Geología de exoplanetas [cerrado]

Algunas de las principales características a considerar cuando se quiere pensar en la geología (no es la mejor palabra aquí) de un planeta son:

1. ¿Tiene un giroscopio, como un núcleo fundido de níquel = hierro? Esto crea polos (magnetismo) y con imaginación eso puede conducir a muchas posibilidades creativas.

2. hay agua

3. ¿Hay una atmósfera, y de qué tipo?

4. ¿Cual es la temperatura? (Esto se superpone a los dos anteriores y también se ve afectado por la proximidad a su estrella).

5. ¿Hay lunas? Esto afecta las mareas.

6. ¿Es un gigante gaseoso? Un planeta líquido es posible. Algunos de nuestros gigantes gaseosos son esencialmente líquidos. Parece que esto es lo que estás buscando.

En cuanto al maquillaje elemental, me sorprendería si encontramos áreas del espacio con composiciones muy diferentes. "Todos somos polvo de estrellas" es una expresión basada en la idea de que los elementos de nuestro sistema solar se formaron en las estrellas, por lo que los elementos más pequeños son los más abundantes. Esto debería mantenerse en otro lugar.

Una vez que haya considerado esas 6 ideas, puede comenzar a generar muchas combinaciones diferentes.

Aquí hay algo de ciencia dura para ayudarte:

Este resumen debería comenzar. Hay bastante investigación para respaldar lo que sabemos sobre los planetas y exoplanetas, incluidos los cuerpos de nuestro sistema solar.

Un enlace adicional, con modelos y ecuaciones.

Un tercer enlace que describe los planetas de nuestro sistema solar.

Sugerencia: vaya a Google Scholar y escriba "geología de exoplanetas". Encontrará más artículos de los que puede sacudir.

Con (considerablemente) más especificidad en su pregunta, una ecuación o dos en esta respuesta podrían tener sentido. ¡Solo hazme un ping si eso es lo que realmente estás buscando! (Creo que lo que está preguntando es 'cuán loco puede existir un planeta y ser científicamente válido', no 'cómo uso ecuaciones para derivar la probabilidad de un planeta líquido, o algo así'). También es posible que desee considerar lunas. Están cada vez más de moda en la ciencia planetaria.

"¿Qué es científicamente plausible y qué no lo es entonces?" - Dado que la ciencia no es un conjunto de dogmas, lo que es científicamente plausible hoy no es lo que será científicamente plausible mañana. Verne escribió sobre una tierra hueca; ahora sabemos que esto no es posible, pero era plausible en su día. Si su historia se mantuviera exclusivamente en su plausibilidad científica, ahora sería ilegible. Dado que todavía es legible, se deduce que se encuentra en otra cosa: trama, personajes, escritura (tampoco es algo grande con Verne), fantasía, etc.

Escribir algo que es científicamente plausible hoy es escribir algo que no será científicamente plausible dentro de veinte años. Aparte de tratar de adivinar lo que será científicamente plausible en unas pocas décadas, su mejor oportunidad es confiar en otras características de su historia. O pretender adivinar lo que será científicamente plausible dentro de mil años. Esto es, por supuesto, flebotinología o handwaviumlogy; puede convertirlo en un profeta visionario mucho después de su muerte, si por casualidad hace algo bien, pero no lo convertirá en un gran escritor o incluso en uno plausible durante su vida, si no puede inventar una historia que puede resistir el escrutinio literario una vez que su supuesta plausibilidad científica se desvanece, o aunque nunca la haya tenido (¿el pájaro de los huevos de oro de Asimov, alguien?)

Entonces, ¿qué es (científicamente) plausible hoy?

• Los planetas serán esferoides, con un diámetro ecuatorial ligeramente mayor que el diámetro meridional (cuánto depende de la rotación y la composición).

• Los planetas estarán compuestos principalmente de elementos comunes, fácilmente starbaked según su física nuclear, o productos comunes de desintegración/colisión nuclear: hidrógeno, helio, carbono, oxígeno, nitrógeno, silicio, hierro, con cantidades más pequeñas de otros elementos con un número atómico por debajo de 26, e incluso cantidades más pequeñas de elementos más allá de 26. Los números atómicos más altos implicarán estrellas más nuevas de segunda generación, ya formadas a partir de los restos de estrellas colapsadas más antiguas.

