Geología en planetas de baja densidad

Actualmente estoy trabajando en una pieza que tiene un planeta (aproximadamente el doble del tamaño de la Tierra). Vale la pena señalar que este es un planeta de baja densidad. Sin ningún otro factor (atmósfera similar a la de la Tierra, misma presión y rango de temperatura), ¿qué diferencias, si las hubiere, veríamos geológicamente?

¿Cuál es la causa de que el planeta tenga una baja densidad?
¡Bienvenido! Etiquetó este interestelar-planets , lo que casi excluye la posibilidad de que el planeta tenga un entorno (específicamente, una temperatura) similar a la de la Tierra, ya que los planetas interestelares, por definición, no tienen ninguna estrella cercana (si la tuviera, sería ' estar en el espacio interestelar ). ¿ Puedes editar para aclarar?
¡Bienvenido a la construcción de mundos! Necesitamos reducir esto con alguna información adicional. ¿El doble de tamaño significa el doble de volumen, área de superficie o diámetro? Una vez conocido, podemos estimar la masa real del planeta con 1G, pero eso significa que no estás usando un núcleo de hierro. ¿Qué material central tenías en mente? "Cualquiera" es demasiado amplio porque diferentes materiales darán lugar a diferentes geologías. Finalmente, describir una geología planetaria completa es "demasiado amplio" según las reglas del sitio. ¿En qué atributos geológicos específicos desea centrarse?
Es extremadamente difícil formar un planeta terrestre, que es el doble del tamaño de la tierra y tiene baja densidad. Un ejemplo perfecto de un planeta de baja densidad es nuestra Luna, pero es mucho más pequeña que la Tierra.
@Gimelist, no es cierto. La densidad de Júpiter es de 1,33 g/cm^3 en comparación con los 5,51 g/cm^3 de la Tierra, pero tiene 11 veces el tamaño de la Tierra. Podemos trabajar con esto, una vez que tengamos el alcance correcto.
@JBH Dije terrestre , no un gigante gaseoso.
@Gimelist Puede ser que no podamos lograr las restricciones de densidad que está buscando, pero no le estás dando esa oportunidad. En lugar de disuadir a un nuevo usuario , ayudémoslo a encontrar la información relevante para desarrollar una pregunta completa.
@JBH de hecho. Soy un usuario nuevo y me está disuadiendo al señalar un error que no cometí, y cuando noto esto, afirma que estoy disuadiendo al OP. estoy desconcertado

Respuestas (3)

¿Qué diferencias, si las hubiere, veríamos geológicamente?

Sólo acerca de todo.

Si quieres que tu planeta sea un planeta terrestre (es decir, algo sobre lo que puedas caminar), tiene que estar hecho de roca, y la roca es densa. Cuanto más grande es el planeta, más roca tiene y más densa es.

Comencemos cerca de casa. La Tierra tiene un núcleo metálico muy denso, rodeado por un manto menos denso (pero aún así muy denso). Puede quitar el núcleo, lo que reducirá la densidad. Las implicaciones de no tener un núcleo son profundas: sin campo magnético, probablemente sin atmósfera y sin fuente de calor para impulsar la tectónica de placas. Esto va a ser un planeta muerto.

Sin embargo, debido a que su planeta todavía tiene el doble del tamaño de la Tierra, tendrá mucha roca y eso aumentará su atracción gravitacional. Necesitas algo menos denso para equilibrarlo. Tu mejor opción es agua o hielo, pero no se trata de una pequeña capa de agua o hielo, necesitas que tenga cientos de kilómetros de profundidad para equilibrar la densa roca. Y luego es un planeta de hielo.

Hagamos esto a través de un análisis. De esta fuente encontramos:

  • El 35% de la Tierra es hierro.
  • El 30% de la Tierra es oxígeno.
  • El 15% de la Tierra es silicio.
  • El 13% de la Tierra es magnesio.

Eso es 78%. El resto de la masa es una mezcla de todo lo demás. Mi objetivo es determinar qué tendríamos que hacer con la densidad para lograr los resultados que desea. Pero primero, necesito hacer una suposición. Dijiste, "el doble del tamaño". Como mencioné en mi comentario, hay tres formas de verlo. Supongamos que quiere decir "el doble del área de la superficie". Esto simplifica las matemáticas.

