Возможна ли коралловая планета?

Хорошо, я добавлю свои пять копеек в ответ на этот вопрос после долгого размышления об этом.

Одна коралловая планета? Возможно нет.

Когда большинство людей говорят о «кораллах», они на самом деле имеют в виду совокупность организмов, а не отдельный коралловый полип. Вы можете увидеть эти отдельные полипы с помощью увеличительного стекла или хорошего макрообъектива:

^{Фото: Мэри Лу Фрост. Предоставлено Альянсом коралловых рифов.}

Эти коралловые полипы на самом деле очень похожи на морских анемонов, и обычно их можно увидеть только в ночное время, когда они выходят из своих домов, чтобы питаться дрейфующими органическими веществами и мелким планктоном в толще воды. Вопреки распространенному мнению, кораллы на самом деле являются животными, а не растениями, и им необходимо потреблять органические вещества, чтобы выжить. Они известны своими симбиотическими отношениями с зооксантеллами , которые могут снабжать их простыми сахарами, вырабатываемыми в результате фотосинтеза, но питательные вещества и более сложные молекулы получают путем гетеротрофии проходящих организмов.

«Кораллы», крупномасштабные структуры, к которым мы привыкли, более точно называются коралловыми головами . Они образуются, потому что многие из этих организмов работают вместе, чтобы секретировать скелеты из карбоната кальция . Оставшаяся структура почти полностью состоит из кристаллического карбоната кальция, более известного как кальцит .

Это проблема для планеты, основанной на кораллах, потому что один коралл не образует гребней и долин, которые вы ищете — он только выделяет карбонат кальция позади себя, оставляя своего рода «чашевидную» форму, в которой коралл жизни.

Хорошо, тогда планета "коралловая голова" - как насчет этого?

Если вы согласны с планетой, состоящей из множества коралловых полипов, поскольку кажется, что вы основаны на предоставленном вами изображении, все становится немного более разумным. Однако здесь есть нечеткая грань между планетой, состоящей из множества коралловых полипов, и планетой, которая просто покрыта кораллами.

Есть две основные проблемы, которые я вижу в коралловой голове размером с планету. Первый связан с формированием, а второй — с поддержанием и стабильностью.

Формирование планеты коралловой головы:

Здесь нужна вода. Коралловым полипам, по крайней мере, с точки зрения современной биологии, для выживания требуется вода. Удаление коралла из океана даже на короткое время обычно фатально для коралла, потому что он не может предотвратить потерю воды. Вода удерживает коралловый полип в вертикальном положении, потому что кораллы имеют гидростатический скелет и полагаются на давление воды, чтобы оставаться крепкими. Кроме того, я точно не знаю, как кораллы выделяют карбонат кальция, но если он находится в ионной форме, а не в наносферах кальцита или что-то в этом роде, тогда для выращивания кальцита вообще потребуется вода.

Большая проблема здесь - сохранение массы. Коралловые головы формируются после многих лет устойчивого роста, при котором масса берется из окружающей их воды и добавляется к самому коралловому скелету. Чтобы космический коралл рос таким же образом, он должен откуда-то получать массу. Чтобы оставаться верным современной науке о кораллах, это не может быть просто масса — это должен быть кальций, углерод и кислород (и, возможно, немного водорода). Эти элементы, хотя и довольно распространены на большинстве планет, не очень летучи и относительно редко встречаются в межзвездном пространстве. Чтобы коралл «вырос» и принял форму, на которую вы надеетесь, вам нужно объяснить, откуда берутся эти молекулы.

Наконец, существует пропорция между размером кораллового домика (и, следовательно, образовавшихся гребней) и размером самого коралла. Полипы мозгового коралла, которые вы используете на изображении выше, обычно имеют размер около миллиметра, и они создают топографию в масштабе сантиметров. Чтобы получить топографию планетарного масштаба с современной биологией, мы должны ожидать организмы размером с Луну.

