, удастся создать искусственные сверхтяжелые изотопы, которые не распадаются быстро. Существует теоретический «остров стабильности», существование которого предсказано среди некоторых сверхтяжелых элементов. Так что, возможно, строители искусственной солнечной системы могли бы найти способ создать огромное количество сверхтяжелых элементов на «острове Стабильности», которые могли бы быть достаточно плотными, а также существовать достаточно долго, чтобы из них можно было строить миры.

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

Белый карлик достаточно плотный, чтобы большая часть его материи была так называемой вырожденной материей. Вырожденная материя чрезвычайно плотна. Он определенно был бы достаточно плотным, чтобы обеспечить достаточно высокую скорость убегания даже для небольших лун и астероидов.

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

Есть известный рассказ Джека Вэнса «Я построю твой замок Деама», в котором небольшие количества вырожденной материи белых карликов покрываются нормальной материей, чтобы снизить поверхностную гравитацию до земной нормы, и терраформируются, чтобы быть пригодными для жизни.

http://www.isfdb.org/cgi-bin/title.cgi?57659

К сожалению, вырожденная материя внутри белых карликов плотная и вырожденная из-за давления всей материи над ней и вокруг нее. Если вырожденное вещество каким-то образом удалить из белого карлика, давление исчезнет, ​​и он расширится и вместо этого станет гораздо менее плотным обычным веществом.

Нейтронные звезды даже плотнее белых карликов, а материя внутри них состоит в основном из нейтронов, образованных сближением протонов и электронов, с оболочками из вырожденного вещества и обычного вещества на поверхности.

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

И материя нейтронной звезды также бешено расширится до обычной материи, если ее убрать из-под давления в нейтронной звезде.

Продолжение следует.

Продолжение 24.01.2022.

Конечно, черные дыры даже плотнее белых карликов и нейтронных звезд.

И ничего не может выбраться из черных дыр - кроме излучения Хокинга.

Излучение Хокинга — это тепловое излучение, которое, как предполагается, высвобождается за пределами горизонта событий черной дыры из-за релятивистских квантовых эффектов. Он назван в честь физика Стивена Хокинга, который в 1974 году выдвинул теоретический аргумент в пользу его существования .

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

Очень массивные звезды могут в конечном итоге коллапсировать и образовывать черные дыры звездной массы. И там, где звезды и, следовательно, черные дыры звездной массы плотно упакованы, например, в центре галактики, черные дыры звездной массы могут сливаться, образуя сверхмассивные черные дыры.

Теоретически черные дыры с массой намного меньше звездной могли образоваться во время Большого взрыва (и, возможно, сверхразвитая цивилизация могла бы создать такие мини-черные дыры.

Хокинг показал, что количество энергии и массы, которые черные дыры теряют из-за излучения Хокинга, обратно пропорционально их массе. Чем менее массивна черная дыра, тем больше энергии она излучает и тем больше массы теряет. По мере того как она становится менее массивной, она теряет массу быстрее, пока черная дыра с очень малой массой, наконец, не взорвется в небытие.

Мини-черные дыры, образовавшиеся во время Большого Взрыва, испарятся, если только их первоначальная масса не превысит примерно 5 раз по 10 в 11-й степени граммов — 500 000 000 000 граммов. Масса планеты Земля составляет примерно 5,97237×10 кг в 27-й степени или 5,97237×10 кг в 30-й степени. Таким образом, масса Земли примерно в 1 194 4740 000 000 000 000 больше, чем у самой маломассивной первичной черной дыры, которая могла бы дожить до настоящего времени.

Таким образом, небольшая черная дыра внутри планеты может придать ей гораздо большую массу, увеличить поверхностную гравитацию и скорость убегания планеты. Но, конечно, черная дыра поглотит материю с планеты и станет еще больше и массивнее. В конце концов может наступить время, когда то, что осталось от планеты, может внезапно рухнуть в черную дыру.

Вот ссылка на вопрос о том, как долго просуществовал бы мир, если бы в нем была черная дыра массы Земли.

Как долго могла бы просуществовать планета или луна, если бы внутри нее была черная дыра массой Земли?

