¿Podría formarse un planeta similar a la Tierra sin rastros accesibles de hierro?

Sin hierro, necesitaría una bioquímica completamente diferente y, en la práctica, condenaría a los recién llegados a una muerte lenta. El hierro es esencial para la síntesis de hemoglobina y los humanos necesitan adquirirlo de los alimentos: de los vegetales (la mayoría de las hojas verdes) o ya concentrados en el tejido muscular (por animales que todavía necesitan comer vegetales que producen hierro). Se aplican consideraciones similares para el cobre, el zinc, el manganeso, el selenio y otros metales traza.

Ahora, el problema es que cuando tienes suficiente hierro en la biosfera, los oxihidróxidos de hierro comienzan a precipitar; todo lo que se necesita es el entorno apropiado (nada raro) y listo, obtienes hierro atascado y puedes comenzar a fundir. Necesitaría algún mecanismo para evitar esto; posiblemente algunas bacterias que secuestran hierro en compuestos metalorgánicos que no pueden ser refinados sin mucha tecnología basada en metales. Luego, la mayor parte del hierro encontraría su camino allí, y tendrías que recolectar las bacterias para sobrevivir; al mismo tiempo, podría funcionar con mucho menos hierro en el medio ambiente, y por ambas razones no habría hierro (III) disponible para precipitar libremente, y lo poco que hubiera, sería nuevamente devorado por las bacterias.

El comercio de nutrientes sería toda una empresa en su planeta: sin una cuidadosa gestión de los lechos bacterianos, la gente sufriría todo tipo de síndromes de desnutrición.

(Ahora que lo pienso, la bacteria podría haber sido diseñada por los colonos originales solo para permitir que el planeta se asentara, al concentrar/procesar los nutrientes necesarios).

Hagámoslo

Comenzamos con un planeta mayormente pobre en metales y carbono en silicatos que orbita alrededor de una estrella de Población II (o la Población hipotética III). Es inhabitable debido a la falta de disponibilidad de todos, excepto los metales más ligeros, pero se encuentra justo en el medio de la zona Goldilocks de una estrella adecuada, por lo que la terraformación es económicamente viable.

Esto está diseñado para convertirse en un mundo agrícola/pastoral . Exporta, en todo caso, CHON elaborado . La tecnología será casi imposible (y esto en realidad podría ser un rasgo deseable: ¿quién dijo, por ejemplo, que los colonos eran voluntarios?)

Los pocos elementos densos que tenía el planeta (hierro y níquel, esencialmente, junto con los metales pesados ​​del polvo de la Población III) se han hundido hacia el núcleo, y no es prácticamente alcanzable, pero hay un bonito cinturón de asteroides no muy lejos. Los cometas de hielo son lanzados hacia el planeta, mientras que los asteroides -ellos también, pobres en metales- son reducidos a guijarros y polvo, y este último separado electromagnéticamente; en el espacio, se puede construir el equivalente a un enorme espectrómetro de masas ; las partículas con un contenido relativamente alto de elementos deseables se condensan nuevamente (¿sinterizan?) y se lanzan hacia el planeta. Esto continúa durante mucho tiempo (los robots Von Neumann autorreplicantes pueden ser útiles; por supuesto, tendrían que equilibrar la necesidad de metales y elementos pesados ​​para construirellos mismos ).

Todos los proyectiles se queman en la atmósfera y el vapor de agua y las cenizas metálicas comienzan a flotar (los impactos metalogénicos se dirigirían hacia el centro de los continentes para evitar la pérdida de metales en los mares). Después de muchos años, la superficie se cubre con una fina capa de óxidos metálicos, que las lluvias obligan a filtrarse hacia abajo.

En ese momento el planeta es "sembrado" de algas, cianobacterias y formas de vida muy básicas (y robustas), que comienzan la transformación del suelo y la oxigenación de la atmósfera.

Pasan otros años y se siembran plantas en el planeta. Estos son mucho más agresivos y eficientes en el reciclaje de la capa superior del suelo.

El agua y los meteoritos minerales seguirán siendo enviados a la atmósfera: el dióxido de carbono, el agua y el amoníaco del equivalente de la nube de Oort de este mundo suministrarán todo el CHON que podamos desear.

Empezamos a necesitar secuestrar hidrógeno; una posibilidad (arriesgada a largo plazo) es estabilizarlo en metano (el carbono es abundante gracias a los meteoritos de condrita carbonácea) y almacenarlo en lechos submarinos de clatrato de metano . El petróleo natural es otra posibilidad, utilizando procesos biológicos de Fischer-Tropsch para formar depósitos de petróleo.

Se siembran varios organismos, adaptados para asegurar una distribución uniforme en los elementos del suelo. Al igual que los gusanos, descompondrían concentraciones posiblemente peligrosas de elementos mientras airean el suelo (y ahí va nuestro pantano de hierro).

