Может ли существовать планета, полностью состоящая из воды?

Было обнаружено несколько экзопланет, которые могут быть тем, что вам нужно. Gliese 436_b может быть близок к тому, о чем вы здесь спрашиваете, но, вероятно, содержит (хотя и крошечное) каменное ядро.

Компонент, который делает эти планеты жизнеспособными, известен как «горячий лед» — вода на самом деле имеет около 10–12 твердых состояний (только одно из которых — известный нам лед). Под экстремальным давлением молекулы воды принимают другие формы, каждая из которых может выступать в качестве твердого ядра водной планеты. Подумайте об углероде и многих состояниях, которые он может принимать при различных давлениях (от графита до алмаза) — вода обладает некоторыми из тех же свойств.

Если вы можете пролистать статью, вот диаграмма фазы воды, которая отображает ее различные формы.

Поверхность жидкой воды с различными формами твердой воды под ней более чем возможна. Может даже поддерживать магнитное поле.

Добавлено: Прочитав эту статью подробнее... существует по крайней мере 15 ледяных полиморфов, немного больше, чем моя оценка в 10–12.

Еще добавлено:

Мне пришлось немного изучить это, но, по-видимому, некоторые из этих ледяных структур более чем способны быть магнитопроводящими и должны работать как металлический сердечник. Более чем возможно, что этот океанский мир может поддерживать магнитное поле, достаточно сильное, чтобы защитить мир.

И еще добавил:

http://www.cfa.harvard.edu/news/2012-04 Похоже, мы нашли несколько из них.

Эти планеты, как правило, формируются в дальних уголках Солнечной системы, где льда больше. Затем планета «мигрирует» внутрь и в обитаемую зону. То, что квалифицируется как «мигрирует», немного выше моего понимания, но, хотя оно вряд ли сформируется в обитаемой зоне, оно может переместиться в нее. Будет ли это стабильно и как долго это будет оставаться, это другой вопрос.

Вполне вероятно, что планета почти полностью состоит из воды (атмосфера является частью планеты). Такая планета есть в книге Карла Шредера «Шаг шага» . Это не ключевой сюжетный ход, но в любом случае отличная история.

Однако существование такой планеты в природе крайне маловероятно. Это не невозможно, Вселенная настолько огромна, что в ней постоянно происходят крайне невероятные вещи. Я не смеялся над историей о Lockstep, но если она занимает центральное место в вашем сюжете, читатели могут изучить ее более внимательно. Скорее всего, у вас будет каменное ядро.

Я не уверен, что у вас будут полярные шапки. Скорее всего, это будет все жидкое или все замороженное. Без массива суши, чтобы закрепить лед, он будет течь свободно и не скапливаться в одном месте.

Хотя звучит как аккуратное место. Особенно, если вы поместите вокруг него луну для буквальной приливной волны, вращающейся вокруг планеты.

Пока вы принимаете ледяное ядро ​​вместо жидкого водяного ядра, проблем со стабильностью нет; когда водный мир существует, он будет достаточно стабильным. Хотя все, что обычно лишало бы планету ее атмосферы, было бы серьезной проблемой.

Как я могу сделать это заявление, не делая цифр и не глядя на ссылки? Что ж, у Земли есть стабильная гидросфера при нормальной земной гравитации, из этого следует, если я не ошибаюсь в понимании того, как работает гравитация, что планета с более низкой плотностью и примерно нормальной земной поверхностной гравитацией может иметь стабильную гидросферу.

И есть газовые гиганты с плотностью ниже, чем у воды, и гравитацией на поверхности выше, чем у Земли, так что на самом деле нет необходимости делать эту математику.

Правдоподобный механизм - сложная часть. По сути, вы просите, чтобы на орбите было много кислорода для воды, но почти не было углерода, кремния, алюминия или других столь же распространенных и аналогичным образом созданных элементов, которые могли бы создать твердое ядро. Если принять существование значительных количеств метана, аммиака и углекислого газа, это немного поможет, но не поможет с алюминием и кремнием. Если на то пошло, сера, железо и никель, вероятно, должны были бы существовать в значительных количествах на чем-то размером с водный мир.

Таким образом, этот вопрос можно было бы переформулировать так: «Есть ли у звезды способ превратиться в новую или сверхновую таким образом, чтобы создать избыток кислорода, но незначительное количество других металлов». (металл = не водород и не гелий) Навскидку, как неспециалист, я очень в этом сомневаюсь. Реакции на самом деле недостаточно детерминированы для этого.

Что касается того, что эти другие элементы истощаются непосредственно перед формированием планеты ... Я вижу, что это происходит, но ИМХО это приведет вас в лучшем случае к очень маленькому ядру «не воды». Даже если предположить, что какой-то странный инцидент удалит все, что вам не нужно, нежелательные элементы все равно останутся в той же звездной системе, а некоторые из них в конечном итоге вернутся в виде пыли, комет и других подобных обломков, падающих во время. Таким образом, состояние безводного ядра не будет стабильным во времени.

Некоторые предложили биологическое удаление более тяжелых элементов. Я думал об этом, но, хотя он истощает элементы из водного раствора, он на самом деле превращает их в твердую нерастворимую форму, которая после смерти организма выпадает. Таким образом, вместо того, чтобы помочь избавиться от твердого ядра, он фактически добавляет требование вулканизма или какого-либо другого метода переработки, чтобы вернуть элементы обратно в раствор, если вы хотите иметь местные формы жизни.

Я должен добавить, что, поскольку планета будет иметь меньшую плотность, чем Земля, и ей нужна аналогичная поверхностная гравитация, чтобы удерживать воду и избегать накопления водорода и гелия и превращения в газового гиганта, она обязательно должна иметь гораздо больший радиус и массу, чем Земля. Это подразумевается той математикой, которую я ранее отклонил как «необязательно делать». Это, в свою очередь, означает, что ядро ​​имеет значительно более высокое давление, чем наше ядро. Это означает, что если присутствуют металлы, ядро ​​будет металлическим. «Ледяное ядро» выходит из строя, потому что давление выдавливает воду из ядра.

