¿Es posible un planeta basado en coral?

De acuerdo, pondré mi granito de arena para responder a esta pregunta después de pensarlo durante mucho tiempo.

¿Un solo planeta coralino? Probablemente no.

Cuando la mayoría de la gente habla de "coral", en realidad se refiere a una colección de organismos, no a un solo pólipo de coral individual. Puede ver estos pólipos individuales con una lupa o una buena lente macro:

^{Foto: Mary Lou Frost. Cortesía de Coral Reef Alliance.}

Estos pólipos de coral en realidad se parecen mucho a las anémonas de mar y, por lo general, solo se ven durante la noche cuando salen de sus casas para alimentarse de materia orgánica a la deriva y plancton pequeño en la columna de agua. Contrariamente a la creencia popular, los corales son realmente animales, no plantas, y necesitan consumir materia orgánica para sobrevivir. Son famosos por sus relaciones simbióticas con las zooxantelas que pueden proporcionarles azúcares simples producidos por la fotosíntesis, pero los nutrientes y moléculas más complejas se obtienen por heterotrofia de los organismos que pasan.

Los "corales", las estructuras a gran escala a las que estamos acostumbrados, se denominan con mayor precisión cabezas de coral . Estos se forman porque muchos de estos organismos trabajan juntos para secretar esqueletos de carbonato de calcio . La estructura que queda está compuesta casi en su totalidad por carbonato de calcio cristalino, más conocido como calcita .

Este es un problema para un planeta basado en coral porque un solo coral no produce el tipo de crestas y valles que está buscando, solo secreta carbonato de calcio detrás de él, dejando una especie de forma de "copa" en la que el coral vidas.

Bien, un planeta "cabeza de coral" entonces, ¿qué tal eso?

Si está de acuerdo con un planeta formado por muchos pólipos de coral, ya que parece estar basado en la imagen proporcionada, las cosas se vuelven un poco más razonables. Sin embargo, aquí hay una línea borrosa entre un planeta formado por muchos pólipos de coral y un planeta que simplemente está cubierto de coral.

Hay dos desafíos principales que veo en una cabeza de coral del tamaño de un planeta. El primero tiene que ver con la formación, y el segundo tiene que ver con el mantenimiento y la estabilidad.

Formación del planeta cabeza de coral:

Lo que se requiere aquí es agua. Los pólipos de coral, al menos en lo que respecta a la biología actual, requieren agua para sobrevivir. Retirar un coral del océano, aunque sea por un corto período de tiempo, suele ser fatal para el coral porque no tiene forma de prevenir la pérdida de agua. El agua mantiene el pólipo de coral erguido y vivaz porque los corales tienen un esqueleto hidrostático y dependen de la presión del agua para mantenerse fuertes. Además, no sé exactamente cómo los corales secretan carbonato de calcio, pero si es en forma iónica en lugar de nanoesferas de calcita o algo así, entonces se necesitará agua para hacer crecer la calcita.

El mayor problema aquí es la conservación masiva. Las cabezas de coral se forman después de años y años de crecimiento constante, en el que se extrae masa del agua que las rodea y se agrega al esqueleto de coral. Para que un coral espacial crezca de la misma manera, debe obtener masa de alguna parte. Para mantenerse fiel a la ciencia moderna del coral, tampoco puede ser cualquier masa: debe ser calcio, carbono y oxígeno (y probablemente algo de hidrógeno). Estos elementos, aunque bastante comunes en la mayoría de los planetas, no son muy volátiles y relativamente poco comunes en el espacio interestelar. Para que un coral "crezca" y termine en la forma que espera, tendría que explicar de dónde provienen esas moléculas.

Finalmente, hay una proporcionalidad entre el tamaño de la casa de coral (y por lo tanto se formaron las crestas) y el tamaño del coral en sí. Los pólipos de coral cerebral, como los que usa en la imagen de arriba, normalmente tienen un tamaño de un milímetro y producen una topografía en la escala de centímetros. Para obtener una topografía a escala planetaria con la biología actual, esperaríamos organismos del tamaño de una luna.