Finalmente, hay suficiente oxígeno para sustentar la fauna terrestre, que es sembrada a partir de óvulos congelados por úteros de robots artificiales.

Toda la "fábrica de planetas" podría haber sido enviada en una trayectoria recta de alta aceleración hacia el planeta objetivo, mientras que una nave de colonización la sigue. Tal esquema se presenta en Golden Fleece de Robert J. Sawyer : la nave de colonización pasa los primeros cuatro años, tiempo subjetivo, dando vueltas y vueltas al Sistema Solar, acelerando a la velocidad de la luz. Luego emprende un viaje de cuarenta años luz a Colchis. Allí se desacelerará por otros cuatro años de tiempo subjetivo. Los cincuenta años del tramo interestelar del viaje solo toman unos pocos días subjetivos debido a la dilatación del tiempo relativista, y los viajeros habrán experimentado solo un viaje de ocho años, que es factible sin animación suspendida o naves de generación compleja.

Excepto que todo el esquema es un engaño. Colchis, al principio, es un planeta inhabitable cuyas imágenes de sonda han sido falsificadas. La computadora de la nave altera el plan de vuelo para que la nave pase algunas semanas subjetivas adicionales, correspondientes a treinta mil años , zumbando alrededor del Sistema Solar a una velocidad mucho mayor que la prevista oficialmente. En este momento, las sondas de IA aterrizarán en Colchis y la terraformarán para que coincida con las imágenes falsas.

Hay cuatro mecanismos en los que puedo pensar a los que puede acudir para esto; Corteza empobrecida, tierra tranquila, mar hambriento, sesgo de mineralización, rastros excesivos, así que aquí están las notas breves para cada mecanismo:

1. Corteza empobrecida, el mundo en su conjunto es extremadamente rico en metales, pero todos están en lo profundo del Núcleo , el Manto y la Corteza están compuestos casi exclusivamente de silicatos de metales ligeros, se obtiene un mundo geológicamente activo, posiblemente más incluso que la Tierra. Hay suficientes rastros de elementos pesados, incluidos los metales, para sostener una biosfera un poco libre, pero la metalurgia está descartada.

2. Quiet Land Hungry Sea, en la Tierra, con la excepción de limonita y minerales de hidróxido similares, la mayoría de los cuerpos minerales se forman en los océanos debido a la oxidación de elementos químicamente disueltos en el agua de mar o procesos anaeróbicos que forman compuestos sulfurosos en los exudados del fondo marino. Los metales en estos minerales provienen de la tierra, son erosionados de minerales ígneos primarios y arrastrados al mar disueltos químicamente en el agua del río. Estos minerales luego son elevados por procesos geológicos hasta el punto en que son accesibles. En un mundo sin gran actividad tectónica, como Destiny de Larry Niven , los elementos todavía se lavan en el mar y se mineralizan, pero hay pocos lugares donde los mecanismos tectónicos para devolver esos elementos a la tierra están activos.

3. Sesgo de mineralización, sin excepción, que se me ocurra, los minerales comerciales en la Tierra se limitan a las siguientes formas, óxidos, compuestos de azufre, hidróxidos o carbonatos, todos estos tienen una cosa en común; son relativamente fáciles de descomponer a través del calor y/o reducir con carbono dejando atrás el metal elemental. En un mundo donde los silicatos dominan la geoquímica metálica, la fundición térmica no funciona porque los minerales de silicato son básicamente ignífugos. Esto también complicará la absorción biológica de ciertos elementos, ya que los minerales primarios del regolito serán mucho más difíciles de descomponer.

4. Rastros excesivos, en última instancia, qué elementos, incluidos los metales, son accesibles en la corteza de un planeta en particular no se trata realmente de lo que hay allí, sino de qué forma tiene y qué técnicas de extracción puede emplear. El hierro forma varios compuestos "puros" que se pueden usar como minerales, pirita , hematita y magnetita , pero también forma una gran cantidad de compuestos "impuros", como la ilmenita , un óxido de titanio y hierro, la calcopirita y la bornita, que en realidad se usan comercialmente como Minerales de cobre. La ilmenita tiene una temperatura de fusión mucho más alta y requiere equipo especializado para extraer el hierro debido a la "contaminación" de titanio.o Cobre en fundiciones térmicas básicas debido a la contaminación con el otro metal, trazas de Hierro en Cobre, o Cobre en Hierro, tiene el efecto de hacer que el metal deseado se vuelva quebradizo e impracticable. De esta manera, niveles relativamente altos de elementos raros como el titanio y el tungsteno "contaminarían" los minerales de metales que se pueden extraer utilizando métodos simples y de "baja tecnología".

Tenga en cuenta que, en todos los casos, el aluminio estará presente en grandes cantidades, pero no será accesible con las tecnologías medievales. El oro también puede estar disponible en cantidad en cualquiera de los escenarios propuestos, ya que no participa en la mineralización formadora de roca, por lo que es relativamente móvil y se mantiene unido cuando los átomos entran en contacto entre sí, en resumen, el oro se concentra dondequiera que se encuentre.

