¿Cuándo la gravedad se vuelve demasiado para los humanoides?

Suponiendo que tomas la Tierra o un planeta similar y duplicas su masa, la gravedad obviamente aumentaría en cualquier proporción a eso.

Como resultado, los humanos tal como los conocemos serían... más gruesos (¿supongo?) para soportar la gravedad adicional.

¿En qué orden de magnitud de la gravedad (o su tamaño relativo a la Tierra) sería imposible soportar una forma de vida humanoide (más o menos)? Es decir, el cuerpo solo puede adaptarse a la gravedad hasta cierto punto antes de que sea demasiado abrumador para soportar la vida.

Estoy buscando tener una idea de cuánta gravedad tomaría eso, y qué factor fisiológico paralizante sería el primero en hacer que la vida humanoide sea imposible de vivir.

Es posible que deba proporcionar su definición de humanoide. Existe una historia de ciencia ficción que permite características de enanos en alta gravedad, pero si está buscando un límite, necesitaremos el umbral que planea buscar en las formas corporales resultantes.
tengo gravedad 10 gramo para que algo tan grande como un humano (50 kg) sea posible en tierra. Supuse que los dinosaurios más grandes tenían 50 t y que volverse diez veces más pequeños los haría 1000 veces menos masivos pero solo 100 veces más débiles, por lo que podrían sostenerse en una gravedad 10 veces más fuerte.
zidbits.com/2012/02/… Reclamos hasta 3 veces. Sin embargo, cualquier cambio en la gravedad hará que las personas sean más altas o más bajas. Esto ya se ha visto en los astronautas.
¿ Se duplicó su masa o se duplicó su radio ?
Misa. Aclaré la pregunta.

Respuestas (3)

En resumen: en mayor gravedad, los humanoides deben ser más pequeños o no podrán soportar su propio peso. Sin embargo, las criaturas más pequeñas no pueden tener sistemas nerviosos lo suficientemente complejos para ser inteligentes.

La primera parte de la respuesta implica la gravedad de un planeta. De acuerdo con la ley de la gravitación de Newton, la fuerza gravitacional sobre un objeto es:

F = GRAMO metro 1 metro 2 r 2
Ignorando el factor de GRAMO , la aceleración gravitacional (fuerza sobre la masa) es solo proporcional a la masa del planeta METRO y el radio del planeta R (para un objeto en la superficie, la distancia es igual al radio):
gramo ∝ METRO R 2
La masa de un planeta, suponiendo que la densidad permanezca constante, es proporcional al volumen, que es proporcional al cubo del radio:
METRO = ρ V ∝ R 3
Entonces encontramos que la gravedad superficial de un planeta es proporcional al radio:
gramo ∝ R 3 R 2 ∝ R
Entonces, si duplicas el tamaño del planeta, la gravedad también se duplica.

La segunda parte de la pregunta involucra a los organismos vivos. La forma de un organismo está relacionada con su tamaño debido a algo que llamamos la ley del cuadrado-cubo . Esencialmente, la fuerza es proporcional al área (tamaño al cuadrado) pero el peso es proporcional al volumen (tamaño al cubo). Esta es la razón por la cual una persona no podría simplemente escalarse a un tamaño gigantesco, necesitaría volverse más gruesa (como usted señaló).

A medida que cambia la relación entre el peso y la resistencia, las estructuras deben cambiar de forma. A medida que aumenta la proporción (más peso), las estructuras deben volverse más gruesas ( p. ej . , un elefante); a medida que la proporción disminuye (menos peso), las estructuras pueden volverse más delgadas ( por ejemplo , una mosca). Tenga en cuenta que la mayoría de las formas específicas ocurren en un rango específico de esta proporción, es decir , un tamaño específico: no hay humanoides que caminen erguidos mucho más grandes o más pequeños que los humanos.

Para una densidad dada, el peso también es proporcional a la gravedad, por lo que la relación es proporcional a la gravedad y al tamaño:

W F ∝ gramo yo 3 yo 2 ∝ gramo yo
Esto significa que para mantener la misma proporción y, por lo tanto, la misma forma (humanoide), una criatura debe volverse más pequeña a medida que aumenta la gravedad. Por lo tanto, el tamaño de la criatura que evolucionará a una forma humanoide es inversamente proporcional al tamaño del planeta. Entonces, en un planeta del doble del tamaño de la Tierra, tendrías humanoides de 1 m/3 pies.

Hay límites de tamaño: es posible que los humanoides más pequeños no tengan cerebros lo suficientemente complejos como para ser conscientes, por lo que la gravedad no puede aumentar sin límite. Si considera que los niños o los enanos están bastante cerca del tamaño/complejidad mínimos, entonces estamos buscando criaturas de alrededor de 1 m/3 pies.

