Сверхземная обитаемость

У вас действительно много чего происходит в вашем вопросе, и разделение его на несколько потоков даст вам лучшие конкретные ответы. Тем не менее, принимая во внимание ваш главный вопрос: «Может ли человеческая жизнь процветать?». Короткий ответ: да.

Длинный ответ основан на физике и ограничениях, которые вы перечислили, и вы получите мир, очень похожий на Землю в общей схеме вещей. Все приведенные ниже расчеты являются приблизительными оценками, но в целом они должны быть достаточно точными для использования в научно обоснованной истории.

Разницу в силе тяжести можно грубо рассчитать как массу планеты, деленную на радиус планеты в квадрате. Указанная вами масса вдвое больше земли с радиусом 1,4 земли. 1,4 в квадрате это 1,96. Это позволяет нам узнать, что гравитация на вашей планете будет составлять около 102% от земной.

Следующее, о чем нужно поговорить, это орбитальный период/расстояние. Быстрый и грязный расчет для этого заключается в том, что квадратный корень из куба орбитального расстояния дает вам период обращения по сравнению с Землей. Очевидно, в этом есть некоторая гибкость, но это сближает нас. Теперь вы указываете период обращения как 1,22 земных года, чтобы мы могли вычислить это в обратном порядке. 1,22 в квадрате — это 1,488. кубический корень из этого равен 1,13, что означает, что ваша планета вращается примерно на 1,13 а.е., или примерно на 13% дальше Земли.

Обитаемая зона вокруг звезды типа K колеблется от 0,1 до 1,3 в зависимости от размера самой звезды. Итак, ваша планета оказалась правдоподобной. Тем не менее, ваши температурные списки немного выше, чем у Земли, поэтому вам понадобится довольно большая звезда K или, в качестве альтернативы, укоротите свой орбитальный период, чтобы ваша планета могла быть ближе к своей звезде, или предполагайте более высокую смесь удерживающих тепло газов в атмосфера.

Вы специально называете уровни кислорода выше, чем на Земле в настоящее время, но они не выше, чем то, что Земля видела. Результаты показывают, что между примерно 350 и 300 миллионами лет назад уровень кислорода в атмосфере составлял примерно 30-35%. Итак, опять же, ваши уровни разумны на земле, подобной планете. Кислородная токсичность не станет проблемой до тех пор, пока вы не начнете рассматривать высокие концентрации кислорода при высоком атмосферном давлении. При нормальном атмосферном давлении токсичность кислорода не становится проблемой для человека, пока уровень кислорода не достигает 50%. В среднем даже при 95% кислорода при 1 атмосфере у человека в среднем проходит 14 часов, прежде чем проявляются признаки кислородной токсичности, которые могут быть легко устранены в этот момент в среде с низким содержанием кислорода. Так что ясно, что вы далеко от атмосферы, причиняющей немедленный вред.

Что касается периода вращения планеты, который в гораздо большей степени связан со случайностью, направлением, в котором большие объекты воздействовали на планету, чем с чем-либо, что является постоянным для всех планет в целом. Таким образом, вы можете выбрать любой период вращения и, следовательно, продолжительность дня для своей истории.

В целом, вы создали очень похожую на Землю планету, с некоторым пространством для игры с краями, чтобы сделать ее немного более или менее похожей на Землю. То, как он выглядит сейчас, через флору и фауну, и его агрессивность/враждебность по отношению к людям, вероятно, окажет гораздо более значимое влияние на выживание колонии, чем фактическое физическое устройство планетарной системы.

Как упомянул Крауз, указанный вами диаметр планеты означает, что этот мир совсем не очень плотный. Это будет означать, что в нем сильно не хватает тяжелых элементов и будет очень мало металлов, что значительно снизит скорость, с которой может расти технологическая цивилизация (если только они не перешли от производства стали к объемному производству углеродных алотропов и не могут производить большие количества графена, углеродные нанотрубки, синтетические алмазоиды и др.). Эта планета должна была развиваться в основном под теми же ограничениями, что и на Земле.

Проблема в том, что объем растет пропорционально кубу радиуса. Предполагая ту же плотность, что и Земля, планета с массой в два раза больше будет иметь радиус 6370 км (предположим, что это идеально сферическая планета, что не будет иметь место, для сравнения, радиус Земли колеблется от 6378 км на экваторе до 6357 на полюсах, так что эта планета будет примерно такого же размера, как Земля). Однако эта планета будет иметь гравитацию, равную 2G: 19,62 м/с^2. (Для сравнения, американские горки, вероятно, не превысят 1,6G, представьте себе, что вы все время живете под таким напряжением)

Я собираюсь пойти дальше, предполагая вариант поверхностной гравитации 2G, и отметить несколько вещей о мирах с высокой гравитацией:

1. Из-за плотной атмосферы ваши летающие существа могут быть больше, чем на Земле. В то время как гравитация выше, а это означает, что им требуется больше силы, чтобы удерживать их в воздухе, подъемная сила увеличивается с плотностью атмосферы быстрее, чем падает с увеличением силы тяжести. Так что парадоксально, более крупные аналоги птиц.

