Los casquetes polares ecuatoriales y las selvas polares, ¿fantasía o realidad?

Primero, como señaló JDługosz , la órbita que ha dibujado tiene una excentricidad muy alta, mucho más alta que cualquiera de los planetas del Sistema Solar o muchos otros sistemas planetarios. Para tener algo que esté brevemente fuera de la zona habitable, pruebe algo como Gliese 832c :

Su órbita tiene una excentricidad de 0,180, lo que le permite salir de la zona habitable. El único problema es que está en la zona durante la mitad de su órbita y fuera de la mitad, no como su disposición.

Sin embargo, ya sea que elija su órbita o la mía, aún no obtendrá los efectos que desea todo el tiempo. La solución es cambiar el albedo del planeta en diferentes lugares. A continuación, puede utilizar la temperatura efectiva como una aproximación:

Creo que tu comentario sugiere la mejor manera de cambiar el albedo:

Sabemos por Iapetus que pueden ocurrir grandes cambios en el albedo con una transición relativamente pequeña en el medio. Con un albedo muy alto en el ecuador y los polos oscuros, deberíamos poder obtener la retroalimentación deseada. La nieve que cae en el ecuador aclararía aún más el albedo, y las plantas de color verde oscuro que crecen en los polos absorberían más luz.

Crean un ciclo de retroalimentación positiva.

Dale al planeta anillos que sombreen constantemente el ecuador.

Dependiendo del grosor del anillo y qué tan lejos esté su borde exterior del planeta, podría sombrear el ecuador lo suficiente como para hacer que permanezca significativamente más frío que el resto del planeta. Obviamente, el planeta debe estar lo suficientemente cerca de su estrella para que sus polos sean normalmente tropicales, pero la sombra del anillo evitaría que las cosas se salgan de control.

Supongamos un planeta con un núcleo proporcionalmente más grande que el de la Tierra. Este será menos rígido y, por lo tanto, más achatado que la Tierra, lo que hará que el ecuador sea más alto. Esto aumenta la posibilidad de glaciares ecuatoriales, que podrían unirse para producir un anillo de hielo (en lugar de una capa de hielo).

Mientras tanto, los polos estarán más cerca del núcleo y serán más tectónicamente activos, proporcionando calor geotérmico directo y mayores niveles de dióxido de carbono para un efecto invernadero.

Un poco de trampa, pero si en esta era las masas de tierra del planeta se han reunido para formar un supercontinente en gran parte en forma de anillo alrededor de la zona ecuatorial, entonces el empuje hacia arriba produciría cadenas de montañas que se cubrirían con nieve y glaciares, dando el efecto de una "banda polar" alrededor del planeta cuando se ve desde la órbita. Incluso sobre el terreno, las elevaciones generalmente altas servirían para mantener la masa de tierra más fresca, y los patrones de circulación de la atmósfera deberían proporcionar un flujo constante de precipitaciones para mantener la capa de nieve.

Con su inclinación axial propuesta, las "junglas" en las islas polares serían muy estacionales, con la jungla cobrando vida durante el período del "sol de medianoche" y la jungla polar opuesta quedando rápidamente inactiva (plantas sembrando y arrojando esporas, animales yendo en hibernación o cualquier equivalente que exista, migraciones extremas a los polos opuestos), lo que crearía un entorno interesante para los héroes, ya que la ecosfera cambiaría rápidamente y la mayoría de la vida evolucionaría para crecer y adaptarse a las cambiantes condiciones de luz a una velocidad vertiginosa. en comparación con la vida terrenal.

Los detalles sobre los patrones climáticos dependerían de las variables ambientales (qué tan altas son las cadenas montañosas, si el supercontinente es un anillo completo alrededor del planeta o si hay brechas, qué tan cerca estamos de la estrella, etc.), por lo que este es un posible punto de partida, pero podría cambiar drásticamente dependiendo de las variables que estén en juego.

Otra forma de hacer plausible este mundo es ubicarlo en un sistema estelar binario.

