¿Podría existir un planeta hecho completamente de agua?

Se han descubierto algunos exoplanetas que podrían ser lo que buscas. Gliese 436_b podría estar cerca de lo que está preguntando aquí, pero probablemente contenga un núcleo rocoso (aunque pequeño).

El componente aquí que hace que estos planetas sean viables es lo que se conoce como "hielo caliente": el agua en realidad tiene alrededor de 10 a 12 estados sólidos (solo uno de los cuales es el hielo que conocemos). Bajo presión extrema, las moléculas de agua toman otras formas, todas las cuales podrían actuar como un núcleo sólido para un planeta de agua. Piense en el carbono y los muchos estados que puede tomar bajo diversas presiones (desde el grafito hasta el diamante): el agua tiene algunas de las mismas propiedades.

Si puede leer el artículo, aquí hay un diagrama de fase de agua que muestra sus diversas formas.

Una superficie de agua líquida con varias formas de agua sólida debajo es más que factible. Incluso podría soportar un campo magnético.

Agregado: después de leer ese artículo más... hay al menos 15 polimorfos de hielo, un poco más que mi estimación de 10-12.

Más añadido:

Tuve que investigar esto un poco, pero aparentemente algunas de estas estructuras de hielo son más que capaces de ser magnéticamente conductoras y deberían funcionar como un núcleo de metal. Es más que posible que este mundo oceánico pueda soportar un campo magnético lo suficientemente fuerte como para proteger al mundo.

Y aún más añadido:

http://www.cfa.harvard.edu/news/2012-04 Parece que hemos encontrado algunos de estos ahora.

Estos planetas tienden a formarse en los confines de un sistema solar donde el hielo es más abundante. Luego, el planeta 'migra' hacia el interior y hacia la zona habitable. Lo que califica como 'migra' está un poco más allá de mí, pero aunque es poco probable que se forme en la zona habitable, puede mudarse a ella. Si eso es estable o no y por cuánto tiempo permanecerá, hay otra pregunta.

Es plausible tener un planeta hecho casi en su totalidad de agua (la atmósfera es parte del planeta). Hay tal planeta en el libro Lockstep de Karl Schroeder . No es un dispositivo clave de la trama, pero de todos modos es una gran historia.

Sin embargo, es muy poco probable que un planeta así ocurra de forma natural. No es imposible, el universo es tan grande que suceden cosas altamente improbables todo el tiempo. Realmente no me reí a carcajadas por la historia de Lockstep, pero si es fundamental para tu trama, los lectores pueden examinarla más de cerca. Lo más probable es que tengas un núcleo rocoso.

No estoy seguro de que tengas casquetes polares. Lo más probable es que sea todo líquido o todo congelado. Sin masa de tierra para anclar, el hielo fluiría libremente y no se acumularía en un solo lugar.

Sin embargo, suena como un lugar limpio. Especialmente si colocas una luna a su alrededor para un maremoto literal que rodea el planeta.

Mientras acepte un núcleo de hielo en lugar de un núcleo de agua líquida, no hay problema con la estabilidad; una vez que el mundo del agua exista, será lo suficientemente estable. Aunque cualquier cosa que normalmente robaría a un planeta su atmósfera sería un problema serio.

¿Cómo puedo hacer este reclamo sin hacer números o buscar referencias? Bueno, la Tierra tiene una hidrosfera estable en la gravedad normal de la Tierra, de ahí se deduce, a menos que no entienda bien cómo funciona la gravedad, que un planeta de menor densidad con una gravedad superficial aproximadamente normal de la Tierra podría tener una hidrosfera estable.

Y hay gigantes gaseosos con densidades más bajas que el agua y gravedad superficial más alta que la tierra, por lo que tampoco es necesario hacer esos cálculos.

El mecanismo plausible es la parte difícil. Básicamente, está pidiendo que haya mucho oxígeno en la órbita del agua, pero casi nada de carbono, silicio, aluminio u otros elementos comunes y creados de manera similar que crearían un núcleo sólido. Si acepta la existencia de cantidades significativas de metano, amoníaco y dióxido de carbono, eso ayudaría un poco, pero no ayudaría con el aluminio y el silicio. De hecho, el azufre, el hierro y el níquel probablemente tendrían que existir en cantidades significativas en algo del tamaño del mundo del agua.

Entonces, esencialmente, esta pregunta podría reescribirse como "¿Hay alguna manera de que una estrella se convierta en nova o supernova de una manera que cree una gran cantidad de oxígeno, pero cantidades insignificantes de otros metales?" (metal = no hidrógeno o helio) Por casualidad, como no experto, lo dudo mucho. Las reacciones no son lo suficientemente deterministas para eso.

En cuanto a que esos otros elementos se agoten justo antes de la formación del planeta ... Eso puedo ver que sucede, pero en mi humilde opinión, solo lo reduciría a un núcleo muy pequeño de "no agua" en el mejor de los casos. Incluso si asume que algún incidente extraño eliminó todo lo que no desea, los elementos no deseados aún estarían en el mismo sistema estelar y algunos de ellos eventualmente regresarían como polvo, cometas y otros desechos similares cayendo en el tiempo. Por lo tanto, el estado de ausencia de núcleo sin agua no sería estable con el tiempo.

Algunos han sugerido la eliminación biológica de elementos más pesados. Consideré esto, pero mientras agota los elementos de la solución de agua, en realidad los convierte en una forma sólida insoluble que después de que el organismo muere se cae. Entonces, en lugar de ayudar a deshacerse de un núcleo sólido, en realidad agrega el requisito de vulcanismo o algún otro método de reciclaje para que los elementos vuelvan a la solución, si desea tener formas de vida nativas.

Debo agregar que, dado que el planeta tendría una densidad más baja que la Tierra y necesita una gravedad superficial similar para retener el agua y evitar acumular hidrógeno y helio y convertirse en un gigante gaseoso, necesariamente debe tener un radio y una masa mucho mayores que la Tierra. Esto está implícito en las matemáticas que descarté antes como "no es necesario". Esto a su vez implica que el núcleo tiene una presión significativamente más alta que nuestro núcleo. Esto significa que si hay metales presentes, el núcleo será metálico. El "núcleo de hielo" falla porque la presión expulsará el agua del núcleo.

