Как уместить три обитаемых мира в нашей Солнечной системе?

Предположим, что в нашей Солнечной системе есть три похожих на Землю мира. Эти три мира также будут иметь один естественный спутник примерно с таким же отношением массы к расстоянию Земли и Луны (около 1,2 процента каждой из их масс и около 384 400 км расстояния плюс-минус).

Я бы поместил самую внутреннюю из трех на текущую орбиту Земли, а самую внешнюю - на Марс. Где могут существовать третья планета и луна между двумя, чтобы они оставались стабильными в течение значительного времени (миллиарды лет)?

Я предполагаю, что все три были бы обитаемы.

Можем ли мы поместить эти две другие похожие на Землю планеты в нашу Солнечную систему? Как?

Это может быть больше миростроительство, чем астрономия. Тем не менее, ваши 3 планеты могут быть слишком близко друг к другу. Венера в среднем 0,722 а.е., Земля 1,0, Марс 1,52. Земля находится на 38% дальше от Солнца, чем Венера. В вашем Сценарии, расстояние до Земли, средняя планета, расстояние до Марса, у вас есть увеличение расстояния между планетами на 23%. Это может быть слишком близко для долгосрочной стабильности. Я не уверен, где найти числа на безопасном расстоянии, хотя. Кроме того, 3 планеты одинакового размера, каждая из которых имеет одинаковую луну на одинаковом расстоянии - довольно большая статистическая невероятность.
Это определенно принадлежит всемирной бирже строительного стека. Однако как вы ожидаете, что другая планета размером с Землю будет разделять орбиту Земли? Это совсем не стабильно.
@zephyr, ты должен верить в Планету X. :-)
Венера пригодна для жизни — поищите «плавучие города» в поисках реальных научных моделей, которые могут работать.
Примечание для создателей мира: поскольку это перенесенный вопрос, могут возникнуть некоторые проблемы (он был написан с учетом астрономии). Я попытался отредактировать его, чтобы он лучше подходил для этого сайта.

Ответы (3)

Некоторые предположения, что у Земли нет атмосферы Венеры из-за присутствия Луны. Так что спутника Венеры может быть достаточно, чтобы в течение достаточного времени истончить атмосферу. Поместите Цереру на 90-минутную орбиту, и в то же время Венера раскрутится. (Подождите. Предел Роша. Хм. Еще одна планета с кольцами. Будет ли группа колец иметь чистый охлаждающий эффект?)

Более массивный Марс мог бы удерживать атмосферу дольше. Расплавленное ядро ​​может создавать магнитное поле, препятствующее расщеплению воды солнечным ветром.

Изменяйте орбитальные расстояния с некоторой осторожностью и большим количеством времени моделирования. Орбитальная динамика сложна. Резонансы, в которых период одного представляет собой небольшое целочисленное отношение к периоду другого, особенно сложны.

Если принять Солнечную систему, сформированную предыдущей цивилизацией в результате массивного терраформирования или работающую в очень длительном масштабе времени, то бомбардировка Марса достаточным количеством комет создаст, по крайней мере, переходную (несколько десятков миллионов лет) атмосферу. Используйте что-то вроде Цереры и попробуйте мягкое столкновение, и вы получите увеличение массы, а также снова расплавленное ядро. Перетащите одну из ледяных лун и откачайте достаточно воды, чтобы заполнить марсианские моря.

Венера могла бы стать непригодной для жизни, если бы вы могли избавиться от большей части атмосферы (перенос материи на Марс...) и покрасить большую ее часть в белый цвет из диоксида титана. Вам нужен материал, который будет черным в инфракрасном диапазоне и белым в видимом, чтобы свести к минимуму поглощение солнечного света и максимизировать излучение. Даже с этим, я думаю, у вас будет широкая экваториальная полоса, которая будет слишком горячей. В то время как вы на него попали с достаточным количеством камней, чтобы придать ему приличное вращение.

Помните также, что у вас есть 6 других потенциальных мест в троянских позициях на 60 градусов впереди и позади этих 3 планет. Могут быть хорошими стоянками для ледяных лун, чтобы оттаять, или для промышленных миров. Энергия для перемещения от одной троянской точки к другой по одной и той же орбите зависит от того, как долго вы готовы ждать.