• Los planetas serán principalmente, químicamente hablando, de uno de tres tipos: 1. Gigantes gaseosos (como Júpiter, Saturno, Neptuno, Urano), que consisten en enormes bolas de gases: hidrógeno, helio, metano, agua, dióxido carbónico, nitrógeno. El oxígeno libre será raro porque con tanto hidrógeno y carbono, la mayor parte se combinará con esos elementos. Deben ser grandes o su gravedad no podrá contener esos gases. Y a pesar del nombre, serán en su mayoría sólidos: hidrógeno sólido, metano, dióxido carbónico, comprimidos en estado sólido por enormes presiones. 2. Bolas de roca (como Marte, Venus, nuestra Luna y el anteriormente conocido como planeta Plutón), esferas más pequeñas de compuestos sólidos de oxígeno, silicio, aluminio y carbono. 3. planetas terrestres (como la Tierra y Mercurio), también esferas relativamente pequeñas con un núcleo de hierro-níquel cubierto por una capa de compuestos de oxígeno-silicio-carbono. Los tipos 2 y 3 deben ser pequeños, de lo contrario, su mayor gravedad retendrá gases mucho más ligeros que con el tiempo se convertirán en gigantes gaseosos. El tipo 3 probablemente tendrá un campo magnético que los protegerá de la radiación de sus estrellas. Los planetas terrestres y las bolas de roca pueden (como la Tierra o Venus) o no (como Mercurio y Marte) tener atmósferas; posiblemente gigantes gaseosos Los planetas terrestres y las bolas de roca pueden (como la Tierra o Venus) o no (como Mercurio y Marte) tener atmósferas; posiblemente gigantes gaseosos Los planetas terrestres y las bolas de roca pueden (como la Tierra o Venus) o no (como Mercurio y Marte) tener atmósferas; posiblemente gigantes gaseososson sus atmósferas. La cantidad de atmósfera que tiene un planeta y los gases que lo componen dependen de su gravedad, que a su vez es una función de su masa y densidad: los planetas más pequeños tendrán poca o ninguna atmósfera y es más probable que retengan gases más pesados; los planetas más grandes retendrán incluso hidrógeno.

• Los planetas, independientemente de su tipo y tamaño, tendrán un núcleo sólido, porque a los niveles de presión que implica su tamaño (y esto incluye a los planetas enanos como Plutón), cualquier sustancia, incluso el helio, será sólida.

• Los planetas orbitarán estrellas (bueno, puede haber "planetas rebeldes", pero realmente no coinciden con la definición permanente de planeta, que requiere una órbita), y su existencia depende de esas estrellas. Los planetas alrededor de gigantes azules tendrán una existencia "corta" (en términos astronómicos). Los planetas alrededor de enanas rojas durarán más. Nuestro propio sol es una estrella amarilla de tipo G, mucho más longeva que los gigantes, pero aún condenada a una extinción catastrófica en el futuro.

• La distancia de los planetas a su estrella, junto con el tipo de estrella, es clave para su temperatura, que a su vez es clave para saber qué elementos estarán presentes en estado sólido/líquido/gaseoso. Demasiado lejos, casi todo será sólido; demasiado cerca, casi todo en su superficie será gaseoso. Qué tan lejos está "demasiado lejos" o "demasiado cerca" depende del tipo de estrella; "demasiado lejos" de una enana roja es ciertamente "demasiado cerca" de una gigante azul. En nuestro propio sistema, Mercurio y Venus están demasiado cerca, y Marte está demasiado lejos. Los "planetas rebeldes" por definición están "demasiado lejos" de cualquier estrella.

• Los planetas pueden o no tener lunas, las cuales, si son lo suficientemente grandes en relación con el planeta, pueden a su vez afectar su sismología (y oceanografía, si tienen superficies parcialmente líquidas). En nuestro sistema, solo la Tierra y el explaneta Plutón tienen compañeros que pueden afectar significativamente esos aspectos; Venus y Mercurio no tienen lunas, Marte solo tiene lunas muy pequeñas y los gigantes gaseosos son demasiado grandes para verse afectados significativamente por sus lunas, incluso cuando son tan grandes como la Tierra.

