¿Es posible una luna hecha completamente de agua?

Tengo dos clones de tierra, en esencia, separados por *16550 millas (26350 kilómetros). Por supuesto, están bloqueados por mareas y se orbitan entre sí una vez cada 24 horas. Estos planetas orbitan un sol idéntico al nuestro al mismo tiempo que la tierra, excepto que su órbita alrededor del sol es perfectamente circular. Ahora, quiero agregar un poco más al sistema. Una luna con la mitad de la masa de la nuestra.

Pero hay una trampa. Esta luna está hecha de ~90% de hielo. Porque no me importan algunos materiales que no son agua, pero deben estar repartidos por toda la luna, y no reunidos como el núcleo de la luna.

La luna está en la posición que se muestra en el siguiente diagrama y tiene un período orbital de 72 horas. Suponga que las elipses son en realidad círculos.

ingrese la descripción de la imagen aquí

*16550 millas = un

"Nota: tomo el crédito por este gráfico ". -HDE 226868

¿Estás preguntando si la composición es posible o la ubicación?
@Jim2B Ambos. Porque si bien puede o no ser posible alrededor de Plutón, un planeta como la Tierra más cercano al sol será más cálido y las fuerzas de las mareas pueden destrozar la luna.
@ HDE226868 Sabía que me estaba olvidando de algo. Edité la pregunta.
@LorenPechtel Bueno, esto es significativamente más pequeño, y también está hablando de orbitar otros objetos mucho más cerca. Entonces, si bien definitivamente están relacionados, no creo que sea un duplicado.
@XandarTheZenon Las respuestas que muestran por qué es imposible un planeta de agua pura también se aplican a las lunas. El hecho de que las lunas generalmente agreguen sus propios problemas de retención de agua no cambia la respuesta básica.
¿La luna tiene que ser vieja (al menos unos pocos miles de millones de años), o podría haber sido creada por ingenieros planetarios recientemente (o posiblemente capturada recientemente, habiendo estado previamente en una órbita muy excéntrica que hizo que pasara la mayor parte de su pasado? historia a una distancia mucho mayor del Sol como un cuerpo helado), digamos dentro de los últimos millones de años? Incluso si se evapora como dijo jknappen, esto podría tardar al menos unos pocos millones de años en suceder.
@Hypnosifl La formación ni siquiera es relevante para la pregunta, pero sí, podría haber sido creada recientemente por una raza tecnológicamente avanzada.
Formaciones de planetas como esta generalmente ocurren en las bandas exteriores, luego el cuerpo 'migra' a los planetas interiores. Hemos descubierto algunos planetas de agua ahora, no hay razón para que esta luna no pueda formarse naturalmente. ¿Necesita la configuración estable en el tiempo? ¿O puede ser una configuración temporal (todavía de varios millones de años) que eventualmente colapsará?
Tenga en cuenta que es probable que la disposición orbital que se muestra sea inestable, las configuraciones circumbinarias tienen un "radio crítico" por debajo del cual es probable que un tercer cuerpo más liviano que orbita el centro de masa de los cuerpos más grandes sea arrojado o atraído. ¿Qué pasaría si? xkcd.com/150 menciona esto con respecto a un planeta con dos estrellas. Con una luna alrededor de un planeta binario, probablemente sea peor, ya que el sol agrega otra fuerza para hacer que toda la configuración sea aún menos estable.

Respuestas (3)

Europa tiene una capa de agua/océano que se estima tiene unos 100 km de profundidad. y tiene una corteza helada de al menos 10 km de espesor.

Mientras que el hidrógeno y el oxígeno son el primer y tercer elemento más común en el universo, lo que hace que una luna de agua sea teóricamente posible (porque hay muchos elementos para hacer mucha agua). Sospecho que sería necesario que sucediera algo extraño para tener una luna de agua sin al menos un pequeño núcleo de hierro.

El núcleo sería la principal fuente de 'gravedad' para 'atraer' el agua, como un copo de nieve que se forma alrededor de una partícula de polvo. Podría seguir recolectando más y más 'agua', aunque es probable que recoja otros materiales en el camino, que gravitarían hacia el centro formando/agrandando el núcleo. Cada impacto de asteroide tendría material que tiene que ir a alguna parte. Entonces, solo por el hecho de formarse, debería tener algún tipo de núcleo sin agua. Fuera de que se fabrique, por supuesto.