Ponga a Nabirmo en órbita alrededor de una estrella enana roja muy tenue cerca o incluso un poco más allá del borde exterior de su zona de habitabilidad. Se bloquearía por mareas con la enana roja, con su eje de rotación apuntando hacia la enana roja, pero si el sistema de la enana roja/Nabirmo estuviera en órbita alrededor de una estrella más grande y luminosa, también cerca del borde exterior de su zona habitable , obtendríamos una situación en la que el hemisferio no constantemente iluminado de Nabirmo recibiría el calor suficiente para evitar que se congele por completo. Si los planos orbitales de los tres cuerpos estuvieran estrechamente alineados, la estrella más brillante sería eclipsada por la enana roja cuando Nabirmo pasara por detrás de su estrella enana roja.

Un factor importante es que, si bien Nabirmo está sincronizado por mareas con una estrella roja tenue relativamente distante, sigue girando con su eje de rotación bloqueado hacia la enana roja, de modo que cuando es iluminado por la estrella más brillante, recibe un día-noche. ciclo sobre la superficie frente a esa estrella mientras Nabirmo está a ambos lados de la enana roja en su órbita. Cuando Nabirmo está entre la enana roja y la estrella más brillante, tanto las caras internas como las externas recibirían iluminación durante períodos más largos. Cuando la estrella más brillante está en el cenit del polo exterior (siendo el polo exterior el que está de espaldas a la enana roja), ambos hemisferios estarían recibiendo una iluminación constante, que sería mucho más tenue en el ecuador, de ahí el anillo de hielo ecuatorial.

Una respuesta alternativa a la primera que escribí es que Nabirmo tiene un eje de rotación muy inclinado sobre una estrella de clase GM bastante tenue, de modo que el eje de rotación se encuentra cerca del plano orbital en lugar de aproximarse perpendicularmente a él.

Además, Nabirmo tiene una órbita muy excéntrica, de modo que su distancia a su estrella principal varía considerablemente mientras permanece dentro de la zona habitable, de modo que la estrella principal está cerca del centro geométrico de la órbita elíptica en lugar de estar más cerca de un extremo de la misma. eso.

Si disponemos la órbita excéntrica de Nabirmo de manera que cuando el ecuador mira hacia el sol, está más lejos, y cuando un polo mira hacia el sol, está más cerca. Si la órbita es lo suficientemente rápida, posible solo con una estrella bastante tenue, entonces las largas noches en los polos no darán como resultado una cubierta de hielo particularmente pesada, que se derretiría rápidamente a medida que la duración del día comenzara a aumentar nuevamente. Sin embargo, cuando la duración del día y la noche son iguales, Nabirmo estaría más lejos del sol y la velocidad a la que el hielo se derretía sería más lenta.

El resultado de esto, si los parámetros de excentricidad orbital y la luminosidad y masa solar se equilibraran cuidadosamente, sería la deseada banda de hielo ecuatorial, donde una gruesa acumulación de hielo ecuatorial aumenta el albedo local y mantiene fresco el ecuador incluso cuando Nabirmo se acerca a su sol. más de cerca en primavera/otoño.

Dos teorías:

1)

Imagino un planeta que gira significativamente más rápido que la Tierra y por esta razón y posiblemente por otras razones tiene una forma más achatada. Tiene un anillo de continentes conectados alrededor del ecuador y tiene océanos del norte y del sur con otros continentes e islas en ellos.

Los continentes ecuatoriales tienen cadenas montañosas y mesetas muy altas y tienen una altitud promedio de aproximadamente una milla más alta que la tierra alrededor de los polos y la superficie de los mares polares. Por lo tanto, los continentes ecuatoriales tienen menos gases de efecto invernadero sobre ellos que las áreas alrededor de los polos.

