Это продолжение моего первого вопроса здесь (если это слишком похоже на мой первоначальный вопрос, сообщите мне, как лучше решить эту проблему, поскольку я не получаю ответов, которые мне нужны на этот первый вопрос, чтобы иметь возможность ответьте на этот, и они кажутся мне достаточно отдельными.)
Как и в случае с моим первым вопросом, я нашел на этом сайте много вопросов и ответов, которые содержат связанную информацию, но не отвечают напрямую на мой конкретный вопрос. И я, кажется, нахожу неполную, неправильную или противоречивую информацию. В частности, это было вызвано комментарием о том, что Ио является основным фактором в радиационном поясе Юпитера, и я попытался провести исследование в этом направлении, но не смог найти нужную мне информацию, отсюда и этот новый вопрос. Смотрите это:
Условия для жизни человека в системе, подобной Юпитеру
Снимки похожих на Землю лун вокруг газовых гигантов
Естественное превращение газового гиганта в обитаемую луну
Расчет радиационных зон газовых гигантов и влияние на их спутники?
Некоторые из моих исследований указывают на то, что излучение газового гиганта исходит почти исключительно от самой планеты. Другие указывают, что это в основном функция материала, вносимого вращающимися телами, такими как Ио. И нигде я не нашел попытки сбалансировать это так, как я хочу. Итак, собственно вопрос:
Существует ли расстояние между планетой и Луной, при котором Луна находится достаточно далеко от планеты, чтобы излучение от Планеты не могло попасть на поверхность Луны в любом количестве, губительном для жизни человека, и в то же время Луна находится достаточно близко к Планете, так что магнитосфера планеты по- прежнему обеспечивает такой же уровень радиационной защиты от излучения звезды, какой земная магнитосфера обеспечивает Земле?
Другими словами, существует ли разрыв между смертельными уровнями излучения звезды и смертельными уровнями излучения планеты, и может ли луна вращаться вокруг планеты в этом промежутке?
Если такой разрыв возможен, то какой «тип» Газового Гиганта необходим для его создания?
Ограничения:
Предположим, что жизнь на Луне — это земная жизнь, не обращая внимания на то, как она туда попала.
Предположим, что у Луны есть все необходимые функции жизнеобеспечения, включая тот же уровень радиационной защиты, что и у атмосферы Земли, за исключением того, что у нее нет собственной магнитосферы.
Предположим, что никакие другие луны или кольца, вращающиеся вокруг газового гиганта, не вносят ничего, что могло бы существенно повлиять на уровень радиации в системе, единственными факторами радиации являются звезда и сам газовый гигант.
Не принимайте во внимание причину отсутствия магнитосферы на том, что по сути представляет собой Землю, вращающуюся вокруг газового гиганта, во всех других аспектах, связанных с жизнеобеспечением. хотя Луна не обязательно должна быть того же размера, массы, плотности и т. д., что и Земля, если такие корректировки необходимы, чтобы позволить изменить орбитальное расстояние от газового гиганта, чтобы поместить его в промежуток в излучении, и такие изменения можно «взмахнуть рукой», чтобы они не повлияли на другие функции жизнеобеспечения планеты.
Газовый гигант может быть любого размера/состава/конфигурации, которые, согласно современному научному пониманию, могут существовать, и которые любой неспециалист мог бы с достаточной точностью обозначить как «газовый гигант», независимо от принятых научных определений и терминологии (включая коричневый карлик, ледяной гигант и т. и т. д.), но что неспециалист даже случайно не поверит, что это звезда или каменистая планета.
Желаемая информация:
Существует ли какой-нибудь газовый гигант, который мог бы иметь такую маленькую/слабую систему радиационных поясов, что атмосфера, подобная Земле, могла бы защитить от нее жизнь, и в то же время большую/достаточно сильную магнитосферу , чтобы излучение звезды не разрушило эту атмосферу внутри? временные рамки эволюции земной жизни от одной клетки к человеку, чтобы образовался такой разрыв?
Имеет ли зазор соответствующую форму (искажение из-за звездного ветра), чтобы луна могла совершить полный оборот вокруг планеты, не выходя из промежутка или не покидая его в течение достаточно долгого времени, чтобы нанести ущерб земной жизни в эволюционной шкале времени?
