Может ли планета больше Земли с половиной гравитации иметь более плотную атмосферу?

Если вы надеетесь, что ответ будет «определенно», вам не повезло, но я мог бы дать вам «возможно».

Планета, которую вы предлагаете, будет иметь некоторые проблемы, так что я немедленно их обрисую.

• Прежде всего, наша современная модель формирования планет показывает, что чем ближе планета находится к своей родительской звезде, тем плотнее становится эта планета. Основываясь на локальной экстраполяции, ваша планета окажется за пределами орбиты Марса, которая находится за пределами обитаемой зоны (для нашего Солнца). Это плохой знак для развития сложной жизни.
• Ваша планета также требует больше атмосферы и меньше гравитации. Это несколько контринтуитивно на первый взгляд. И Марс, и Земля демонстрируют, что небольшое планетарное тело, вероятно, будет иметь небольшую атмосферу, в то время как многие другие тела меньшего размера не имеют атмосферы .
• Наконец, вам понадобится магнитное поле вокруг планеты для защиты от ионизирующего излучения и уменьшения атмосферных потерь от солнечных ветров. При предполагаемой плотности ваша планета будет немного плотнее Плутона. Это слишком легко, чтобы ожидать наличия металлического ядра, с помощью которого можно было бы генерировать это магнитное поле. Это проблема.

Так есть ли способ преодолеть эти проблемы? Возможно.

• Что касается проблемы обитаемости, то либо орбита вашей планеты могла сместиться ближе внутрь к Солнцу, поместив ее в обитаемую зону, либо звезда достаточно велика, чтобы согревать планету даже при ее увеличенном радиусе, либо атмосфера планеты достаточно плотная, чтобы ничтожное количество солнечного света может согреть вещи. Вероятно, какая-то комбинация первого и третьего решений сделает эту планету более пригодной для жизни и будет достаточно разумной.
• Что касается проблемы атмосферы/гравитации, есть примеры небольших гравитационных колодцев, удерживающих массивные атмосферы. Венера — хороший пример, хотя сама по себе она несколько странная, и лунный Титан — еще один. Оба этих тела демонстрируют, что вокруг маленькой планеты может существовать большая атмосфера , так что это правдоподобно для вашей планеты и, возможно, даже вероятно, в зависимости от того, кого вы спросите (хотя имейте в виду, что в обоих примерах атмосфера является «сверхвращающейся». дует вокруг всей планеты со скоростью сотни миль в час, как ураган размером с планету. Определенно круто. Определенно опасно.).
• Наконец, магнитное поле. Это тяжело. Сама Венера имеет небольшое магнитное поле, создаваемое взаимодействием плазмы верхних слоев атмосферы и солнечных ветров, но этого недостаточно для защиты большинства известных нам форм жизни. С другой стороны, этого было бы достаточно для защиты от атмосферных потерь от солнечных ветров, так что это захватывающе. Существует также возможность легкого металлического сердечника, возможно, состоящего из чего-то вроде магния, который мог бы обеспечить магнитное динамо, сохраняя при этом низкую плотность. Это чистая теория, и современные модели Вселенной предполагают, что это крайне маловероятно, но это не то же самое, что невозможно.

Так может ли существовать эта планета? Может быть. Он существует? Возможно нет. С другой стороны, шансы на то, что Земля будет развиваться именно так, как она, тоже были довольно низкими, а здесь мы тратим время на Stack Exchange, когда должны работать. Я бы назвал это победой.

Эта ссылка является хорошим примером того, как плотность атмосферы связана с другими планетарными факторами. В частности, вы предлагаете планету с меньшей гравитацией , чем у Земли, и большей плотностью воздуха .

Учитывая, что меньшая гравитация уменьшит плотность воздуха, при прочих равных условиях, поскольку газ будет удерживаться менее близко к поверхности, вы должны иметь компенсирующий фактор: либо газ должен быть намного тяжелее (и, следовательно, легче действовать гравитации). вкл.), или атмосфера должна быть намного горячее с большим количеством газа (как на Венере). Плотность атмосферы Венеры примерно в 80 раз больше плотности Земли, так что это не кажется полностью выходящим за рамки разумного, но газы будут тяжелее и, следовательно, вероятно, токсичны для жизни на Земле.

Следует отметить, что даже в этой ситуации ваши очень массивные существа, вероятно, будут стремиться к более низким высотам, где плотность, вероятно, будет выше.

Самая маловероятная вещь — это планета, значительно менее плотная, чем Земля. Я не совсем уверен, как считать, но такая планета может быть почти полой, если у нее большая твердая поверхность, или состоять из элементов, которые намного легче, чем земная кора и ядро. Неясно, могут ли эти элементы поддерживать сложную жизнь (для жизни нужно много более тяжелых элементов, таких как железо).