Por supuesto, un núcleo pequeño estaría cubierto de hielo exótico, por lo que la diferencia con el núcleo de hielo podría ser insignificante en la práctica.

De http://www.expanding-earth.org/page_10.htm

La afluencia diaria de meteoritos y polvo de meteoritos es bien conocida por los científicos, pero el volumen total de masa que se agrega diariamente a la superficie de la Tierra es difícil de estimar y no está bien documentado. Las estimaciones del volumen total publicadas por la NASA varían ampliamente (¿o enormemente?) solo para el polvo, desde tan solo 1000 toneladas/día (300 000 toneladas métricas/año, Dubin y McCracken, 1962) a 55 000 toneladas/día (20 000 000 toneladas/año). yr, Fiocco y Colombo, 1964). Sin embargo, una estimación más reciente sitúa el volumen de acumulación de polvo en aproximadamente 78 000 toneladas/año, o 214 toneladas/día.

Es probable que su planeta de agua también sea el lugar de descanso de grandes cantidades de materia sólida cósmica, y que los meteoros más grandes se hundan hacia el centro. Las partículas del tamaño de polvo pueden permanecer en suspensión, especialmente si la superficie es turbulenta.

Cuanto más viejo sea su planeta, es probable que su centro se vuelva menos acuoso.

Obviamente es posible: su propia gravedad mantendría las megagotas de agua juntas sin ningún problema.

Problema: falta del núcleo de metal significativo ==> falta de campo magnético propio ==> falta de magnetosfera ==> las erupciones del viento solar despojan las capas superiores de la atmósfera de su mundo acuático, y las gotas pueden evaporarse en unos pocos cientos de millones de años (se perderán masa constantemente, y habrá competencia entre la evaporación y la caída de los desechos espaciales).

Editar: Parece que una gota de agua lo suficientemente grande puede comprimir el agua con su propia gravedad lo suficientemente fuerte como para crear un núcleo magnético giratorio. Me alegro de haber podido insinuar las preguntas correctas que se deben hacer y contribuir a la mejor respuesta.

Bueno, los gigantes de hielo en nuestro sistema solar (Neptuno y Urano) son en gran parte agua y hielo. Urano en particular tiene un núcleo rocoso más pequeño, por lo que una versión exagerada de Urano podría ser tu modelo. Por supuesto, eso es bastante diferente de una Tierra sin tierra con océanos hasta el fondo.
Por un lado, la atmósfera es mucho más espesa (aunque no tanto como Júpiter y Saturno). Eso es algo de lo que quizás no pueda escapar, ya que la atmósfera tendría que ser pesada en hidrógeno ligero pero lo suficientemente pesada como para causar presiones favorables para el agua líquida. Es casi seguro que el hidrógeno será el elemento más común (con el helio en un distante segundo lugar); la única razón por la que tenemos poco en nuestra atmósfera es que el viento solar probablemente se lleve la mayor parte durante la formación. Si le sucediera lo mismo a su mundo acuático, el vapor de agua primitivo probablemente también desaparecería. Además, el formato del "agua" probablemente no sea al que estamos acostumbrados. Si bien la "superficie" de estos planetas es frígida, se calientan a medida que se profundiza en el núcleo. Lo que termina es probablemente una combinación de formas exóticas de hielo y líquido sobrecalentado. Probablemente no sea un lugar donde quieras practicar tu espalda...

La única forma en que vas a tener un planeta así es si es una construcción artificial.

Supongamos que reúne suficiente agua en un lugar de alguna manera. Sí, puedes tener un cuerpo de H2O con suficiente gravedad propia para actuar como un planeta. Sin embargo, no obtendrás un mundo acuático puro:

1) El centro va a ser sólido. A las presiones involucradas, el agua se congelará. No puede superar esto con un núcleo caliente porque el calor necesario hará que el núcleo hierva: convección importante, la diferencia de temperatura disminuye.

2) Los planetas reales están en entornos con escombros flotando. ¿El asesino de dinosaurios golpea? Ahora tienes un pequeño núcleo rocoso en tu mundo acuático.

Voy a tratar de responder parte de la pregunta. La pregunta "¿es posible?" ha sido respondida en su mayoría. Intentaré describir la posibilidad de que exista uno que se sepa que ayude con la pregunta.

La NASA, etc. ha descubierto una cantidad asombrosa de exoplanetas en los últimos años, y un GJ1214b en 2012 parece estar completamente hecho de agua (la atmósfera podría no ser 100% "agua"); la superficie parece ser líquida y el centro no es "hielo" sino agua altamente comprimida; hay una diferencia. Entonces sí, sería H2O comprimida que todavía no es hielo, pero no es agua congelada.

Hago hincapié en que "parece ser", y estoy de acuerdo en que es muy probable, pero los detalles no están tan bien confirmados como nuestros vecinos más cercanos.

Recuerda que para que el planeta sea principalmente agua:

• Debe existir en el punto óptimo de temperatura entre el hielo y el vapor de agua . No solo en la superficie, sino en la mayor parte de su profundidad. Parece contradictorio. Eso impone grandes restricciones a su sol en términos de distancia y calor.
• Esto no es estable en el tiempo: su gravedad debe ser suficiente para minimizar las pérdidas por escape atmosférico . Eso podría implicar un núcleo de hielo-IX, agua-VI, -VII o algo así: puede hacer los números.
• Pero de todos modos, sin una fuente de agua o radiactividad interna en el núcleo, tal planeta tendría pérdidas atmosféricas continuas . ¿Necesita existir durante 1 millón de años? 1 mil millones? ¿más? ¿También consideramos esto sobre el ciclo de vida de su sol?
• No sé si su superficie hierve o se evapora si eso es peor para las pérdidas, pero me imagino que lo sería.
• Si todo es agua, hay una suposición implícita de que gira continuamente , es decir, nunca tiene un lado oscuro helado. ¿Pero la viscosidad dinámica de fluidos no mata la rotación muy rápidamente en una esfera de agua? Por lo tanto, seguramente terminas con un lado oscuro helado. A menos que su "año" de orbitar el sol sea tan corto que el lado oscuro nunca se congele => impone enormes restricciones en el radio y el período orbital. (Pero si el radio orbital se vuelve muy pequeño, hierve... el sol está bombeando demasiado calor al planeta y la atmósfera se escapa)
• Por lo tanto, requerimos que toda esta disposición esférica(/geoide) orbital-térmica-gravitacional-de presión sea estable a lo largo del tiempo, y durante el ciclo de vida de su sol, y para la mayoría de las profundidades del planeta. Intuitivamente, esto parece ser numéricamente inverosímil, antes de escribir una sola ecuación.