Si quieres/necesitas elaboraciones avísame.

¿Podría formarse un planeta similar a la Tierra sin rastros accesibles de hierro, oro, estaño, cobre, plomo, etc.?

Posiblemente. Sin embargo, sería difícil proporcionar un entorno adecuado para los organismos vivos, ya que muchos procesos bioquímicos requieren la presencia de minerales traza, por ejemplo, el hierro es necesario para la hemoglobina. Si quisiera hacer habitable ese entorno, necesitaría introducir una forma de reponer el acceso a dichos minerales traza.

¿Podría formarse un planeta similar a la Tierra sin acceso humano a cantidades utilizables "industrialmente" de hierro, oro, estaño, cobre, plomo, etc.?

Por supuesto. Múltiples posibilidades:

• Igualar la concentración de metal (iones) en toda la superficie. Los organismos solo necesitan cantidades mínimas, por lo que deberían estar bien en su mayor parte. Podría formarse al evaporarse un gran océano durante miles de millones de años.

• Tener pocos yacimientos de mineral solo disponibles en entornos hostiles inadecuados para la actividad humana prolongada, por ejemplo, cerca de volcanes activos, bajo desiertos o en cadenas montañosas rocosas. Tal vez se conozcan esas ubicaciones de depósitos de mineral, pero para usarlas se requerirían tecnologías más avanzadas (incluida una forma de alimentar a todos los mineros, etc.). Estos depósitos también podrían distribuirse, por lo que si necesita varios metales diferentes, tendría que soportar varios puestos de minería separados por una gran distancia.

• Solo tiene una cantidad muy pequeña de masa terrestre sobre el nivel del océano. Las operaciones mineras se vuelven mucho más difíciles si tiene que preocuparse por docenas de metros de agua sobre las cabezas de los mineros.

• Si no puede limitar el acceso a los metales, limite el acceso a los combustibles: para fundir metales a partir de minerales, necesita grandes cantidades de calor, lo que a su vez requiere acceso a los combustibles. Los combustibles más accesibles disponibles en la tierra son la madera y el carbón, pero es posible que no estén presentes en el planeta objetivo (¿quizás alguien olvidó incluir árboles en el proceso de terraformación? Y el carbón necesita mucho tiempo y materia orgánica para formarse, por lo que podría haber no existiría si los organismos vivos se introdujeran recientemente en el planeta).

Podrías modelar tu planeta en el "planeta enano": Ceres .

Ceres es más similar a los planetas terrestres (Mercurio, Venus, la Tierra y Marte) que sus vecinos asteroides, pero es mucho menos denso. Una de las similitudes es un interior en capas, pero las capas de Ceres no están tan claramente definidas. Ceres probablemente tiene un núcleo sólido y un manto hecho de hielo de agua. De hecho, Ceres podría estar compuesto por hasta un 25 por ciento de agua. Si eso es correcto, Ceres tiene más agua que la Tierra. La corteza de Ceres es rocosa y polvorienta con grandes depósitos de sal. Las sales de Ceres no son como la sal de mesa (cloruro de sodio), sino que están hechas de diferentes minerales como el sulfato de magnesio.

Ceres de baja densidad se debe a que si tiene un núcleo metálico (como Marte o la Tierra) es mucho más pequeño que los de los planetas de grandes ligas. Ceres podría ser roca (materiales silíceos como la corteza terrestre) en el núcleo. Como se indica en el extracto, hay proporcionalmente más agua y sales minerales que en la tierra. Veo en algunos artículos mención de grafito en la superficie también.

Podrías escalar un cuerpo similar a Ceres (¿quizás formado por una aglomeración de Ceres?) para hacer un mundo del tamaño y la gravedad que deseas para tu historia. Una aglomeración de asteroides compositores también conduciría a la posibilidad de que una parte de su planeta tenga una composición muy diferente al resto.

Claro, no hay garantías en la composición de la corteza de los planetas.

Sin embargo, una forma de reducir ciertamente la composición es simplemente decir que fue extraído por otra raza hace milenios, privándolo de varios minerales útiles.

Resulta que la Tierra es en realidad baja en oro y plata, en comparación con el resto del sistema solar. El tipo de magnesio que se encuentra en la Tierra también es diferente (tiende a ser más pesado) que el magnesio que se encuentra en el resto del sistema solar.

Entonces sabemos que un planeta puede formarse con menos de algunos metales de lo que debería tener y que el planeta resultante puede ser habitable para nosotros (en algunas circunstancias).

Entonces, la pregunta es cómo sucede eso... La respuesta corta es que los científicos creen que el oro, la plata y el magnesio más ligero se evaporaron ^{1 , 2} .