В качестве примечания: я не верю, что для определения плотности воздуха электромагнитное поле имеет большое значение. Он, вероятно, защищает от утечки газа, но не будет действовать как непроницаемая мембрана.

Магнитное поле планеты является результатом внутренней структуры планеты и вращения этой внутренней структуры или планеты.
Так как вы занимаетесь цифрами, то в вашем случае, с предоставленными цифрами и описанием, нет никакой возможности доказать или опровергнуть существование магнитного поля планеты. Мы можем только предполагать, что планета недостаточно плотная и, вероятно, будет не так много железа и так далее, но это не обязательно верно.

Магнитное поле препятствует нагреву верхних слоев атмосферы заряженными ионами, что не позволяет частицам из верхних слоев иметь скорость убегания, что приводит к меньшей утечке атмосферы.

Плотность, как и давление, больше зависит от общей массы атмосферы. Земля имела более плотную атмосферу (как считают ученые), Венера имеет в 92 раза большее атмосферное давление и$5.243 kg/m^3$плотность. Та же масса атмосферы и рецепт Земли (смесь N2+O2), температура Земли и давление Венеры, и результирующая атмосфера будет в 92 раза плотнее ($\approx 127 kg/m^3$). (не CO2, потому что он будет частично жидким и атмосфера будет иметь меньшее давление)

Если не считать H2 основной частью атмосферы, состав не имеет значения, важна только масса. Хотя газов не так уж и много на выбор.

Таким образом, вы можете установить давление по своему усмотрению и плотность в соответствии с вашими предпочтениями состава и температуры для этого давления.

Состав любой, но если вы возьмете землю, то это будет безопасный выбор, но имейте в виду, что СО2 будет конденсироваться при давлении 53 бара при температуре 293К (комнатная температура). Таким образом, 53 бара — это своего рода верхний предел для этой температуры из-за растений и т. д. Но если температура выше 304 К, давление не ограничено. Если вы хотите иметь зиму, то около 30 бар и ниже. Обратите внимание на давление паров СО2.

Поскольку стабильность вызывает беспокойство, у Венеры слабое магнитное поле, и атмосфера не улетает. Основная проблема - водород, потому что он самый легкий и испарение других газов происходит медленнее, значительно, но даже в нестабильных случаях "испарение" постоянно для планеты, поэтому чем больше у вас изначально, тем дольше оно длится. И для нашего нынешнего понимания (по крайней мере моего) так как жизнь зародилась в воде, чем больше воды тем лучше, есть некоторые проблемы, особенно куда пойдет кислород(когда водород улетит) и куча других проблем, но даже если магнитное поле недостаточно сильна, вначале может помочь большее количество воды, да и не сильное поле в какой-то мере защищает, значит возможна удачная комбинация. Это также может объяснить более высокое давление, но чистый кислород небезопасен.

Также одним из возможных источников воды на Земле могли быть астероиды или происхождение воды на Земле.

Итак, сколько воды попадает в каждый конкретный случай на планету, зависит от процессов формирования этой конкретной системы и некоторой удачи, а значит, можно с научной точностью, как говорят наши сегодняшние знания, задать произвольное начальное количество воды на той или иной планете.

Большая площадь поверхности дает больше места для жизни

Земля достаточно велика, чтобы поддерживать любое биологически возможное крупное существо, и было время, когда она его поддерживала.

Короче говоря, давление в 6 бар не проблема для вашей планеты.

Вы задаете много отдельных вопросов, я просто отвечаю по магнитному полю.

Земля имеет большое магнитное поле, потому что ее вращающееся ядро ​​из расплавленного железа действует как динамо-машина, генерирующая электрические и магнитные поля из-за вращения.

Общая плотность вашей планеты означает, что на ней, скорее всего, не будет значительного количества железа или других более тяжелых элементов, поэтому у нее, скорее всего, отсутствовало бы магнитное поле, если бы у нее не было какого-либо другого механизма для его создания.

Я могу отметить, что Титан, большой спутник Сатурна, имеет меньшую гравитацию на поверхности или скорость убегания Земли, и все же у него более плотная атмосфера.

Конечно, факторы, которые позволили Титану приобрести и сохранить свою атмосферу, вероятно, не будут работать, если эта атмосфера должна иметь химический состав и температуру, подобные земной атмосфере.

Точно так же Венера имеет немного меньшую поверхностную гравитацию и скорость убегания, чем Земля, и имеет во много раз более плотную атмосферу - опять же с совершенно другим составом и температурой.