Есть и другие точки Лагранжа: * L3 "Противоземная" на противоположной стороне от Солнца: * L1 "Подсолнечная" где она между Землей и Солнцем, при этом избыточное гравитационное притяжение Солнца уравновешивается гравитацией Земли. * L2 «Супра-солнечный», где он находится сразу за землей вдоль линии земного солнца.

Ни один из них не является долгосрочным стабильным. Встречная земля, я думаю, близка к нейтральной стабильности. L2 и L1 неустойчивы, возмущения быстро нарастают. Если у вас есть ресурсы для перемещения планет, то сохранение станции не должно быть большой проблемой.

Если вам нужно больше недвижимости, поиграйте с орбитальной динамикой и острыми углами к эклиптике. У них меньше связи, и поэтому вы должны иметь возможность вращаться вокруг планеты под прямым углом к ​​орбите Земли между Землей и Марсом. Обратите внимание, что энергия для достижения этих орбит ужасна.

Еще одно элегантное, но сложное решение – розетка клемперера. N тел в эллипсе, вращающемся вместе вокруг их общего центра тяжести. Это использовалось в двух известных мне историях: «Флот миров кукловодов известной космической вселенной Нивена» и в романе Артура Кларка «Против наступления ночи» или «Город и звезды», где делается ссылка « Приятно наблюдать цветные тени на планетах вечного света».

ПОСЛЕ этого пришло время заняться строительством кольцевых миров.

Точки Лагранжа — очень хорошее замечание — вы легко можете иметь две планеты на совершенно противоположных сторонах звезды, на одном и том же расстоянии. Вероятно, это никак не могло образоваться естественным путем, но если предположить, что система создана сверхразвитой инопланетной цивилизацией, это определенно возможно и стабильно.

Обитаемая зона для нашей звезды на самом деле простирается примерно от Венеры до Марса: https://en.wikipedia.org/wiki/Circumstellar_habitable_zone , поэтому, если вы хотите, вы можете растянуть это расстояние.

При этом ваш вопрос был в основном «может ли быть другая планета размером с Землю между Марсом и Землей, фактически», на что ответ, вероятно, «Нет» - когда планеты формировались, каждая из них расчищала путь для себя из звездной туманности. Земноподобный объект, конечно, будет гравитационно доминировать на определенном расстоянии, поскольку он «зачерпывает» весь материал в этом диапазоне орбиты от Солнца. На этапе слияния два объекта одинакового размера в конечном итоге искажали орбиты друг друга настолько, что только один из них становился доминирующим (или они врезались друг в друга, как это произошло с Землей и объектом размером с Марс). См. https://en.wikipedia.

Итак, короткий ответ: вам, вероятно, придется иметь три планеты в местах, где сейчас находятся Венера - Земля - ​​Марс, а не помещать еще одну планету между Землей и Марсом; он просто не переживет стадию формирования планеты.

Вы можете сделать это следующим образом:

  • Измените радиус Земли на 9000 км и снизьте ее плотность до 3300 кг/м. 3 (то же, что луна). Это удвоит его массу и обеспечит поверхностную гравитацию 0,85 г.

  • Увеличьте радиус Луны до 2400 км (как у Ганимеда) и увеличьте ее плотность до 6300 кг/м. 3 (то же, что Земля). Это увеличит его массу в 5 раз и повысит поверхностную гравитацию до 0,43 г. Отрегулируйте расстояние Земля-Луна для стабильности.

  • Увеличить плотность Марса до плотности Меркурия (5400 кг/м3). 3 ). Это увеличивает его массу примерно на 30% и поверхностную гравитацию на 0,52 г.

  • Увеличьте силу солнца на 20%.

Теперь у вас есть три «планеты» с примерно одинаковой поверхностной гравитацией, все в обитаемой зоне звезды. В качестве альтернативы, вы можете использовать Венеру в качестве третьей планеты и сделать солнце слабее, если вы хотите две более холодные планеты и одну более горячую.