Las partes más altas de los continentes ecuatoriales están cubiertas de glaciares que reflejan la luz solar hacia el espacio. Los polos están sobre secciones más delgadas de la corteza y se filtra más calor interno en las regiones polares que en las regiones ecuatoriales con una corteza mucho más gruesa debido a la forma achatada del planeta y los continentes encima de eso.

El eje de giro del planeta está casi en el plano en el que gira alrededor de su sol. Por lo tanto, durante el verano del hemisferio norte, las regiones polares del norte reciben luz solar directa casi vertical durante todo el verano y se calientan mucho, mientras que las regiones polares del sur están en sombra y noche durante todo el invierno y se están refrescando.

En el invierno del norte es lo contrario, las regiones polares del norte están en la oscuridad todo el invierno y se refrescan, mientras que las regiones polares del sur están en verano y la luz del sol casi vertical constante y se calientan.

Durante esas estaciones las regiones ecuatoriales reciben la luz del sol en ángulos muy bajos y no se calientan mucho, y cada cerro y montaña proyecta una sombra muy larga y fría.

En las estaciones de primavera y otoño, el ecuador recibe luz solar vertical directa, pero casi toda se refleja hacia el espacio y no calienta mucho la superficie. Y dado que el planeta gira, habrá días y noches rápidos en todo el planeta durante esas estaciones, por lo que el calor no se acumulará en ninguna región.

Las regiones polares recibirán luz solar durante el día durante las estaciones de primavera y otoño, pero será en ángulos muy bajos y no calentará mucho la superficie.

Así las regiones ecuatoriales, por ser frías y heladas todo el año, no podrán calentarse y permanecerán frías y heladas todo el año. Las regiones polares tendrán estaciones normales siendo más calurosas en el verano y más frías en el invierno. Pero pueden ser más cálidas durante el invierno que las regiones ecuatoriales durante todo el año.

2)

Otra teoría es que una luna A del tamaño de la Tierra orbita un planeta gigante gaseoso B que orbita una estrella C. La rotación de la luna A se ha ralentizado hasta que siempre mantiene la misma cara hacia el planeta B, su período de rotación y el período orbital tienen la misma longitud.

La órbita de la luna A alrededor del planeta B podría tomar alrededor de un solo día terrestre. Las lunas galileanas de Júpiter orbitan a distancias y periodos de 421.700 kilómetros y 1,769 días (Io), 676.938 kilómetros y 3,551 días (Europa), 1.070.400 kilómetros y 7,154 días (Ganímedes), y 1.882.700 kilómetros y 16,689 días (Calisto).

Le gustaría que la luna orbitara más rápido para tener un campo magnético lo suficientemente fuerte como para protegerla del viento solar.

Y a medida que la luna A obita al planeta B, se alejará gradualmente más y más del planeta B, a medida que la luna de la Tierra se aleja gradualmente de la Tierra. Hasta que eventualmente el período orbital de la Luna A alrededor del Planeta B será igual en longitud al período orbital del planeta B alrededor de la estrella C.

Entonces, la luna A rotará a tal velocidad que siempre mantendrá el mismo lado mirando hacia el planeta B y lejos de la estrella C y el otro lado mirando hacia el lado opuesto del planeta B y hacia la estrella C.

El punto sub estelar de la luna A siempre recibirá luz vertical directa de la estrella C y se calentará cada vez más. El agua caliente en los océanos y el aire caliente en la atmósfera fluirán desde el punto subestelar hacia el lado opuesto del planeta que no recibe luz de la estrella C. Como allí no reciben luz de las estrellas, normalmente se congelarían.

Pero el punto opuesto al punto subestelar en la luna A apuntará hacia el planeta B, un enorme planeta gigante gaseoso que podría tener un alto albedo y podría reflejar mucha luz de la estrella C hacia el lado de la Luna C y calentarla. arriba. Por lo tanto, la luna A podría tener un área caliente que recibe luz directa constante de la estrella C, un área cálida opuesta que recibe la luz de la estrella C reflejada en el planeta B y un área fría en el borde entre los dos hemisferios.

