¿Lunas de hielo y gigantes? ¿Tan cerca del sol?

Nuestro propio Sistema Solar tiene planetas menores con núcleo de hielo en el cinturón principal de asteroides (Ceres y Vesta, aparentemente, probablemente al menos uno de los otros más grandes), y Marte, incluso con una atmósfera significativa, es lo suficientemente frío como para que el hielo sea el principal. estado del agua allí.

Ahora, agregue un fuerte efecto invernadero, y es bastante plausible que un planeta cerca o justo fuera de la órbita de Marte tenga lunas que son principalmente hielo con capas protectoras de escombros o lodo congelado, y aun así recolectan y retienen suficiente calor solar para ser cálido en la superficie, por lo tanto, potencialmente tiene un clima subtropical o incluso tropical con una cuarta parte o menos de la insolación que recibe la Tierra.

Para un "Neptuno caliente", solo necesitas un Urano. El núcleo de Urano ya está caliente, pero aparentemente tiene prácticamente la misma estructura interna que Neptuno: atmósfera rica en hidrógeno, pero con un porcentaje relativamente alto de agua, amoníaco y compuestos orgánicos fríos, manto "aguanieve" de agua/hielo a presión de amoníaco. , y pequeño núcleo rocoso. Excepto que Urano aparentemente todavía está irradiando el calor interno del impacto que lo inclinó literalmente de lado. Si ese nivel de calor, internamente, ha tardado millones o miles de millones de años en irradiarse, un planeta frío que migró hacia el interior tardaría un período de tiempo similar en calentarse lo suficiente como para interrumpir la estructura del manto y el núcleo. La atmósfera se expandiría con el calor, lo que la convertiría en un aislante aún mejor, permitiendo que la radiación solar entrante sea capturada y re-irradiada sin que (mucha de ella) sea conducida más profundamente al planeta. Ahora, las lunas de hielo alrededor de un "Neptuno caliente" no tanto, las lunas no pueden hacer este truco, pero las lunas oceánicas con atmósferas no están del todo descartadas, dependiendo de qué tan caliente esté realmente el planeta. Si están demasiado calientes para contener agua en las lunas, entonces serán en su mayoría rocosas, por supuesto, y mucho más pequeñas que las grandes lunas de Júpiter, Saturno, Urano y Neptuno con sus profundos mantos y cortezas de hielo (y agua).

Snowball Earth era un planeta de hielo del Sistema Solar interior. Simplemente no se quedó así. Y a juzgar por las ubicaciones más parecidas a Marte en la Tierra, Marte también podría haber sido un planeta de hielo.

El problema es que ni la Tierra ni Marte fueron nunca una luna como Europa, y si la Tierra alguna vez fue lo suficientemente masiva como para ser considerada un mini Neptuno (no lo fue), estaba demasiado caliente para retener esa masa adicional.

Sin embargo, el ejemplo clave es la Tierra, y el hielo de la Tierra dura mientras que la Luna de la Tierra no lo hace debido a la atmósfera de la Tierra. Sin la atmósfera, toda el agua escaparía al espacio siempre que no esté congelada, y eventualmente se perdería (ver también: Marte). Si bien Titán demuestra que una luna de hielo puede tener una atmósfera espesa, entiendo que esto funciona solo debido a lo lejos que está del Sol y los detalles precisos de su órbita alrededor de Saturno. Parece muy poco probable que uno pueda cubrir la Luna de la Tierra con hielo y una capa de nitrógeno, sin que los dos se quemen muy rápidamente (parte del hielo duraría en cráteres profundos, como lo hace hoy, pero la mayoría no lo haría).

Entonces, para tener una luna de hielo del Sistema Solar interior, probablemente deba ser más masiva que las lunas de hielo con las que estamos familiarizados. Si la luminosidad de la estrella es un poco más baja, no estaría de más. E incluso entonces, es probable que la luna pase por fases de hielo y océano, debido a su geología/situación orbital/actividad solar/etc.

En cuanto al gigante de hielo, hemos encontrado exoplanetas de masa y composición similares en las zonas habitables de su estrella. El término "gigante de hielo" es un poco confuso, porque no está claro cuánto de los hielos en Urano y Neptuno están literalmente congelados. "Hielo" es un término extraño una vez que te alejas de los "cristales sólidos de H2O". Y como ya se ha señalado, si Urano retiene el calor del impacto que golpeó el sistema de lado, eso demuestra una cierta cantidad de aislamiento térmico de sus capas externas. Realmente, sin embargo, el término "gigante de hielo" es lo suficientemente nuevo y confuso como para llamar a Hadimus un "gigante de hielo caliente" que no dependería necesariamente de si el amoníaco líquido puede existir o no en su manto. Pero Urano sugiere que no es imposible.

Entonces, para resumir: la luna tendría que ser lo suficientemente masiva como para aferrarse a una atmósfera, y el gigante probablemente estaría bien, pero las características sospechosamente convenientes como el historial de inclinación e impacto (o la falta de ellos) ayudarían. ¿Quizás la luna es un mini-Marte capturado, que se beneficia del campo magnético de su planeta para ayudar a mantener su atmósfera y, por lo tanto, su hielo?

Claro, puede pasar. Solo depende de muchos factores. Si echamos un vistazo a nuestro Sistema Solar, Mercurio tiene un lado de hielo y es el más cercano al sol. Y es poco probable que un planeta que está muy cerca de su estrella madre tenga algún tipo de rotación, o que no esté bloqueado por mareas. Lo que significa que "la mayoría" de los planetas interiores serán medio hielo.

Las cosas se ponen diferentes cuando el planeta atrae a Venus y gira de todos modos. En cuyo caso, sí, eso es un gran no. Los vientos solares borrarían cualquier forma de atmósfera, lo que reduce la presión, lo que disminuye el punto de fusión del hielo, lo que significa que todo el hielo y el agua desaparecerán bastante rápido.

No habrá una Europa interior, es decir, una luna cubierta de hielo, porque hace demasiado calor para el hielo.

Y si tu planeta tiene una atmósfera muy espesa, como Venus, tampoco obtendrás hielo porque hará demasiado calor.

Sin embargo, existirán algunas extrañas excepciones, donde la gravedad, la presión, la rotación, etc., coinciden con la forma perfecta de crear un planeta de "hielo". Aunque todavía estaría caliente como el infierno. Además, tal planeta debe ser grande debido a la gravedad necesaria.