Ответ Эша предполагал, что мир может существовать миллиарды или триллионы лет с черной дырой земной массы в центре. Так что, если Эш правильно учел все факторы, увеличение скорости убегания маленьких миров за счет помещения внутрь них естественных или искусственных черных дыр правильной массы не должно уничтожить эти миры в ближайшее время.

Так что это позволяет избежать проблемы, заключающейся в том, что вырожденная материя или нейтроний расширится до материи нормальной плотности, если ее удалить из белых карликов или нейтронных звезд.

Физики придумали множество форм экзотической материи. Возможно, что некоторые из этих форм экзотической материи существуют или могут быть созданы и могут быть стабильными в окружении «нормальной» материи, и некоторые такие формы экзотической материи могут быть намного плотнее обычной материи и, таким образом, быть полезными для увеличение скорости убегания малых миров.

Использование таких гипотетических форм экзотической материи позволило бы избежать тенденции вырожденной материи и нейтрония к расширению при удалении от высокого давления и устранить проблему медленного поглощения мини-черными дырами материи любых миров, внутри которых они могут находиться.

Одной из форм экзотической материи, которая, вероятно, существует, является темная материя.

Темная материя — это гипотетическая форма материи, которая, как считается, составляет примерно 85% материи во Вселенной. 1 Различные астрофизические наблюдения, в том числе гравитационные эффекты, которые общепринятые теории гравитации не могут объяснить, если только не присутствует больше материи, чем можно увидеть, предполагают присутствие темной материи. По этой причине большинство экспертов считают, что темная материя изобилует во Вселенной и оказала сильное влияние на ее структуру и эволюцию. Темная материя называется «темной», потому что она, по-видимому, не взаимодействует с электромагнитным полем, что означает, что она не поглощает, не отражает и не излучает электромагнитное излучение (например, свет), и поэтому ее трудно обнаружить. 2

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

Темная материя, вероятно, представляет собой какой-то еще неизвестный тип или типы субатомных частиц. Поскольку темная материя реагирует на гравитацию, астрономические тела могут захватывать темную материю, чтобы увеличивать свою массу, хотя считается, что темная материя не слипается и не образует более крупные объекты. Так что предположительно астрономические объекты не могли собирать или удерживать много тонко рассеянной темной материи.

Я отмечаю, что мини-черные дыры могут решить проблему придания миру достаточной массы, чтобы иметь достаточную скорость убегания, чтобы сохранить атмосферу, а также иметь достаточно низкую поверхностную гравитацию, чтобы быть обитаемыми для людей.

Представьте себе мир размером, плотностью и массой земной Луны, который приобретает мини-черную дыру во много раз большей массы, так что вместе мир и черная дыра внутри него имеют ту же массу, что и Земля, с радиусом Луны, 1737,4. километров.

Такой мир имел бы скорость убегания 21,42 километра в секунду и силу тяжести на поверхности 13,47 g.

Если уменьшить массу до 0,2 массы Земли, скорость убегания снизится до 9,58 километров в секунду, что вполне приемлемо, а поверхностная гравитация снизится до 2,69 g, менее сокрушительно, но все же опасно для человека.

Если вы уменьшите массу до 0,1 массы Земли, скорость убегания снизится до 6,77 км/с, чего, вероятно, будет достаточно для сохранения атмосферы, а поверхностная гравитация уменьшится до 1,35 г, что будет крайне нежелательно. неудобно для длительного привыкания человека.

Если вы уменьшите массу до 0,08 массы Земли, скорость убегания снизится до 6,059 километров в секунду, что, вероятно, будет достаточно для сохранения атмосферы, а поверхностная гравитация уменьшится до 1,08 g, что будет терпимо. для длительного проживания.

В случае объекта размером с Луну с радиусом до 1737,4 км можно рассчитать массу для этого объекта, которая обеспечивает как едва приемлемую скорость убегания, так и приемлемую поверхностную гравитацию.

Но в меньших мирах масса, необходимая для достаточно большой скорости убегания, создаст опасную и невыносимую для людей поверхностную гравитацию.

