¿Cómo puedo hacer un planeta cubierto de hielo con un océano debajo de la superficie?

1. Orbitar un planeta de gran masa

En el Sistema Solar, dos lunas están cubiertas de hielo y tienen océanos subterráneos: Europa y Encelado . Europa orbita a Júpiter; Encélado orbita alrededor de Saturno. En el caso de este último, se observaron chorros de vapor de agua, lo que indica una fuente subterránea. Para ambas lunas, los océanos sobreviven a través del calentamiento de las mareas por los planetas gigantes que orbitan. La energía se transfiere a las lunas, lo que calienta sus interiores, manteniéndolos lo suficientemente calientes como para que exista agua líquida debajo de la superficie.

Ahora, usted ha descrito que el planeta de origen tiene una "gravedad más pesada". Si la masa del planeta está cerca del nivel de, digamos, Saturno, entonces debería poder obtener un calentamiento de marea bastante bueno. Solo necesita tener los parámetros correctos para la órbita, la composición y la estructura de la luna.

2. Tierra bola de nieve

RonJohn se me adelantó con la idea de una Tierra bola de nieve , pero hablaré de eso de todos modos, porque es una buena opción, y no involucra a otro cuerpo. Además, puede haber sucedido en múltiples períodos de la historia de nuestro planeta, por lo que es bastante factible.

Esencialmente, necesitas un planeta terrestre con un buen suministro de agua: océanos. Entonces necesitas algún tipo de mecanismo que enfríe el planeta y conduzca a más enfriamiento, un mecanismo de retroalimentación . (Observamos algo similar en el calentamiento global, donde el aumento de las temperaturas libera más gases de efecto invernadero, como a través del derretimiento del hielo). Esto significa que el enfriamiento continuará, en lugar de amortiguarse y finalmente detenerse.

Este mecanismo podría ser tan simple como una acumulación drástica de nieve, lo que conduciría a una menor absorción de calor. Alternativamente, algún tipo de reducción de masa en los gases de efecto invernadero podría reducir el calor atrapado por la atmósfera. Ambos se reforzarían a sí mismos, lo que conduciría a un verdadero planeta bola de nieve. Son mejores que los eventos de una sola vez, como el impacto de un asteroide, porque esos efectos terminarán en escalas de tiempo relativamente cortas (por ejemplo, cuando el polvo se disipa).

La desintegración radiactiva hace que sea casi obligatorio

La pregunta no es "¿cómo tienes océanos líquidos debajo del hielo?". La pregunta es cómo no lo haces .

La razón son los isótopos radiactivos de larga vida que se descomponen lo suficientemente lento como para que la descomposición primordial siga ocurriendo. Tienes un planeta entero con una fracción bastante predecible de su masa hecha de esa materia. Eso produce calor, lo que hace que el núcleo del planeta se caliente. Ese calor tiene que ir a alguna parte .

Además de calentar bastante el núcleo, el calor también se propagará hacia la superficie. Estará compitiendo con la carga solar y las pérdidas de calor hacia el espacio. Como bien sabemos de este planeta, el equilibrio entre la carga solar y las pérdidas de espacio determina la temperatura de la superficie, por lo que si está lo suficientemente lejos del sol, la superficie se congelará, por supuesto.

El hielo es un buen aislante y la nieve es mucho mejor. Cuanto más grueso es el hielo/nieve, más lenta es la transferencia térmica desde el núcleo de la tierra, y más calor se "embotella"/contiene. Entonces, si los océanos son lo suficientemente profundos, las partes más profundas deben derretirse.

Mire a Snowball Earth: si, en una edad de hielo extrema, las capas de hielo avanzan lo suficiente, se producirá un efecto de fuga y toda la luna se cubrirá de hielo. Como el hielo flota y los océanos son profundos, grandes y salados, todavía tendrás agua líquida en las profundidades. Si no hay actividad volcánica que luego arroje CO2 y metano para calentar la atmósfera, estás atrapado en la bola de nieve _.

https://en.wikipedia.org/wiki/Snowball_Earth#Mechanisms

Muchos posibles mecanismos desencadenantes podrían explicar el comienzo de una Tierra bola de nieve, como la erupción de un supervolcán, una reducción en la concentración atmosférica de gases de efecto invernadero como el metano y/o el dióxido de carbono, cambios en la producción de energía solar o perturbaciones de la Tierra. orbita. Independientemente del desencadenante, el enfriamiento inicial da como resultado un aumento en el área de la superficie de la Tierra cubierta por hielo y nieve, y el hielo y la nieve adicionales reflejan más energía solar de regreso al espacio, enfriando aún más la Tierra y aumentando aún más el área de la superficie de la Tierra cubierta por hielo y nieve. Este ciclo de retroalimentación positiva eventualmente podría producir un ecuador congelado tan frío como la Antártida moderna.