Tuve algunos pensamientos.

Primero se necesita separar el agua de los demás elementos, y suponiendo que se lleva a cabo en una situación de confianza, luego se extrae el agua de eso y finalmente se usa el agua pura para hacer un solo cuerpo.

Se ha señalado que un cuarto de millón de millas de distancia es un lugar extraño para que un planeta conserve la mayor parte de su litosfera, para señalar que la luna se formó a partir de las partes más ligeras después de que la tierra se fraccionó. Si ocurriera un impacto similar en un mundo acuático, es posible que no tenga el mismo efecto fácilmente. Pero ese es el punto de partida y desarrollo esa idea básica.

Además, podría ser un satélite de un planeta gigante, ¿lo suficientemente justo? Después de todo, aquellos que estudian las condiciones presentes en la superficie llaman a Titán un planeta terrestre , y su ubicación no entra en esa definición.

Un paso intermedio importante es tener asteroides de hielo. Tenemos cuerpos que tienen parches de hielo entre trozos de diferentes tipos. Solo necesitamos esos trozos para estar solos.

(Aparte, tenga en cuenta que Enceladus tiene giesers que expulsan agua a velocidad orbital, formando un tenue anillo de agua alrededor de Saturno).

Entonces, primero obtienes planetoides que son lo suficientemente grandes para fraccionarlos pero lo suficientemente pequeños para enfriarse por completo y luego se rompen sin vaporizarse por completo. Las colisiones descentradas pueden crear asteroides compuestos únicamente por las capas exteriores de hielo.

Se pueden plantear varias ideas sobre cómo se separan de los fragmentos rocosos. Uno de ellos es que el cuerpo principal se mantiene en resonancia y no abandonará fácilmente esa órbita, incluso si es perturbado. Solo las piezas lo suficientemente pequeñas que se desprenden de él harán una excursión y posiblemente quedarán atrapadas en una resonancia diferente , donde se combinan y se suman a un cuerpo solo de agua.

Al ser un gran bombardeo primario, tardío vendrá de esta manera, derribando más piezas, repetidamente durante millones de años. Si un cuerpo principal es demasiado grande, ¿qué tal un cinturón de cuerpos separados más pequeños? Se juntan con el tiempo, no es difícil porque todos van por el mismo camino. Las piezas pequeñas pueden salir despedidas del cinturón debido a las hondas gravitatorias.

O bien, un cuerpo grande que se fraccionó y solidificó puede romperse (quizás debido a cambios de volumen debido al cambio de fase y al enfriamiento o recalentamiento en una órbita muy excéntrica) y luego se acerca a un gigante y las fuerzas de marea separan la pila de escombros sin calentarse. ¡eso! En una aproximación, las piezas de las capas exteriores quedan capturadas en una cohorte y las piezas interiores en otra. O el hielo débil estaba más agrietado y era más fácil desgarrarlo. Ahora no podemos hacer que se reforme dentro del límite de Roche (¡eso lo destrozó!) Pero eso fue solo el perigeo de un acercamiento singular al gigante. Su nueva órbita se circulariza y se vuelve a combinar, quizás con la ayuda de puntos de Lagrange o resonancias.

Una variación de eso: un acercamiento cercano hace que las fuerzas de marea tiren de la superficie líquida de un cuerpo, tomando limpiamente solo el líquido y no el sólido duradero a esa distancia. Esto formaría tres lóbulos, como mareas de velocidad de escape. Podrías terminar con un planeta denso con dos lunas de agua, o podrían recombinarse. Tener dos elimina el problema de combinar liberando demasiada energía. A menos que un anillo de vapor transfiera material del más pequeño al más grande a lo largo del tiempo geológico.

¿Suficiente? Comida para el pensamiento.

Tu mundo de agua debe nacer como una luna de hielo

Las lunas heladas son lunas que consisten principalmente en hielo y agua, es posible que el núcleo esté formado por Ice II o algún otro polimorfo de hielo de agua. Ahora, esto no es de ninguna manera lo que quieres, pero si hacemos que esta luna helada orbite un gigante gaseoso y luego hagamos que este gigante gaseoso cambie su órbita de una órbita estilo Júpiter a una órbita caliente de Júpiter, entonces la luna helada ahora está técnicamente en el zona habitable. ¿Y qué significa eso? El hielo se derretirá en agua, creando un planeta principalmente de agua.

Dentro del Sistema Solar, la luna Titán de Saturno es un análogo bastante cercano. Según http://en.wikipedia.org/wiki/Titan_%28moon%29

Según su densidad aparente de 1,88 g/cm3, la composición aparente de Titán es mitad hielo de agua y mitad material rocoso.

Esto es presumiblemente en masa. De lo siguiente podemos deducir que se espera que el núcleo rocoso sea (2100/3200)^3 = 28% de su volumen .

Titán tiene 5.150 kilómetros (3.200 millas) de diámetro.

Es probable que Titán se diferencie en varias capas con un centro rocoso de 3400 kilómetros (2100 millas) rodeado por varias capas compuestas de diferentes formas cristalinas de hielo.[27] Su interior aún puede estar caliente y puede haber una capa líquida que consiste en un "magma" compuesto de agua y amoníaco entre la corteza de hielo Ih y capas de hielo más profundas hechas de formas de hielo de alta presión. La presencia de amoníaco permite que el agua permanezca líquida incluso a temperaturas tan bajas como 176 K (−97 °C) (para mezcla eutéctica con agua).