2. Кажется, есть трюизм, что флора и фауна в мирах с высокой G короткая и коренастая, но люди обычно думают, что это из-за структурной поддержки, что не так. У коренастых существ больше массы, которую нужно поддерживать, а это означает более прочные опорные конструкции, что означает большую массу, и, таким образом, рождается порочный круг. Вы можете держаться ниже к земле, но вы отказываетесь от преимуществ более высокой точки обзора. Кажется более вероятным, что эволюция отдавала предпочтение гибким существам — с адаптациями для экономии веса, такими как полые кости, которые были обычным явлением, и мышцами высокой плотности, которые могут использовать много рычагов для минимальной массы. Это и существа, вероятно, будут меньше, чем в среднем по Земле, чтобы воспользоваться законом квадрата-куба. Поскольку объекты падают быстрее, у животных также может быть более быстрое время реакции.

3. Высокое атмосферное давление и содержание кислорода означают, что можно использовать более простые структуры легких, а это значит, что у вас могут быть гигантские насекомые и членистоногие. Новые механизмы газообмена, такие как лягушачье кожное дыхание, также могут быть более распространенными.

4. Более высокая плотность атмосферы означает, что планета, вероятно, будет теплее, чем Земля, а ветры будут иметь большую силу при заданной скорости ветра. Также, вероятно, меньше колебаний температуры от полюсов к экватору. Поскольку сила штормов обусловлена ​​разницей температур, это означает, что для преодоления большей однородности плотной атмосферы и получения больших температурных различий планета должна будет вращаться медленнее, с более длинными дневными и ночными циклами, создающими более жаркие полдень и более холодные полуночи.

5. Флора, вероятно, будет более ограничена по высоте, чем на Земле, как из-за ветровой нагрузки, так и из-за больших затрат энергии на транспортировку питательных веществ вверх по стволу. Скорее всего, он будет расти быстрее из-за того, что ему легче поглощать CO2 и O2 из более плотной атмосферы, подобно тому, как растения, помещенные в среду с высоким давлением, растут быстрее на Земле. Стволы могут быть окружены ветвями, похожими на леса, которые добавляют жесткости и уменьшают ветровую нагрузку.

Как это повлияет на людей-колонистов? Ну, вы говорили о том, что они более подвержены заболеваниям из-за более высокой концентрации O2, так что дело в этом. Различный цикл дня и ночи также будет иметь неблагоприятные последствия для здоровья в долгосрочной перспективе, сокращая продолжительность жизни, подобно тому, как доказано, что ночная смена вредна для здоровья. Артрит, вероятно, был бы эндемическим из-за более высокой гравитации, если бы ничего не было сделано, поэтому люди, вероятно, будут использовать какой-то несущий экзоскелет, не обязательно с электроприводом, что было бы действительно очень полезно. Эти условия также будут замедлять рост, как видно из экспериментов, когда мышей помещали в среду 4G, дополнительная потребность в энергии означает замедление роста всех органов. Проблемы с сердцем также будут носить эндемический характер даже при наличии технической помощи. и люди, вероятно, будут вынуждены носить компрессионные костюмы, подобные тем, которые носят летчики-истребители. Моторизованные скутеры, которые позволяют людям лежать, вероятно, будут очень распространены, чтобы решить эту проблему. Беременность также была бы очень рискованной, поэтому экзовумбс мог бы быть популярен.

2G действительно находится на грани того, с чем могут справиться люди без дополнений.

Здесь уже есть несколько хороших ответов, но я хочу отметить одну вещь о вашей атмосферной композиции; отсутствие показателей плотности.

Когда речь идет о таких вещах, как кислородное голодание (недостаточно) и кислородное отравление (слишком много), разница заключается не в процентном содержании кислорода, а в парциальном давлении. Это означает, что для того, чтобы узнать, опасен этот процент кислорода или нет, нам нужно знать, что такое давление в первую очередь.

Например; астронавты Аполлона летели на Луну в чисто кислородной среде, потому что их капсула находилась под давлением ниже 0,3 атм, а это означает, что парциальное давление кислорода по-прежнему составляло всего 0,3 атм (атм), что немного больше, чем объем кислорода в обычном воздухе на уровне моря. С другой стороны, глубоководные дайверы часто ныряют с разбавленными аргоном воздушными смесями, так что под давлением, когда они вдыхают больше воздуха, объем кислорода остается таким же, как и на уровне моря.

Также важно отметить, что нельзя просто сказать, что удвоение массы Земли приведет к удвоению атмосферного давления; разница между Венерой и Землей является ярким примером этого. На давление также влияет тепло, а это означает, что Венера и ее безудержный парниковый эффект создают чрезвычайно горячую среду с высоким давлением.

Проще говоря, в зависимости от вашего начального атмосферного давления, ваша воздушная смесь уже может быть слишком высокой, чтобы люди могли безопасно дышать в течение любого промежутка времени.