Конечно, небольшой керн будет покрыт экзотическим льдом, так что на практике отличие от ледяного керна может быть незначительным.

Из http://www.expanding-earth.org/page_10.htm

Ежедневный приток метеоритов и метеорной пыли хорошо известен ученым, но общий объем массы, ежедневно добавляемой к поверхности Земли, трудно оценить и недостаточно документально подтвержден. Оценки общего объема, опубликованные НАСА, сильно разнятся (или сильно?) только для пыли: от всего лишь 1000 тонн в день (300 000 метрических тонн в год, Дубин и Маккракен, 1962 г.) до 55 000 тонн в день (20 000 000 тонн в год). лет, Фиокко и Коломбо, 1964). Однако по более поздним оценкам объем аккрецирующей пыли составляет примерно 78 000 тонн в год, или 214 тонн в день.

Вполне вероятно, что ваша водная планета также будет местом отдыха большого количества космического твердого вещества, и что более крупные метеоры будут опускаться к центру. Частицы размером с пыль могут оставаться во взвешенном состоянии, особенно если поверхность турбулентна.

Чем старше ваша планета, тем менее водянистым, вероятно, станет ее центр.

Очевидно, что это возможно - ее собственная гравитация без проблем удержит вместе мегакапли воды.

Проблема: отсутствие значительного металлического ядра ==> отсутствие собственного магнитного поля ==> отсутствие магнитосферы ==> вспышки солнечного ветра срывают верхние слои атмосферы вашего водного мира, и капелька может испариться через несколько сотен миллионов лет (будет терять массы постоянно, и это будет конкуренция между испарением и падением космического мусора).

Редактировать: кажется, что достаточно большая капля воды может сжимать воду своей собственной гравитацией достаточно сильно, чтобы создать вращающееся магнитное ядро. Рад, что я смог намекнуть на правильные вопросы, которые нужно задать, и внести свой вклад в лучший ответ.

Ледяные гиганты в нашей Солнечной системе (Нептун и Уран) в основном состоят из воды и льда. Уран, в частности, имеет меньшее каменистое ядро, поэтому вашей моделью может быть преувеличенная версия Урана. Конечно, это сильно отличается от безземной Земли с океанами на всем протяжении.
Во-первых, атмосфера намного толще (хотя и не такая плотная, как у Юпитера и Сатурна). Это то, от чего вы, возможно, не сможете избавиться, поскольку атмосфера должна быть насыщена легким водородом, но достаточно тяжелой, чтобы создать давление, благоприятное для жидкой воды. Водород почти наверняка будет самым распространенным элементом (на втором месте — гелий); единственная причина, по которой его мало в нашей атмосфере, заключается в том, что солнечный ветер, вероятно, сдул большую его часть во время формирования. Если бы то же самое произошло с вашим водным миром, ранний водяной пар, вероятно, тоже исчез бы. Также формат «воды», наверное, не тот, к которому мы привыкли. Хотя «поверхность» этих планет холодная, они нагреваются по мере того, как вы углубляетесь в ядро. То, что вы получите в итоге, вероятно, является комбинацией экзотических форм льда и перегретой жидкости. Вероятно, это не то место, где вы хотели бы практиковать плавание на спине...

Единственный способ получить такую ​​планету — это сделать ее искусственной конструкцией.

Предположим, вы каким-то образом собрали достаточно воды в одном месте. Да, у вас может быть тело из H2O с достаточной собственной гравитацией, чтобы вести себя как планета. Однако вы не получите из этого чистый водный мир:

1) Центр будет твердым. При таком давлении вода замерзнет. Вы не можете преодолеть это с горячим ядром, потому что необходимое тепло заставит ядро ​​закипеть - большая конвекция, разница температур падает.

2) Реальные планеты находятся в среде с плавающим мусором. Убийца динозавров наносит удар? Теперь у вас есть небольшое каменное ядро ​​в вашем водном мире.

Я постараюсь ответить на часть вопроса. На вопрос «возможно ли это» в основном ответили. Я попытаюсь описать возможность того, который, как известно, существует, чтобы помочь с вопросом.

НАСА и др. обнаружили удивительное количество экзопланет за последние несколько лет, и одна GJ1214b в 2012 году, по-видимому, полностью состоит из воды (атмосфера может быть не на 100% «водной»); поверхность кажется жидкой, а центр не "лед", а сильно сжатая вода - разница есть. Так что да, это будет сжатая H2O, которая все же не лед, но и не замерзшая вода.

Я подчеркиваю, что это «кажется», и я согласен, что это очень вероятно, но подробности не так хорошо подтверждены, как у наших ближайших соседей.

Помните, что для того, чтобы планета состояла в основном из воды:

