¿Qué es lo más pequeño que puede ser un planeta manteniendo una atmósfera similar a la de Venus?

Si observa este gráfico , que es un elemento básico de la construcción del mundo, puede ver cuál es la relación entre la velocidad de escape de un planeta, su temperatura y el tipo de gases que puede atrapar durante un período de tiempo razonablemente largo.

En principio un cuerpo tan pequeño como Io puede mantener una atmósfera similar a la de Venus, pero tendría que estar a una temperatura tan baja (alrededor de 40K) que no sería posible la vida.

Como quieres tener vida en el planeta, significa que quieres temperaturas en las que el agua sea líquida. Por lo tanto, estás bastante atascado con algo similar a la Tierra o Venus.

Como información de apoyo a la declaración anterior, marque el What If pertinente

Cuando se trata de volar, Titán podría ser mejor que la Tierra. Su atmósfera es espesa pero su gravedad es ligera, lo que le da una presión superficial solo un 50% más alta que la de la Tierra con aire cuatro veces más denso. Su gravedad, más baja que la de la Luna, significa que volar es fácil. Nuestro Cessna podría elevarse en el aire con la potencia del pedal.

De hecho, los humanos en Titán podían volar con fuerza muscular. Un humano en un ala delta podría despegar y navegar cómodamente impulsado por botas de gran tamaño con aletas de natación, o incluso despegar batiendo alas artificiales. Los requisitos de energía son mínimos; probablemente no requiera más esfuerzo que caminar.

La pega (siempre hay pega) es el frío. Son 72 kelvin en Titán, que es aproximadamente la temperatura del nitrógeno líquido.

Primera parte de dos: un planeta más amigable para los vuelos.

Cuando se trata de cuestiones de habitabilidad, ¿a quién vas a consultar?

Hay muchas discusiones científicas sobre la habitabilidad de los planetas para el agua líquida a base de carbono que utiliza formas de vida, con una bioquímica básica similar a la de las formas de vida de la Tierra. Pero sólo hay una discusión científica que yo sepa sobre el problema más restringido de la habitabilidad de los planetas para los seres humanos, o para los animales multicelulares de cuerpo grande que respiran oxígeno y que tienen requisitos ambientales similares a los de los seres humanos.

Planetas habitables para el hombre , Stephen H. Dole, 1964, 2007.

https://www.rand.org/content/dam/rand/pubs/commercial_books/2007/RAND_CB179-1.pdf[1]

Cualquier escritor que espere o desee escribir una historia ambientada en un planeta habitable para humanos, o habitable para formas de vida con requisitos similares, debería estudiarlo.

En el Capítulo 4 Los parámetros astronómicos, sección Propiedades planetarias, Dole analiza el posible rango de masas de los planetas habitables. En la página 53 afirma que el planeta debería tener una gravedad superficial de menos de 1,5 g, correspondiente a una masa de 2,35 de la Tierra y un radio de 1,25 del radio de la Tierra (7.988,75 kilómetros) y una velocidad de escape de 15,3 kilómetros por segundo. Tenga en cuenta que tal planeta tendría 1,5 veces la gravedad superficial de la Tierra y 1,36 veces la velocidad de escape.

Dole dice que el planeta debería retener oxígeno en su atmósfera durante eras geológicas de tiempo. Para hacerlo, debería tener una velocidad de escape de al menos cinco veces la velocidad cuadrática media del oxígeno atómico en la exosfera del planeta. Entonces, la velocidad de escape del planeta podría ser tan baja como 6,25 kilómetros por segundo, 0,558 la de la Tierra, y el planeta tendría una masa de 0,195 Tierra, un radio de 0,63 Tierra (4.013,73 kilómetros) y una gravedad superficial de 0,49 g. . Tendría 0,49 de la gravedad de la superficie de la Tierra y 0,558 de la velocidad de escape de la Tierra.

Pero Dole cree que un planeta así sería demasiado pequeño para producir una atmósfera densa y rica en oxígeno. En las próximas páginas, Dole estimó dos masas mínimas separadas para un planeta que podría producir una atmósfera densa y rica en oxígeno, 0,25 masa terrestre y 0,57 masa terrestre. Y Dole decidió que el valor real estaría en algún lugar entre ellos, en algún lugar alrededor de 0,4 masa terrestre, correspondiente a un planeta con un radio de 0,78 radio terrestre (4.969,38 kilómetros) y una gravedad superficial de 0,68 g. Según mis cálculos aproximados, un planeta así tendría una velocidad de escape de unos 8,01 metros por segundo, o unos 0,71 de la de la Tierra.

Lo que se necesita para que volar sea lo más fácil posible en un planeta ficticio es el requisito un tanto contradictorio de tener una gravedad superficial lo más baja posible y una atmósfera lo más densa posible. Y tenga en cuenta que la capacidad de un planeta para retener la atmósfera depende de su velocidad de escape, no de su gravedad superficial. Las fórmulas para calcular la gravedad superficial y la velocidad de escape son diferentes.

