¿Se podría usar materia blanda infundida con imanes de tamaño nano o pico para agruparse y poder crear entornos con ella?

Estoy tratando de crear un planeta con baja gravedad que mantenga una atmósfera y tenga un océano que cubra todo el planeta. Básicamente, estoy desarrollando seres (aparte de esta pregunta) que pueden vivir tanto en el agua como en el aire y quiero que puedan nadar en el océano y también volar/flotar en el cielo, así que pensé que la baja gravedad podría ser una solución para lograr esto.

Sin embargo, hay otra publicación que ya hace la pregunta La vida en agua de gravedad extremadamente baja y las respuestas allí (más mi propia investigación) me llevaron a creer que es increíblemente improbable, si no completamente imposible, lograr mi objetivo en la naturaleza.

Entonces pensé, hagámoslo artificialmente. En última instancia, la mayor parte de la física seguiría siendo la misma, todavía no es posible. Así que se me ocurrió...

¿Se podría usar materia blanda infundida con imanes de tamaño nano o pico para agruparse y poder crear entornos con ella?

Imagino una esfera de agua del tamaño de un planetoide infundida con imanes de tamaño nano/pico finamente esparcidos por todas partes, para que sirva como océano. Los imanes mantendrían el agua unida y, a su vez, el tamaño de esta masa podría ser lo suficientemente grande como para crear su propia gravedad, manteniendo así la atmósfera a su alrededor . Es posible que ni siquiera necesite un núcleo rocoso ya que el agua sería el núcleo.

Y todo lo que vive allí, o incluso las visitas, podría cubrirse con los imanes, o los imanes podrían filtrarse en ellos, de modo que flotarían, pero no hacia el espacio.

De esta manera creamos un mundo artificial con los parámetros necesarios.

Anexo: Supongo que básicamente estoy describiendo un tipo de Ferro fluido, pero uno que no existe en la tecnología actual. Supongamos un nivel futurista de tecnología donde puede tener aplicaciones mucho mayores que las que tienen los fluidos Ferro actuales.

EDITAR:

A) Una vez que se construya el planeta usando este método, me pregunto si los imanes tendrían que permanecer, o si habiendo acumulado el agua todavía los necesitaría...

B) Sugerí en otra iteración de esta pregunta (sandbox) que esta tecnología podría usarse para crear entornos distintos a este. Me gustaría saber si crees que eso también es posible...

¿Es un material natural, o artificial?
¿Cómo puedes tener imanes de tamaño pico? 1 átomo es de aproximadamente 0,1 nm, que es 100 pm
Los nanoimanes no podrían retener la atmósfera.
@ AndyD273, tampoco, pero inicialmente estaba pensando en artificial.
@Alexander, ¿podría dar más detalles? Estoy abierto a escuchar que la idea es defectuosa. Pero me gustaría saber por qué/cómo. Gracias.
@ L.Dutch, entonces estás diciendo que pico es demasiado pequeño. Bueno saber. Gracias.
@Len: dos cosas hacen que las partículas magnéticas sean ineficaces (si no son contiguas, obviamente podría mantenerse en una atmósfera con una cúpula sólida) para mantener una atmósfera. 1) lo más pequeño que puede ser un imán es 1 átomo, y tiene que ser un átomo ferromagnético, lo que lo hace sustancialmente más grande que la mayoría de los elementos atmosféricos, y 2) el efecto de los dipolos magnéticos desaparece por el cubo inverso, en lugar del cuadrado inverso . Entonces, si la gravedad no puede sostener algo, el magnetismo definitivamente no puede.
@Len: entiendo que la idea básica es que un nano imán podría contener una gota de líquido a su alrededor. Tal vez eso funcione, pero el mismo esquema definitivamente no funcionaría para el gas (al menos si no estamos hablando de gas altamente ionizado).
@jdunlop, noto que te refieres a la atmósfera, pero ¿qué pasa con el agua? Y si es así, ¿supone que una vez que la masa de agua alcance un tamaño lo suficientemente grande, podría crear su propio campo gravitatorio?
@Len: las moléculas de agua son más grandes que los átomos individuales, por lo que posiblemente podría tener una red de partículas magnéticas que las mantienen en su lugar. Sin embargo, sería indistinguible de tener una barrera sólida, por definición.
@Len: dicho esto, por supuesto, suficiente agua tendrá su propia gravedad. Suficiente cualquier cosa tiene su propia gravedad . Pero si bien es posible un planeta hecho completamente de agua (con algunos contaminantes), una vez que tiene suficiente agua bajo presión, comienza a comportarse de manera extraña . Tendrías lo que equivalía a un núcleo rocoso, hecho principalmente de hielo caliente.
¿Por qué usar aire de baja gravedad en lugar de aire más denso?
@DonielF, gracias por la sugerencia. ¿Por favor elabora?
@Len Primero vi la idea en el video de Austin en Game Theorists sobre la gorra de ala de Mario en Mario 64: youtu.be/Paf4blGVkiU