• Он должен существовать в температурном диапазоне между льдом и водяным паром . Не только на поверхности, но и на большей части его глубины. Кажется нелогичным. Так что это накладывает большие ограничения на его солнце с точки зрения расстояния и тепла.
• Это не стабильно во времени: его сила тяжести должна быть достаточной, чтобы свести к минимуму потери при выходе из атмосферы . Это может означать ядро ​​льда-IX, воды-VI, -VII или что-то в этом роде - вы можете сделать цифры.
• Но в любом случае, без источника воды или внутренней радиоактивности в ядре такая планета будет иметь непрерывную потерю атмосферы . Нужно ли ему существовать 1 миллион лет? 1000000000? более? Рассматриваем ли мы это также в течение жизненного цикла его солнца?
• Я не знаю, кипит ли его поверхность или испаряется, если это хуже для потерь, но я думаю, что да.
• Если это вся вода, то подразумевается, что она постоянно вращается , то есть никогда не имеет ледяной темной стороны. Но разве динамическая вязкость жидкости не убивает вращение очень быстро в водной сфере? Следовательно, вы наверняка окажетесь на ледяной темной стороне. Если только его «год» обращения вокруг Солнца не настолько короток, что темная сторона никогда не покрывается льдом => накладывает огромные ограничения на период обращения и радиус. (Но если радиус орбиты становится очень маленьким, она закипает... солнце накачивает планету слишком много тепла, и атмосфера уходит)
• Таким образом, мы требуем, чтобы вся эта сферическая (/ геоидная) система давления, теплового, гравитационного и орбитального пространства была стабильной во времени, в течение жизненного цикла своего солнца и на большинстве глубин планеты. Интуитивно это кажется численно неправдоподобным, прежде чем вы напишете одно уравнение.

У меня были некоторые мысли.

Во-первых, нужно отделить воду от других элементов, и, полагая, что это происходит в конденсированной ситуации, затем удалить из нее воду и, наконец, использовать чистую воду для создания единого тела.

Было замечено, что четверть миллиона миль от нее — странное место для планеты, где может храниться большая часть ее литосферы, чтобы указать на то, что Луна образовалась из более легких частей после того, как Земля раскололась. Если бы подобное воздействие произошло с водным миром, оно могло бы не иметь такого же эффекта. Но это отправная точка, и я развиваю эту основную идею.

Кроме того, это может быть спутник гигантской планеты, верно? В конце концов, Титан называют земной планетой те, кто изучает условия, существующие на поверхности, и то, где он расположен, не входит в это определение.

Важным промежуточным этапом является наличие ледяных астероидов. У нас есть тела, у которых есть ледяные пятна среди кусков разных типов. Нам просто нужно, чтобы такие куски были в одиночестве.

(Кроме того, обратите внимание, что на Энцеладе есть гизеры, которые выбрасывают воду с орбитальной скоростью, образуя тонкое водяное кольцо вокруг Сатурна.)

Итак, сначала вы получаете планетоиды, которые достаточно велики, чтобы разделиться на фракции, но достаточно малы, чтобы полностью остыть, а затем разрушаются, не испаряясь полностью. Столкновения вне центра могут создавать астероиды, состоящие только из внешних ледяных слоев.

Можно высказать различные идеи о том, как они отделяются от скальных обломков. Одним из них является то, что основное тело удерживается в резонансе и не может легко покинуть эту орбиту, даже если его потревожить. Только достаточно маленькие кусочки, отколотые от него, совершат экскурсию и, возможно, попадут в другой резонанс, где они объединятся и составят тело, состоящее только из воды.

Будучи гигантским первичным, поздняя тяжелая бомбардировка будет происходить таким образом, отбрасывая новые куски, многократно в течение миллионов лет. Если одно родительское тело слишком велико, как насчет пояса из меньших отдельных тел. Они хрустят вместе с течением времени, не сильно, потому что все они идут одним и тем же путем. Мелкие кусочки могут вылететь из ленты из-за гравитационных выстрелов.

Или большое тело, которое раскололось и затвердело, может расколоться (возможно, из-за изменения объема из-за фазового перехода и охлаждения или повторного нагревания на очень эксцентричной орбите), а затем приблизится к гиганту, и приливные силы разорвут груду щебня без нагрева. Это! При сближении куски внешних слоев захватываются в одну когорту, а внутренние - в другую. Или слабый лед был более растрескивающимся и легче раскалывался. Теперь мы не можем его реформировать в пределах возможностей Роша (это разорвало его на части!) Но это был лишь перигей уникального подхода к гиганту. Их новая орбита закругляется и повторно объединяется, возможно, с помощью точек Лагранжа или резонансов.

Вариант этого: близкое сближение заставляет приливные силы отрывать поверхность жидкости от тела, чисто захватывая только жидкость, а не прочное твердое тело на этом расстоянии. Это сформировало бы три лепестка, как приливы скорости убегания. Вы можете получить плотную планету с двумя водными лунами, или они могут рекомбинировать. Наличие двух устраняет проблему комбинирования с высвобождением слишком большого количества энергии. Если только паровое кольцо не переносит материал от меньшего к большему в течение геологического времени.

Достаточно? Пища для размышлений.

Ваш водный мир должен родиться ледяной луной

Ледяные луны — это луны, которые в основном состоят из льда и воды, возможно, что ядро ​​может состоять из льда II или какого-либо другого полиморфа водяного льда. Это никоим образом не то, чего вы хотите, но если мы сделаем эту ледяную луну орбитой газового гиганта, а затем заставим этот газовый гигант изменить свою орбиту с орбиты в стиле Юпитера на орбиту горячего Юпитера, то ледяная луна теперь технически находится в обитаемая зона. И что это значит? Лед растает и превратится в воду, создав планету, состоящую в основном из воды.

В пределах Солнечной системы спутник Сатурна Титан является довольно близким аналогом. Согласно http://en.wikipedia.org/wiki/Titan_%28moon%29

Исходя из объемной плотности 1,88 г/см3, основной состав Титана состоит наполовину из водяного льда и наполовину из каменистого материала.

Это предположительно по массе. Из следующего мы можем сделать вывод, что каменное ядро, как ожидается, будет составлять (2100/3200)^3 = 28% его объема .

Диаметр Титана составляет 5150 километров (3200 миль).

Титан, вероятно, разделен на несколько слоев с каменистым центром протяженностью 3400 километров (2100 миль), окруженным несколькими слоями, состоящими из различных кристаллических форм льда. Его внутренняя часть может быть все еще горячей, и может быть жидкий слой, состоящий из «магмы», состоящей из воды и аммиака, между ледяной коркой и более глубокими слоями льда, состоящими из форм льда, находящихся под высоким давлением. Присутствие аммиака позволяет воде оставаться жидкой даже при температуре до 176 К (-97 ° С) (для эвтектической смеси с водой).