Tenga en cuenta que cuanto más masivo es un planeta como la Tierra, más comprimirá su gravedad sus materiales y aumentará la densidad promedio del planeta. Como resultado, el ejemplo de Dole de un planeta más masivo que la Tierra tiene 1,5 veces la gravedad superficial de la Tierra y 1,36 veces la velocidad de escape.

La relación entre la gravedad de la superficie y la velocidad de escape se invierte en los dos ejemplos de Dole de planetas con menos masa que la Tierra. Un planeta con aproximadamente 0,4 de masa terrestre tendría aproximadamente 0,68 de la gravedad de la superficie de la Tierra y 0,71 de la velocidad de escape de la Tierra. Un planeta con aproximadamente 0,195 de masa terrestre tendría aproximadamente 0,49 de la gavidad de la superficie de la Tierra y 0,558 de la velocidad de escape de la Tierra.

Por lo tanto, un escritor que desee hacer que volar sea lo más fácil posible en un planeta habitable debe elegir un planeta con una masa menor que la Tierra, de modo que la velocidad de escape para retener una atmósfera sea mayor en relación con la gravedad de la superficie.

Y tal vez el planeta más pequeño que podría producir una atmósfera rica en oxígeno podría ser más pequeño de lo que estimaba Dole. Es posible que incluso sea tan pequeño como el planeta más pequeño que podría retener una atmósfera rica en oxígeno, con una masa tan baja como 0,195 terrestres, una gravedad superficial de 0,49 terrestres y una velocidad de escape de 0,558 Eerth.

O tal vez extraterrestres avanzados terraformaron ese pequeño planeta, produciendo una atmósfera densa y rica en oxígeno, en algún momento del pasado. Observo que se desea que la atmósfera del planeta sea lo suficientemente densa y opaca para impedir que la mayoría de la luz solar llegue a la superficie y, por lo tanto, no debería haber fotosíntesis para producir una atmósfera de oxígeno, por lo que es un proceso natural poco conocido o fotosíntesis por organismos diminutos. flotar en lo alto de la atmósfera, o terraformarse por una civilización avanzada en el pasado, parecería ser necesario para producir el oxígeno que probablemente necesitarían las grandes formas de vida voladoras.

Incluso es posible que tenga una atmósfera densa de oxígeno y nitrógeno en un planeta que sea más pequeño que el tamaño mínimo de Dole para retener una atmósfera de oxígeno. Ese pequeño planeta tendría que orbitar fuera de lo que suele considerarse la zona habitable de su estrella. La cantidad de luz que recibe de su estrella es insuficiente para mantener la superficie lo suficientemente caliente para la vida, por lo que la velocidad cuadrática media del oxígeno atómico en la capa exterior de la atmósfera también será mucho menor que la de la Tierra, lo que permitirá que el planeta para retener su oxígeno.

La superficie del planeta necesitaría ser calentada por el calor interno. Posiblemente el planeta es en realidad una exoluna gigante de un exoplaneta gigante y el calentamiento por mareas produce el calor interno necesario para la vida. Y el oxígeno en la atmósfera presumiblemente habría sido producido artificialmente por terraformación por una civilización avanzada.

Si volar es varias veces más fácil en ese planeta que en la Tierra, debido a la menor gravedad y una atmósfera más densa, las criaturas voladoras más grandes posibles en ese planeta deberían ser varias veces más grandes que las criaturas voladoras más grandes en la historia de la Tierra. No puedo evitar pensar que las criaturas voladoras más grandes posibles en ese mundo serían verdaderos "dáctilos del terror".

Segunda parte de dos: Cerebros de aves.

Tal vez no sería necesario tener una atmósfera mucho más densa que la de la Tierra para tener seres voladores lo suficientemente grandes como para ser tan poco inteligentes como los humanos. El OP quiere una atmósfera densa para facilitar el vuelo de los seres grandes y oscurecer la superficie para que los nativos estén ciegos y usen la ecolocalización en su lugar.

Pero incluso la atmósfera venérea no es lo suficientemente densa y opaca como para hacer que la superficie se vuelva negra.

https://space.stackexchange.com/questions/2169/cuál-es-la-intensidad-promedio-de-la-luz-solar-en-la-superficie-venereana[2]

Si el nivel de luz en la superficie de Venere es comparable a un día nublado en la Tierra, las formas de vida de la Tierra pueden ver bien en tales niveles de luz e incluso en niveles de luz mucho más bajos.

Entonces, en lugar de hacer que la atmósfera sea súper densa para bloquear toda la luz de la superficie, posiblemente la atmósfera podría tener una densidad similar a la de la Tierra, pero con varias capas de polvo o sustancias químicas en lo alto de la atmósfera que bloquean varias longitudes de onda de luz, al igual que la capa de ozono bloquea la mayoría de las longitudes de onda de la luz ultravioleta. Suficientes capas de este tipo podrían oscurecer totalmente la superficie y la atmósfera inferior.