También podemos deducir (sobrestimando bruscamente que la gravedad es la misma hasta el núcleo) que la presión en el núcleo es densidad x radio x aceleración gravitatoria = 1880 x 5150000m/2 x 1.352=6.5GPa y que el punto triple de los hielos VI y VII con agua líquida (355K, 2.216GPa) se alcanzará a una profundidad de 2216000000/1.352/1000=1693000m, lo que implica que con un aumento de temperatura suficiente, el agua podría volverse líquida hasta el núcleo rocoso. Ver http://en.wikipedia.org/wiki/Ice#mediaviewer/File:Phase_diagram_of_water.svgEl punto triple para el agua líquida con hielos VI y V está a una temperatura cercana al punto de congelación "normal" del agua que se esperaría en la superficie y es probablemente un mejor valor como referencia de presión. Esto tiene una presión de 632MPa, dando una profundidad de océano de 467000m.

Actualmente, Titán tiene una superficie de hielo sólido y una atmósfera mayoritariamente de nitrógeno, con una gravedad superficial de 0,14 g. Pero en el futuro, esto cambiará a medida que el sol se expanda. Saturno también se verá fuertemente afectado, lo que no se menciona en el texto a continuación, y dada la baja gravedad, la atmósfera de nitrógeno se agotará por el aumento de la temperatura. Me pregunto si se podría mantener suficiente presión atmosférica para mantener el agua superficial en el rango líquido sin congelarse, pero la presión superficial actual de Titán (146kPa) es un 45% más alta que la de la Tierra. La captura selectiva de los gases más pesados ​​que se evaporan de la atmósfera de Saturno (CO2) podría ayudar a mantener la presión atmosférica.

Las condiciones en Titán podrían volverse mucho más habitables en un futuro lejano. Dentro de cinco mil millones de años, cuando el Sol se convierta en una gigante roja, las temperaturas de la superficie podrían aumentar lo suficiente como para que Titán mantenga agua líquida en su superficie haciéndola habitable.[157] A medida que la emisión ultravioleta del Sol disminuya, la neblina en la atmósfera superior de Titán se agotará, disminuyendo el efecto anti-invernadero en la superficie y permitiendo que el efecto invernadero creado por el metano atmosférico desempeñe un papel mucho más importante. Estas condiciones juntas podrían crear un entorno habitable y podrían persistir durante varios cientos de millones de años. Este fue tiempo suficiente para que la vida simple evolucionara en la Tierra, aunque la presencia de amoníaco en Titán haría que las reacciones químicas fueran más lentas.

Entonces... ¿qué pasa con el núcleo rocoso? Obviamente , el agua pura es imposible, y cualquier impureza pesada está destinada a hundirse hasta el fondo. Se cree que el núcleo rocoso de Titán ya está rodeado de hielo y en una solución concentrada de amoníaco. Los posibles mecanismos que podrían reducir la cantidad de material rocoso concentrado en el núcleo son la actividad tectónica y la actividad biológica . Por cierto, no veo por qué el amoníaco debería ralentizar las reacciones químicas en la vida extraterrestre, que evolucionaría para las condiciones predominantes. También es posible que nuestros descendientes (intencionalmente o no) introduzcan vida terrestre en Titán.

La mayoría de las rocas están compuestas de SiO2 y Al2O3, solos o combinados con óxidos metálicos para formar silicatos y aluminatos. El amoníaco está presente en el titanio y, bajo ciertas condiciones, se pueden formar silicatos de amonio solubles: http://pubs.acs.org/doi/abs/10.1021/i360034a025 aunque estos serían inestables en una escala de tiempo geológica.

Para transportar sílice fuera del núcleo de hielo y hacia el océano, se requeriría un alto grado de actividad tectónica, y estoy luchando por encontrar un mecanismo para eso. La fase de hielo en las condiciones es hielo VI o VII, que tienen una densidad similar al agua, por lo que los picos de las montañas, si los hay, podrían ser muy altos. La actividad geotérmica está descartada, creo, porque requiere elementos pesados ​​(para el calentamiento radiactivo), que es precisamente lo que queremos evitar.

Aunque el gradiente de temperatura en un océano es pequeño, la mejor manera que se me ocurre para tener una rotación del material del núcleo y sacar la sílice al océano es derretir en el ecuador y congelar en los polos, causando una deformación lenta pero constante. del núcleo La fotosíntesis y la actividad biológica también pueden producir gradientes de concentración entre el ecuador y los polos que provocan un transporte de masa global desde/hacia los polos.

Aunque los moluscos construyen sus caparazones de calcita, un grupo de organismos terrestres microscópicos llamados diatomeas construyen sus caparazones de sílice. Una colonia de organismos con caparazón de sílice podría eliminar el sílice del océano y concentrarlo en forma de partículas en sus caparazones, que podrían permanecer móviles debido a la natación. Esto tendería a ayudar a la sílice en el núcleo a disolverse en el océano acuoso de amoníaco.

TL; DR algo similar pero no exactamente lo mismo que lo que está preguntando puede ser posible, incluso dentro de nuestro propio sistema solar (aunque en un futuro lejano). Es probable que un núcleo de hielo con una interfaz oceánica de hielo VI o VII para un cuerpo con suficiente gravedad para producir la presión atmosférica necesaria para tener agua líquida en su superficie, pero podría evitarse si las condiciones son las adecuadas. Es probable que el núcleo contenga impurezas rocosas, que la gravedad tenderá a atraer hacia el centro. Los mecanismos para distribuir y disolver las impurezas rocosas son concebibles pero limitados.

Sin al menos un campo magnético primordial, el agua no puede ser reemplazada y cualquier planeta de un tamaño razonable seguirá perdiendo su atmósfera y su agua. No estoy seguro de algo del tamaño de Júpiter.

Esto tiene lugar durante un largo período de tiempo por el impacto directo de la radiación sin filtrar de la estrella que efectivamente lo evapora todo.