Мы также можем сделать вывод (сделав грубую переоценку того, что гравитация одинакова на всем пути до ядра), что давление в ядре равно плотности x радиусу x ускорению свободного падения = 1880 x 5150000 м/2 x 1,352 = 6,5 ГПа и что тройная точка льдов VI и VII с жидкой водой (355К, 2,216ГПа) будет достигнута на глубине 2216000000/1,352/1000=1693000м, что означает, что при достаточном повышении температуры вода может перейти в жидкое состояние вплоть до ядра скалы. См. http://en.wikipedia.org/wiki/Ice#mediaviewer/File:Phase_diagram_of_water.svg .Тройная точка для жидкой воды со льдом VI и V находится при температуре, близкой к «нормальной» точке замерзания воды, которую можно было бы ожидать на поверхности, и, вероятно, является лучшим значением для эталона давления. Это имеет давление 632 МПа, что дает глубину океана 467000 м.

В настоящее время Титан имеет твердую ледяную поверхность и преимущественно азотную атмосферу с поверхностной гравитацией 0,14 г. Но в будущем это изменится по мере расширения Солнца. Сатурн также будет сильно затронут, что не упоминается в тексте ниже, и, учитывая низкую гравитацию, азотная атмосфера будет истощена из-за повышения температуры. Интересно, можно ли поддерживать достаточное атмосферное давление, чтобы вода на поверхности оставалась в жидком состоянии без замерзания, но текущее поверхностное давление Титана (146 кПа) на 45% выше, чем у Земли. Избирательный захват самых тяжелых газов, выкипающих из атмосферы Сатурна (CO2), может помочь поддерживать атмосферное давление.

В далеком будущем условия на Титане могут стать гораздо более пригодными для жизни. Через пять миллиардов лет, когда Солнце станет красным гигантом, температура поверхности может подняться настолько, что Титан сможет поддерживать жидкую воду на своей поверхности, что сделает его пригодным для жизни.[157] По мере того, как ультрафиолетовое излучение Солнца уменьшается, дымка в верхних слоях атмосферы Титана будет истощаться, уменьшая антипарниковый эффект на поверхности и позволяя парниковому эффекту, создаваемому атмосферным метаном, играть гораздо большую роль. Вместе эти условия могли создать пригодную для жизни среду и могли сохраняться в течение нескольких сотен миллионов лет. Этого времени было достаточно для развития простой жизни на Земле, хотя присутствие аммиака на Титане заставило бы химические реакции протекать медленнее.

Итак... как насчет каменного ядра? Очевидно , чистая вода невозможна, а любые тяжелые примеси обязательно осядут на дно. Считается, что каменное ядро ​​Титана уже окружено льдом и находится в концентрированном растворе аммиака. Возможными механизмами, которые могли бы уменьшить количество скального материала, сосредоточенного в керне, являются тектоническая активность и биологическая активность . Кстати, я не понимаю, почему аммиак должен замедлять химические реакции внеземной жизни, которые будут развиваться в преобладающих условиях. Также возможно, что наши потомки (преднамеренно или непреднамеренно) принесут на Титан земную жизнь.

Большая часть горных пород состоит из SiO2 и Al2O3, либо отдельно, либо в сочетании с оксидами металлов с образованием силикатов и алюминатов. Аммиак присутствует в титане, и при определенных условиях могут образовываться растворимые силикаты аммония: http://pubs.acs.org/doi/abs/10.1021/i360034a025 , хотя они будут нестабильны в геологическом масштабе времени.

Для переноса кремнезема из ледяного ядра в океан потребовалась бы большая тектоническая активность, и я изо всех сил пытаюсь придумать для этого механизм. Ледяная фаза в этих условиях представляет собой лед VI или VII, плотность которого аналогична воде, поэтому горные вершины, если таковые имеются, могут быть очень высокими. Я думаю, что геотермальная активность исключена, потому что для этого требуются тяжелые элементы (для радиоактивного нагрева), а именно этого мы и хотим избежать.

Хотя температурный градиент в океане невелик, лучший способ, который я могу придумать, чтобы обеспечить оборот материала ядра и вывести кремнезем в океан, — это плавление на экваторе и замерзание на полюсах, вызывающее медленную, но устойчивую деформацию. ядра. Фотосинтез и биологическая активность могут также вызывать градиенты концентрации между экватором и полюсами, которые вызывают глобальный перенос массы от/к полюсам.

Хотя моллюски строят свои раковины из кальцита, группа микроскопических наземных организмов, называемых диатомовыми водорослями, строит свои раковины из кремнезема. Колония организмов с оболочкой из кремнезема могла бы удалять кремнезем из океана и концентрировать его в виде частиц в своих панцирях, которые могли оставаться подвижными благодаря плаванию. Это поможет кремнезему в ядре раствориться в водном аммиачном океане.

TL;DR что-то похожее , но не совсем то, о чем вы спрашиваете, возможно, даже в нашей собственной солнечной системе (хотя и в отдаленном будущем). тело с достаточной силой тяжести, чтобы создать необходимое атмосферное давление, чтобы иметь жидкую воду на его поверхности, но этого можно избежать, если условия будут правильными. Ядро, вероятно, содержит каменистые примеси, которые под действием силы тяжести будут притягиваться к центру. Механизмы распределения и растворения каменистых примесей мыслимы, но ограничены.

Без изначального магнитного поля воду невозможно заменить, и любая планета любого разумного размера все равно потеряет свою атмосферу и воду. Я не уверен насчет чего-то размером с Юпитер.