El sistema solar necesitaría tener un porcentaje inusualmente alto de agua en comparación con otros minerales para que sea principalmente agua y, en ese caso, ambos planetas probablemente también estarían compuestos por grandes cantidades de agua, y es poco probable que tengan alguna. tierra que sobresale de los océanos.

Es probable que la luna también tenga una capa de hielo bastante gruesa que reduzca significativamente la velocidad a la que se evapora en el espacio por el viento solar.

Su luna no será estable y se evaporará (debido al escape atmosférico ) en el espacio.

La mecánica orbital debería estar bien (al menos por un tiempo; el problema de los tres cuerpos es notorio por su naturaleza caótica y la inexistencia de soluciones analíticas).

El enlace "Escape atmosférico" menciona que la forma más simple de escape es "Escape de jeans", donde la temperatura del cuerpo significa que algunas moléculas alcanzan aleatoriamente la velocidad de escape en las colisiones. Pero buscando en Google algo de información sobre esto, encontré este artículo que en la Fig. 3 en la p. 4 menciona la regla general de que el escape de Jeans solo se "considera importante" si la "velocidad térmica... en la exobase" supera aproximadamente 1/6 de la velocidad de escape, y muestra las líneas de velocidad de escape temporal frente a 1/6 para algunos gases.
(continuación) Y hay un gráfico en esa página que muestra la velocidad térmica en exobase para diferentes gases representados en función de la temperatura de la superficie. y 1/6 de velocidad de escape. Para un cuerpo con la densidad del agua y la masa de aproximadamente la mitad de la luna, 1/6 de la velocidad de escape en la superficie sería de aproximadamente 0,26 km/s, eso parecería estar muy por debajo de la línea del agua a la temperatura de la Tierra o la luna. (lo que significa que la velocidad térmica en exobase es significativamente más alta que 1/6 de la velocidad de escape), lo que confirma lo que dijiste sobre la atmósfera que se escapa rápidamente. Solo si la temperatura fuera de alrededor de 50 K o menos, sería estable.
Um, ¿por qué la luna no podía aferrarse a una atmósfera? La pregunta nunca dijo que no tenía uno.
@ HDE226868: la pregunta no lo indicó, el punto es que los hechos físicos de los que el interrogador probablemente no estaba al tanto (como el hecho de que una atmósfera se perderá en el espacio en unos pocos millones de años si la velocidad promedio de una molécula atmosférica a la temperatura de la atmósfera está demasiado cerca de la velocidad de escape del cuerpo) implica que la luna no podrá aferrarse a la atmósfera. Y a medida que se pierde la atmósfera, la superficie exterior del agua líquida comenzará a hervir una vez que la presión atmosférica sea demasiado baja.
@Hypnosifl No pensé que sería capaz de atraer una atmósfera de todos modos, solo me preguntaba si la luna se evaporaría, se convertiría en una luna congelada o algo similar.
@XanderTheZenon: incluso si no comenzó con una atmósfera cuando los ingenieros planetarios la crearon como una bola de hielo lejos del Sol, crearía una atmósfera de vapor de agua a su alrededor una vez que se moviera en órbita alrededor de la Tierra, ya que el agua en su superficie comenzaría a evaporarse. Aunque la luna en su conjunto no estará en equilibrio, debería obtener una especie de equilibrio transitorio entre la superficie líquida y la atmósfera, donde la velocidad a la que la atmósfera pierde moléculas de agua hacia el espacio es igual a la velocidad a la que se repone mediante la evaporación continua de la superficie líquida. .
Si esto fuera cierto, ¿cómo puede Europa tener un océano? ¿Quizás estos procesos ocurren a un ritmo tan lento que tal luna podría ser semiestable durante unos 100k años? ¿Eso probablemente sería suficiente para la historia?
@Falco Europa es mucho más frío debido a su distancia al sol. El llamado océano está cubierto por una gruesa capa de hielo que dificulta su evaporación.

Una luna que es 100% agua es posible en teoría, pero en realidad solo podría ocurrir si fuera un artefacto diseñado en lugar de una luna natural.