Но если небольшой мир из обычной материи, как мини-дырка в его центре, увеличить массу, он также может вращаться вокруг группы гораздо менее массивных мини-черных дыр. Если эти менее массивные черные дыры вращаются под экзосферой, где атмосфера мира уходит в космос, их гравитация будет добавляться к другой гравитации и увеличивать скорость убегания, позволяя миру дольше удерживать атмосферу.

Но гравитация этих мини-черных дыр, вращающихся по орбите над поверхностью, будет тянуть вверх и противодействовать гравитации самого мира и черной дыры внутри него, и поэтому может в некоторых конфигурациях снизить поверхностную гравитацию мира до приемлемого уровня. .

Таким образом, если развитое общество сможет найти или изготовить мини-черные дыры с требуемой массой или, возможно, стабильные, долговечные формы экзотической материи с высокой плотностью, они смогут дать даже самой маленькой планете, луне, оастероиду или другому миру и то, и другое. достаточно высокая скорость убегания и достаточно низкая гравитация на поверхности, чтобы быть обитаемым.

И, конечно же, если общество достаточно продвинулось в науке и технике, естественная гравитация, создаваемая наличием массы, не была бы необходима. В некоторых научно-фантастических рассказах некоторые развитые общества могут создавать искусственную гравитацию без присутствия массы. И некоторые писатели могут счесть сгенерированную гравитацию слишком сложной для уровня сложности их научно-фантастического рассказа, а другие писатели могут счесть сгенерированную гравитацию приемлемой.

https://tvtropes.org/pmwiki/pmwiki.php/SlidingScale/MohsScaleOfScienceFictionHardness

The Legion of Space) — научно-фантастический роман американского писателя Джека Уильямсона. Первоначально он был опубликован в « Поразительных историях» в 1934 году, а затем опубликован в виде книги (с некоторыми изменениями) издательством Fantasy Press в 1947 году тиражом 2970 экземпляров. Переиздание размером с журнал было выпущено Galaxy в 1950 году, а стандартная книга в мягкой обложке последовала за Pyramid Books в 1967 году.

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

Как планетарные инженеры, Ульнары внесли большой вклад в эту новую науку, которая с помощью генераторов гравитации, синтетических атмосфер и климат-контроля могла наконец превратить замерзший каменистый астероид в крошечный рай.

Страница 12.

Крошечная внутренняя луна Марса, кусок скалы не более двадцати миль в диаметре. диаметра, всегда принадлежали Ульнарам по праву рекультивации. Оснастив бесплодную каменистую массу искусственной гравитационной системой, синтетической атмосферой и «морями» рукотворной воды, посадив леса и сады в почве, изготовленной из химикатов и разложившейся; камень, планетарные инженеры превратили в великолепный частный имущество.

п. 38

https://archive.org/details/Galaxy_Science_Fiction_Novel_02_Jack_Williamson_The_Legion_Of_Space_1935/page/n35/mode/2up

Итак, в вымышленной вселенной «Легиона космоса» десятки, сотни, а может быть, и тысячи миров Солнечной системы были терраформированы, чтобы сделать их пригодными для жизни людей. Поскольку большинство из них были слишком малы, чтобы иметь достаточную скорость убегания, особенно если такие маленькие миры, как Фобос, обычно терраформировались, генераторы гравитации должны были использоваться, чтобы дать меньшим мирам достаточную скорость убегания, чтобы удерживать их искусственные атмосферы.

И, конечно же, проблема с использованием генераторов искусственной гравитации заключается в том, что величина генерируемой гравитации, необходимая для придания миру определенного размера достаточно высокой скорости убегания, вероятно, будет слишком большой, чтобы придать ему поверхностную гравитацию, достаточно низкую, чтобы ее можно было вынести.

Джек Уильямсон дожил до 2006 года, и мне интересно, осознавал ли он когда-нибудь разницу между гравитацией на поверхности и скоростью убегания и понимал ли, что в описании терраформирования в «Космическом Легионе» (1934, 1947) была ошибка.