Это происходит в течение длительного периода времени за счет прямого воздействия неотфильтрованного излучения звезды, которое просто эффективно выпаривает все это.

Что ж, хотя это технически возможно, давление станет настолько высоким, что вода начнет превращаться в своего рода твердую форму, подобную льду 7.

За исключением того, что не так холодно под океаном, там должно быть что-то вроде ледяного ядра. Если бы на планете было так много воды, постоянно шли бы дожди, то суперводная планета могла бы существовать, просто не состоящая из 100% воды.

Предполагая, что вы имеете в виду жидкий океан воды, который достаточно приспособленные существа потенциально могли бы проплыть насквозь, он должен был бы быть небольшим, потому что вода при достаточном сжатии становится льдом, или же иметь горячее ядро, которое у него могло бы быть вскоре после образования. , или быть нагретым приливом.

Итак, во-первых, самый простой случай, если вам не нужно иметь достаточную гравитацию, чтобы удерживать атмосферу, я не понимаю, почему бы и нет. По сути, вам нужна большая комета на орбите, которая постоянно поддерживает ее в жидком состоянии. Мы могли бы искусственно создать такой мир в нашей Солнечной системе с помощью мегаинженерии, направив комету на правильную орбиту вокруг Солнца.

Однако, если мы не добавим что-то дополнительное к картине, она не продлится долго. Проблема в том, что вода быстро испаряется в вакууме. И иметь достаточную гравитацию, чтобы остановить это

При температуре поверхности 273,15 К и использовании уравнения потери массы жидкой воды в вакууме

$\text{(pe/7.2)} \times\sqrt(M/T) kg / m2 / sec$(уравнение 3.26 - сравните результаты расчетов здесь: Современная физика вакуума )

где М — молярная масса, Т — температура в кельвинах, ре — давление пара, которое для воды при 0 С (273,15 К) равно 611,3 Па, ( Давление пара воды при 0 С), М = 0,018 кг, дает

Таким образом, вы теряете около 57 метров толщи жидкой воды в день, подвергаясь воздействию вакуума, или около 20,9 километров воды в год. Скорость потерь возрастает с повышением температуры и составляет 2,495 кг/м2/сек при 295 К, или 22 С. Это 215,6 м в сутки и 78,6 км в год.

Так что комета с жидкой водой долго не протянет. Это если вы не получите постоянный приток других комет, приносящих больше воды.

Что, если объект достаточно велик, чтобы удерживать жидкую воду в течение длительного периода времени? Это возможно только в том случае, если он имеет по крайней мере достаточную гравитацию, чтобы удерживать значительное количество атмосферы, даже если атмосфера представляет собой просто водяной пар или кислород (после диссоциации вода под действием излучения).

~Но тогда у него наверняка будет твердое ледяное ядро. В этом случае, если вода также соленая, она вполне может иметь структуру типа «бутерброда» с чередующимися слоями льда и воды, как это было предложено для Ганимеда, из различных типов льда, причем некоторые из них «снег вверх» .

Внутренняя структура Ганимеда, включая термодинамику океанов сульфата магния, контактирующих со льдом

Но даже Ганимед недостаточно велик, чтобы сохранить атмосферу для защиты поверхностного слоя воды. Его диаметр составляет 5 268 км, поэтому, если его приблизить к Солнцу достаточно близко, чтобы иметь постоянно жидкий поверхностный слой, он полностью исчезнет через 67 лет.

Это могло создать временную атмосферу, хотя вода испарялась. Его гравитация похожа на лунную.

Можем ли мы терраформировать Луну? Если да, то насколько это сложно и возможно ли при современных технологиях?

Таким образом, используя расчет из этого ответа, если вы столкнетесь с кометой диаметром 164 км, у вас будет достаточно материала для атмосферы, которой хватит на 10 000 лет. Поскольку объем увеличивается как куб, это означает, что при таком же давлении атмосферы луна размером с Ганимед могла бы существовать в течение$\text{10,000}\times\text{(5,268/164)}^{3}$= 331 миллион лет до полного испарения, если он создал атмосферу давления Земли. А атмосфера будет состоять из водяного пара и кислорода, так что вполне может быть пригодной для дыхания, особенно если каким-то образом ввести немного азота в качестве буферного газа.

Но это все еще бесполезно, если вы хотите, чтобы ядро ​​было жидким на всем протяжении.

Хотя есть и другое решение. Если вы хотите сделать это искусственно, вы можете покрыть всю поверхность небольшой кометы жидкостью с низкой плотностью, которая также имеет низкое давление испарения.

В самом деле, кометы в любом случае богаты органикой, поэтому, если бы вы могли приблизить комету на нужное расстояние от Солнца, не слишком далеко, не слишком близко, то, когда она таяла, на ней образовывался бы вот такой слой пены. И это тоже может быть пригодным для жизни, с органикой и богатым кислородом океаном, из-за процессов, аналогичных тем, которые делают океан Европы богатым кислородом.

Органические вещества с высокой скоростью испарения исчезнут, оставив только те, у которых низкая скорость испарения, а также, возможно, твердые слои.

Так что, если вы согласны с тем, что ваша планета представляет собой крошечный объект размером с комету, а ваша вода может быть немного «грязной» из-за органических веществ, что означает, что она также может поддерживать жизнь, я бы сказал да, это кажется возможным.

Океан Европы может иметь толщину до 100 км, с толщиной поверхностного слоя от 10 до 30 км.

Исходя из этого, вы могли бы иметь малую планету изо льда диаметром 260 км, состоящую, как мне кажется, полностью из воды, с поверхностным слоем органических ионных жидкостей или пены органики в твердой форме, плавающей на поверхности. Это может длиться миллиарды лет.

Это делает его примерно такого же размера, как 88 Фисба.