Estabilidad

Si tiene soluciones a los problemas anteriores, ¡increíble! Pasemos a hablar sobre la estabilidad de la cabeza de coral del tamaño de un planeta formada recientemente. Lo que parece interesarle aquí son los profundos valles y las altas crestas de un coral cerebro. Este coral del tamaño de un planeta, si no está cubierto de agua, definitivamente estará muerto. Los pólipos de coral se habrán podrido hace mucho tiempo, dejando atrás sus esqueletos de calcita. La restricción fundamental aquí sobre las alturas de estas crestas y valles es, por lo tanto, la resistencia a la compresión de la calcita.

Precaución: lo que sigue es una estimación muy vaga con muchas matemáticas esféricas de vacas :

Los biólogos de coral, las personas meticulosas que son, por supuesto han medido la resistencia a la compresión de los corales (artículo de revista pagado, lo siento, pero el número importante está en el resumen disponible). Registran la resistencia a la compresión entre 12 y 81 MPa (megaPascal), que es "más baja que la mayoría de los otros materiales esqueléticos de carbonato, pero más alta que la de los materiales de ingeniería de carbonato como el hormigón y la piedra caliza". Supongo que los "otros materiales esqueléticos de carbonato" incluyen cosas como huesos humanos, pero me impresionó saber que los esqueletos de coral son aparentemente más fuertes que el hormigón. Podemos verificar el reclamo hecho aquí contra estimaciones de terceros de piedra caliza y concreto.y confirmar que, de hecho, el límite superior del coral de 81 MPa es más alto que el de la piedra caliza (60 MPa) o el "Concreto Portland de 28 días" (35 MPa). Afortunadamente, este sitio también incluye la resistencia a la compresión del granito, lo que nos permite hacer comparaciones de estabilidad a gran escala de un planeta de coral teórico con el nuestro, principalmente uno granítico, lo que nos permite evitar algunas matemáticas muy aterradoras necesarias para calcularlo a mano .

El granito tiene una resistencia a la compresión de 130 megapascales, mientras que el coral alcanza un máximo de 81. Por lo tanto, asumiendo ingenuamente propiedades similares como una aproximación de primer orden, esperaríamos que los accidentes geográficos basados ​​en coral fueran un 62 % tan extremos como los que encontramos en nuestro propio planeta. Con una montaña famosa en particular que mide 8.848 m y un cañón menos famoso que mide 5.800 m de profundidad en su punto más profundo, podemos estimar que un esqueleto de coral podría causar un paisaje con casi 12 kilómetros de relieve. Lamentablemente, esto no es tanto alivio como esperábamos.La imagen del coral cerebro que usa como ejemplo de la topografía que está buscando tiene una altura de pico de valle de aproximadamente el 5 % del diámetro de la cabeza del coral. Con un planeta del tamaño de la Tierra, nuestro relieve de 12km es apenas del 0,1% (12km / 12.000km). Maldito.

Nota: estoy usando Yarlung Tsangpo en lugar de la Fosa de las Marianas por dos razones. Uno, la Fosa de las Marianas se está formando activamente y no es un sistema estable. Es cierto que Yarlung Tsangpo también se está erosionando, pero no al mismo ritmo. Dos, la Fosa de las Marianas solo puede llegar tan profunda como lo hace porque está reforzada por el agua que contiene, y esperamos un mundo sin agua aquí.

Sin embargo, ¡no pierdas la esperanza todavía! Parte de la alegría de Worldbuilding es poder modificar todo tipo de constantes. Podemos mejorar nuestra estimación anterior reduciendo la masa y, por lo tanto, la gravedad de nuestro planeta. En lugar de usar la Tierra como modelo, miremos un lugar como Marte. Marte es famoso por tener la montaña más grande de cualquier planeta, casi 22 km de altura según algunas estimaciones , y tiene algunos valles bastante grandes.también, cayendo a 8 km por debajo del "nivel del mar". El diámetro de Marte es aproximadamente la mitad del de la Tierra y el relieve es casi el triple del de la Tierra, por lo que hemos mejorado del 0,1 % al 0,5 %, o una décima parte del relieve que esperábamos. Al empujar la masa del planeta aún más abajo, podemos obtener un relieve cada vez más alto y un radio más bajo. La masa de Marte es aproximadamente el 10% de la de la Tierra, por lo que algunas matemáticas sugieren que reducir su planeta a una masa de aproximadamente el 0,5% de la de la Tierra producirá la topografía que está buscando. ¡Eso pone a su planeta en aproximadamente el mismo tamaño que Plutón! (Si esto sigue siendo un planeta o ahora un planeta "enano" no es un debate que me interese en este momento).

