Выходя, закрой дверь - Жизнь озарила голубая карликовая звезда.

Я ищу строгий научный сеттинг для ксенофантастики с явно ненаучным оттенком. Тем не менее, нет никакой магии или волшебных технологий.

Идея заключается в следующем:

  1. Красный карлик имеет каменистую ледяную планету далеко за пределами обитаемой зоны.
  2. Примерно через 6 триллионов лет красный карлик начинает переход в стадию голубого карлика еще на 400 миллиардов лет.
  3. Сильно возросшая звездная светимость стадии голубого карлика расплавляет ледяную планету, превращая ее в пригодную для жизни планету, на которой развивается цивилизация. Поскольку планета находится не слишком близко к звезде, она не заблокирована приливами, а теперь находится в обитаемой зоне звезды со светимостью, близкой к Солнцу (согласно статье, ссылка на которую приведена выше).
  4. Для создания пригодной для жизни планеты и для эволюции отведена временная шкала в 400 миллиардов лет.

Эта цивилизация будет очень одинокой во Вселенной в конце звездной фазы эволюции Вселенной, и, возможно, на ночном небе будет видно лишь несколько других голубых карликовых звезд, если таковые вообще будут. Все остальные звезды превратились в черных карликов.

Очевидно, что масштабы времени огромны, поэтому мой вопрос заключается в следующем:
насколько правдоподобно представление о планетарном таянии действительно древней ледяной планеты примерно через 6 триллионов лет после ее образования.

Таким образом, источник утверждает, что увеличение светимости будет с ~ 2200 К до ~ 5800 К для 0,1 Мп ⊙ красный карлик. Учитывая, что внутренний и внешний радиусы обитаемой зоны пропорциональны л , а для черного тела л пропорциональна Т 4 , то радиусы пропорциональны Т 2 , и, таким образом, умножение температуры на ~ 2,5 увеличит внутренний и внешний радиусы наружу примерно в ~ 6 раз. Я бы не охарактеризовал это изменение как массовое, поэтому планета не может быть слишком далеко «за пределами» первоначальной обитаемой зоны.
@ HDE226868: Хороший приблизительный расчет. Я думаю, что коэффициент радиуса орбиты, равный 6, может легко означать, что планета находится «далеко за пределами» обитаемой зоны... Если бы Земля находилась в шесть раз дальше от Солнца, чем сейчас (намного дальше Юпитера), она была бы мертвой. замороженный комок.

Ответы (6)

Да, это правдоподобно, поскольку временные рамки, в которых красный карлик является голубым карликом, довольно велики, до такой степени, что, если ваша ледяная планета находится достаточно далеко, она растает и потенциально может развиться жизнь. Что имеет значение, так это расположение вашей планеты и ее размер, так как если ваша ледяная планета слишком мала, она не сохранит атмосферу, а если она будет слишком далеко, повышение температуры только заставит планету перейти от холода Тритона к холоду Европы. Есть экзопланеты со значительным количеством воды, происхождение которых происходит от ледяной планеты, которая мигрировала внутрь. Это миры с мировыми океанами и очень плотной атмосферой из пара. Ваш мир, будучи оттаявшим миром, получит свою атмосферу, когда его ледяная поверхность медленно растает. Поскольку водяной пар легче азота, ваш мир, скорее всего, будет больше Земли, чтобы сохранить свою атмосферу.

Я вижу, что самая большая проблема для вашего мира исходит от геологии, поскольку на такой древней планете геологические процессы в мире, вероятно, утихли через триллионы лет. Это может на самом деле подавлять жизнь из-за той роли, которую геологическая активность на Земле сыграла в происхождении жизни, и может играть роль в других мирах, таких как Европа, если на Европе есть гидротермальные источники. Вы, вероятно, могли бы обойти эту проблему, если бы жизнь на самом деле сформировалась очень рано в жизни красного карлика, когда ваш мир геологически активен, но была бы заморожена или эволюционно статична в течение триллионов лет из-за отсутствия стимула к эволюции. (Это действительно происходит на Земле в некоторых случаях, например, с латимериями, которые считались вымершими, но все еще существуют в гораздо более простой, гораздо менее биоразнообразной экосистеме. жизнь, не продвинувшаяся дальше простых организмов, таких как бактерии, в течение триллионов лет, может быть действительно возможна). Ваша жизнь, вероятно, будет устойчива к радиации, потому что пребывание рядом с красным карликом подвергается воздействию более высоких уровней радиации. Это хорошая новость для вашей жизни, поскольку древний мир возрастом в триллионы лет станет геологически мертвым, независимо от размера вашей планеты. Один из возможных способов обойти это — сделать ваш мир частью бинарной планетной системы (и, следовательно, получить геологическую активность из-за приливного стресса, процесса, наблюдаемого вокруг Плутона). Это хорошая новость для вашей жизни, поскольку древний мир возрастом в триллионы лет станет геологически мертвым, независимо от размера вашей планеты. Один из возможных способов обойти это — сделать ваш мир частью бинарной планетной системы (и, следовательно, получить геологическую активность из-за приливного стресса, процесса, наблюдаемого вокруг Плутона). Это хорошая новость для вашей жизни, поскольку древний мир возрастом в триллионы лет станет геологически мертвым, независимо от размера вашей планеты. Один из возможных способов обойти это — сделать ваш мир частью бинарной планетной системы (и, следовательно, получить геологическую активность из-за приливного стресса, процесса, наблюдаемого вокруг Плутона).