Para que se forme cualquier cuerpo planetario, debe haber algún tipo de "núcleo" gravitatorio para que otras partículas sean atraídas. Tus ingenieros planetarios podrían comenzar con un "cubo de hielo" gigante de agua purificada (todo lo que importa es la masa del objeto con el que estás comenzando, no la composición), y pronto atraerá todo lo que esté cerca, y la atracción crecerá exponencialmente a medida que la masa aumenta.

Por supuesto, esto significa que todo, incluidas las rocas, los fragmentos de polvo de carbono, etc., también se incluirán en la mezcla, por lo que sus ingenieros tendrán que colocar el núcleo del cubo de hielo en una nube de cristales de hielo 100 % puros. La masa del hielo que cae aumentará la presión y la temperatura del cuerpo en crecimiento y eventualmente derretirá el núcleo del cubo de hielo. En este punto, cualquier materia atrapada en la nube de hielo comenzará a caer hacia el núcleo, por lo que obtendrá un pequeño núcleo de otros elementos a menos que la nube de hielo se mantenga en un nivel muy alto de pureza.

A medida que la acumulación de agua se vuelve más profunda, el núcleo eventualmente se volverá a solidificar a medida que el agua asuma una de las múltiples formas de hielo. Este hielo a presión tiene propiedades diferentes al hielo que normalmente vemos en nuestras bebidas o flotando en el océano (para una introducción, lea: https://en.wikipedia.org/wiki/Ice ), pero mucho de esto depende del Si se encuentran las condiciones exactas, las lunas pequeñas como Europa o la Luna pueden no tener suficiente presión en el núcleo para desarrollar un núcleo o manto de "hielo". Es casi seguro que un cuerpo planetario con una columna de agua estancada de 1000 km de profundidad tendrá un núcleo y un manto formados por varias formas de hielo.

Dado que formamos este cuerpo en el espacio profundo donde se podría generar una nube de hielo y permanecer congelada, no hay razón para suponer que la superficie no (editado de "voluntad". ¡La autocorrección apesta!) rápidamente se cubrirá con una capa de agua. hielo (hielo 1) después de que se disipa el calor inicial de formación. Esto también variará según el tamaño de la luna, las fuentes de calor externas, etc. Dado que no hay fuentes internas de calor, la luna eventualmente se congelará y tendrás lo que parece una bola blanca flotando serenamente en el espacio.

¿Quiso decir "hay razones para suponer que la superficie se cubrirá con una capa de hielo de agua", o está diciendo que la superficie permanecerá sin costra incluso "después de que se disipe el calor inicial de formación", y suponiendo que permanezca en el misma distancia del Sol? Además, si los ingenieros planetarios lo acercan al Sol a la zona habitable (donde supongo que se supone que están los dos clones de la Tierra en la pregunta), ¿estaría de acuerdo con jknappen en que una masa de la mitad de la luna de la Tierra sería? demasiado pequeño, y el cuerpo se evaporaría con bastante rapidez (digamos, unos pocos millones de años como máximo)?
Creo que me malinterpretaron, cuando pregunté sobre la posibilidad de que no me refiriera a la formación, me preguntaba si eventualmente desaparecería debido a su ubicación. Además, entiendo lo ridículo que sería tener 100% hielo incluso si estuviera construido. Por lo tanto, el 90%. Porque el agua destilada es difícil de conseguir.
Sí, quise decir que se formará una costra, pero la autocorrección tiene otras ideas. En cuanto a si se evaporará, dado que estamos dentro del "cinturón de nieve" según su descripción, entonces la respuesta tendrá que ser "sí". Si se diseñó fuera del cinturón de nieve y se llevó a su órbita actual, también se evaporará a menos que se tomen medidas, es decir, una sombrilla.
Autocorrección sabe de física :-) Por supuesto, se evaporará, porque las partes iluminadas por el sol de la superficie lunar estarán lo suficientemente calientes como para que el hielo se evapore. Por cierto, será un gran espectáculo cósmico para cualquier observador de los planetas gemelos: la cola de vapor iluminará el cielo nocturno como un comentario gigante.
¿Es posible una luna hecha completamente de agua?
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