Si un planeta tiene un núcleo de material súper denso, ¿cómo podría afectar eso a la composición geológica de ese planeta?
Específicamente: imagine un planeta de tamaño lunar, con geología y densidad similares a las de la Tierra. Si el centro de ese planeta es una masa muy pequeña de unobtanio súper denso que no puede colapsar sobre sí mismo (piense en la densidad de una estrella de neutrones. Este material súper denso es aproximadamente el 97.3% de la masa terrestre comprimida en el tamaño de una cabina de ducha), ¿cómo ¿Afectaría eso a las capas circundantes de este planeta?
¿Las capas normalmente densas de la tierra simplemente se aplanarían contra el núcleo y el resto también se volvería superdenso?
¿Podría este planeta contener agua líquida y una atmósfera?
Gracias por la respuesta.
No tendrías atmósfera y casi nada de agua líquida.
Correcto, el ambiente. La gravedad del planeta será bastante extraña, considerando que casi todo el material gravitacional estará en el mismo centro. Sin embargo, tendrás que preguntarle a alguien que sepa más sobre esas cosas que yo. Mi preocupación sería que, sin un gran núcleo giratorio, no hay campos magnéticos que protejan al planeta. Eso lo coloca inmediatamente en algún lugar cercano a un escenario similar a Marte, independientemente de cualquier otra cosa. El viento solar destruirá tu atmósfera y las matemáticas simples mostrarán que no tienes mucho que perder. El volumen de vuestro planeta es pequeño, por lo que no tardaréis mucho, astronómicamente hablando, en perder vuestros elementos más ligeros. Esto bajará la temperatura y la presión, perdiendo el agua que tengas en la superficie.
En segundo lugar, especificó que tiene un planeta de tamaño lunar, pero el 97,3% de la masa está en el centro, en un bloque del tamaño de una ducha. Comparado incluso con la Luna, eso es absolutamente pequeño. Incluso si asumimos un puesto generoso de tal vez , eso quiere decir que tienes prácticamente toda tu masa en...espéralo... % de tu planeta. Eso es insignificante. El 3% de la masa de la Tierra es aproximadamente lo que significa que la densidad de todo lo que no sea su núcleo es, en promedio, . Eso no suena tan mal; se trata de la densidad promedio del hierro fundido, y es más que la Tierra, que es aproximadamente . Sin embargo, considera que este planeta es mucho más pequeño. Una vez más, no sé qué le haría esto a un planeta, pero sería extraño; obviamente no sucede en la naturaleza. Lo primero que viene a la mente es la gravedad: este planeta tendría, en la superficie, una atracción gravitatoria de . eso es sobre por lo que cualquier ser humano, y la mayoría de los animales, estarían muertos en la superficie. Ningún organismo grande puede sobrevivir en eso. La mayoría de las plantas en la tierra tampoco pueden. Por otro lado, podría ayudarte a mantener un ambiente por más tiempo.
Por último, especificaste que el unobtanium no colapsa mágicamente, pero no dijiste nada al revés. La materia de las estrellas de neutrones se mantiene así a través de una gravedad verdaderamente enorme, y nuestro planeta no se acerca a eso. Sin supergravedad para mantenerlo bajo control, el núcleo del planeta explotará. Una cucharadita de materia de estrella de neutrones producirá aproximadamente de energía a medida que decae; tienes mucho más. Tu planeta durará tal vez unos minutos antes de que se vaporice. Con la cantidad de materia, producirá la producción de energía aproximada del sol durante 14 días seguidos. No quedará nada de su planeta y todo lo que lo rodea.
Me encantó la respuesta de Serenical y la voté. Tu también deberías. Además, piensa en esto:
Un objeto de tamaño lunar con una gravedad similar a la de la Tierra experimentaría:
Grave cizallamiento gravitatorio a lo largo de la curvatura de su superficie y radialmente desde el centro. En otras palabras, cualquier cosa más grande que una ameba tratando de vivir en ella probablemente sería destrozada.
No creo que la masa que no sea de unobtainio colapse (podría estar equivocado al respecto, si lo estoy, será una pequeña estrella gloriosa por un breve período de tiempo), pero será magma sobrecalentado. ¿Recuerdas lo que sucede cuando los patinadores sobre hielo retraen sus brazos? Sí, giran más rápido. La velocidad de rotación de la masa lunar será tremenda. Con todas las fuerzas en juego, creo que la masa que no es de unobtainio (toda) sería un líquido hirviendo. Sin superficie sólida. De hecho, podría vaporizarse en un planeta enano gaseoso.
El problema es que es mucha masa en un espacio muy pequeño. No es propicio para la estabilidad.
Editar
Corte gravitacional: en comparación con la fuerza de la gravedad, el radio de la tierra es lo suficientemente grande como para que puedas conceptualizar la superficie como un plano. A medida que las personas caminan a lo largo de ese plano, la fuerza de la gravedad es estadísticamente la misma en todos los lugares donde pasan los pies, el torso y la cabeza.
Pero estás reduciendo seriamente el radio. Ahora la fuerza se concentra más cerca del suelo que más alto. Tendría que hacer cálculos matemáticos para probarlo (me disculpo por no tener tiempo), pero caminar tendría un efecto menor, caerse y levantarse tendría un efecto mayor. Los edificios no podrían resistir el corte (en mi opinión).
Por "cizallamiento" me refiero a diferencias sustanciales en la fuerza gravitatoria entre dos regiones cercanas.