Цивилизация вполне может развиваться, у них есть время, а эволюция, будучи непостоянной и полухаотичной вещью, в мире с каменистыми массивами суши, смешанными с водой, имеет потенциал для развития разумной жизни. Однако, если они являются космическим обществом, они пойдут по совершенно другому технологическому пути, чем на Земле, чтобы добраться туда, потому что у них не будет доступа к огню из-за атмосферы с водяным паром, а без геологической активности у них также не будет доступа к любая форма вулканической металлургии. Вам следует подумать об изобретении существ, которые могли бы каким-то образом обойти эту проблему, возможно, за счет сильного нагрева тела. Им может потребоваться гораздо больше времени, чтобы развить космическую цивилизацию, чем сам по себе мир, подобный Земле, но поскольку у них есть сотни миллиардов лет, у них более чем достаточно времени, чтобы разобраться во всем.

Дальнейшее чтение:

Отличный ответ - спасибо! И спасибо за ссылки. Предположительно, изменяя первоначальный замороженный состав, я мог бы получить что-то, в чем не преобладает водяной пар?
Могли бы вы обойти «геологически мертвое» ударом, подобным Тее?

Да, это может случиться.

Чтобы это стало возможным, вам сначала нужно поместить планету достаточно далеко, чтобы она могла стать полностью ледяной. Затем, когда температура повысится, когда красный карлик превратится в голубого карлика, обитаемая зона должна охватывать орбиту планеты, растапливая лед и делая ее лучшим местом для жизни. Мы можем легко рассчитать, сможет ли последняя обитаемая зона когда-либо расшириться достаточно далеко, чтобы это стало возможным.

Ваша первоначальная цель состоит в том, чтобы разместить планету «за пределами [начальной] обитаемой зоны». Это нормально. Мы можем найти начальные внутренние и внешние границы обитаемой зоны, используя найденные здесь формулы . Внешний радиус начальной обитаемой зоны равен

р о знак равно л * 0,53  АС
Возьмем пример 0,1-М ⊙ красный карлик, использованный в сообщении в блоге. Его начальная (т.е. до голубого карлика) светимость составляет ~1/2400 л. ⊙ , или ~ 1,595 × 10 23 Вт. Подключив это, мы получим
р о ≈ 2,80 × 10 − 2  АС
Теперь это для очень тусклого красного карлика (я бы подумал о карлике класса M5V или M6V), поэтому неудивительно, что он такой маленький. 1

Вы говорите, что хотите иметь ледяную планету. Мы можем оценить внутренний радиус, на котором он может образоваться, рассчитав расстояние от начальной линии промерзания . Если мы используем модель, приписываемую Хаяси (1981) Ида и Лин (2005) , то

р ф знак равно 2,7 ( л * л ⊙ ) 1 2  АС ≈ 5,50 × 10 − 2  АС
Теперь ясно, что л * будет меняться со временем еще до перехода к стадии голубого карлика. Кеннеди и Кеньон (2008) моделируют эти изменения для различных звезд и сравнивают их с более ранними результатами, включая результаты Иды и Лин. 2 В некоторых случаях различия существенны. См. их рисунок 1:

Однако из-за отсутствия дополнительной информации мне придется придерживаться первоначальной оценки.

В вашей статье говорится, что начальная температура поверхности звезды составляет ~ 2230 К до перехода в фазу голубого карлика. Затем она возрастает до ~ 5810 К, что составляет изменение примерно в 2,5 раза. Светимость черного тела пропорциональна его температуре в четвертой степени (см. закон Стефана-Больцмана), поэтому внутренний и внешний радиусы обитаемой зоны равны пропорциональна квадрату температуры. Это означает, что окончательный внешний край будет примерно в 6 раз дальше, чем он был изначально, — намного дальше начальной линии промерзания, примерно в три раза дальше.

Это кажется довольно хорошим, но как насчет внутреннего края последней обитаемой зоны. Где это будет? Согласно тому же сайту, который предоставил формулу для внешнего края, внутренний край будет

р я знак равно л * 1.1  АС ≈ 0,70 р 0
Это примерно в два раза дальше, чем изначально была линия промерзания.

Так что да, по крайней мере, по этим оценкам, сценарий вполне правдоподобен.

1 Некоторые результаты утверждают, что обитаемая зона должна быть еще меньше, хотя другие не согласны и говорят, что она должна быть больше.
2 Еще более радикальные изменения показаны в Martin & Livio (2012) .

