Может ли планета примерно на 30% больше Земли, но только на 80% плотнее, поддерживать сильную магнитосферу?

Я пытался выполнить несколько расчетов для планеты, над которой работаю, и натолкнулся на препятствие. Планета в ее нынешнем состоянии в 1,35 раза больше Земли, но для того, чтобы получить плотность, подобную плотности Земли, чтобы она могла поддерживать стабильное магнитное поле, я сделал плотность на 20% более плотной, чем у Земли, и в 3 раза больше, чем у Земли. массивный. Это привело к побочному эффекту увеличения гравитации на 60%, что не является идеей для мира, который я пытаюсь создать, особенно для размера жизни. Я стремлюсь сделать гигантизм более распространенным явлением, хотя он больше соответствует доисторическим периодам Земли или мегафауне планеты Пандора, но гравитация на 60%, кажется, предотвращает это.

Другим решением было бы сделать планету на 80% плотнее Земли, сделав ее в 2 раза массивнее и лишь на 8% сильнее гравитации Земли. Вопрос, который меня беспокоит, — это потенциал магнитного поля, достаточно сильного, чтобы удерживать атмосферу и защищать планету от возможного солнечного излучения. Возможно ли это? Планета на 30% больше и в два раза массивнее Земли, чтобы быть на 80% плотнее и по-прежнему иметь плотное ядро, как у Земли?

Ответы (1)

Да, это не было бы проблемой. Магнитное поле снаружи ядра планеты очень грубо масштабируется как

Б основной ∼ р Ом о
с р плотность ядра, Ом скорость вращения и о электропроводность ядра. Поле должно быть дипольным, а дипольное магнитное поле спадает кубически, т.е. как Б ( р ) ∝ р − 3 . Сложив все это вместе, мы можем оценить магнитное поле на расстоянии р как
Б ( р ) ≈ р Ом о ( р р с ) − 3
с р с радиус ядра. Если радиус планеты р , то поле на поверхности равно
Б прибой ≈ р Ом о ( р с р ) 3
Если мы установим р быть 80% от плотности ядра Земли и радиус планеты, чтобы быть 130% от Земли, сохраняя все остальное таким же, я считаю, что поверхностное магнитное поле планеты должно быть примерно 41% от земного - неплохо!

Я думаю, что это считается довольно сильным, и если мы хотим довести его до силы Земли, мы могли бы, скажем, просто увеличить Ом примерно в 6 раз. Это довольно много, но, честно говоря, нам не обязательно нужно , чтобы магнитное поле было таким же сильным, как у Земли; мы сохраняем атмосферные газы и так достаточно хорошо, и уменьшение в 2 раза не является ужасным. Мы также могли бы компенсировать падение магнитного поля другими способами:

  • Увеличение расстояния от звезды, чтобы уменьшить влияние звездного ветра или просто уменьшить силу звездного ветра, и точка.
  • Держите поверхностную гравитацию немного выше, как вы упомянули. Это должно затруднить побег из атмосферы.
  • Понижение температуры также может сработать — оно уменьшает среднюю кинетическую энергию молекул воздуха, что также затрудняет их потерю в космосе.
Есть ли место для изменения электропроводности или Земля уже имеет максимальную электропроводность?
@Willk Вероятно, есть, но я недостаточно знаю, чтобы сказать наверняка. Но учитывая, что нам не нужно сильно менять другие ключевые параметры, чтобы поддерживать поле в нужном нам диапазоне, и что резкое изменение проводимости может потребовать серьезных композиционных изменений, я склонен держаться подальше от этого варианта.
Увеличение на 30% и плотность 0,8 означают острую нехватку железа и никеля в ядре. Ядро должно быть чем-то вроде земной мантии (в основном из кремния, кислорода и магния), только немного менее плотным. Может быть, немного больше магния и меньше кремния? Проблема в том, что полученная расплавленная каша не очень магнитна.
@PcMan Не могли бы вы немного подробнее объяснить свои рассуждения? Планета 1,75 М ⊕ и 1,3 р ⊕ хорошо согласуется с моделями преимущественно силикатных или силикатных планет с железным ядром ( Сигер и др., 2007 ), предполагая наличие водяного льда на поверхности.
@ HDE226868 эм, нет? Он помещает его между наборами данных « 5% водяного льда, 52,5% силикатной оболочки и 22,5% железного ядра » и « 45% водяного льда, 48,5% силикатной оболочки и 6,5% железного ядра ». Это много льда, достаточно, чтобы превратить планету в непригодный для жизни ледяной мир. Один без значительного магнитного поля из-за выхолощенного маленького ядра. 6,5% железного ядра против 32,5% Земли. Это одна огромная разница (на самом деле Земля далеко за линией 32,5%, на более тяжелой территории).
@PcMan Эта проблема возникает только у планет, расположенных ближе ко второй крайности в вашем диапазоне. Планета, состоящая из 5% водяного льда/52,5% силиката/22,5% железа, не будет испытывать острой нехватки железа.
Может ли планета примерно на 30% больше Земли, но только на 80% плотнее, поддерживать сильную магнитосферу?
СпросиСетьПолитика конфиденциальности1y, 0v