Uf. Por supuesto, saludé mucho con la mano allí , y la realidad probablemente sería aún menos favorable. Algunos factores adicionales que deberían ser considerados en un cálculo más riguroso: el ángulo de reposo de la calcita (porque los puntos altos y bajos que uso no están uno al lado del otro, y se debe considerar la pendiente entre los dos); la compresión del coral y su porosidad con la profundidad, al metamorfosearse en mármol; la posibilidad de hacer girar el planeta más rápido para mitigar parte de la fuerza gravitatoria; y la adición de una atmósfera más espesa para ayudar a soportar el relieve.

Configuración teórica de Worldbuilding

¿Puedo dejar de desmontar ahora? ¡Hurra! La forma en que me imagino un mundo basado en coral sería algo como lo siguiente.

Una bola de agua del tamaño de la Tierra, sobresaturada con formas de iones de carbonato, orbita alrededor de un sol cálido, lo que hace que el planeta sea tropical y amigable. En algún momento, una espora de coral espacial lo encuentra y comienza a vivir en el agua. Con el tiempo, este coral se reproduce y prolifera, y continúa creciendo tanto en tamaño como en número. A medida que crece, los esqueletos de calcita se arrojan al centro del planeta, donde la calcita comienza a acumularse y aglomerarse. Durante milenios, los corales cubren la superficie del planeta y toda la calcita del agua se agota lentamente. Durante este mismo período de tiempo, el agua se pierde gradualmente en el espacio , facilitada por el cálido sol y el casi 100 % de H ₂Oh atmósfera. Eventualmente, se llega a un punto de crisis cuando los corales mueren, dejando atrás sus hermosos hogares y en su lugar convierten la biomasa restante en otras esporas de corales espaciales para ser distribuidas en el viento solar. El planeta se liofiliza lentamente a medida que el sol continúa evaporando los últimos fragmentos de agua, minimizando la erosión de la superficie mediada por el agua. El planeta resultante tiene aproximadamente el tamaño de Plutón y está compuesto de calcita casi pura, con una topografía lo suficientemente espectacular como para verse desde el espacio.

Para tener un mundo que sea coral hasta la médula, tendría que decir que no. La vida tuvo que echar raíces en algo para empezar y evolucionar hacia el coral. El coral debe mantenerse húmedo y debe estar bastante cerca de la superficie para obtener energía del sol.

Ahora, para acercarme a responder la pregunta, tendré que especular y describir cómo lo imagino. Se supone que debido al tamaño, la superficie de Europa y Encelado en el fondo de sus océanos es suave, debido a que no es lo suficientemente grande para que ocurra una acción tectónica y, por lo tanto, no hay actividad volcánica.

Si el mundo fuera originalmente súper plano como este y tuviera unos pocos metros de profundidad de agua, podría cubrir el mundo entero en un océano poco profundo. si una sola especie de coral llegara a dominar, posiblemente podría crecer hasta cubrir el subsuelo del mundo. Este coral tendría que obtener sus nutrientes de alguna parte, por lo que tendría que depender de algún método para extraer minerales del fondo del mar. En el transcurso de mil millones de años, el coral se acumularía sobre sí mismo y cavaría profundas fisuras en la superficie del mundo.

Problema, ya veo, si comenzaste con un océano poco profundo en todo el mundo, y mientras el coral se acumulaba sobre sí mismo, formando trincheras de kilómetros de profundidad, ¿de dónde proviene el agua adicional para mantener el coral cubierto? A menos que el coral pueda originalmente extraer energía de una fuente que no sea el sol, eventualmente el coral creará atolones. Además, evolucionaría la vida que se alimentaría de este coral, como el pez loro, y la arena de caca, cubriendo gran parte del fondo del mar en él. Tienes que tener en cuenta la erosión y el daño de los desastres naturales. Eventualmente, el coral que ha estado enterrado durante un millón de años se convertiría de todos modos en una forma de roca.