Bueno, aunque eso es técnicamente posible, la presión sería tan alta que el agua comenzaría a convertirse en una especie de forma sólida como el hielo 7.

Excepto que no hace frío tan profundo debajo del océano que habría una especie de núcleo de hielo. Si el planeta tuviera tanta agua, habría lluvia constante todo el tiempo, un súper planeta de agua puede existir simplemente no hecho de 100% de agua aunque.

Suponiendo que te refieres a un océano líquido de agua que, si se adapta lo suficiente, podría nadar hasta el final, tendría que ser pequeño porque el agua cuando se comprime lo suficiente se convierte en hielo, o de lo contrario, para tener un núcleo caliente, que podría tener poco después de la formación. , o ser calentado por mareas.

Entonces, primero, el caso más fácil, si no necesita que tenga suficiente gravedad para mantener una atmósfera, no veo por qué no. Básicamente, quieres un cometa grande, en una órbita que lo mantenga permanentemente líquido. Podríamos crear un mundo así artificialmente en nuestro sistema solar con megaingeniería al desviar un cometa a la órbita correcta alrededor del Sol.

Sin embargo, a menos que agreguemos algo extra a la imagen, no durará mucho. El problema es que el agua se evapora rápidamente en el vacío. Y tener suficiente gravedad para evitar que eso suceda.

Con una temperatura superficial de 273,15 K y utilizando la ecuación de pérdida de masa de agua líquida en un vacío de

$\text{(pe/7.2)} \times\sqrt(M/T) kg / m2 / sec$(ecuación 3.26 - compare los resultados del cálculo aquí: Modern Vacuum Physics )

donde M es la masa molar, T es la temperatura en kelvin, pe es la presión de vapor, que para el agua a 0 C (273,15 K) es 611,3 Pa, ( presión de vapor del agua a 0 C), M = 0,018 kg, da

Así se pierden unos 57 metros diarios de espesor de agua líquida expuesta al vacío, o unos 20,9 kilómetros de agua al año. La tasa de pérdida aumenta si aumenta la temperatura y es de 2,495 kg/m2/seg a 295 k, o 22 C. Eso es 215,6 metros por día y 78,6 km por año.

Entonces, un cometa de agua líquida no duraría mucho. Eso es a menos que reciba una afluencia constante de otros cometas que le traigan más agua.

¿Qué pasa si el objeto es lo suficientemente grande como para retener agua líquida durante largos períodos de tiempo? Eso solo es posible si tiene al menos suficiente gravedad para retener una cantidad significativa de atmósfera, incluso si la atmósfera es solo vapor de agua u oxígeno (después de la disociación de el agua por radiación).

~ Pero entonces, seguramente tendrá un núcleo de hielo sólido. En ese caso, si el agua también es salada, bien podría tener un patrón tipo “sándwich club” de capas alternas de hielo y agua como se sugiere para Ganímedes, de varios tipos de hielo, con algunos de ellos “nevando hacia arriba” [ ]

La estructura interna de Ganímedes, incluida la termodinámica de los océanos de sulfato de magnesio en contacto con el hielo

Pero incluso Ganímedes no es lo suficientemente grande como para retener una atmósfera que proteja la capa superficial de agua. Su diámetro es de 5.268 km, por lo que si se acercara lo suficiente al Sol para tener una capa superficial permanentemente líquida, desaparecería por completo en 67 años.

Sin embargo, podría crear una atmósfera temporal a medida que el agua se evapora. Su gravedad es similar a la de la Luna.

¿Podemos terraformar la Luna? En caso afirmativo, ¿qué tan difícil es y es posible con la tecnología actual?

Entonces, usando un cálculo de esa respuesta, si lo golpea con un cometa de 164 km de diámetro, tendría suficiente material para una atmósfera que duraría 10,000 años. Dado que el volumen aumenta como el cubo, eso significa que con una atmósfera de presión similar, una luna del tamaño de Ganímedes podría durar$\text{10,000}\times\text{(5,268/164)}^{3}$= 331 millones de años antes de evaporarse por completo si acumulara una atmósfera a la presión de la Tierra. Y la atmósfera consistiría en vapor de agua y oxígeno, por lo que también podría ser respirable, especialmente si de alguna manera puede introducir algo de nitrógeno como gas amortiguador.

Pero eso no es bueno si quieres que el núcleo sea líquido por completo.

Aunque hay otra solución. Si está dispuesto a hacerlo artificialmente, podría cubrir toda la superficie de un pequeño cometa con un líquido de baja densidad que también tiene una baja presión de evaporación.

De hecho, los cometas son ricos en compuestos orgánicos de todos modos, por lo que si pudiera llevar un cometa a la distancia correcta del Sol, no demasiado lejos, no demasiado cerca, entonces, cuando se derritiera, desarrollaría una capa de escoria como esa. Y eso también podría ser habitable, con materia orgánica y un océano rico en oxígeno, debido a procesos similares a los que hacen que el océano de Europa sea rico en oxígeno.

Los orgánicos con una tasa de evaporación alta desaparecerían dejando solo aquellos con una tasa de evaporación baja, y quizás también capas sólidas.

Entonces, si está de acuerdo con que su planeta sea un objeto pequeño del tamaño de un cometa, y su agua puede estar un poco "sucia" con compuestos orgánicos, lo que significa que también puede albergar vida, diría que sí, parece posible.

El océano de Europa puede tener hasta 100 km de espesor, con una capa superficial de 10 a 30 km de espesor.

Basado en eso, podrías tener un planeta menor hecho de hielo, de 260 km de diámetro, y que consiste completamente en agua, creo, con una capa superficial de fluidos iónicos orgánicos o una escoria de materia orgánica en forma sólida flotando en la superficie. Eso podría durar miles de millones de años.

Eso lo hace aproximadamente del mismo tamaño que 88 Thisbe

Vesta tiene el doble de ese diámetro.