Веста в два раза больше диаметра

Веста, Церера и Луна в масштабе 20 км на пиксель

Я просто использую цифры для Европы и глубины ее подповерхностного океана, который остается жидким благодаря приливному нагреву, и предполагаю, что ситуация похожа - так что это всего лишь грубая оценка, поскольку она будет зависеть от того, что у вас есть в плане источник энергии, чтобы согреть вашу планету или луну. При простом поверхностном нагреве центр, несомненно, в конце концов остынет.

Приливное нагревание может быть способом сохранить жидкость на вашей планете, как и на Европе, поэтому, если вы сделаете так, чтобы она вращалась вокруг горячего Юпитера — это планеты, подобные Юпитеру, которые оказываются на орбитах, близких к их солнцу, и у них вполне может быть жидкость. водяные луны.

Другое решение, без слоя ионных жидкостей или подобного, состоит в том, чтобы иметь постоянный приток комет для пополнения воды. Я могу представить несколько сценариев, в которых это могло бы сработать, например, вскоре после образования Солнечной системы. Это также может работать некоторое время спустя в белой карликовой звезде с материалом, принесенным в нее в результате разрушения ее облака Оорта и возмущающего воздействия дополнительной планеты, см. Наша Солнечная система может потерять один или несколько своих газовых гигантов миллиарды лет. Будущее - и это также поможет сохранить его горячим. В такой ситуации, возможно, даже довольно большая малая планета останется достаточно горячей, чтобы оставаться жидкой на протяжении всего пути. Но самым простым решением мне кажется приливной нагрев + поверхностный тонкий слой.

Итак, вкратце, я думаю, что этот сценарий действительно может существовать в природе, если вы не возражаете против наличия океана, богатого органикой, покрытого тонким слоем органики, и сделать его луной, вращающейся вокруг газового гиганта, а не планетой на свой собственный.

Это всего лишь грубая оценка. Было бы интересно, если бы кто-нибудь сделал статью об этом - кто-нибудь? Возможен ли жидкий водный мир размером с Весту или даже с Цереру, с подогревом от приливов, чтобы поддерживать его в тепле? Может ли у горячего Юпитера быть луна из чистого льда? (Я не понимаю, почему бы и нет, если изначально он образовался достаточно далеко от своей звезды-хозяина, но было бы интересно узнать, насколько это вероятно).

Это копия моего ответа на квору на вопрос « Возможна ли планета, полностью состоящая только из жидкости?»

Несмотря на то, что были обнаружены туманности, состоящие в основном только из воды/кислорода, и планеты, полностью покрытые водой (например, Земля была очень близко), вопрос касается только водных планет.

Планета без ядра не имеет механизма нагревания себя, поэтому в этом случае внешний слой будет льдом, так как космическое пространство близко к абсолютному нулю. А если оно находится достаточно близко к солнцу, то корка будет жидкой, вода будет теряться на испарение в больших масштабах.

Кроме того, я сомневаюсь, что гравитация будет достаточно стабильной, чтобы удержать «планету», поскольку, опять же, нет ядра, а значит, нет и «гравитационной машины». В основном это зависит от того, насколько большой должна быть планета, и от внешних условий.

Таким образом, планета, состоящая только из воды, кажется очень сложной, но проблема не в воде, а в слове «планета». Что такое планета? Камень в космосе — это планета? Любой круглый объект является планетой? Насколько я понимаю, для того, чтобы что-то было планетой, необходимо наличие нескольких механизмов, происхождение некоторых из них лежит в ядре. Кроме того, я думаю, что слово планета должно быть подклассифицировано.

Можно ли создать водную планету естественным путем?

Ну наверное "да". Используя аналогию с тем, как звезды «первого поколения» создаются из поля водорода, замените водород водой. Отсюда могут произойти две вещи: стать больше и стать водной звездой с термоядерным ядром (так что больше не будет только воды), или она останется маленькой без настоящих водяных ** слоев, и любое гравитационное поле легко разрушит ее.

Поэтому вам нужна очень тонкая настройка, чтобы поддерживать его стабильность. Например, наличие орбиты, по-видимому, является одной из потребностей существования планеты, как вы собираетесь достичь этого без электромагнитной энергии естественным образом?

** некоторые люди называют это: нет, нет, дерьмовая вода

если это всего лишь вода, разве она не превратится в звезду? Я имею в виду, что если есть какая-то энергия от другой звезды, которая расщепляет воду на части 2 H2 O <> 2 H2 + 1 O2(химически, я не знаю, как это форматировать, водород и кислород), а затем добавляет энергию, это не приведет к термоядерному реактору. как наше солнце? который объединяет H2 в He и так далее... или я совсем не прав

Приливное нагревание и соль сделают подходящую планету/луну по вашему выбору. Представьте большой пояс, состоящий из множества ледяных тел и планетоидов: планетоиды состоят из камней и льда, и если они приближаются к солнцу, то испаряются, оставляя после себя каменистое ядро, а ледяная корка и вода испаряются и конденсируются на внешней поверхности. тела, перегоняющие воду во внешние пределы Солнечной системы. Со временем вы получите несколько камней рядом с солнцем / звездой и кольцо снега за пределами линии замерзания. Такой снег нестабилен и имеет тенденцию слипаться, образуя снежки или планетоиды, состоящие из чистого льда.

Со временем снежки вырастают достаточно большими, чтобы стать планетой/планетами, а затем планетарная миграция может отправить их на внутренние окраины Солнечной системы.