И, возможно, способ избежать этого недостатка с генерируемой гравитацией состоит в том, чтобы вырыть шахту в центре маленького мира и построить в центре большой генератор искусственной гравитации, который будет генерировать достаточную гравитацию для создания достаточной скорости убегания, а также для позиционирования. меньшие гравитационные генераторы на низкой орбите вокруг маленького мира. Гравитация, создаваемая меньшими орбитальными генераторами, добавит гравитацию в экзосфере над ними и увеличит скорость убегания мира, в то время как уменьшит поверхностную гравитацию под ними на поверхности до комфортного уровня.

И я должен сказать, что немного горжусь тем, что вчера, 24 января 2022 года, обнаружил проблему противоречивых требований к скорости ухода и поверхностной гравитации, а затем решил ее.

ну, по крайней мере, я решил это в выдуманной вселенной, где доступны мини-черные дыры нужных масс или искусственные генераторы гравитации!

Вт. 25 января 2022 г.

Мой собственный вопрос касается искусственного построения Солнечной системы, в которой многие или все планеты, луны и т. д. пригодны для жизни, иногда даже для людей, несмотря на расстояния этих объектов от их очень похожей на Солнце звезды и диаметры и массы эти объекты были такими же, какие были известны астрономам до космической эры, когда писались научно-фантастические рассказы, действие которых происходит в «Старой Солнечной системе».

Во многих случаях диаметры и массы этих планет, лун и других объектов не были известны очень точно, когда рассказы типа «Старая Солнечная система» писались до космической эры, так что остается значительный диапазон возможных значений на выбор.

Но даже допустив такую ​​неопределенность, было ясно, что в нашей Солнечной системе были и есть тысячи объектов, которые не имеют достаточного диаметра, массы или плотности, чтобы иметь достаточную скорость убегания, чтобы сохранить атмосферу на миллиарды, миллионы или тысячи лет. . Есть миллионы объектов, которые могут удерживать атмосферу только в течение нескольких секунд.

Таким образом, развитому обществу не стоило бы терраформировать эти миры и создавать для них атмосферу, пригодную для дыхания, если бы эта атмосфера не продержалась достаточно долго.

Итак, в моих предыдущих двух ответах на мой собственный вопрос я обсуждал различные более или менее правдоподобные и даже более или менее возможные методы увеличения массы и плотности малых объектов Солнечной системы, чтобы увеличить их скорости убегания и дать им возможность долго сохранять атмосферу. достаточно для целей людей, которые дают им эти атмосферы.

И я предположил, что в некоторых научно-фантастических рассказах можно было бы использовать генераторы искусственной гравитации, чтобы придать миру гораздо большую гравитацию, чем могла бы дать реальная масса мира.

И я предложил способы обойти проблему, заключающуюся в том, что для многих диаметров миров величина естественной или искусственно созданной гравитации, необходимая для придания им достаточной скорости убегания, чтобы удерживать атмосферу достаточно долго, также дает им гравитацию на поверхности во много раз сильнее, чем могут выжить человеческие персонажи. .

А теперь в этом ответе на мой собственный вопрос я предлагаю более простой метод придания маленьким мирам способности удерживать искусственную атмосферу в течение достаточно долгого времени.

Теперь я цитирую свой ответ на другой вопрос:

Как долго эта планета может удерживать свою атмосферу?

Часть первая из шести.

Вот еще один ответ на вопрос о том, насколько длинна планета - планета с радиусом 2142 километра, массой 6,594 х 10 килограммов в 23-й степени или 0,1104084 массы Земли, и, таким образом, с гравитацией на поверхности 0,98 г и космической скоростью. со скоростью 6,41 километра или 3,983 мили в секунду — мог сохранить свою атмосферу.

В своем предыдущем ответе я писал, что если кислород в экзосфере атмосферы планеты, где газы улетучиваются в космос, имел температуру 1000 градусов К или меньше, а среднеквадратичную скорость 1,25 километра в секунду или меньше, планета могла бы удерживать кислородную атмосферу около ста миллионов лет, если бы ее скорость убегания составляла не менее 6,25 километров в секунду.

Поскольку ваша планета имеет скорость убегания 6,41 километра в секунду, она может удерживать кислородную атмосферу в течение ста миллионов лет.