Стабильность

Если у вас есть решения вышеуказанных проблем, отлично! Давайте перейдем к разговору об устойчивости недавно сформировавшейся коралловой головы размером с планету. Похоже, вас здесь интересуют глубокие долины и высокие хребты мозгового коралла. Этот коралл размером с планету, если он не будет покрыт водой, определенно будет мертв. Коралловые полипы давно сгнили, оставив свои кальцитовые скелеты. Таким образом, основным ограничением высоты этих гребней и долин является прочность кальцита на сжатие.

Осторожно: далее следует очень расплывчатая оценка с большим количеством сферической коровьей математики:

Коралловые биологи, дотошные люди, конечно, измерили прочность кораллов на сжатие (извините, статья в журнале с платным доступом, но важные цифры указаны в доступной аннотации). Они фиксируют прочность на сжатие от 12 до 81 МПа (мегаПаскаль), что «ниже, чем у большинства других карбонатных скелетных материалов, но выше, чем у карбонатных инженерных материалов, таких как бетон и известняк». Я предполагаю, что «другие карбонатные скелетные материалы» включают в себя такие вещи, как человеческие кости, но я был впечатлен, узнав, что коралловые скелеты, по-видимому, прочнее бетона. Мы можем проверить заявление, сделанное здесь, по оценкам третьих сторон известняка и бетона.и подтверждают, что на самом деле верхний предел кораллов в 81 МПа действительно выше, чем у известняка (60 МПа) или «портлендского бетона возрастом 28 дней» (35 МПа). К счастью, этот сайт также включает в себя прочность на сжатие гранита, что позволяет нам проводить крупномасштабные сравнения устойчивости теоретической коралловой планеты с нашей собственной, в основном гранитной, что позволяет нам избежать некоторых очень страшных математических расчетов, необходимых для расчетов вручную .

Прочность на сжатие гранита составляет 130 мегапаскалей, а у коралла — 81. Таким образом, наивно предполагая аналогичные свойства в качестве первого приближения, мы ожидаем, что формы рельефа на основе кораллов будут примерно на 62% такими же экстремальными, как те, которые мы находим на нашей планете. собственная планета. Учитывая, что одна известная гора имеет высоту 8 848 м, а менее известный каньон имеет глубину 5 800 м в самом глубоком месте, мы можем оценить, что коралловый скелет может создать ландшафт с почти 12-километровым рельефом. К сожалению, это не такое большое облегчение, на которое мы надеемся.Изображение мозгового коралла, которое вы используете в качестве примера топографии, которую вы ищете, имеет высоту вершины долины примерно 5% от диаметра головы коралла. С планетой размером с Землю наш рельеф в 12 км составляет всего 0,1% (12 км / 12 000 км). Штопать.

Примечание: я использую Ярлунг Цангпо, а не Марианскую впадину по двум причинам. Во-первых, Марианская впадина активно формируется и не является стабильной системой. По общему признанию, Ярлунг Цангпо также все еще подвергается эрозии, но не с такой скоростью. Во-вторых, Марианская впадина может быть такой глубокой только потому, что она скреплена водой, а мы надеемся, что здесь будет безводный мир.

Однако пока не теряйте надежды! Частью радости Worldbuilding является возможность настраивать все виды констант. Мы можем улучшить нашу предыдущую оценку, уменьшив массу и, следовательно, гравитацию нашей планеты. Вместо того, чтобы использовать Землю в качестве модели, давайте посмотрим на такое место, как Марс. Марс известен тем, что имеет самую большую гору на любой планете, по некоторым оценкам , почти 22 км в высоту , и имеет несколько чертовски больших долин.а также опустившись на 8 км ниже «уровня моря». Диаметр Марса составляет примерно половину земного, а рельеф почти в три раза больше земного, так что мы улучшили рельеф с 0,1% до, возможно, 0,5%, или одной десятой рельефа, на который мы надеемся. Сдвигая массу планеты еще ниже, мы можем получать все более высокий рельеф и меньший радиус. Масса Марса составляет около 10% от земной, поэтому некоторые математические расчеты предполагают, что уменьшение массы вашей планеты до массы около 0,5% от массы Земли создаст топографию, которую вы ищете. Это делает вашу планету примерно такого же размера, как Плутон! (Является ли это все еще планетой или теперь «карликовой» планетой, меня сейчас не интересуют дебаты).