Vesta, Ceres y la Luna a escala de 20 km por px

Solo estoy usando las cifras de Europa y la profundidad de su océano subterráneo, que se mantiene líquido por el calentamiento de las mareas, y asumiendo que la situación es similar, por lo que esta es solo una estimación aproximada, ya que dependería de lo que tenga a modo de una fuente de energía para mantener tu planeta o luna caliente. Con solo el calentamiento de la superficie, seguramente el centro se enfriaría eventualmente.

El calentamiento por marea podría ser una forma de mantener su planeta líquido al igual que Europa, por lo que si lo hace para que orbite alrededor de un Júpiter caliente, esos son planetas como Júpiter que terminan en órbitas cercanas a su sol, y es posible que tengan líquido. lunas de agua

Otra solución, sin la capa de líquidos iónicos o similar, es tener una afluencia constante de cometas para reponer el agua. Puedo imaginar algunos escenarios en los que eso podría funcionar, por ejemplo, poco después de la formación de un sistema solar. También podría funcionar durante un tiempo más adelante en una estrella enana blanca con material traído a través de la destrucción de su nube de Oort y los efectos perturbadores de un planeta adicional, consulte Nuestro sistema solar podría perder uno o más de sus gigantes gaseosos miles de millones de años en El futuro , y eso también ayudaría a mantenerlo caliente. En una situación como esa, tal vez incluso un planeta menor bastante grande se mantendría lo suficientemente caliente como para permanecer líquido todo el tiempo. Pero la capa delgada de superficie + calentamiento por mareas me parece la solución más fácil.

Entonces, en resumen, creo que este escenario realmente podría existir en la naturaleza, si no te importa tener un océano rico en materia orgánica, cubierto con una fina capa de materia orgánica, y convertirlo en una luna que orbita alrededor de un gigante gaseoso en lugar de un planeta en su propio.

Esto es solo una estimación aproximada. Sería interesante si alguien hiciera un artículo sobre eso, ¿alguien lo ha hecho? ¿Sería posible un mundo de agua líquida del tamaño de Vesta o incluso de Ceres, con calentamiento por mareas para mantenerlo caliente? ¿Puede un Júpiter caliente tener una luna de hielo puro? (No veo por qué no si se formó lo suficientemente lejos de su estrella anfitriona originalmente, pero sería interesante saber qué tan probable es eso).

Esta es una copia de mi respuesta de quora a ¿Es posible un planeta hecho completamente de líquido?

A pesar de haber encontrado nebulosas de básicamente solo agua/oxígeno y planetas completamente cubiertos de agua (la Tierra, por ejemplo, estaba muy cerca), la pregunta es solo para planetas de agua.

Un planeta sin núcleo no tiene ningún mecanismo para calentarse, por lo que en este caso la capa exterior será hielo, debido a que el espacio exterior está cerca del cero absoluto. Y si está lo suficientemente cerca de un sol, por lo que la corteza será líquida, el agua se perderá por evaporación en gran escala.

Además, dudo que la gravedad sea lo suficientemente estable como para sostener el "planeta", ya que, nuevamente, no hay núcleo, por lo que no hay una "máquina de gravedad". Depende principalmente de qué tan grande debería ser un planeta y las condiciones externas.

Entonces, un planeta solo de agua parece muy difícil, pero el problema no es el agua sino la palabra planeta. ¿Qué es un planeta? ¿Una roca en el espacio es un planeta? Cualquier objeto redondo es un planeta? A mi entender, para que algo sea un planeta necesita varios mecanismos para estar en su lugar, el origen de algunos de ellos se encuentra en el núcleo. Además creo que la palabra planeta debería ser subclasificada.

¿Se puede crear un planeta de agua de forma natural?

Bueno, probablemente "sí". Usando la analogía de cómo se crean las estrellas de "primera generación" a partir de un campo de hidrógeno, cambie el hidrógeno por agua. A partir de aquí pueden pasar dos cosas: se hace más grande y se convierte en una estrella de agua con un núcleo de fusión (así que no más agua), o se queda pequeña sin capas de agua**, y cualquier campo de gravedad la interrumpirá fácilmente.

Por lo tanto, necesita un ajuste muy fino para mantenerlo estable. Por ejemplo, tener una órbita parece ser una de las necesidades de ser un planeta, ¿cómo vas a lograrlo sin energía electromagnética de forma natural?

** algunas personas lo llaman: no, no, agua de mierda

si es solo agua, ¿no se convertiría eso en una estrella? Quiero decir, si hay algo de energía de otra estrella que divide el agua en pedazos 2 H2 O <> 2 H2 + 1 O2(químicamente, no sé cómo formatear esto, hidrógeno y oxígeno) y luego agrega energía, no daría como resultado un reactor de fusión. como nuestro sol? que combina el H2 en He y así sucesivamente... o estoy completamente equivocado

El calentamiento de las mareas y la sal harían un planeta / luna adecuado de su elección. Imagine un gran cinturón formado por muchos cuerpos helados y planetoides: los planetoides están hechos de rocas y hielo, y si se acercan al sol se evaporan, dejando un núcleo rocoso, mientras que la corteza helada y el agua hierven y se condensan en el exterior. cuerpos, destilando el agua a los alcances exteriores del sistema solar. Con el tiempo, terminarías con algunas rocas cerca del sol/estrella y un anillo de nieve fuera de la línea de congelación. La nieve como esta no es estable y tiende a agruparse, formando bolas de nieve o planetoides hechos de hielo puro.

Con el tiempo, las bolas de nieve crecen lo suficiente como para convertirse en un planeta o planetas, luego la migración planetaria puede enviarlas a las faldas internas del sistema solar.