В моем предыдущем ответе также говорилось, что с радиусом и массой, указанными в вопросе, планета имеет общую плотность 16,018949 граммов на кубический сантиметр, что намного плотнее большинства природных элементов. Ваша планета должна была бы состоять почти полностью из одного из самых плотных известных элементов, что вряд ли произойдет естественным образом.

Так что, возможно, мне следует предложить альтернативный метод, позволяющий небольшой планете с радиусом всего 2142 километра сохранять свою искусственно созданную атмосферу в течение длительных периодов времени, не придавая этой планете лишней массы, требующей невероятной плотности.

Часть вторая: Главная ошибка Персиваля Лоуэлла.

В чем была большая ошибка Персиваля Лоуэлла в его теории марсианских каналов?

Лоуэлл считал, что планета Марс медленно теряет воду. Молекулы водяного пара в верхних слоях атмосферы были бы разбиты ультрасильными ультрафиолетовыми лучами на атомы водорода и кислорода. Сверхлегкий водород будет двигаться слишком быстро по сравнению со скоростью убегания Марса и улетит с планеты, никогда больше не соединившись с кислородом, чтобы произвести больше воды.

Этот процесс происходит в атмосфере Земли и, вероятно, был основной причиной фактического отсутствия воды на Венере и Марсе.

Поэтому Лоуэлл полагал, что гипотетические марсиане извлекут из этого максимальную пользу, эффективно используя свои истощающиеся запасы воды, распределяя талую воду из полярных шапок по всей планете с помощью системы каналов, отсрочив свою неминуемую гибель.

И, по-видимому, Лоуэлл никогда не думал, что лучшим методом для марсиан будет предотвратить потерю воды с Марса, остановив разрушение молекул воды и утечку водорода с Марса.

Как марсиане могли это сделать?

Как люди, живущие на гипотетических лунных базах, предотвратят утечку своего воздуха и воды в космическое пространство? Путем строительства полностью закрытых лунных баз, где воздух и вода не могли бы выходить наружу и бесконечно перерабатывались.

Таким образом, гипотетические марсиане могли бы решить проблему медленной потери воды на Марсе, строя все больше и больше полностью автономных «лунных баз» на Марсе, возможно, в конечном итоге полностью покрывая весь Марс воздухонепроницаемой крышей, чтобы предотвратить попадание воздуха, особенно водорода, необходимого для воды. , от побега.

Астрономы во времена Лоуэлла не очень хорошо видели Марс. Они никак не могли сказать, видят ли они настоящую естественную поверхность Марса или крышу во всю планету, сделанную из более или менее прозрачного или непрозрачного материала, покрывающую весь Марс и удерживающую атмосферу.

Часть третья: Крыша мира.

Так что, возможно, люди в вашей истории решат терраформировать маленькую планету с радиусом 2142 километра, которая не имеет экстремальной плотности, о которой вы просите. 2142 километра — это немного меньше радиуса Каллисто (2410 километров), убегающая скорость которого составляет 2440 километров в секунду. Но у Каллисто очень низкая плотность по сравнению с Землей. Меркурий немного больше (2439 километров), но его плотность намного ближе к плотности Земли, а скорость убегания составляет 4,25 километра в секунду.

Таким образом, ваши люди могли бы найти планету с радиусом 2142 километра, которая была бы достаточно массивной и плотной, чтобы иметь скорость убегания около 4,00 километров в секунду, без ядра планеты, сделанного из золота или какого-либо другого редкого вещества. элемент. И это может быть недостаточно высокой скоростью убегания, чтобы удерживать искусственную богатую кислородом атмосферу, которую они планируют создать, когда будут терраформировать эту планету достаточно долго.

Таким образом, они могли бы построить крышу над всей планетой с гигантскими шлюзами, чтобы космические корабли могли приземлиться. И заполните пространство под крышей искусственной атмосферой, которую они производят. Это был бы масштабный проект, но терраформирование планеты — масштабный проект.

Часть четвертая: Крыша наномашин.

