Atmósfera de un planetoide terraformado de 10 km con gravedad terrestre

Las esferas de Bernal y otros cilindros de O'Neill son bestias complicadas, frágiles y que requieren mucho mantenimiento. Alguien comenzó a hacer microagujeros negros y los colocó en asteroides, para tener esferas de roca de 1 a 10+ km con ~1 g de gravedad superficial, y comenzó a terraformarlas.

El microagujero negro está en un estado de equilibrio: un horizonte de eventos demasiado pequeño para alimentarse de manera eficiente, la presión de su radiación de Hawking evita que la materia caiga en él. Supongamos que todo es estable en una escala geológica. (¿Cómo funcionaría este trabajo es el tema de otra pregunta en otro lugar ? Supongamos aquí que sí lo hace).

¿Cómo sería la atmósfera de tal planetoide? El objetivo es hacerlo lo más adaptado posible a la vida humana no modificada. Entonces, la cantidad correcta de nitrógeno y oxígeno, vapor de agua, capacidad para retener algo de hidrosfera, protección contra la radiación, temperatura estable... Distancia al Sol, período de rotación, radio exacto y gravedad superficial que se puede ajustar según sea necesario, y un fundido El núcleo puede girar a una velocidad diferente si ayuda a generar un campo magnético. ¿Cómo sería la atmósfera ideal (o la mejor posible) y qué tan estable sería durante un largo período de tiempo?

Esta pregunta se inspiró originalmente en el libro Revenger de Alistair Reynolds, donde la mayor parte del sistema solar parece haberse convertido en esos, aunque la mayoría no parece tener mucha atmósfera.

Probablemente tendrá problemas con la cantidad de atmósfera que necesita para una atmósfera de presión. El gradiente de gravedad más pronunciado requerirá una atmósfera mucho más alta para la misma presión superficial.
No sería estable. El problema es el gradiente de gravedad muy pronunciado; el 1G en la superficie va a caer muy rápidamente con la altitud, lo que resultará en un sangrado significativo y la consiguiente pérdida de presión atmosférica. El hecho de que necesitaría una atmósfera más alta para producir la misma cantidad de presión superficial que las notas de @notovny exacerbaría aún más el problema.
Mi enfoque de este problema no sería terraformación sino paraterraformación. Lo que significa que poner una cúpula global alrededor del lugar parece ser la mejor opción. Unos kilómetros de altura y algunas torres para habitación y soporte estructural. Dicho esto, las soluciones de soporte activo podrían ser más elegantes. ¿Sería esto suficiente para sus propuestas?

Respuestas (2)

Cálculo de GM

Si deseamos que la gravedad superficial sea 1 gramo = 10  metro  s − 2 (¡lo suficientemente cerca!) en un radio de 10 km, entonces la gravedad superficial es

10 = GRAMO METRO r 2 = GRAMO METRO 10000 2
GRAMO METRO = 1 × 10 9  metro 3  s − 2

Dado el valor de la constante GRAMO , esto pone la masa del objeto alrededor de 1 × 10 19  kg ; en el rango de objetos como Mimas , la luna de Saturno, el cinturón de asteroides Metis , y Hektor , el troyano más grande de Júpiter.

Velocidad de escape

La velocidad de escape es

2 GRAMO METRO r = 2 × 10 9 10000 = 447  metro  s − 1

La velocidad de escape generalmente se expresa en términos de km/s; La Tierra es de unos 11 km/s, por ejemplo. A 0,45 km/s, este planetoide tiene una velocidad de escape muy baja.

Debido a que tengo un amor profundo y permanente por las hojas de cálculo, tengo una con la velocidad de escape de todos los lugares de interés del Sistema Solar. 447 m/s encaja justo entre Ceres (~500 m/s) y Tethys (~400 m/s), entre objetos razonablemente bien investigados.

Problema

Como se muestra a continuación, con esa velocidad de escape ninguna atmósfera permanecerá en el planeta; ciertamente no del tipo Oxígeno-Nitrógeno, y ciertamente no a temperaturas tolerables por humanos.

Necesitará otra solución más allá de la gravedad para mantener una atmósfera estable en su planetoide.

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Bueno, aquí vamos duro-SF Baby Planets sin mantenimiento...

La etiqueta de ciencia dura es despiadada

Y eso significa que tengo que decir que no a tu premisa. Este es un desafío de marco .

Para agregar a la excelente respuesta de Kingledion, creo que tiene un problema con el límite de Roche del micro agujero negro en su escenario. En resumen, es posible que el microagujero negro no succione la superficie del planetoide, pero no hay forma de mantener la superficie previsiblemente sólida y estable a una distancia de 10 km. Parece que el planetoide se rompería y formaría un anillo alrededor del microagujero negro.

@kingledion absolutamente! Avísame cuando estés listo e incluso eliminaré mi respuesta para que no compita con lo que estás haciendo.
Resulta que el límite de Roche no se aplica a un objeto dentro de otro objeto. Pero, la gravedad diferencial del agujero negro que destroza el asteroide sería un problema. Demasiado complejo para tener un buen manejo matemático, así que dejaré mi respuesta como está.
@kingledion, Toda esa masa tuvo que formarse de alguna manera. El micro agujero negro no pudo haber comenzado dentro del planetoide (no lo creo). Una vez pulverizado el planetoide, ¿se aplica entonces? Has picado mi curiosidad.
La pregunta aquí asume que el planetoide de 10 km ya existe y es estable, por lo que está fuera del alcance de la pregunta. Sin embargo, tanto "sería estable" como "podría construirse" son buenas preguntas. Sin embargo, no estoy seguro de si preguntarles aquí, en Física o en Astronomía.
Cuando se le preguntó cómo se vería y si existiría en primer lugar en Física
@Eth, esa es la razón por la que este es un desafío de marco. No puede haber llegado a existir o ser estable.
@JBH No estoy seguro de que el límite de Roche tenga un impacto aquí: la Tierra (y todos los planetas que sospecho) están en su propio límite de Roche y no se han desgarrado. Es por eso que pregunté sobre Física (con poco éxito hasta ahora, por desgracia), para ver qué sucedería realmente.
Ese podría ser un mal ejemplo. La gravedad de la tierra disminuye a medida que viajas desde la superficie hacia el centro. Eso no sucede con un microagujero negro, que es otra razón para mi desafío de marco. No lo he buscado, pero un mejor ejemplo sería si la luna está dentro del límite de Roche de la Tierra.
Atmósfera de un planetoide terraformado de 10 km con gravedad terrestre
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