Entonces, incluso una atmósfera tan densa como la de Venus no es lo suficientemente opaca como para hacer imposible la visión en la superficie, y una atmósfera tan densa como la de la Tierra podría tener capas de polvo o productos químicos que podrían hacer imposible la visión en la superficie.

¿Podrían seres lo suficientemente grandes como para ser inteligentes volar en una atmósfera no más densa que la de la Tierra?

Hay miles de especies de pequeños mamíferos en la Tierra y cientos de especies de grandes mamíferos. Cualquier especie de mamífero grande podría tener un cerebro grande, y unas cien especies de mamíferos grandes tienen cerebros grandes, aproximadamente del orden del tamaño del cerebro humano. Entonces, esas cien o más especies de primates, proboscídeos y cetáceos de cerebro grande posiblemente podrían tener rangos de inteligencia que se superponen significativamente al rango de inteligencia de los humanos.

Por lo tanto, es posible que los observadores extraterrestres desprevenidos decidan que una o más o posiblemente todas esas cien especies deberían considerarse, como el Homo sapiens , parcialmente o incluso totalmente inteligentes.

Por supuesto, ninguna de esas especies vuela naturalmente.

Un ser humano adulto normalmente tendrá una masa corporal promedio de alrededor de 57,7 kilogramos (127,2 libras) a 80,7 kilogramos (177,9 libras), dependiendo de dónde viva.

En la actualidad, la especie de ave voladora más grande es el cisne mudo con una masa promedio de 11,87 kilogramos (26,2 libras) y una masa máxima de 23 kilogramos (51 libras), alrededor de 0,147 a 0,398 de la masa de un humano adulto.

El ave voladora extinta más grande , Argentavis magnificens , tenía una envergadura de 5,09 a 6,5 ​​metros o 16,66 a 21,33 pies, y una masa estimada de 70 a 72 kilogramos (154 a 159 libras). Esa masa sería de aproximadamente 0,867 a 1,247 veces la masa de un humano adulto promedio.

Uno de los reptiles voladores extintos más grandes que se conocen, Quetzalcoatlus northropi , tenía una envergadura de 10 a 11 metros (33 a 36 pies).

Las estimaciones de peso para los azdárquidos gigantes son extremadamente problemáticas porque ninguna especie existente comparte un tamaño o plan corporal similar y, en consecuencia, los resultados publicados varían ampliamente. 2 El peso generalizado, basado en algunos estudios que históricamente han encontrado estimaciones de peso extremadamente bajas para Quetzalcoatlus, era tan bajo como 70 kg (150 lb) para un individuo de 10 m (32 pies 10 pulgadas). La mayoría de las estimaciones publicadas desde la década de 2000 han sido sustancialmente más altas, alrededor de 200 a 250 kg (440 a 550 lb). [11] [12]

Entonces, si Quetzalcoatlus northropi tuviera una masa de aproximadamente 70 a 250 kilogramos (150 a 550 libras), tendría una masa de aproximadamente 0,867 a 4,332 la de un humano adulto promedio.

Por lo tanto, parece teóricamente posible que los seres voladores tan grandes como los seres voladores extintos más grandes conocidos en la Tierra puedan soportar cerebros tan grandes como los cerebros humanos y, por lo tanto, alcanzar niveles de inteligencia humana.

Una atmósfera varias veces más densa que la de la Tierra, y una gravedad más baja que la de la Tierra, no son absolutamente necesarias para que los seres voladores tengan cerebros del tamaño de los humanos y niveles de inteligencia humanos.

¡Pero hay más!

Algunos grupos de aves, como los cuervos y los loros, muestran niveles de inteligencia anómalamente altos, considerando que todo su cuerpo pesa solo unos pocos kilogramos o libras, y sus cerebros pesan solo pequeñas fracciones de su peso corporal total.

Por lo tanto, podría plantearse la hipótesis de que debido a que las criaturas voladoras como las aves necesitan minimizar el peso, al menos algunas aves han desarrollado cerebros altamente eficientes que funcionan mucho más eficientemente que los cerebros de los mamíferos. Así que es concebible que un cerebro de pájaro de una fracción del tamaño de un cerebro humano pueda producir niveles humanos de inteligencia.

Y la presión para maximizar la eficiencia del peso de los órganos, incluidos los cerebros, de las criaturas voladoras también podría operar en un planeta alienígena. Por lo tanto, algunas criaturas voladoras en planetas alienígenas podrían ser mucho más inteligentes de lo que indicaría el tamaño de sus cerebros en relación con los cerebros de los mamíferos terrestres, y los seres voladores inteligentes podrían ser significativamente más pequeños que los humanos en masa total y en masa cerebral.

Esto podría facilitar que los seres voladores alcancen los niveles de inteligencia humana en un planeta similar a la Tierra, y tal vez incluso más fácil hacerlo en un planeta donde las condiciones hacen que volar sea mucho más fácil que en la Tierra.