Если ответ на вышеизложенный утвердительный, на что похож Газовый Гигант (масса, объем, плотность, состав)? или это то, что могло быть у большинства газовых гигантов, а у тех, у кого нет такого зазора, это исключения, а не правило?
Во-первых, важно обсудить, что такое радиационные пояса и как они формируются. Радиационные пояса образованы заряженными частицами, которые захватываются магнитным полем планеты и из-за формы этого поля и их собственной начальной скорости имеют тенденцию собираться в определенных областях. Основным источником заряженных частиц, например, в земных поясах Ван Аллена является солнечный ветер : частицы, испускаемые Солнцем.
Однако в случае с Юпитером это только часть уравнения. Большая часть вещества в радиационных поясах Юпитера, особенно сильного, близко расположенного плазменного тора, исходит не от Солнца или самого Юпитера, а от его спутника Ио — до одной метрической тонны в секунду , в основном в виде ионизированного газа, уносимого с его поверхности. Сатурн имеет меньшие, менее заряженные плазменные торы, генерируемые некоторыми из его собственных спутников . С другой стороны, у Нептуна и Урана нет аналогичных спутников, а значит, в их магнитосфере отсутствуют мощные внутренние радиационные пояса.
Поэтому кажется разумным ожидать, что газовый гигант, в остальном похожий на Юпитер (или любой другой тип газового гиганта), не имеющий аналога Ио, также не будет иметь плазменного тора, который делает Юпитер таким негостеприимным. Возможно даже, что присутствие луны размером с Землю в системе газового гиганта сделало бы орбиту, подобную Ио, нестабильной, дав ей дополнительную защиту от возможности радиационных поясов.
Наконец, не сбрасывайте со счетов собственную магнитосферу Луны. У Ганимеда, еще одного спутника Юпитера, есть уникальная для всех спутников Солнечной системы собственная постоянная магнитосфера , которая защищает его от радиационной среды, в которой он находится, почти так же, как Земля защищает его от солнечного ветра. Большое тело земного состава (дифференцированное, с ядром из расплавленного железа) должно иметь собственную защиту от случайных солнечных частиц или частиц, выброшенных с других лун.
Подводя итог:
Да , возможен газовый гигант без сильного внутреннего радиационного пояса, который представлял бы опасность для его лун, но при этом с магнитосферой.
Да , он должен все время находиться в пределах магнитосферы газового гиганта, и у него также должна быть своя собственная магнитосфера, которая может обеспечить дополнительную защиту.
Потенциально любой. Ключевым фактором, по-видимому, является наличие близких спутников, а не что-то, что свойственно газовому гиганту. Некоторые типы газовых гигантов могут с большей или меньшей вероятностью иметь такие луны, и формирование или захват луны размером с Землю, вероятно, будет иметь некоторый эффект, но это может быть просто удачей.
Таким образом, потенциально обитаемая экзолуна гигантской экзопланеты может быть защищена от радиационной зоны, не вращаясь вокруг радиационной зоны, которой гигантская экзопланета может не иметь, в зависимости от различных факторов, и если у гигантской экзопланеты действительно есть опасная радиационная зона, эта зона может не охватывать весь регион, в котором обитаемая экзолуна должна вращаться вокруг своей планеты, в зависимости от различных факторов.
Пригодная для жизни экзолуна также может быть защищена от опасного излучения, поскольку она является радиационным поясом планеты, собственной магнитосферой экзолуны. Таким образом, экзолуна может вращаться в опасной радиационной зоне без каких-либо побочных эффектов.
У экзолуны с правильной массой и составом, которая вращается с правильной скоростью, может быть очень сильная и мощная магнитосфера. Эта магнитосфера будет генерироваться вращением ядра экзолуны, что также необходимо для управления тектоникой плит, что также может быть необходимо для обитаемости экзолуны.
Есть статья:
«Обитаемость экзолуны ограничена освещением и приливным нагревом», Рене Хеллер и Рой Барнс, «Астробиология», январь 2013 г.