Digamos que uno es capturado por un gigante gaseoso: los gigantes gaseosos tienen un fuerte campo magnético, si el planeta permanece dentro, puede mantener una atmósfera, como titán. Cuando se capturan cuerpos pequeños, también tienden a estar en una órbita eclíptica, lo que disipa la energía mediante el calentamiento de las mareas. Si no se controla, el calor de las mareas puede convertir el interior del planeta en un líquido caliente de densidad casi uniforme, que oscila entre 1,33 y 1,6/2,6, al tiempo que bloquea la formación de la niebla helada. La interacción con la magnetosfera del gigante gaseoso ionizaría el contenido de agua del planeta, formando una atmósfera de oxígeno, protegida por el campo magnético del gigante gaseoso dentro de un toroide de plasma. Si bien el planeta en sí mismo es conductor con sales disueltas en el agua, junto con el calentamiento interno, esto crearía efectivamente un campo magnético propio. Esto salvaguarda aún más la atmósfera y, por lo tanto, el agua líquida en la superficie del planeta, permitiendo que los humanos (o el equivalente de la historia) la habiten. Sin embargo, es probable que el planeta tenga una gravedad baja, siempre que la velocidad de escape sea del orden de 2000 a 3000 m/s, similar a la de Ganímedes o Europa, la atmósfera no escapará rápidamente y hay mucho material planetario debajo. escapar.

Tal planeta puede tener un tubo de flujo alimentado por su interacción con el campo magnético del gigante gaseoso, formando una espectacular aurora.

Alternativamente, si el planeta se formó caliente, puede pararse sobre sí mismo orbitando la estrella, impulsando la convección interna y, por lo tanto, un campo magnético de la cristalización de los hielos dentro del centro del planeta, arrojando amoníaco menos denso en el proceso para impulsar una dinamo en un electrolítico. ambiente. Esto también retendría una atmósfera de oxígeno puro, haciéndola habitable para los humanos o el equivalente de la historia.

Después de todo, el agua no desaparecerá en el espacio tan rápido como mucha gente piensa.

Las respuestas reales a preguntas serias en física y cosmología son un poco complicadas y requieren al menos una comprensión básica de los principios de causa y efecto, un conocimiento rudimentario de química y solo un poco sobre el campo electromagnético.

Me temo que las respuestas de las Diez son especulativamente interesantes pero esencialmente incorrectas.

En toda la Física, solo hay Cuatro fuerzas conocidas en el universo; la fuerza nuclear fuerte, la fuerza nuclear débil, la fuerza gravitacional y la fuerza electromagnética. Dado que las primeras tres fuerzas pueden, en este caso, descartarse por completo, y en el espacio con la ausencia de química planetaria, con un conjunto muy limitado de bloques leggo para trabajar, es claramente evidente que el único principio operativo restante disponible, que podría proporcionar un camino hacia una solución, es la fuerza electromagnética.

Para tener agua, uno debe tener Hidrógeno y Oxígeno O sus varios constituyentes iónicos así como un sistema ordenado con el cual ensamblar los constituyentes en átomos y moléculas.

Todas las Estrellas proporcionan los constituyentes básicos para la producción de Hidrógeno en los cuerpos planetarios (Electrones y Protones libres) así como Oxígeno atómico... iones, todos con carga eléctrica. Se extienden radialmente hacia afuera desde el Sol y desde todas las demás estrellas de forma continua, creando (por definición) una corriente eléctrica en el espacio. El hidrógeno y el oxígeno son los únicos átomos necesarios para la producción de agua. El viento solar es DE HECHO continuo, y solo varía en intensidad con el tiempo.

Obviamente todas las estrellas tienen Hidrógeno pero el problema es llevar hidrógeno de la estrella al planeta para la producción de agua. No es posible transportar hidrógeno desde la estrella directamente ya que el hidrógeno y casi todo lo demás está despojado de electrones y convertido en iones. Los iones deben ser transportados, capturados y reensamblados por algún sistema natural en hidrógeno y oxígeno molecular en el planeta.

Además, en cada supernova también se producen compuestos elementales que contienen oxígeno. Esta vieja "cosa estelar" es la materia de la que están hechos la mayoría de los planetas, que incluye una gran familia de óxidos elementales.

El requisito principal para la producción continua de agua planetaria (aparte de un planeta) es un campo magnético, ya sea primordial o global. El Agua Planetaria no puede ser producida o mantenida en el universo sin una.

En términos generales , la producción de un campo magnético planetario REQUIERE un núcleo de hierro con SPIN. Afortunadamente, casi todos los planetas rocosos los tienen. Los campos magnéticos planetarios sólo se producen:

1. Cuando el cuerpo planetario tiene suficiente hierro Y es lo suficientemente masivo como para derretir el hierro/níquel para formar un núcleo central laminado que consta de un centro sólido de metales más pesados, con la aleación de hierro/níquel fundido "flotando" entre TI y los materiales más ligeros. arriba.

   ( Esta es una declaración de hecho general "básica" pero precisa; una versión simple de una realidad que solo se vuelve realmente complicada cuando se considera la cadena casi interminable de variables como los porcentajes de los diversos elementos en el cuerpo de un cuerpo planetario "típico". , el tipo de estrella que contribuye a la composición de la nebulosa en la que se formaron la nueva estrella y sus planetas... etc., etc. PERO es lo suficientemente precisa para nuestros propósitos ) .

La idea de que los metales más pesados ​​están encerrados en compuestos en los materiales más livianos es incorrecta. Bajo el calor y la presión de la formación planetaria y particularmente con la presencia de carbono estelar, la mayoría de los óxidos, sulfuros y compuestos similares metálicos más pesados ​​se reducen a metales relativamente puros que forman una estructura algo estratificada en las proximidades del núcleo. El calor, la presión y la falta de elementos reactivos como el oxígeno, el cloro, etc., los mantienen en ese estado pero no impiden necesariamente que se aleen en algún grado en sus respectivas interfases. La idea de la separación de los metales en el núcleo por cristalización es solo una teoría y, si existe, es posible que solo se aplique a algunos metales o que solo se aplique en sus interfaces, aislando así una capa de otra y evitando que formen una. largo, Núcleo complejo de una sola aleación. Se desconoce si el "Estado" del núcleo mismo es sólido, líquido o algún otro estado exótico.

Lo que SÍ se sabe es que existe una capa líquida eléctricamente conductora y móvil por encima y aislada del núcleo y que el circuito eléctrico del que forma parte forma la dínamo que da como resultado el campo magnético global. Deducimos que dicha capa será metálica y ferruginosa.