Con aproximadamente la mitad del tamaño de los humanos promedio, un humanoide de 1 m/3 pies podría evolucionar en un planeta de doble gravedad/doble tamaño. Esta es una estimación muy, muy aproximada, por lo que el límite absoluto podría ser más alto (quizás 4 o 5 g ).

+1: una solución alternativa sería un mecanismo computacional más eficiente en masa que una neurona. ¡El mero hecho de que consideré tal solución indica que la respuesta fue maravillosamente completa!
Una solución más factible es arrojar esos pequeños primates primitivos al agua y dejar que evolucionen a una vida acuática, crezcan y desarrollen un cerebro más grande mientras retienen dos pares de extremidades.
@CortAmmon Ni siquiera necesitamos neuronas más eficientes, simplemente planes arquitectónicos más eficientes basados ​​​​en las mismas neuronas. Las aves, por ejemplo, acumulan neuronas mucho más densas, por lo que sus cerebros son físicamente más pequeños y livianos para la misma complejidad neuronal en comparación con los primates.

Así que esta no será una respuesta completa. Estoy de acuerdo con los comentarios realizados, que sin aclarar puntos/decisiones adicionales de su parte para un objetivo, esto no puede responderse por completo.

Además, si está buscando una respuesta de ciencia dura, es probable que deba hacer una buena cantidad de investigación y matemáticas.

En mi opinión, hay tres cosas principales que deberá determinar para responder completamente a su pregunta:

  1. Determinar la cantidad de gravedad para un planeta dos veces el tamaño de la tierra
  2. ¿Son estos humanos los que se están adaptando a este planeta o son extraterrestres humanoides que evolucionaron aquí?
  3. Cuán importantes son los "factores psicológicos paralizantes"

1 Cantidad de gravedad:
https://forum.cosmoquest.org/forum/science-and-space/astronomy/9692-how-do-i-calculate-gravity-on-other-planets ( aquí puede encontrar una instantánea de la página en el momento de la respuesta)
Y seguimiento: http://www.scientificamerican.com/article/how-do-scientists-measure/

2 humano o no
Para mí, esto parece muy importante como ser humano, haber crecido en otro entorno e intentar adaptarse a una gran gravedad tendría una subida empinada al principio. Me imagino una gran cantidad de problemas de salud (circulatorio, esquelético, musculatura, etc...), y riesgo de accidente (caerse puede ser extremadamente dañino antes de que el cuerpo humano acumule suficiente fuerza para lidiar con la gravedad... si incluso podría). Un bebé humano nacido en este planeta y, en mayor medida, los humanoides que evolucionan en este entorno probablemente tendrían muchos menos problemas (hasta cero con los extraterrestres humanoides).

3 psicología
Dependiendo de sus respuestas a 2, sugeriría uno o ambos de los siguientes: Caerse, en particular desde una altura sobre un terreno plano (en lugar de simplemente caerse). Si los humanoides se adaptan a una mayor gravedad, el dolor de vivir...

Finalmente, se escribió un libro de ciencia ficción dura que explora algunos de los efectos sobre los humanos, pero principalmente los efectos sobre las formas de vida nativas, de un planeta de alta gravedad. Recomiendo leer sobre esto o leerlo para obtener algunas ideas. El libro es Mission of Gravity de Hal Clement (nombre real Harry Stubbs).

En su libro, muestra a un humano lidiando con entre 2 1/2 y 3 Gs (según lo recuerdo). También desarrolló una raza alienígena consciente que puede soportar una gravedad mucho mayor... aunque definitivamente NO son humanoides (y creo que eso era parte de su punto... su forma fue determinada por la evolución bajo una inmensa presión gravitatoria). De particular interés, la raza tenía un miedo extremo aprendido a las alturas...

¿No sería otra limitación la atmósfera disponible en una situación de mayor gravedad? Aumente demasiado la gravedad y su planeta comenzará a retener helio e hidrógeno. Del mismo modo, la presión del aire aumenta, afectando los puntos de ebullición y evaporación de todo tipo de productos químicos. Me imagino que la idoneidad de un planeta extranjero es muy estrecha en una situación a largo plazo. Creo que estaría limitado a 0,75 a 3 veces el tamaño de la tierra.

Buen punto Scott! Parece que hay una suposición oculta en la pregunta del OP. A saber, que la atmósfera seguiría siendo bastante delgada. Si la atmósfera fuera más densa (más cercana a la densidad del agua), entonces supongo que aún se podrían soportar físicamente más formas humanoides. Pero entonces probablemente se preferirían las formas parecidas a delfines/ballenas para una mejor locomoción.
¿Cuándo la gravedad se vuelve demasiado para los humanoides?
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