• Los planetas que tienen atmósferas tendrán diferentes atmósferas dependiendo de su temperatura, composición y presencia de vida. Las atmósferas oxigenadas son poco probables a menos que alberguen vida; de lo contrario, el oxígeno se combinará con el carbono y el hidrógeno, y el exceso de carbono e hidrógeno probablemente se combinará como metano.

• Algunos componentes de una atmósfera (metano, dióxido de carbono) tendrán un efecto invernadero y aumentarán la temperatura. Algunos planetas, como Venus, estarán dominados por esto; otros, como la Tierra, no tanto, siempre y cuando no quememos demasiado petróleo en su atmósfera.

• Los planetas giran; si su período de rotación es el mismo que su período orbital, decimos que están bloqueados por mareas; sólo la mitad de su superficie está expuesta alguna vez a la luz solar, y la otra mitad está permanentemente oscura (excepto, por supuesto, la luz que pueden proporcionar otras estrellas y eventuales satélites). Esto hará que su temperatura sea mucho más alta en un lado y mucho más baja en el otro, independientemente de la distancia a la estrella. Sin embargo, la velocidad de rotación está limitada; si es demasiado rápido, en cuanto a su composición, el planeta se desintegrará.

• Los planetas tendrán algo de inclinación, una diferencia entre el plano de sus órbitas y el plano de sus rotaciones. La Tierra tiene una inclinación de 23 grados y causa nuestras estaciones, así como días o noches significativamente más largos en latitudes más altas. Los planetas con grandes inclinaciones absolutas (como Urano) tendrán estaciones más intensas y complicadas, y la inclinación puede incluso interferir con la duración de sus días y noches incluso en su línea ecuatorial; los planetas con pequeñas inclinaciones (como Mercurio) tendrán pocas o ninguna estación.

• Otras características que no están presentes en nuestro sistema pueden ser más o menos frecuentes: órbitas alargadas (que pueden crear fenómenos estacionales independientes de la inclinación, o combinarse con la inclinación para crear efectos estacionales complejos), estrellas múltiples, estrellas variables, estrellas no pertenecientes al sistema. estrellas mucho más cerca del planeta de lo que estamos acostumbrados en la Tierra (como en un núcleo galáctico), sistemas de un solo planeta, sistemas en los que los gigantes gaseosos están más cerca de la estrella que las bolas de roca y los terrestres, sistemas solo de gigantes gaseosos.

• La mayor parte de lo anterior se aplica a los satélites (excepto la relación entre bloqueo de marea y zonas de día/noche perpetuas). Además, la órbita de los satélites alrededor de sus planetas puede tener efectos adicionales en sus temperaturas (y probablemente experimenten eclipsis solares mucho más notables si su planeta orbital es similar al plano orbital de sus planetas).

• Prácticamente todo lo demás será "inverosímil" desde un punto de vista estrictamente científico de 2017: planetas con composiciones extrañas, como un planeta con un núcleo de osmio o, en general, con grandes proporciones de elementos más pesados ​​que el hierro, planetas con más cloro que oxígeno. o más litio que hierro, planetas sin silicio, planetas de agua (todo queso, etc.), planetas huecos, planetas toroidales (cúbicos, icosaédricos, elipsoides, planos, cualquier cosa no esferoidal), órbitas no elípticas, antimateria planetas que orbitan estrellas de materia normal o, por el contrario, planetas de materia oscura, planetas sin materia, planetas con precesiones cortas, planetas que tienen órbitas de tres minutos, planetas que orbitan una gigante azul pero tienen varios miles de millones de años, planetas más pequeños con atmósfera , planetas que tienen campos magnéticos sin un núcleo de hierro-níquel,planetas que desvían la radiación sin campo magnético, etc, etc, etc. Eso requeriría justificaciones mágicas o pseudocientíficas, apelaciones al futuro, o suspensión directa de la incredulidad.