Одна проблема с терраформированием и колонизацией суперземли

Многие люди в восторге от идеи суперземли — каменистых обитаемых экзопланет, большей по массе, плотности и диаметру (потому что я бы предпочел пройти весь путь, чем остановиться на полпути), чем наша Земля, обитаемой, чем наша Земля. Это имело бы смысл с точки зрения климата, геологии и магнетизма.

Но с точки зрения гравитации , простите, но я не куплюсь на волнение.

Любой знает, что чем больше тело, тем больше гравитация, и, следовательно, больше вероятность того, что мы будем раздавлены при контакте либо с атмосферой, либо с поверхностью. В ближайшее время вы не увидите такого мощного хребта, как Анды, Гималаи или даже Срединно-Атлантический хребет. Точно так же дно океана будет просто одной однородной абиссальной равниной.

Но каким- то образом один нетерпеливый терраформер ничего не знал об этом, и он решил колонизировать эту исключительно микробную, бескислородную суперземлю растениями, грибами и животными-колонистами с нашей Земли, колонистами, которые не эволюционировали, чтобы жить. под сокрушительной атмосферой или сокрушительной поверхностью на уровне моря. Мы пытались и пытались, даже после того, как посинели, урезонить его, но он не слушал. Он настаивал на том, что придумал способ противостоять гравитации. Существовало бы такое решение, не прибегая к деструктивному уменьшению размера планеты?

Нет, не было бы
Уравнение силы тяжести на поверхности планеты сводится к р * р . Увеличьте радиус, пропорционально уменьшите плотность, и вы сможете сохранить поверхностную гравитацию такой же. Значит, просто не так много железа в ядре.
@Spencer Почему у людей возникают проблемы с диаметром? Не лучше ли пройти весь путь, чем остановиться на полпути к финишу? Кроме того, как мне уменьшить плотность?
Мне непонятно, что вы считаете "финишем". Вы предполагали, что Суперземля будет иметь сверхвысокую гравитацию, но это не обязательно. Вы можете сохранить диаметр и иметь разумную гравитацию; просто уменьшите плотность. Сделайте это, изменив состав планеты. Меньше металла, больше легких элементов.
@Spencer Не могли бы вы перечислить мне все легкие элементы, которые можно сжать в твердое тело для ядра, мантии и коры?
@JohnWDailey Ядро Земли состоит из железа и никеля, оба очень плотные, поэтому они тонут, а другие элементы плавают сверху. Если бы соотношение было изменено, вы могли бы добавить большой объем более легких элементов в обмен на удаление гораздо меньшего объема более плотных. Самыми легкими элементами будут те, которые пронумерованы ниже в периодической таблице, что также удобно, поскольку легкие элементы H, O, N и C являются основными строительными блоками жизни, какой мы ее знаем.
Неправда, что чем больше тело, тем выше гравитация. Венера, Земля, Сатурн. Уран и Нептун охватывают широкий диапазон размеров, при этом Сатурн имеет диаметр в десять раз больше, чем Венера (то есть в 1000 раз больше объема), и все же они все имеют одинаковую гравитацию (плюс-минус 10%) на своих поверхностях или вершинах облаков. .
Планеты с «сокрушительной поверхностной гравитацией на уровне моря» маловероятны. По оценкам, гравитация на поверхности планеты не превысит 3 g. Это неудобно для землян. Многие земные организмы сильнее людей, жизнь будет развиваться и адаптироваться к более высокой гравитации. Земли... Но не будет никакой сокрушительной гравитации, которую нужно будет преодолеть.

Ответы (3)

Зависит от того, какую высокую гравитацию вы имеете в виду? Резюме этого исследования https://arxiv.org/abs/1808.07417 , например, предполагает, что 3-4 г могут быть пригодны для тренировок людей. Что касается других форм жизни, у них тоже не должно возникнуть проблем с таким уровнем гравитации. Конечно, это потребует адаптации и подготовки людей-колонистов к тому, чтобы они довольно быстро превратились в фэнтезийных дварфов (через несколько поколений).

