La biomasa más grande posible en cualquier exoplaneta dado

Suponga que usted es el arquitecto hipotético de un nuevo exoplaneta, a quien se le ha encomendado el trabajo de maximizar la biomasa de este exoplaneta.

Dado el conocimiento actual de la vida tal como es, y dejando de lado cualquier tipo de conjetura extraterrestre o desconocida para la ciencia,

¿Qué ajustes se podrían hacer a las propiedades astronómicas y geológicas de este exoplaneta (en comparación con las de la Tierra)?

(es decir, tamaño/tipo de su estrella principal, distancia desde ella, radio del planeta, período de rotación, inclinación axial, composición química, gravedad, satélites naturales, superficie terrestre, densidad atmosférica, volumen oceánico, etc.)

para maximizar su biomasa (húmeda)?

¿Habría un límite superior para cuán masivo (en términos absolutos) podría llegar a ser este ecosistema?

El problema es que, por definición, la vida terrestre ha evolucionado para funcionar mejor en las condiciones terrestres. Aparte de hacer una combinación gigante de mar poco profundo/planeta pantanoso ligeramente salino con una geografía diseñada para maximizar estos biomas ricos en biomasa, no sé si un conjunto alternativo de condiciones es realmente mejor para la vida terrestre. en.wikipedia.org/wiki/… .
¿Puede ser grande y hueco? ¿Debe orbitar una estrella similar al sol? ¿Puedo rehacer todo el universo en torno al proyecto....? Podría salirse de control.
¿Es posible tener una órbita estable o un punto gravitacional alrededor de múltiples estrellas de modo que cada parte de un mundo esté perpetuamente bañada por la luz del sol, con esta órbita o punto ocupado por un planeta Goldilocks? earthsky.org/space/… .
¿Cómo se mide la "biomasa más grande posible"? ¿Peso húmedo o seco? ¿Masa de vida por unidad de masa del planeta? ¿Generación de biomasa o simple existencia de cantidades masivas de materia orgánica?
Solo tenemos un punto de datos con el que trabajar: la Tierra. Basado en la Tierra, no hay mucho que puedas hacer naturalmente para modificar la biomasa. Los humanos fertilizan los mocos de todo, desde su césped hasta enormes campos de trigo, y hemos elevado la cría de animales a una notoria forma de arte basada en fábricas y, sin embargo, dudo mucho que hayamos aumentado la biomasa de la Tierra en un mísero 0,1 %. . En resumen, es posible que esté haciendo una pregunta sin respuesta porque no proporcionó ninguno de los límites y condiciones (obligatorios, por cierto) que se espera que tengan las preguntas. Ver Reglas .
De acuerdo, esto no tiene respuesta, especialmente con ambas etiquetas científicas. "Cualquier exoplaneta" no funcionará de todos modos: hay un límite superior en el tamaño/masa del exoplaneta, para permitir que exista una "vida basada en el carbono" significativa. ¿Cuál es el tamaño/masa máximo de mi planeta? podría arrojar alguna respuesta. Pero en cualquier caso, un mejor encargo para el hipotético arquitecto sería maximizar la biodiversidad , en lugar de la biomasa . Pero, por supuesto, eso generaría una pregunta con muchas respuestas diferentes.
@DWKraus húmedo, en términos absolutos, generación de biomasa
@Goodies ok, acabo de quitar 1 de las etiquetas. No hay límite de tamaño o masa, pero ¿significa eso que un gigante gaseoso podría albergar más biomasa? Recordatorio, no estamos hablando de vida extraterrestre ficticia. O tal vez el tamaño/masa no es un parámetro de doble filo como esperaba, y de hecho no hay un límite real para un enorme planeta rocoso repleto de vida, ¿o sí?
@Una hormiga rebelde. : ¿teoría de la conspiración hueca? no Pero, ¿puede tener un océano subterráneo como Europa? ¡Sí! Y sí, puedes cambiar las propiedades de la estrella. ¿Rehacer todo el universo? Eso está fuera del alcance ...
@DWKraus ¡sí! siempre que esta órbita sea factible y lo suficientemente estable como para albergar vida en evolución
@DBS gracias por eliminar esa etiqueta de ciencia, cambié mi voto. Así que estamos hablando de organismos similares a la Tierra , no de vida ficticia. En ese caso, su comentario "de hecho, no hay un límite real para un enorme planeta rocoso repleto de vida, ¿verdad?" parece optimista ... cuanto más g, menos probable es que la vida similar a la Tierra basada en el carbono, el hidrógeno y el oxígeno pueda superar estas fuerzas. La ley del cubo cuadrado limita el tamaño de los organismos similares a la Tierra, una G alta no ayudará. . La vida extraterrestre ficticia puede hacer eso, la vida similar a la Tierra no puede. Considere la vida en la atmósfera en su lugar... ¿puede su biomasa volar/flotar?
@Golosinas gracias! "Considere la vida en la atmósfera en su lugar... ¿puede su biomasa volar/flotar?" no, en realidad no pueden, 'estamos hablando de organismos similares a la Tierra' como tú dices.
¿En qué momento deja de contar como biomasa? Si agito a mano un alga foto/quimio/termotrófica que crece para llenar la totalidad de un planeta líquido cálido (sin núcleo), ¿no se convierte simplemente en una cuestión de la masa máxima posible de ese planeta?
@Punintended tiene toda la razón: la 'biomasa' de una medusa proviene principalmente del agua, y hay moléculas biogénicas que son extremadamente duraderas. Si se incorporaran a un organismo en constante crecimiento, ese organismo podría, con el tiempo, abarcar la masa planetaria anterior... no hay límite, como tal. Tal vez también podría mencionar el papel en el que se necesita dicha biomasa, que podría restringir la Q lo suficiente como para que sea responsable.