¿Podría un planeta gigante gaseoso y su luna hipotética del tamaño de la Tierra orbitar una estrella lo suficientemente cerca como para obtener tanta luz y calor de la estrella como la Tierra obtiene del Sol?

Sí. Tal planeta se llama Júpiter caliente y es uno de los tipos de planetas extrasolares más comúnmente detectados. El Júpiter caliente con el año más corto, WASP-19B, tiene una masa de 1,15 masas de Júpiter y orbita WASP-19 a una distancia de aproximadamente 0,1655 unidades astronómicas y un año de aproximadamente 0,788 días terrestres.

¿Podría un planeta orbitar dentro de la zona habitable de una estrella y tener un año tan corto?

TRAPPIST-1g tiene un radio orbital de 0,0451 unidades astronómicas y un año de 12,352 días terrestres, y orbita dentro de la zona habitable de TRAPPIST-1. TRAPPIST-1f tiene un radio orbital de 0,037 unidades astronómicas y un año de 9,2066 días terrestres, y orbita dentro de la zona habitable de TRAPPIST-1. TRAPPIST-1e tiene un radio orbital de 0,028 unidades astronómicas y un año de 6,099 días terrestres, y orbita dentro de la zona habitable de TRAPPIST-1.

Por lo tanto, es ciertamente posible calcular los parámetros de un sistema estelar donde una luna A habitable del tamaño de la Tierra bloqueada por mareas orbita un planeta gigante gaseoso B que orbita una estrella C, y donde el período orbital de la luna A alrededor del planeta B y el período orbital del planeta B alrededor de la estrella C son idénticos durante una corta era según los estándares astronómicos.

Por lo tanto, un lado de la luna A siempre podría mirar hacia la estrella C y el otro lado siempre podría mirar hacia el planeta B.

En la Tierra y los planetas que tienen características orbitales similares a las de la Tierra, el anillo alrededor del ecuador es la zona tropical cálida y las zonas templadas son los anillos al norte y al sur de los trópicos, y las zonas polares frías son círculos rodeados por los anillos de la zona templada.

En la luna A, el círculo alrededor del punto sub estelar sería la zona tropical cálida, rodeada por una zona templada en forma de anillo, y la zona fría sería un anillo alrededor de la zona crepuscular en el límite entre el día eterno y la noche eterna. Excepto que la luz de la estrella C reflejada en el planeta B podría hacer que el lado opuesto tenga un patrón climático similar, aunque probablemente no tan cálido.

Este arreglo orbital le da a la luna A habitable el arreglo deseado de zonas tropicales, templadas y polares, excepto que no se centran alrededor de los polos de rotación de la luna A. Por supuesto, uno siempre podría afirmar que el punto subestelar y el punto subplanetario son los "polos de temperatura" de la luna A, o tal vez llamarlos los polos este y oeste.

Mi respuesta es un poco más abstracta, pero se basa en la sugerencia de los anillos.

Esencialmente, para obtener el efecto del ecuador de hielo más frío, necesitarías algo que "invierta" el efecto del sol.

La forma más fácil de hacer esto es tener una luna del tamaño adecuado que siempre mire hacia el sol (algo así como un eclipse lunar permanente). Tendría que ser más pequeño que la luna de la tierra, ya que solo quieres bloquear el ecuador, o quizás más lejos del planeta.

Hablando físicamente, no estoy seguro de cómo sería esto, pero básicamente la luna tendría una rotación del planeta, pero estaría bloqueada por las mareas de la estrella de la que desea bloquear el calor.

Luego puedes señalar que los polos reciben calor porque están fuera de la sombra de la luna. Ajusta el tamaño de la luna para aumentar/reducir el tamaño del ecuador de hielo.

Si la ciencia ficción no está fuera de la puerta, entonces podría incluir un "anillo inhibidor" gigante construido para rodear el planeta por un grupo anterior de extraterrestres diseñados para producir un área fresca para un planeta "casi demasiado caliente para la vida".