У тебя тут проблема:

Радиоактивные материалы, поддерживающие тепло ядра планеты, практически исчезнут к тому времени, когда ваша планета потеплеет. Без расплавленного ядра у вас не будет тектоники плит и, следовательно, не будет вулканизма или поднятия. В результате ваша планета разрушается.

К тому времени, когда вы попытаетесь сделать его пригодным для жизни, у вас будет целый мир океанов постоянной глубины.

Не помешает ли это жизни развиваться?
У вас будет мир без земли и поверхность без камня. Как будут развиваться технологии?
Возможно, под водой или на поверхности.
@KiranLinsuain Но из чего? Единственными материалами, из которых можно строить вещи, являются кости и панцири. Не было бы огня.
Я не думаю, что для развития технологии обязательно нужен огонь. Мы должны помнить, что жизнь на такой планете была бы совершенно другой. Зная, насколько раздвоены и сложны живые существа Земли, и даже то, что они делают, я полагаю, что вполне возможно иметь передовые технологии без огня.
@Eithne Отсутствие огня означает отсутствие плавки и обжига керамики. Это будет огромное препятствие на пути к технологиям.
@ Лорен, я написал «огонь», а не «тепло». Я также согласен с тем, что без тепловой технологии это почти невозможно, как мы это понимаем, но с высоким давлением и высокой температурой это было бы невозможно. Подумайте об идротермальном источнике рядом с подводным вулканом.
@Eithne Конечно, мы могли бы обойти это. Я имею в виду начальное развитие технологий — ранние технологии не делают больших скачков. Отсутствие огня означает отсутствие бронзового века или железного века.
@Eithne Что за подводный вулкан? Ядро будет мертвым, вулканизма не будет.
Может быть, энергия может исходить от приливной блокировки? Я не уверен, возможно ли это, но если он достаточно мал, чтобы расстояние было достаточно коротким...

Как отмечают другие, такая старая планета возможна, но имеет свои проблемы.

«Мертвая» геология планеты является основной проблемой и нуждается в каком-то впрыске внешней энергии либо для поддержания геологической активности в течение такого длительного времени, либо для повторного запуска процессов (планетарная виагра?).

  • Чтобы начать процесс с прыжка, скорее всего, потребуется воздействие типа Тейи. Это потребовало бы длительного периода времени, чтобы кора и атмосфера превратились в более благоприятную для жизни среду, но это столкновение могло произойти непосредственно перед преобразованием в голубого карлика, тайно выровняв обновленный геологический цикл с увеличением звездной светимости. Чтобы поддерживать активное ядро, вероятно, потребуется значительная Луна, поскольку для ее поддержания будет доступно мало радиоактивности. Потенциальная проблема для вашего сценария заключается в том, что планета будет не «нагреваться» до пригодной для жизни планеты, а охлаждаться.
  • Поддержание геологической активности в течение такого длительного периода времени потребует от вашей планеты наличия важного орбитального партнера, чтобы ядро ​​оставалось активным за счет приливных сил. Это может быть значительная луна, двойная планета, или, возможно, ваша «планета» представляет собой значительную луну газового гиганта. Этот вариант поддерживает обновление коры вашей планеты и может даже привести к возникновению локальных горячих точек, где могла бы развиваться и выживать простая жизнь, что позволяет ей быстро расцветать, когда звездное сияние нагревает всю поверхность.

Я думаю, проблема в том, что через триллионы лет ваша планета будет холоднее, чем жидкий азот, вплоть до ядра. Тепло от звезды должно быть очень горячим, чтобы нагреть поверхность планеты до комфортного уровня, но выйдите из тени, и вы, вероятно, получите неприятный ожог. Ночью земля промерзала, и температура поверхности резко падала. Даже с плотной атмосферой, которая помогает сдерживать тепло от звезды, как только наступит ночь, воздух начнет конденсироваться и замерзать с неба. Увеличенного на несколько миллиардов лет тепла от звезды будет недостаточно, чтобы нагреть внутреннюю часть планеты настолько, чтобы смягчить температурные градиенты на поверхности. По сути, я думаю, что обитаемая зона будет слишком узкой в ​​таком сценарии.

... Может быть, если бы планета вращалась очень быстро, этого было бы достаточно, чтобы сгладить изменения температуры.

Учитывая, что трудности поддержания тепла ядра любого мира в масштабе времени звездной эволюции с помощью радиоизотопов практически непреодолимы, поэтому вместо планеты, вращающейся вокруг красного карлика, я бы предложил мир рядом с барицентром системы, такой как Люйтен 726-8 , двойную систему . красный карлик. Это имело бы ряд преимуществ, такой мир освещается двумя голубыми карликами, поэтому у него лучший тепловой баланс, но, что более важно, гравитационное изгибание, которое он будет испытывать под влиянием двух таких звезд, будет поддерживать тепло в его ядре и позволит тектонике и т.д... идти подо льдом, поддерживая жизнь в ожидании большой оттепели.

Выходя, закрой дверь - Жизнь озарила голубая карликовая звезда.
СпросиСетьПолитика конфиденциальности1y, 0v