2. Cuando el planeta tiene una velocidad de giro suficiente para causar una rotación convectiva de la capa de aleación de hierro fundido... lo que resulta en una corriente eléctrica circular. La órbita del planeta a través del campo magnético remanente de la propia estrella puede ser suficiente para desencadenar el desarrollo de un campo primordial, debido a una corriente eléctrica polar, con mayor calentamiento del núcleo , pero la fuente principal del campo magnético es la convección antes mencionada del Capa conductora de Hierro/Níquel presente en la mayoría de los planetas "Rocosos". Una vez establecida, la corriente circular establece el campo magnético planetario permanente... y si el campo tiene suficiente fuerza, la producción de Agua Planetaria puede continuar. Contrariamente a la creencia popular y dentro de los límites, cuanto más fuerte es el campo, mayor es el relativotasa de producción de agua.

   (Si un planeta que contiene agua pierde su campo magnético global, la producción de agua se detendrá y perderá su agua y su atmósfera al espacio a través de varios procesos separados. Marte es indicativo y un ejemplo conveniente; ahora sabemos que tenía agua y un campo global en su vida temprana. También sabemos ahora que perdió su agua y su atmósfera después de la falla del campo global.)

3. Cuando el planeta, durante su formación, adquirió incluso el más mínimo rastro de hielo de agua de los impactos de asteroides y cometas. Este rastro de humedad se evapora del material del planeta caliente y se convierte en un componente de la atmósfera primordial en formación, combinándose a través de una escalera de reacciones con varios elementos más ligeros de la corteza para producir compuestos que contienen oxígeno que ensucian la superficie planetaria. Estos compuestos son importantes porque bajo el bombardeo de partículas ionizadas de la estrella, liberan su oxígeno, lo que contribuye a la adquisición de una gran cantidad de agua bastante temprano en la vida del planeta.

   ( Una vez que el Campo Magnético Global está completamente establecido, la tasa actual de producción de agua se ralentiza considerablemente, idealmente alcanzando un equilibrio. A medida que la fuerza del campo aumenta y disminuye durante la vida del planeta, también lo hace la cantidad de agua en la superficie ).

   Por estas razones, generalmente NO es posible tener un planeta de agua sin al menos un pequeño núcleo de hierro.

Sin embargo, CUALQUIER cuerpo planetario en rotación también puede adquirir agua siempre que se mueva en una órbita circular a través de un campo magnético lo suficientemente fuerte en un entorno estelar, tenga un núcleo o capa convectiva fundida o conductora o se convierta, a través de la inducción, en parte de una ruta de corriente eléctrica. en asociación con el objeto alrededor del cual orbita, dándole un campo inducido.

Tanto Saturno como Júpiter tienen campos magnéticos globales muy fuertes, dentro de los cuales están atrapados los constituyentes iónicos necesarios para la producción de agua... y cada uno tiene una luna (Encelado y Europa) compuesta en gran parte por agua adquirida como resultado de su órbita a través de esos constituyentes atrapados. Se encontrará que Europa tiene un pequeño núcleo de hierro y Enceladus una capa conductora subsuperficial, probablemente agua salada... ambos con campos de inducción y ambos sujetos a la adquisición de agua fuera de control ya que sus océanos están congelados y no pueden vaporizarse fácilmente en el espacio.

En menor escala, con planetas rocosos en la zona de Ricitos de Oro de sus respectivas estrellas y una expectativa de agua líquida, el campo magnético es importante porque:

1. Las partículas cargadas de la estrella se desvían en gran medida alrededor del planeta, evitando una acumulación catastrófica de agua como sucedió en Encelado, Europa y los Gigantes Gaseosos.

2. Hay varios procesos y vías de fuga, particularmente cerca de las regiones polares, que permiten que los electrones, los protones y el oxígeno atómico de la estrella entren en espiral a lo largo de las líneas del campo magnético, chocando entre sí para formar átomos de hidrógeno y oxígeno, que junto con cualquier átomo libre El oxígeno en la atmósfera se combina para producir hielo de agua de forma lenta pero continua que varía con la actividad de las manchas solares y la CME en la estrella.

   La razón del campo magnético es la necesidad de capturar los iones (electrones, protones y oxígeno atómico) y luego REAJUSTARLOS en la atmósfera superior. El reensamblaje consume energía y es impulsado por la fuerza electromagnética.

Cualquier carga en movimiento es, por definición, una corriente eléctrica. Cuando las partículas cargadas se encuentran con el campo magnético de la Tierra, son atraídas por él o "capturadas" provisionalmente por él. La mayoría de ellos siguen la superficie de la forma de "lágrima" y salen del sistema a alta velocidad hacia el espacio detrás del planeta. En ciertos ángulos, sin embargo, las partículas son verdaderamente capturadas y se mueven en espiral hacia la superficie a lo largo de las líneas de campo. Se mueven en espiral porque son portadores de carga que se mueven en un campo magnético que hace que giren en direcciones opuestas alrededor de las mismas líneas de campo. Sus cargas opuestas Y su energía de impacto adicional (cuando chocan) proporcionan la energía necesaria para el reensamblaje molecular. Hay un par de otros procesos que ayudan en la adquisición de iones, pero son demasiado complejos para abordarlos aquí.

De acuerdo, habrá excepciones para las estrellas fuera de la secuencia principal como Magnetares y Estrellas de Neutrones, PERO esto significa que, con algunas otras excepciones, prácticamente TODOS los planetas rocosos, de nuestro tamaño y más grandes, en las zonas Goldilocks de sus respectivas estrellas, y particularmente Estrellas Clase-G... TIENEN AGUA LÍQUIDA. La probabilidad de Vida ubicua en el universo... es ubicua.

De hecho, estamos observando la producción planetaria de agua, cada vez que vemos una aurora boreal... e incluso cuando no la vemos.

A pesar de que los océanos parecen contener una increíble cantidad de agua, en relación con las 8.000 millas de diámetro del planeta, a unas 1,5 millas de profundidad, es solo el rastro más fino de humedad superficial... casi nada en realidad.