Rotación: a medida que un objeto de masa X se acerca a su centro, gira más rápido. Aquí hay un ejemplo aceptable:
Piensa en un cilindro dibujado alrededor del patinador. Comienza con el radio A (la extensión exterior de su pierna). A medida que tira de la pierna por encima de la cabeza, el radio se reduce al radio B y gira más rápido. Este es un aspecto de la conservación de la cantidad de movimiento .
Entonces, el objeto de tamaño lunar (radio más pequeño que la Tierra) tiene la misma masa que la Tierra. Debe girar más rápido. Mucho más rápido.
Hagamos algunos números.
La masa de la Tierra comprimida a 3m^3 es aproximadamente 2e24 kg/m^3 . Eso es 10 millones de veces más denso que una estrella de neutrones . Esta estaría formada por materia degenerada de quarks.
Una estrella de neutrones se forma cuando una estrella que no tiene suficiente masa para convertirse en un agujero negro estelar colapsa. Se vuelve tan denso que su gravedad supera la fuerza electromagnética manteniendo separados a los electrones y los positrones. Se fusionan para formar neutrones. Los neutrones no pueden comprimirse más porque la fuerza nuclear fuerte se vuelve repulsiva a 0,7 fm.
Pero eres 10 millones de veces más denso que eso. En sus densidades, se teoriza que incluso los neutrones se descompondrían en quarks y gluones . También sería muy, muy, muy caliente del orden de 1e12 Kelvin. Con tan poca masa (y, por lo tanto, gravedad) para mantenerse unido, inmediatamente explotaría.
Supongamos que nada de eso sucede, no está a una temperatura cosmológicamente alta y no se explota en parte. Es mágicamente muy denso. Todavía hay gravedad de qué preocuparse. ¿Qué está pasando con la materia normal adyacente a esta cabina de ducha infernal?
La gravedad newtoniana es .
Junte eso y obtenemos 402,000,000,000,000 N o 4e14 N. ¿Cuánta fuerza es eso?
Es mucho. Cualquier cosa adyacente al núcleo se aplanará inmediatamente sobre el núcleo. Cualquier cosa por encima de eso colapsará. Su planeta se derrumba en una fina capa de materia degenerada en la superficie de la ducha.
Se pone peor.
La gravedad se debilita con el cuadrado de la distancia desde el centro de masa. A 2 metros de la peor ducha del universo, la atracción gravitacional es 4 veces menor. A 4 metros es 16 veces menos. A 8 metros es 64 veces menos. Este gradiente de fuerza extremo se conoce como fuerza de marea y desgarra las cosas.
Imagine una roca de 8 metros de altura a 8 metros del núcleo. El extremo más cercano al núcleo está a 8 metros de distancia y experimentará o 6e12 N. El otro extremo está a 16 metros y experimentará o 1,5e12 N. La roca será desgarrada por 4,5e12 N, la fuerza de 100.000 cohetes Saturno V.
Se pone peor.
La fuerza de toda esta materia normal que cae en el denso núcleo de unobtanium y se comprime producirá más energía de la que me gustaría calcular. Vamos a calcularlo.
Digamos que un trozo de roca cae hacia el núcleo en este intenso campo gravitacional. Como estamos lidiando con un campo de gravedad tan grande como loco, usaremos la relatividad especial. Puedes ver la ecuación derivada aquí .
Corriendo los números, cayendo desde solo 2 metros va a 20,000,000 m/s o alrededor del 6.5% de la velocidad de la luz. A partir de 4 metros va al 8%. A partir de 10 metros va un 8,9%. Desde los 100 metros va al 9,4% y no se vuelve mucho más rápido por encima de eso.
Podemos calcular su energía cinética con las fórmulas de la relatividad especial...
1 kg a 0,094c impactará el núcleo con aproximadamente 4e14 J o aproximadamente 100 kilotones de TNT.
Entonces, la roca que rodea el núcleo se panqueca brevemente sobre el núcleo antes de volar el planeta en pedazos.
Tengo un montón de problemas con lo que ha llegado hasta ahora:
Material de estrella de neutrones en auge: de acuerdo. Sin embargo, solo se especificó como unobtaininum de esa densidad, podría no explotar.
El planeta que tiene una geología similar a la de la Tierra: no, no va a suceder. El problema es que no tienes suficiente materia normal para que la radiactividad mantenga el núcleo fundido. Sin placas tectónicas. El planeta se erosiona hasta quedar prácticamente plano y permanece allí.
Atmósfera: Nada dice que el unobtainio no pueda generar un campo magnético. Sin embargo, no va a tener una atmósfera porque un mundo de ese tamaño no puede contener una. No es la gravedad de la superficie lo que cuenta para mantener una atmósfera, es la velocidad de escape. La velocidad de escape está determinada tanto por la gravedad de la superficie como por la rapidez con la que desciende con la distancia. Su objeto del tamaño de la Luna no tiene ni de lejos la gravedad total de la Tierra.
Puro gravitacional: estoy desconcertado aquí.
En primer lugar, cualquier criatura que realmente viviera en un entorno de este tipo tendría la curvatura adecuada, el borde estaría integrado y no causaría ninguna fuerza anormal sobre ellos.
En segundo lugar, aunque puedo ver que hay tal efecto si estuvieras caminando por el núcleo, este es un mundo del tamaño de Luna. El horizonte está mucho más cerca que en la Tierra, pero sigue siendo básicamente plano.
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