¿Cómo puede un planeta rebelde obtener energía para que la usen las plantas?

Solo hay una situación en el mundo real en la que pensamos que el calentamiento de las mareas es una fuente importante de energía. Esa es la luna Io de Júpiter . Io no obtiene la mayor parte de su energía de su interacción con Júpiter, sino de su interacción con las otras lunas del sistema.

Si realmente desea que el calentamiento de las mareas sea la fuente de actividad geotérmica, entonces necesitará una luna de un planeta rebelde muy grande en un sistema lunar con varias lunas grandes. Es poco probable que cualquier otra situación genere suficiente energía para impulsar un sistema volcánico para alimentar sus fumarolas hidrotermales . (Halfthawed tiene razón en que los respiraderos hidrotermales son el mejor modelo para convertir la actividad geológica en un ecosistema)

Honestamente, no creo que el calentamiento por mareas sea el camino a seguir. La Tierra se ha mantenido geológicamente activa durante todos estos miles de millones de años con este único secreto: ser realmente grande. Los planetas generan calor cuando se forman, ese calor queda atrapado bajo muchas brazas de roca aislante. Ha mantenido caliente el núcleo de la Tierra durante unos 4.000 millones de años.

Bueno, para ser honesto, la Tierra tiene una segunda fuente de calor: la descomposición radiactiva . Los elementos radiactivos del manto se descomponen lentamente durante miles de millones de años, liberando un poco de calor al hacerlo. He visto modelos que dicen que sin todo el uranio natural, el núcleo de la Tierra se habría enfriado el doble de rápido. Entre los dos efectos, es factible que un planeta un poco más grande que la Tierra mantenga respiraderos geotérmicos activos durante decenas de miles de millones de años. Más larga que la vida de muchas estrellas.

La superficie de un planeta rebelde estará fría. Extremadamente frío. Dentro de un par de grados del cero absoluto. No hay forma de evitar esto. La única atmósfera posible será hidrógeno y helio, todos los demás gases caerán al suelo como la nieve. No habrá océanos en la superficie. Los planetas rebeldes consumen miles de veces menos energía que Plutón. La superficie de Plutón, con su nieve estacional de metano , sería tropical en comparación. Demasiado frío para el metano líquido.

No estoy de acuerdo con Halfthawed sobre la viabilidad de una atmósfera aislante, si la atmósfera fuera lo suficientemente gruesa como para contribuir con un aislamiento significativo, su planeta sería un gigante gaseoso. De todos modos, las atmósferas son un aislamiento deficiente, se convectan y entregan calor a las capas externas (donde se irradia al espacio) con relativa rapidez. Lo que necesita para el aislamiento son varios kilómetros de roca y hielo de agua. Toda la vida tendrá que existir en el océano subterráneo. Creemos que hay océanos bajo la superficie en la mayoría de los grandes cuerpos rocosos del sistema solar exterior. Parecen bastante comunes.

En primer lugar, si tiene metano líquido, se encuentra en un rango de temperaturas donde la vida tal como la conocemos no puede existir.

Entonces el hidrógeno no puede reemplazar al oxígeno, porque no oxida otros elementos, aparte quizás algún metal alcalino.

Luego, por último, pero no menos importante, las plantas lo utilizan como fuente de energía para sus procesos químicos. Un planeta rebelde no tiene estrella y, por lo tanto, no tiene fuente de luz.

Incluso la fuerza de las mareas, aunque puede producir algo de calor, produciría como máximo algo de radiación infrarroja lejana. Siendo eso propio del proceso térmico y no de las transiciones electrónicas, no será útil para sostener ningún equivalente de la fotosíntesis.

La única forma de que haya algún tipo de vida presente es que, siempre que los otros problemas se muevan de alguna manera, el calentamiento de las mareas produciría algún tipo de actividad geológica y eso liberaría algún químico que podría oxidarse como fuente de energía. Pero esos organismos no serían plantas.

Fuentes hidrotermales

Pero primero, aclaremos algo. En tu pregunta dices:

Dime cómo funciona exactamente y si es sostenible, o dame otra forma en que las plantas puedan obtener energía.

No funciona, no es sostenible (vea la respuesta de L.Dutch), así que ahora les daré otra forma en que las plantas obtienen energía.

Para empezar, estamos usando agua líquida, no metano líquido. Para mantener esta temperatura, le daremos al planeta una atmósfera aislante, por lo que el hidrógeno es una buena opción en ese sentido. Sin embargo, todavía tendremos una cantidad adecuada de oxígeno, pero en realidad esto es un poco discutible porque la vida no va a existir en la superficie física o en la atmósfera, va a existir en el océano. Dado el aislamiento de la atmósfera, es posible que este planeta mantenga un núcleo caliente, y dicho núcleo caliente puede filtrarse al océano a través de respiraderos hidrotermales. Los respiraderos hidrotermales son perfectos para la vida, ya que proporcionan un rango decente de temperaturas a su alrededor, sin mencionar los productos químicos únicos. La forma en que sus plantas obtendrán su energía es a partir de estos productos químicos, no de la luz, eso es No es realmente posible en un planeta rebelde. Básicamente, estas cosas serán más parecidas al plancton.