Скажем, попали в плен к газовому гиганту: у газовых гигантов сильное магнитное поле, если планета останется внутри, то сможет сохранить атмосферу, как титан. Когда небольшие тела захватываются, они также имеют тенденцию находиться на эклиптической орбите, которая рассеивает энергию за счет приливного нагрева. Если его не остановить, приливное тепло может превратить внутреннюю часть планеты в горячую жидкость с почти однородной плотностью в диапазоне от 1,33 до 1,6/2,6, блокируя при этом образование туманных льдов. Взаимодействие с магнитосферой газового гиганта ионизирует воду на планете, образуя кислородную атмосферу, защищенную магнитным полем газового гиганта внутри плазменного тора. В то время как сама планета является проводящей с солями, растворенными в воде, в сочетании с внутренним нагревом это эффективно создает собственное магнитное поле. Это еще больше защищает атмосферу и, следовательно, жидкую воду на поверхности планеты, позволяя людям жить (или эквивалент истории). Планета, вероятно, будет иметь низкую гравитацию, однако пока скорость убегания составляет порядка 2000–3000 м/с, как у Ганимеда или Европы, атмосфера не улетучится быстро, а под ней находится много планетарного материала. Сбежать.

У такой планеты может быть магнитная трубка, работающая от взаимодействия с магнитным полем газового гиганта, что формирует довольно эффектное полярное сияние.

В качестве альтернативы, если планета сформировалась горячей, она может стоять на себе, вращаясь вокруг звезды, приводя в действие внутреннюю конвекцию и, таким образом, магнитное поле от кристаллизации льдов в центре планеты, выделяя менее плотный аммиак в процессе, приводя в действие динамо-машину в электролитическом процессе. Окружающая среда. Это также сохранит атмосферу из чистого кислорода, что сделает ее обитаемой для людей или эквивалента сюжета.

В конце концов, вода в космосе не исчезнет так быстро, как многие думают.

Реальные ответы на серьезные вопросы в физике и космологии немного сложны и требуют хотя бы базового понимания принципов причины и следствия, элементарных знаний химии и немного об электромагнитном поле.

Я боюсь, что все десять ответов спекулятивно интересны, но по существу неверны.

Во всей физике во Вселенной известны только четыре силы; сильное ядерное взаимодействие, слабое ядерное взаимодействие, гравитационное взаимодействие и электромагнитное взаимодействие. Поскольку в данном случае первые три силы могут быть полностью исключены, а в космосе при отсутствии планетарной химии и с очень ограниченным набором легго-блоков для работы, совершенно очевидно, что единственный оставшийся доступный принцип действия, которая может обеспечить путь к решению, — это электромагнитная сила.

Чтобы иметь воду, нужно иметь как водород, так и кислород ИЛИ их несколько ионных составляющих, а также упорядоченную систему, с помощью которой можно собирать составляющие в атомы и молекулы.

Все Звезды обеспечивают основные компоненты для производства Водорода на планетарных телах (свободные Электроны и Протоны), а также атомарный Кислород... ионы, все с электрическим зарядом. Они непрерывно устремляются радиально наружу от Солнца и от всех других звезд, создавая (по определению) электрический ток в пространстве. Водород и кислород — единственные атомы, необходимые для производства воды. Солнечный ветер ДЕЙСТВИТЕЛЬНО непрерывен, его интенсивность меняется со временем.

Очевидно, что у всех звезд есть водород, но проблема заключается в том, чтобы доставить водород от звезды к планете для производства воды. Невозможно транспортировать водород от звезды напрямую, поскольку водород и почти все остальное лишены электронов и превращены в ионы. Ионы должны быть транспортированы, захвачены и собраны какой-либо природной системой в молекулярный водород и кислород на планете.

Кроме того, в каждой сверхновой образуются химические соединения, содержащие кислород. Это старое «звездное вещество» — вещество, из которого состоит большинство планет, включая большое семейство оксидов элементов.

Основным требованием для непрерывного производства Планетарной Воды (помимо планеты) является Магнитное поле, изначальное или глобальное. Планетарная вода не может быть произведена или сохранена во вселенной без нее.

Вообще говоря , для создания Планетарного Магнитного Поля ТРЕБУЕТСЯ железный несущий сердечник со СПИНОМ. К счастью, они есть почти на всех каменистых планетах. Планетарные магнитные поля создаются только:

1. Когда планетарное тело имеет достаточное количество железа И достаточно массивно, чтобы расплавить железо/никель, чтобы сформировать многослойное центральное ядро, состоящее из твердого центра из более тяжелых металлов, с расплавленным сплавом железа/никеля, «плавающим» между ним и более легкими материалами. выше.

   ( Это «основное», но точное общее утверждение факта; простая версия реальности, которая становится действительно сложной только при рассмотрении почти бесконечной цепочки переменных, таких как процентное содержание различных элементов в теле «типичного» планетарного тела. , тип звезды, влияющий на состав туманности, в которой образовалась новая звезда и ее планеты... и т. д. и т. д. НО это достаточно точно для наших целей. )

Идея о том, что более тяжелые металлы заперты в соединениях в более легких материалах, неверна. Под действием тепла и давления планетарного образования и особенно в присутствии звездного углерода большинство тяжелых металлических оксидов, сульфидов и подобных соединений восстанавливаются до относительно чистых металлов, которые образуют несколько слоистую структуру вблизи ядра. Тепло, давление и отсутствие реактивных элементов, таких как кислород, хлор и т. д., удерживают их в этом состоянии, но не обязательно предотвращают их сплавление до некоторой степени на соответствующих границах раздела. Идея разделения металлов в ядре путем кристаллизации является всего лишь теорией и, если она вообще существует, может быть применима только к некоторым металлам или может быть применима только к их границам раздела, тем самым изолируя один слой от другого и предотвращая их образование. большой, сложный односплавный сердечник. Неизвестно, является ли «состояние» самого ядра твердым, жидким или каким-то другим экзотическим состоянием.

Что известно, так это то, что электропроводящий, подвижный, жидкий слой существует над ядром и изолирован от него, и что электрическая цепь, частью которой он является, образует динамо, приводящее к глобальному магнитному полю. Делаем вывод, что указанный слой будет металлическим и железосодержащим.