Я помню, как однажды смотрел, но не читал научно-фантастический роман Артура Кларка и его соавтора. Это может быть тот, в котором упоминаются формы жизни в космосе, которые эволюционируют, чтобы атаковать и поглощать части космических кораблей. Как бы то ни было, в этой истории Луна была терраформирована и ей придали пригодную для дыхания атмосферу. Чтобы атмосфера не улетучивалась в космос, над Луной была построена своего рода крыша, сделанная из миллиардов наномашин. Каждая из крошечных наномашин была связана со своими соседями, а промежутки между ними были меньше молекул. Таким образом, частицы воздуха, попавшие на «крышу», вместо того, чтобы улететь в космос, отскакивали назад.

Согласно списку теоретических мегаструктур Википедии:

Часть пятая: планетарные крыши, поддерживаемые давлением воздуха.

Миры-оболочки или паратерраформирование - это надутые оболочки, удерживающие воздух под высоким давлением вокруг безвоздушного мира, чтобы создать пригодную для дыхания атмосферу. Давление содержащегося в нем воздуха поддерживает вес оболочки.

https://en.wikipedia.org/wiki/Мегаструктура#Planetary_scale

Мир-оболочка 1 3 — это любой из нескольких типов гипотетических мегаструктур:

Планета или планетоид превратились в ряд концентрических слоев, похожих на матрешки, поддерживаемых массивными столбами. Мир-оболочка этого типа занимает видное место в романе Яна М. Бэнкса « Материя» .

Мегаструктура, состоящая из нескольких слоев оболочек, подвешенных друг над другом с помощью орбитальных колец, поддерживаемых гипотетической технологией массового потока. Этот тип мира-оболочки теоретически может быть подвешен над любым типом звездного тела, включая планеты, газовые гиганты, звезды и черные дыры. Самый массивный тип мира-оболочки может быть построен вокруг сверхмассивных черных дыр в центрах галактик.

Надутый купол, удерживающий воздух под высоким давлением вокруг безвоздушного мира, чтобы создать пригодную для дыхания атмосферу. 4 Давление содержащегося в нем воздуха поддерживает вес корпуса.

Полностью полые миры-оболочки также могут быть созданы в планетарном или более крупном масштабе только из содержащегося газа, также называемого пузырьковыми мирами или гравитационными воздушными шарами, при условии, что внешнее давление содержащегося газа уравновешивает гравитационное сжатие всей структуры, что приводит к отсутствию результирующей силы. на оболочке. Масштаб ограничен только массой заключенного газа; оболочка может быть изготовлена ​​из любого приземленного материала. Оболочка может иметь дополнительную атмосферу снаружи.[5][6]

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

Иметь крышу мира-оболочки, поддерживаемую давлением воздуха, — это не какая-то дикая фантазия.

Поддерживаемая воздухом (или надуваемая воздухом) конструкция — это любое здание, структурная целостность которого обеспечивается за счет использования внутреннего сжатого воздуха для надувания оболочки из гибкого материала (т. е. конструкционной ткани), так что воздух является основной опорой конструкции, и где доступ осуществляется через шлюзы.

https://en.wikipedia.org/wiki/Air-supported_structure

Некоторые довольно большие структуры поддерживаются воздухом, хотя они намного меньше, чем поддерживаемые воздухом оболочки вокруг всего астероида или вокруг всей планеты. Но любая история, связанная с терраформированием планеты, связана с мегапроектами.

Часть шестая: Силовые поля.

В некоторых научно-фантастических рассказах силовые поля различных типов могут иметь различное практическое применение. Возможно, в некоторых историях силовые поля могли удерживать молекулы газа от побега из крошечных миров, которым не хватает скорости убегания.

Эти силовые щиты могут помешать космическим кораблям приземлиться или взлететь. Или это могут быть гигантские воздушные шлюзы, торчащие из силовых щитов, в которые космические корабли могут взлетать и приземляться. Или, может быть, силовые поля останавливают частицы, движущиеся со скоростью атмосферных газов, но позволяют космическим кораблям приземляться и взлетать, если они движутся быстрее или медленнее, чем атмосферные газы. Например, в классическом рассказе Айзека Азимова «Не финал!», «Поразительная научная фантастика» , октябрь 1941 года, задействовано силовое поле, способное удерживать молекулы воздуха.

https://archive.org/details/Astounding_v28n02_1941-10/page/n47/mode/2up?view=theater