Фух. Конечно, я много чего там махал руками, и реальность, вероятно, была бы еще менее благоприятной. Некоторые дополнительные факторы, которые следует учитывать при более точном расчете: угол естественного откоса кальцита (поскольку верхняя и нижняя точки, которые я использую, не находятся рядом друг с другом, и следует учитывать наклон между ними); сжатие коралла и его пористость с глубиной, когда он превращается в мрамор; возможность вращать планету быстрее, чтобы уменьшить силу гравитации; и добавление более плотной атмосферы, чтобы помочь поддержать рельеф.

Теоретическая установка построения мира

Могу ли я прекратить разстройку прямо сейчас? Ура! То, как я представляю, что мир, основанный на кораллах, будет примерно следующим.

Водяной шар размером с Землю, перенасыщенный формами ионов карбоната, вращается вокруг теплого солнца, сохраняя тропическую и дружелюбную планету. В какой-то момент спора космического коралла находит его и начинает жить в воде. Со временем этот коралл размножается и размножается, и его размер и количество продолжают расти. По мере роста скелеты кальцита выбрасываются в центр планеты, где кальцит начинает накапливаться и конгломератоваться. На протяжении тысячелетий кораллы покрывают поверхность планеты, и весь кальцит в воде медленно расходуется. За этот же период вода постепенно уходит в космос , чему способствует теплое солнце и почти 100% H2 _.О атмосфера. В конце концов, достигается критическая точка, когда кораллы погибают, оставляя свои прекрасные дома и вместо этого превращая оставшуюся биомассу в споры других космических кораллов, которые распространяются солнечным ветром. Планета медленно вымораживается, поскольку солнце продолжает испарять последние частицы воды, сводя к минимуму эрозию поверхности, опосредованную водой. В результате получилась планета размером с Плутон, состоящая из почти чистого кальцита, с рельефом, достаточно впечатляющим, чтобы его можно было увидеть из космоса.

Чтобы мир был коралловым до мозга костей, мне пришлось бы сказать «нет». Жизнь должна была укорениться на чем-то, чтобы начать развиваться и превратиться в коралл. Кораллы должны оставаться влажными и находиться довольно близко к поверхности, чтобы получать энергию от солнца.

Теперь, чтобы приблизиться к ответу на вопрос, мне придется размышлять и описывать, как я это себе представляю. Предполагается, что из-за размера поверхность Европы и Энцелада на дне их океанов гладкая из-за того, что она недостаточно велика для возникновения тектонических действий и, следовательно, отсутствия вулканической активности.

Если бы мир изначально был суперплоским, как этот, и имел глубину воды в несколько метров, он мог бы покрыть весь мир мелководным океаном. если бы один вид кораллов стал доминировать, он мог бы вырасти, чтобы покрыть недра мира. Этот коралл должен откуда-то получать питательные вещества, поэтому ему придется полагаться на какой-то метод извлечения минералов с морского дна. в течение миллиарда лет кораллы наслоятся друг на друга и проделают глубокие трещины на поверхности мира.

Проблема, которую я вижу, если вы начали с мелководья мирового океана, и когда кораллы наслоились друг на друга, делая траншеи глубиной в километры, откуда берется дополнительная вода, чтобы держать кораллы покрытыми? Если кораллы изначально не могут извлекать энергию из источника, отличного от солнца, то в конечном итоге кораллы создадут атоллы. Кроме того, разовьется жизнь, которая будет питаться этим кораллом, таким как рыба-попугай, и фекалиями, покрывающими большую часть морского дна. Вы должны учитывать эрозию и ущерб от стихийных бедствий. В конце концов, коралл, который был погребен в течение миллиона лет, все равно превратился в скалу.