Estás preguntando sobre los océanos subterráneos.

https://www.forbes.com/sites/kevinanderton/2017/11/30/subsurface-oceans-and-tidal-heating-may-hold-the-key-to-finding-alien-life-infographic/#4b55132f3787 1

Ver Europa:

https://en.wikipedia.org/wiki/Europa_(moon)#Subsurface_ocean 2

Ver Ganímedes:

https://en.wikipedia.org/wiki/Ganymede_(moon)#Subsurface_oceans 3

Ver Calisto:

https://en.wikipedia.org/wiki/Calisto_(luna)#Estructura_interna 4

Ver Encledo:

https://en.wikipedia.org/wiki/Enceladus#Subsurface_water_ocean 5

Ver Titán:

https://science.nasa.gov/science-news/science-at-nasa/2014/02jul_saltyocean 6

ver Dione:

http://www.astro.oma.be/en/saturns-moon-dione-harbors-a-subsurface-ocean/ 7

Ver Tritón:

http://www.astronomy.com/news/2017/04/is-triton-a-kbo8 _

https://www.space.com/17470-neptune-moon-triton-subsurface-ocean.html 9

Entonces, los astrónomos y geólogos planetarios creen que los océanos subterráneos son posibles y que algunos existen en nuestro sistema solar.

El calor para mantener líquido el subsuelo de los océanos proviene de la descomposición de los isótopos radiactivos y de la flexión de las mareas y el calentamiento de las lunas y los planetas en un sistema satelital.

Si quiere que su historia sea plausible y que su gente sea como los humanos, entonces tiene que calcular las órbitas y las masas de los cuerpos astronómicos para que Leuclite tenga suficiente calor radiactivo y de marea para que el océano subsuperficial esté lo suficientemente caliente para ser líquido. Y debe considerar la composición química del océano, que puede ser solo agua, solo metano, solo amoníaco o, muy probablemente, principalmente agua con algunos otros productos químicos incluidos.

Es muy posible que el hielo en la superficie de Leuclite tenga más de cien kilómetros o millas de espesor.

Por lo tanto, las personas que viven parcialmente en las grietas del hielo pueden necesitar grandes expediciones para llegar al fondo del hielo y entrar en el océano subterráneo. Si las personas de otro planeta fueran seres terrestres que respiran aire como mamíferos, necesitarán sumergibles y equipo de buceo o necesitarán usar ingeniería genética para darse branquias para nadar en el océano subterráneo. O ambos.

Las personas genéticamente modificadas pueden convertirse en una casta, grupo étnico o especie diferente a la de las personas no modificadas.

Es posible que haya vida extraterrestre en el océano subterráneo. La recolección de vida vegetal o animal para obtener alimentos u otros recursos, y tratar con la hipotética vida inteligente del subsuelo, pueden ser motivos para aventuras submarinas.

Espero que esto sea de alguna ayuda para ti.

Alta presión

La presión aumenta con la profundidad. En el siguiente diagrama de fase, encontramos una pequeña región por debajo de aproximadamente 270 K donde un aumento en la presión (en la región de 10 MPa a 200 MPa) provoca un cambio de fase de sólido a líquido. Esto es muchos órdenes de magnitud más de presión que la superficie de la Tierra, pero comparable a la presión en la Fosa de las Marianas.

Estiramiento de marea

Requiere que tu mundo natal esté en órbita cercana a un gran planeta o estrella. Europa y Encelado están en nuestro sistema solar orbitando grandes planetas (hemos confirmado sus océanos bajo el hielo), y hemos visto planetas orbitando estrellas pequeñas y tenues en otros sistemas lo suficientemente lejos para el hielo, pero lo suficientemente cerca para el estiramiento de las mareas.

Desintegración radioactiva

El uranio-238 y el torio-232 se desintegran dentro de la Tierra. Un planeta diferente, en una parte más fría del espacio, podría sustentar un océano líquido debajo de una capa de hielo con un poco más de uranio en su núcleo.

Masa térmica

La temperatura central de la Tierra es solo aproximadamente la mitad de la desintegración radiactiva. La formación de planetas reduce bastante la energía potencial gravitatoria de un sistema, y ​​gran parte de la energía de formación simplemente no se ha ido. El agua y el hielo son aislantes pasables, especialmente si hay kilómetros debajo de una atmósfera.

Sal

La sal impide la formación de hielo. Siempre que el agua se evapora, deja atrás la sal. Imagina un planeta muy húmedo que fuera un poco más frío que la Tierra. Cada vez que el agua de la superficie se expone a la atmósfera, el agua evaporada cae en otro lugar en forma de nieve (porque es lo suficientemente fría como para congelar el agua pura, pero no lo suficientemente fría como para congelar el agua salada).

lo que evoluciona

Parece que todas las criaturas de tu historia no son nativas del sistema, lo que significa "lo que quieras". En lo que respecta a las criaturas nativas, esperaríamos 'plantas' que usen quimiosíntesis , sus depredadores y cualquier criatura de arriba que pueda ser carroñera. Hay muchos organismos microscópicos que crecen en ambientes nevados. Sería difícil tener ciclos de nitrógeno y fósforo en la superficie de un planeta bola de océano helado.

Si quieres criaturas más interesantes que evolucionen con la fotosíntesis, considera un planeta con una franja ecuatorial que se derrite durante el día o montañas rocosas que se elevan sobre las llanuras heladas.

Si desea buscar más en la parte inferior, considere un planeta gaseoso con un bioma aerodinámico en la parte superior y un océano debajo de su corteza de hielo.