Это конфигурация, которая будет стабильной в течение длительного времени. Я не знаю, могли ли планеты естественным образом развиваться таким образом, но это другой вопрос.

Одна проблема со всем этим заключается в том, могут ли планеты поддерживать поверхностную воду в течение длительных периодов времени. Причина, по которой Марс, например, не имеет поверхностной воды, несмотря на то, что он сейчас находится в обитаемой зоне, заключается в том, что в его ядре закончилось топливо, а затем прекратился цикл CO2, и он потерял способность поддерживать атмосферу. Если вы возитесь с плотностью планеты, возникает вопрос, сколько топлива будет в ядре, а затем, будет ли цикл CO2 длиться, питая планету такого размера. Таким образом, хотя эти числа работают, с точки зрения гравитации, они могут не поддерживать поверхностную воду достаточно долго.
@SpaceMouse Чтобы потерять атмосферу, нужно много времени. Я думаю, что если бы жизнь развивалась, она бы поддерживала атмосферу вокруг планеты. Микробы могут делать всевозможные удивительные вещи, например, выделять газы из почвы. На Марсе много горных пород, богатых кислородом и карбонатом, достаточно для поддержания атмосферы, если микробы будут продолжать выбрасывать их в атмосферу.
К сожалению, это немного сложнее, чем это. Вам нужна тектоническая активность, чтобы иметь крупномасштабное повторное отложение углерода в атмосфере. Вопрос о том, как и почему прекратился углеродный цикл Марса, уже поднимался ранее: ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC1664679 Микробы или нет, без тектонической активности планета становится мертвой.
Я забыл упомянуть, что без сильного активного ядра у вас не будет сильной магнитосферы, и тогда жизнь на поверхности не сможет выжить буквально – солнечный ветер сдует атмосферу, а солнечное излучение стерилизует поверхность. У Марса все еще есть магнитосфера, но она очень слабая и представляет собой бледное эхо того, как могла бы выглядеть магнитосфера Марса с активным ядром. Микробы или нет, но как только солнечный ветер унесет большую часть вашего газообразного кислорода и водорода, ваша планета обречена с точки зрения жизни.
@SpaceMouse Я вижу ваши доказательства и верю, что они верны. Однако я думаю, что вы недооцениваете способность жизни управлять биосферой. То, что биота нашей планеты не может добывать углерод из недр Земли, не означает, что жизнь на другой планете не может. Я просто говорю, что это возможно. Объявлять планету мертвой несколько преждевременно, учитывая, что мы работаем с выборкой из одного живого мира.
Ну, он помечен как "научно обоснованный", так что я использую науку, чтобы объяснить проблему. Позвольте мне объяснить, почему углеродный цикл важен. Без круговорота углерода планета не может регулировать температуру; тогда она может стать слишком горячей (Венера) или слишком холодной (Марс) быстрее, чем жизнь может приспособиться. Конец магнитосферы означал бы, что атмосфера будет сдута очень, очень быстро. Не может быть, чтобы жизнь развивала добычу углерода так быстро, когда планета уже делала это. Помните: жизнь не развивается стремительно. Это занимает очень и очень много времени и требует стабильности.
Если бы у Марса была луна, был бы шанс, может быть, довольно большой шанс, что у нее было бы магнитное поле. Магнитное поле и большая гравитация должны удерживать большую часть атмосферы, поэтому я думаю, что это не проблема. Это может быть замедление Земли из-за притяжения Луны, которое создает вариацию вращения, которая генерирует магнитное поле Земли, а не твердое/жидкое ядро. Или это может быть и то, и другое. Детали неизвестны, но я не думаю, что это большая проблема, если сказать, что все три планеты имеют гравитационное и магнитное поля, чтобы сохранить свои атмосферы.
Марс имеет две луны. Луна практически не влияет на создание магнитного поля. en.wikipedia.org/wiki/… Опять же, гравитация не совсем то, что заставляет атмосферу оставаться.
Как уместить три обитаемых мира в нашей Солнечной системе?
СпросиСетьПолитика конфиденциальности1y, 0v