Dos veces el área de la superficie significa que necesitamos el doble del volumen de la atmósfera y el doble de la gravedad para mantenerla en su lugar. Ay. Nuestro planeta tiene una gravedad 2G que representa el doble de la masa de la Tierra.

Pero no tiene el doble de volumen...

La superficie de una esfera se calcula como A = 4𝛑r 2 . La superficie de la tierra es 510e6 Km 2 , queremos 1.02e9 Km 2 . Eso es r=9,009 Km (la Tierra tiene 6,371 Km) y un volumen de 3.06e12 Km 3 o alrededor de 3 veces el volumen de la Tierra.

Ahora estamos cocinando con gas. Tenemos 2X la masa y 3X el volumen por lo que la densidad del planeta es 66.7% la de la tierra o 3.67 g/cm 3 .

Por lo tanto, he logrado parte de su solicitud. Sin cambiar nada más que la gravedad de la superficie, tenemos un planeta de menor densidad capaz de mantener en su lugar una atmósfera similar a la de la Tierra.

¿Cómo afecta esto a su geología?

  • Simplemente aumentar el tamaño de la Tierra sugiere un manto más grueso.
    1. Entre un manto más grueso y una gravedad más alta, predigo que su vulcanismo general será más bajo y que su formación de montañas será menor. Todavía tienes placas tectónicas con fisuras, pero menos calor llega a la superficie. Estoy pensando en un paisaje más suave.
    2. Sin embargo, si asumimos el mismo grosor del manto que la Tierra, la mayor gravedad produciría una mayor tendencia a romperse, lo que significaría muchas más fisuras y fallas. Quizás menos construcción de montañas tectónicas, pero potencialmente mucho más construcción de montañas volcánicas.
  • Una densidad más baja significa menos masa por metro cuadrado para hacer cualquier cosa. El hecho de que tenga un núcleo más grande (ya sea el caso n. ° 1 o el n. ° 2 anterior) no significa que haya masa disponible para perforar agujeros a través del manto o mover placas. Así como las corrientes marinas profundas tienden a ser independientes de las corrientes marinas superficiales, un núcleo más profundo no se traducirá en nada en la superficie. Por lo tanto, el núcleo físicamente más grande finalmente tendrá un efecto menor en la geología de la superficie. Predigo muchas menos construcciones de montañas basadas en la tectónica.
  • Finalmente, si realmente desea reducir la densidad (necesitamos apegarnos a un metal de transición, por lo que nuestro mejor caso es el escandio al 80% de la densidad del hierro, que es solo el 35% de la masa de la Tierra, por lo que el cambio general es solo alrededor de un 7% menos de densidad ...) entonces nos encontramos con el problema de una gravedad más baja, lo que significa menos atmósfera (más delgada) y menos masa para perforar agujeros a través del manto o mover placas. Bajaría aún más la geología.

Tenga en cuenta que estoy ignorando los cálculos de presión. La mayor gravedad significa una mayor presión en el núcleo exterior, lo que significa una mayor posibilidad de que se formen todo tipo de montañas. Eso, en sí mismo, puede normalizar todo de tal manera que su geología en su planeta sea básicamente idéntica a la de la Tierra.

Por supuesto, la lluvia, el viento, etc., siguen erosionando las montañas, así que los ríos, las llanuras, los desfiladeros, los cañones, básicamente están todos construidos de la misma manera que antes. La mayoría de sus mecanismos de conformación geológica reales no cambiarán sustancialmente (me parece) con el planeta más grande como se define.

En igualdad de condiciones, creo que voy a votar por más construcción de montañas volcánicas, menos construcción de montañas tectónicas, y todo lo demás permanece igual.