Respuestas (1)

Los animales y los hongos consumen otra biomasa en lugar de crear la suya propia, por lo que la base de este objetivo serán las plantas.

El océano tiene unos pocos kg de biomasa por m2, mientras que los bosques tienen más, especialmente si se cuenta el suelo. Los océanos son malos principalmente debido a lo fácil que es para los animales comer las algas en una escala masiva y lo poco que pueden hacer las algas para combatirlo. La actividad de los herbívoros en un bosque es significativamente más difícil. Así que tiene que haber la menor cantidad posible de océanos y la mayor cantidad de tierra posible. Las montañas tienen incluso menos vida que los océanos, por lo que también deben minimizarse. El planeta debe ser plano.

Una gran proporción de CO2 promueve el crecimiento de las plantas, por lo que debe maximizarse. El O2 promueve la actividad de animales y hongos, por lo que debe minimizarse. Actualmente, las plantas necesitan O2, pero las plantas recién evolucionadas pueden almacenarlo o hibernar durante la noche. También acelera la erosión, lo que libera más rápido los nutrientes de las rocas. N2 es algo beneficioso, pero no se necesita una proporción tan grande. Se prefiere una presión más grande para más lluvia, pero en detrimento de la transparencia de la atmósfera, a 3 atm la transparencia caerá por debajo del 50%. La atmósfera óptima, como veo, es 50% CO2, 50% nitrógeno, 0% O2, 3 atm.

La estrella óptima proporcionaría la luz más visible para las plantas, la luz ultravioleta para restringir la actividad de los fingi y los animales, y la menor cantidad de infrarrojos para evitar el sobrecalentamiento. Tiene que ser una gran estrella. Pero las estrellas más grandes se agotan más rápido. Solo 1-2 masas solares es el límite superior, para tener una vida útil de más de mil millones de años para la evolución.

Gran planeta rocoso proporciona más gravedad superficial. Esto es beneficioso para remover montañas y océanos profundos. Esto también es beneficioso para una atmósfera más delgada para facilitar el enfriamiento. Y beneficioso por tener más superficie de terreno. Y el interior del planeta se enfría menos, lo que permite más tiempo para la actividad tectónica. Y más volcanes permiten emitir más CO2, proporcionan un parche local de nuevos nutrientes, destruyen el hábitat antiguo localmente, lo que permite mantener la biodiversidad y permitir que ocurra la evolución, hacer que los volcanes sean eventos más locales y menos globales. No veo un límite para esta propiedad, aparte de que tener un planeta demasiado grande podría ser poco probable. Para una masa terrestre de 1000 y una densidad similar, la gravedad superficial será 10 veces mayor. Esto también ayuda a que la locomoción sea menos beneficiosa en general, más costosa, prohibiendo la mayor parte de la actividad animal. Esto también daña a las plantas, requiriendo que sean más fuertes, pero como la pregunta era 'por planeta' en lugar de 'por área', la mantendré. Tal planeta tendría 100 veces más área.

Cualquier forma de aumentar el flujo de nutrientes es beneficiosa. La lluvia de meteoritos es una forma, pero en la mayoría de los casos depende mucho del tiempo y es demasiado activa o demasiado pasiva. Tener otro planeta cerca, lo suficientemente cerca como para proporcionar calentamiento por mareas, que aumentaría el vulcanismo, no tiene ese problema. Para ello este segundo planeta debe ser al menos igual de masivo. Entonces, un mundo doble o un gigante gaseoso, ambos servirán. No debe ser una estrella, de lo contrario no será posible el enfriamiento. Y debe estar lo más cerca posible, para proporcionar la mayor parte del calentamiento de las mareas. La marea de agua también ayuda a la evolución.

La temperatura de la superficie debe ser óptimamente de unos 50 C. De modo que el agua no hierva, pero tampoco se congele. Esto también ayuda a proporcionar la mayor cantidad posible de vapor de agua, la mayor cantidad de lluvia. Algunos animales tienen una temperatura cercana a esa, por lo que en términos de biología parece estar bien. Más temperatura permite una vida más rápida. Significa que la materia en descomposición será destruida más rápido por los hongos, pero significa una evolución más rápida, y eso probablemente sea más beneficioso: los ecosistemas más evolucionados son más pesados ​​por área. Probablemente, un planeta más frío podría tener más biomasa si su suelo masivo consistiera en siglos de plantas muertas, todo lo cual puede considerarse biomasa. Pero el riesgo de glaciares parece más significativo a juzgar por nuestro planeta, así que iré por una ruta segura, planeta cálido.

Así que aquí lo tenemos. Un planeta pantanoso. Hostil a la mayoría de la vida tal como la conocemos, incluidos los humanos, pero que contiene la mayor cantidad de biomasa.

Un Venus de gran tamaño terraformado se convirtió en Dagobah. ¡Excelente!
La biomasa más grande posible en cualquier exoplaneta dado
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