Итак, вам не нужны кораллы, вам нужна поверхность, похожая на кораллы, если смотреть из космоса. В частности, вам нужны всевозможные траншеи, пики и долины, такие как мозговой коралл на вашей картинке (вы должны увидеть его ночью, когда он кормится... круто)

Итак, отбросив биологическую сторону... вам понадобится мир подходящего размера, достаточно большой, чтобы иметь возможную разницу высот в 60-70 тысяч футов (30 тысяч на Эвересте, -35 тысяч на Марианской впадине), не раскалываясь. Кроме того, в этом мире не может быть настоящей тектонической активности, так как это вызовет потоки лавы, и ваши прекрасные каньоны заполнятся. Конечно, у него, вероятно, было МНОГО, когда он формировался, и именно так вы начали свое знакомство с хребтами и долинами.

Затем вам нужно что-то, чтобы вызвать эрозию вещей и выкопать эти траншеи и долины.

Естественный износ - Гранд-Каньон не был сделан с помощью садовой лопаты... и он не был закончен за выходные. Водный износ, ветровой износ и т. Д. На протяжении тысячелетий. Осторожнее с тектонической активностью — в то время как плиты, столкнувшись друг с другом, могут образовать несколько красивых больших пиков, они также могут высвободить кучу лавы/магмы, которая имеет тенденцию течь и заполнять те долины, которым потребовалось так много времени, чтобы выветриться на приличную глубину.

Инопланетяне и компания - несколько сотен миллионов лет назад пришли инопланетяне и компания и разграбили планету. Одним из их инструментов был энергетический инструмент, который просто испарял большие участки поверхности, при этом отдельные атомы высасывались из локальной области для сортировки и хранения. После зачистки планеты ET и Ко. сбросьте бомбу Генезиса, чтобы снова засеять планету жизнью, чтобы они могли вернуться еще через 10000000000 лет... они будут здесь в следующий четверг.

Сложные части будут связаны с погодными условиями, климатом и дальними поездками.

Кораллы на всем пути вниз , очевидно, невозможны.

А как насчет рифленой каменной поверхности с глубоким коралловым покрытием? Возможно, но есть еще существенные проблемы:

1) Максимальная толщина коралла: коралл не является особенно конструкционным материалом и по своей природе пористый, поэтому не ожидайте, что сможете построить из него горы высотой в тысячи метров, поскольку лежащий в основе материал будет раздавлен под собственным весом. . Но на коралловых атоллах поверхностный коралл поддерживается толстым слоем мертвых подстилающих кораллов (которые росли по мере повышения уровня моря и/или оседания местного морского дна). У меня нет точной оценки, но я предполагаю, что максимальная толщина «структурного» коралла будет не более 100-200 м.

2) Гофры и отверстия: сам коралл не может быть глубоко гофрирован или заполнен глубокими отверстиями/пещерами из-за его ограниченной прочности (как в 1 выше). Но если нижележащая скала рифленая и заполнена пещерами, а кораллы растут на всех открытых поверхностях, то вы можете получить «иллюзию» фрактальной поверхности, полностью состоящей из кораллов. Но на земле кораллы могут расти только на ограниченной глубине в воде. В тропических «рифах» он обычно встречается на глубине до нескольких десятков метров. Черный коралл вырастает до нескольких сотен метров, но это совсем другой вид, и он не образует непрерывных рифоподобных поверхностей. Ниже 400-500 м совершенно темно, и любой «коралл» будет мало похож на то, что мы называем кораллом на Земле.

Лучшее, что вы можете сделать?: Может быть, на гораздо меньшей планете или луне, которая неожиданно имеет жидкую водную поверхность, более низкая гравитация позволила бы вырасти большей толщине кораллов (а лежащие под ними скалистые гофры/пещеры могут быть намного глубже из-за уменьшенная гравитация Покройте все открытые поверхности кораллами различных видов в зависимости от глубины воды.