1. La densidad del planeta no está determinada por si puedes comprimir los elementos o no. Está determinado por los minerales formados por estos elementos. La densidad de los minerales está fijada por su estructura cristalina y la presión, las cuales se ignoran en su respuesta. No se puede simplemente "expandir" la tierra para reducir la densidad. No funciona así.
2. No puedes inventar escandio de la nada. Estás limitado por la composición elemental plausible que podría tener un sistema solar. El escandio, al ser impar-Z y no formarse particularmente en la nucleosíntesis, nunca alcanzará la abundancia requerida para formar un núcleo.
@Gimelist, el escandio es el elemento #21 en la tabla periódica de elementos. Todo lo que hice fue señalar que era el transmetal de menor masa disponible para reemplazar el hierro. Y puede mejorar su respuesta para contrarrestar la mía. No me importa y sería beneficioso para el OP.
no hay absolutamente ningún requisito de que el núcleo esté formado por elementos de transición. La composición del núcleo (al menos en el caso de la Tierra) estuvo determinada por el elemento más abundante que quedó después de la oxidación de todo lo demás (que condujo a la "roca"), y resultó ser lo suficientemente denso como para hundirse durante el núcleo-manto. evento de diferenciación. El hierro es ese elemento. El hecho de que sea un elemento de transición no está relacionado con si puede o no formar un núcleo.
@Gimelist después de pensar en esto, creo que veo el problema. Tus preocupaciones tendrían más sentido en Astronomía . Este sitio trata sobre la creatividad, la ficción y la suspensión de la incredulidad. No sabemos de otros mundos portadores de vida. Ni siquiera sabemos de qué está hecho el núcleo de nuestro propio planeta (nuestros "hechos" se basan en suposiciones y lógica). El autor busca racionalizar un mundo ficticio y tú estás tratando de convertirlo en un "hecho" que no sabemos y no podemos probar. Si el OP quiere justificar su mundo, tendrá problemas para demostrar que puede contener vida. No creo que ese sea su objetivo.
la pregunta está etiquetada como basada en la ciencia. No estoy seguro de cuál es su formación, pero la ciencia sobre lo que puede o no puede ser en las ciencias planetarias existe y está bien establecida. Si desea ignorar el trabajo realizado durante décadas por científicos terrestres y planetarios de nivel de doctorado, incluyéndome a mí, de nada. Pero esto no ayuda a OP. Por lo que vale, inventa un planeta hueco y resuelve el problema de la densidad así.
@Gimelist, soy ingeniero eléctrico. Y puede demostrar que mis afirmaciones son incorrectas. Como dije antes, tal respuesta sería beneficiosa para el OP. Solo podemos estar tan basados ​​en la ciencia como lo permitan los requisitos previos del OP. En cuanto a lo que ayuda o no ayuda al OP, dejaré que el OP decida eso.

Con una densidad más baja pero del mismo tamaño, tendrías problemas para mantener una atmósfera en ese mundo.

Por un lado, la gravedad sería menor, lo que permitiría que los gases escapen más rápido.

Por otro lado, es posible que no tenga tanto hierro en el núcleo. La falta de un núcleo de hierro podría dejar al planeta sin un fuerte campo magnético. Esto permitiría que los vientos solares desnuden la atmósfera.

Mire a Marte para una aproximación cercana a lo que puede esperar en el planeta.

Puedes mitigar esto haciendo que el planeta sea más grande. Su gravedad superficial podría ser similar o incluso mayor que la de la Tierra si es lo suficientemente grande. Eso ayudará a mantener la atmósfera. Además, el tamaño más grande mantendrá el núcleo fundido por más tiempo (incluso si es más pequeño). Entonces puedes tener todo como las condiciones de la tierra solo con un planeta de mayor tamaño.

Luego llegamos a otro tema: ¿hay vida en el planeta? Si no, entonces no hay oxígeno apreciable en la atmósfera y el aire será generalmente nitrógeno y metano. Si hay vida en el mundo y se desarrolló como lo hizo la nuestra con la fotosíntesis, cualquier hierro en la superficie se oxidará. Sin embargo, probablemente habrá menos hierro, por lo que es posible que no tenga los desiertos rojos que vemos en Marte.

Habrá más silicatos. En cuanto a las otras partes de la química, esa no es mi experiencia.

Sin embargo, generalmente le faltarán los elementos más pesados. Esto dará como resultado un núcleo menos radiactivo y el núcleo se enfriará más rápido a menos que sea más grande.

1. La gravedad está determinada por la masa total, no por la densidad. Júpiter tiene mayor masa pero menor densidad. 2. ¿Hay un núcleo o un núcleo sin hierro? Entonces, ¿de qué está hecho el núcleo? 3. El feldespato no es mineral de uranio.
@Gimelist, sí. por eso decía que un planeta de baja densidad tendría que ser más grande para tener la misma masa.
@Gimelist, tienes razón sobre el feldespato. Me pregunto de dónde saqué esa idea. Quitándolo de mi respuesta.
Geología en planetas de baja densidad
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