Ok, entonces no quieres una base de coral, quieres una superficie similar a un coral cuando se ve desde el espacio. Específicamente, quieres todo tipo de trincheras, picos y valles como el coral cerebro en tu foto (deberías ver uno por la noche cuando se está alimentando... increíble)

Entonces, descartando el lado biológico ... necesitaría un mundo de tamaño apropiado que sea lo suficientemente grande como para tener 60-70k pies de diferencia de elevación posible (30k everest, -35k fosa de las marianas) sin que se abra. Además, este mundo no puede tener ninguna actividad tectónica real, ya que eso causará flujos de lava y tus hermosos cañones se llenarán. Por supuesto, probablemente tenía MUCHO cuando se estaba formando, así es como empezaste en las crestas y los valles.

A continuación, necesita algo para erosionar las cosas y cavar esas trincheras y valles.

Desgaste natural - El Gran Cañón no se hizo con una pala de jardín... y no se terminó en un fin de semana. Desgaste del agua, desgaste del viento, etc. durante milenios. Cuidado con la actividad tectónica: si bien las placas que chocan entre sí pueden causar algunos picos grandes y agradables, también pueden soltar un montón de lava/magma que tiende a fluir y llenar esos valles que tardaron tanto en erosionarse hasta una profundidad respetable.

ET y compañía: hace unos cientos de millones de años, ET y compañía vinieron y minaron un planeta. Una de sus herramientas era una herramienta de energía que simplemente vaporizaba grandes franjas de la superficie, con átomos individuales succionados fuera del área local para clasificarlos y almacenarlos. Después de desnudar el planeta ET y compañía. lanzar una bomba Génesis para sembrar vida en el planeta nuevamente, para que puedan regresar en otros 10000000000 años... estarán aquí el próximo jueves.

Las partes difíciles serán los patrones climáticos, el clima y los viajes de larga distancia.

Coral hasta el fondo es obviamente imposible.

Entonces, ¿qué tal una superficie de roca corrugada con un revestimiento de coral profundo? Posible, pero todavía hay problemas importantes:

1) Grosor máximo del coral: el coral no es un material particularmente estructural y es poroso por naturaleza, así que no esperes poder construir montañas de miles de metros de altura, ya que el material subyacente sería aplastado por su propio peso. . Pero en los atolones de coral, el coral de la superficie está sostenido por una gruesa capa de coral subyacente muerto (que creció a medida que aumentaba el nivel del mar y/o se hundieron los fondos marinos locales). No tengo un valor exacto, pero me imagino que el espesor máximo de coral 'estructural' no sería más de 100-200 m.

2) Ondulaciones y agujeros: el coral en sí no puede estar profundamente ondulado ni llenarse con agujeros/cuevas profundos debido a su resistencia limitada (como en el punto 1 anterior). Pero si la roca subyacente está ondulada y llena de cuevas, y el coral creció en todas las superficies expuestas, entonces podrías tener la 'ilusión' de una superficie fractal hecha completamente de coral. Pero, en la tierra, el coral solo puede crecer hasta una profundidad limitada en el agua. En los 'arrecifes' tropicales, se encuentra típicamente a unas pocas decenas de metros. El coral negro crece hasta unos pocos cientos de metros, pero es una especie muy diferente y no forma superficies continuas como arrecifes. Por debajo de los 400-500 m está completamente oscuro y cualquier 'coral' tendría poca semejanza con lo que llamamos coral en la tierra.

¿Lo mejor que puede hacer?: Tal vez en un planeta mucho más pequeño o una luna que inesperadamente tiene una superficie de agua líquida, la gravedad más baja permitiría que crezca un grosor más significativo de coral (y las ondulaciones/cuevas rocosas subyacentes podrían ser mucho más profundas debido a gravedad reducida Cubra todas las superficies expuestas con corales de diferentes especies dependiendo de la profundidad del agua.