https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC3549631/[4]
В разделе 2 «Обитаемость экзолун» они обсуждают диапазон масс, необходимый для того, чтобы гипотетические экзолуны были обитаемы в шестом абзаце:
Минимальная масса экзолуны необходима для создания магнитного щита в масштабе миллиарда лет (Ms≳0,1M⊕; Tachinami et al., 2011); поддерживать плотную, долгоживущую атмосферу (Ms≳0,12M⊕; Williams et al., 1997; Kaltenegger, 2000); и для управления тектонической активностью (Ms≳0,23M⊕; Williams et al., 1997), которая необходима для поддержания тектоники плит и поддержания углеродно-силикатного цикла. Слабые внутренние динамо были обнаружены на Меркурии и Ганимеде (Gurnett et al., 1996; Kivelson et al., 1996), предполагая, что массы спутников> 0,25M⊕ будут достаточными для рассмотрения обитаемости экзолуны. Однако этот нижний предел не является фиксированным числом. Дополнительные источники энергии, такие как радиогенный и приливный нагрев, а также влияние состава и структуры Луны, могут изменить предел в любом направлении. Верхний предел массы определяется тем фактом, что увеличение массы приводит к высокому давлению внутри планеты, что увеличивает вязкость мантии и снижает теплопередачу как в мантии, так и в ядре. Выше критической массы динамо сильно подавляется и становится слишком слабым, чтобы генерировать магнитное поле или поддерживать тектонику плит. Максимальную массу можно отнести к 2M⊕ (Gaidos et al., 2010; Noack and Breuer, 2011; Stamenković et al., 2011). Подводя итог этим условиям, мы ожидаем, что спутники с массой около Земли будут пригодны для жизни, и эти объекты могут быть обнаружены с помощью недавно начатого проекта «Охота за экзолунами с Кеплером» (HEK) (Kipping et al., 2012). что повысит вязкость мантии и понизит теплообмен как в мантии, так и в ядре. Выше критической массы динамо сильно подавляется и становится слишком слабым, чтобы генерировать магнитное поле или поддерживать тектонику плит. Максимальную массу можно отнести к 2M⊕ (Gaidos et al., 2010; Noack and Breuer, 2011; Stamenković et al., 2011). Подводя итог этим условиям, мы ожидаем, что спутники примерно с массой Земли будут пригодны для жизни, и эти объекты могут быть обнаружены с помощью недавно начатого проекта «Охота за экзолунами с Кеплером» (HEK) (Kipping et al., 2012). что повысит вязкость мантии и понизит теплообмен как в мантии, так и в ядре. Выше критической массы динамо сильно подавляется и становится слишком слабым, чтобы генерировать магнитное поле или поддерживать тектонику плит. Максимальную массу можно отнести к 2M⊕ (Gaidos et al., 2010; Noack and Breuer, 2011; Stamenković et al., 2011). Подводя итог этим условиям, мы ожидаем, что спутники с массой около Земли будут пригодны для жизни, и эти объекты могут быть обнаружены с помощью недавно начатого проекта «Охота за экзолунами с Кеплером» (HEK) (Kipping et al., 2012).
Верхний предел примерно в 2 раза больше массы Земли должен соблюдаться как для экзопланет, так и для экзолун.
Хеллер и Барнс приводят источник важности тектоники плит для обитаемости следующим образом:
Уильямс Д.М. Кастинг Дж.Ф. Уэйд Р.А. Обитаемые луны вокруг внесолнечных планет-гигантов. Природа. 1997; 385: 234–236. [PubMed] [Академия Google]
Хеллер и Барнс приводят источники верхнего предела массы примерно в 2 массы Земли следующим образом:
Гайдос Э. Конрад С. П. Манга М. Хернлунд Дж. Термодинамические пределы магнитодинамо в каменистых экзопланетах. Astrophys J. 2010; 718: 596–609. [Google ученый]
Ноак Л. Брейер Д. Тектоника плит на планетах, подобных Земле [EPSC-DPS2011-890]. Совместное совещание EPSC-DPS 2011, Европейский конгресс планетарных наук и Отдел планетарных наук Американского астрономического общества; 2011. [Академия Google]
Стаменкович В. Брейер Д. Спон Т. Тепловые и транспортные свойства пород мантии при высоком давлении: приложения к суперземлям. Икар. 2011; 216: 572–596. [Google ученый]
Возможно, важность тектоники плит для обитаемости и верхний предел массы примерно в два раза больше массы Земли для тектоники плит не принимают все ученые, интересующиеся астробиологией, но я этого не исследовал.
Во всяком случае, представляется возможным, чтобы экзолуны имели правильную массу, состав, вращение и орбиту, чтобы быть в безопасности от воздействия радиационных зон своей планеты, а также обладать другими необходимыми качествами для обитаемости.
AlexP
Хартаг
AlexP
Хартаг