¿Qué tal si el planeta es medio pícaro? ¿No unido a una estrella en particular, sino unido gravitacionalmente a un gran cúmulo que contiene una gran cantidad de estrellas gigantes? Obtendrá muchas supernovas frecuentes y cercanas, pero sobreviviendo a eso, puede ser habitable.

Otra idea: el planeta viajando antes o detrás del borde de una onda de choque de formación estelar. Siempre habrá muchas estrellas jóvenes y brillantes alrededor.

Tuve un par de pensamientos... veamos aquí...

1. Reactores de fisión natural. Han sucedido en la Tierra, y dado que cuanto más te acercas al centro de nuestro sistema solar, más densos son los planetas, esperaría que el interior de Mercurio fuera radiactivo como el infierno. Como si tener el sol como vecino de al lado no hiciera las cosas lo suficientemente calientes. Tal vez un núcleo líquido que era relativamente activo, de modo que los fisionables se acercaron mucho, generaron algo de calor y luego se separaron con bastante regularidad. Lo suficientemente regular para mantener el núcleo fundido. No es terriblemente sostenible. El núcleo eventualmente se hundiría lo suficiente en material fisionable que se solidificaría y luego todo se detendría.
2. Un ecosistema que duerme cuando está demasiado lejos del sol. Hay bacterias que pueden estar completamente inactivas en ambientes extremos y luego "despertar" cuando las cosas se asientan en algo más sobreviviente. Haz que todo el ecosistema de tu planeta sea así. Solo se "despierta" cuando está relativamente cerca de una estrella.
3. ¡Una dedicatoria casi fanática al Papa!
4. Aparentemente, Júpiter era lo suficientemente grande como para arder como un sol durante bastante tiempo antes de que finalmente "se apagara" y se estableciera como un gigante gaseoso. Si su planeta rebelde fuera en realidad una estrella rebelde de tamaño mínimo... ciertamente sería difícil justificar tener flora y fauna. Se ha hecho sin embargo, véase también: " Dragon's Egg " y " Starquake " de Robert L. Forward. Creo que los libros giran en torno a una enana blanca rebelde con un ecosistema y vida inteligente. Su biología basada en neutrones funcionó mucho más rápido que nuestra biología química que los exploradores humanos en órbita alrededor de la enana blanca los ven pasar de la edad de piedra a volar para visitarlos (desde dentro del pozo de gravedad de una enana blanca (!!!)) sobre el transcurso de un mes.

No creo que este escenario sea factible por varias razones:

1. Es muy poco probable que un mundo razonablemente terrestre tenga una atmósfera rica en hidrógeno, simplemente no tendría suficiente gravedad para sostenerla durante mucho tiempo.

2. Incluso si obtiene la química correcta, las reacciones químicas a temperaturas más bajas suelen ser mucho más lentas. Se necesitaron alrededor de 3.500 millones de años para desarrollar algo parecido a las plantas tal como las conocemos hoy, por lo que a su planeta le llevará un orden de magnitud más largo a menos que tenga algún catalizador mágico. En ese período de tiempo, cualquier fuente de energía que tu planeta rebelde pueda tener se agotará.

¡Radiación dura!

Radiación. Sí, de hecho. Escuchas las mentiras más escandalosas al respecto. Bienhechores de caja de gafas a medio cocer que le dicen a todo el mundo que es malo para ti. ¡Tonterías perniciosas!

Tu pícaro solitario tiene un corazón pesado; repleta de uranio y otros elementos radiactivos. ¡Hace calor ahí abajo! También hay partículas alfa y sus amigos volando. Esta es la fuente de su hidrógeno: se extrae del metano, el amoníaco y el agua primordiales que quedaron atrapados en su mundo en su formación.

Podría hacer que parte del hidrógeno y el carbono "oxidado" (aquí llamado oxidado debido al hueso doble C = C, no debido al oxígeno) se formen naturalmente. Más arriba, podría hacer que sus equivalentes de plantas catalizaran eso con la fotoquímica de captura de radiación ionizante. Al igual que nuestra hierba verde captura la luz visible y utiliza esa energía para extraer hidrógeno del oxígeno, sus plantas capturan la radiación ionizante liberada por la descomposición radiactiva.

https://chemistry.stackexchange.com/questions/107363/energy-capture-photochemistry-with-ionizing-radiation

Sí, sí, se rieron de la pila de química cuando me dijeron que las partículas beta son demasiado energéticas para hacer química con ellas. ¡Loca, me llamaron, loca! Pero les mostraré. ¡Se los mostraré todos!

mmm si. De vuelta a la pizarra. Tus plantas capturan emanaciones energéticas, tal vez del radón que sube desde abajo, y extraen hidrógeno de su hogar, liberándolo a la atmósfera y creando moléculas de carbono y nitrógeno. Las cosas de la vida.

Lo bueno de esto es que entonces tienes hidrógeno para que tus criaturas respiren, y lo usan para reducir las moléculas grandes producidas por las plantas a metano y amoníaco. ¡El circulo de la vida!

Ahora tienes un mundo reductor. Hay mucho escrito sobre esto y mucho sobre el intercambio de pila. Acá hay uno. Planetas de amoníaco .