2. Когда планета имеет скорость вращения , достаточную для того, чтобы вызвать конвективное вращение слоя расплавленного железного сплава... что приводит к круговому электрическому току. Орбиты планеты через остаточное магнитное поле самой Звезды может быть достаточно, чтобы вызвать развитие первичного поля из-за полярного электрического тока с дальнейшим нагревом ядра , но первичным источником магнитного поля является вышеупомянутая конвекция проводящий слой железа/никеля, присутствующий на большинстве «каменистых» планет. Однажды установившись, круговой ток устанавливает постоянное планетарное магнитное поле... и если поле достаточно сильное, производство Планетарной Воды может продолжаться. Вопреки распространенному мнению и в определенных пределах, чем сильнее поле, тем больше относительнаяскорость производства воды.

   (Если несущая воду планета потеряет свое глобальное магнитное поле, производство воды прекратится, и она потеряет свою воду и свою атмосферу в космос в результате нескольких отдельных процессов. Марс является показательным и удобным примером; теперь мы знаем, что он вода и глобальное поле в начале своего существования. Теперь мы также знаем, что оно потеряло воду и атмосферу после разрушения глобального поля.)

3. Когда планета во время своего формирования приобрела даже мельчайшие следы водяного льда от ударов астероидов и комет. Эта следовая влага выкипает из материала горячей планеты и становится составной частью формирующейся первичной атмосферы, соединяясь в ходе реакций с различными более легкими элементами земной коры с образованием кислородсодержащих соединений, которые засоряют планетарную поверхность. Эти соединения важны, потому что под бомбардировкой ионизированными частицами звезды они высвобождают свой кислород, который способствует приобретению большого количества воды на довольно раннем этапе жизни планеты.

   ( Как только глобальное магнитное поле полностью установится, текущая скорость производства воды значительно замедлится, в идеале достигнув равновесия. По мере того, как напряженность поля возрастает и ослабевает в течение жизни планеты, количество воды на поверхности также уменьшается .)

   По этим причинам, как правило, НЕЛЬЗЯ иметь водную планету без хотя бы небольшого железного ядра.

Однако ЛЮБОЕ вращающееся планетарное тело также может приобретать воду при условии, что оно движется по круговой орбите через достаточно сильное магнитное поле в звездной среде, имеет расплавленное или иным образом проводящее конвективное ядро ​​или слой или становится посредством индукции частью пути электрического тока. в связи с объектом, вокруг которого он вращается, создавая наведенное поле.

И Сатурн, и Юпитер обладают очень сильными глобальными магнитными полями, в которых заключены ионные компоненты, необходимые для производства воды... и у каждого есть спутник (Энцелад и Европа), состоящий в основном из воды, полученной в результате его движения по орбите через эти поля. захваченные составляющие. Будет обнаружено, что Европа имеет небольшое железное ядро, а Энцелад - подповерхностный проводящий слой, вероятно, соленой воды ... оба с индукционными полями и оба подвержены накоплению неуправляемой воды, поскольку их океаны замерзли и не могут легко испариться в космос.

В меньшем масштабе, со скалистыми планетами в зоне Златовласки соответствующих звезд и ожиданием жидкой воды, магнитное поле важно, потому что:

1. Заряженные частицы звезды в значительной степени отклоняются от планеты, предотвращая катастрофическое скопление воды, подобное тому, что произошло на Энцеладе, Европе и газовых гигантах.

2. Существует несколько процессов и путей утечки, особенно вблизи полярных регионов, которые позволяют электронам, протонам и атомарному кислороду из звезды двигаться по спирали вдоль силовых линий магнитного поля, сталкиваясь друг с другом с образованием атомов водорода и дублетов кислорода, которые вместе с любым свободным Кислород в атмосфере объединяется, образуя водяной лед на медленной, но непрерывной основе, которая зависит от солнечного пятна и активности CME на звезде.

   Причиной магнитного поля является необходимость улавливать ионы (электроны, протоны и атомарный кислород), а затем СОБИРАТЬ их в верхних слоях атмосферы. Повторная сборка требует энергии и управляется электромагнитной силой.

Любой движущийся заряд по определению представляет собой электрический ток. Когда заряженные частицы встречаются с магнитным полем Земли, они притягиваются к нему или временно «захватываются» им. Большинство из них следуют по поверхности в форме «слезы» и покидают систему на высокой скорости в космос за планетой. Однако под определенными углами частицы действительно захватываются и движутся по спирали к поверхности вдоль силовых линий. Они закручиваются по спирали, потому что являются носителями заряда, движущимися в магнитном поле, которое заставляет их вращаться в противоположных направлениях вокруг одних и тех же силовых линий. Их противоположные заряды И их дополнительная энергия удара (когда они сталкиваются) обеспечивают необходимую энергию для повторной сборки молекул. Есть несколько других процессов, которые помогают в приобретении ионов, но они слишком сложны, чтобы рассматривать их здесь.

Конечно, будут исключения для звезд за пределами главной последовательности, таких как Магнетары и Нейтронные звезды, НО это означает, что, за немногими другими исключениями, практически ВСЕ каменистые планеты размером с наш и больше находятся в зонах Златовласки соответствующих звезд, и особенно Звёзды класса G... ИМЕЮТ ЖИДКУЮ ВОДУ. Вероятность вездесущей Жизни во Вселенной... вездесуща.

На самом деле мы наблюдаем планетарное производство воды каждый раз, когда видим Северное сияние... и даже когда мы его не видим.

Несмотря на то, что океаны, кажется, содержат невероятное количество воды, по отношению к диаметру планеты в 8000 миль и глубине около 1,5 миль, это всего лишь мельчайшие следы поверхностной влаги... на самом деле почти ничего.