Насколько я могу судить, ему не нужно какое-то особое решение, только обычные вещи. Нет попытки, только делай. Освободите растительную и грибковую жизнь, она найдет способ, освободите животных (хотя и животных, которые хорошо себя чувствуют в экстремальных ситуациях) и тренируйте своих колонистов в 2g на вращающемся космическом корабле, как они хомяки.

Связанное исследование, по-видимому, сосредоточено на теоретических пределах человеческого передвижения, а не на «самых слабых звеньях», которыми могут быть суставы, спинные диски и сердечно-сосудистая система. Сказав это, люди должны быть в состоянии жить долго при 3-4 г с помощью моторизованных платформ и резервуаров для воды.
Напоминает Джинксианцев из романов Ларри Нивена «Известный космос».

Крути быстрее. Действительно быстро.

CoRot-7b, например, является средней суперземлей с радиусом около 1,6 Земли (10k) и массой 8 масс Земли. По данным гравитационного калькулятора, который я нашел, на поверхности было бы около 3G.

Вращение не противостоит большой гравитации; вращение, которому Земля противостоит менее одной десятой процента земного притяжения за 24 часа за один оборот.

Однако, согласно вычислителю центробежной силы, который я нашел, при радиусе 10k период вращения в 1,2 часа будет противодействовать 2 гравитациям.

Это может быть немного медленнее, потому что такое быстрое вращение приведет к тому, что планета расширится на неизвестную величину. Расширение было бы наибольшим на экваторе и отсутствовало бы на полюсах, что привело бы к овоидной форме.

Эффект не будет одинаковым по всей планете; эффект вращения -2G находится на экваторе, на полюсах будет ощущаться полный планетарный 3G.

Это вызывает интересную динамику, такую ​​как 45-минутный день, сложность полета над полюсами, влияние на перелетных птиц, и я не знаю, какое влияние на плотность атмосферы будет в разных широтах.

Самые забавные эффекты были бы от силы Кориолиса. На этой планете будет довольно сильная погода!
Я думаю, было бы забавнее наблюдать, как гусь весом 50 фунтов, идущий на север, постепенно превращается в гуся, идущего на север, весом 150 фунтов. В какой-то момент он будет очень сбит с толку тем, что не может летать.
Нет нет нет! Просто дайте ему невероятно сильное магнитное поле! Я уверен, что это не будет иметь никаких негативных последствий. ;П
@Slam Я никогда не понимал этой одержимости «радиусом». Не лучше ли пройти весь путь («диаметр»)?
Вы можете сказать 1,6x радиус или 1,6 диаметр, то же самое. Но расчет перегрузки на вращающейся поверхности основан на расстоянии до центра, а не на расстоянии до другой стороны.

Планеты, включая суперземли, бывают самых разных размеров. В одной только нашей галактике буквально триллионы планет и лун, и легко представить себе немного более крупную или более плотную каменистую планету весом 1,1 или 1,2 г, на которой люди могли бы выжить с небольшой необходимой корректировкой. При тщательной тренировке средний человек может ходить по планете с гравитацией в 3-4 раза большей, чем мы ощущаем на Земле, но даже элитным спортсменам будет сложно сделать несколько шагов под 5g. Для справки: https://www.discovermagazine.com/the-sciences/whats-the-maximum-gravity-we-could-survive

Вы упоминаете «сокрушительную поверхность на уровне моря», но забываете о плавучести, которая фактически сводит на нет силу гравитации. Если мир станет непригодным для жизни из-за своей сокрушительной гравитации, плавание в море или любом другом водоеме позволит выжить людям или местным формам жизни. Вполне вероятно, что на суперземле с ограниченной земной жизнью все крупные животные будут обитать в море. Единственная причина, по которой черты на морском дне могут быть более плоскими, заключается в том, что они ощущают собственный вес, поскольку под ними нет восходящей силы, создаваемой водой.

Помимо этого, вы рассматривали экзоскелеты? Эта технология уже существует. Здесь он позволяет людям поднимать более тяжелые грузы, но он также может поддерживать их кости на планете, где они весят в два раза больше. Они также пригодятся, когда мышцы и кости космических исследователей атрофировались в результате жизни в невесомости.