Respuestas (2)

Suponiendo que exista la posibilidad de que los habitantes tuvieran nanotecnología molecular completa, podría ser una versión submarina de una niebla de utilidad .

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Básicamente, un montón de pequeñas máquinas nano de 12 lados, con un brazo en cada cara, todas se toman de la mano con sus vecinos. Pueden mover sus brazos libremente, agarrando y soltando según sea necesario, pero con el comando correcto, los brazos pueden volverse rígidos y de repente tienes un objeto sólido.

De la wiki:

Concepción

Hall lo consideró un reemplazo nanotecnológico de los cinturones de seguridad de los automóviles. Los robots serían microscópicos, con brazos extendidos en varias direcciones diferentes, y podrían realizar una reconfiguración de red tridimensional. Los agarradores en los extremos de los brazos permitirían a los robots (o foglets) vincularse mecánicamente entre sí y compartir información y energía, lo que les permitiría actuar como una sustancia continua con propiedades mecánicas y ópticas que podrían variar en un amplio rango. Cada foglet tendría una potencia informática sustancial y podría comunicarse con sus vecinos.

En la aplicación original como reemplazo de los cinturones de seguridad, el enjambre de robots estaría muy extendido y los brazos sueltos, lo que permitiría el flujo de aire entre ellos. En caso de colisión, los brazos se bloquearían en su posición actual, como si el aire alrededor de los pasajeros se hubiera congelado repentinamente. El resultado sería extender cualquier impacto sobre toda la superficie del cuerpo del pasajero.

Si bien los foglets serían a microescala, la construcción de los foglets requeriría nanotecnología molecular completa. Hall sugiere que cada bot puede tener la forma de un dodecaedro con 12 brazos que se extienden hacia afuera. Cada brazo tendría cuatro grados de libertad. Los cuerpos de los foglets estarían hechos de óxido de aluminio en lugar de diamante combustible para evitar crear un explosivo de aire combustible.

Hall y sus corresponsales pronto se dieron cuenta de que la niebla utilitaria podía fabricarse en masa para ocupar toda la atmósfera de un planeta y reemplazar cualquier instrumento físico necesario para la vida humana. Mediante foglets que ejercen una fuerza concertada, un objeto o un ser humano podría ser transportado de un lugar a otro. Los edificios virtuales podrían construirse y desmantelarse en unos momentos , lo que permitiría reemplazar las ciudades y carreteras existentes con granjas y jardines. Si bien la nanotecnología molecular también podría reemplazar la necesidad de cuerpos biológicos, la niebla de utilidad seguiría siendo un periférico útil con el que realizar tareas de mantenimiento e ingeniería física. Por lo tanto, la niebla de utilidad también pasó a ser conocida como ″la máquina del futuro".

Para ser completamente honesto, ya había pensado en esto, pero no pensé que podría darme la parte de gravedad/magnetismo, o cómo retendría el agua. Entonces pensé "¿y si los dos se combinaran de alguna manera?" Creo que puede terminar siendo la mejor respuesta, pero quiero saber si alguien tiene algo en lo que no haya pensado... Gracias por su respuesta.
Creo que se podrían hacer para retener agua. Si un caparazón de ellos retrajera sus brazos, entonces esencialmente se convertirían en un trozo sólido. Tome varias capas superpuestas y los espacios entre ellas serían demasiado pequeños para que las moléculas de agua pasaran. Aunque no sé si podrían hacerse herméticos y claros...

Planetas hechos de agua

Suena como si estuvieras tratando de construir un planeta fuera del agua.

El agua produce gravedad de la misma manera que lo hacen las rocas. El regolito es aproximadamente 2 veces más denso que el agua, por lo que un planeta del tamaño de la Tierra tendrá la mitad de la atracción gravitacional de la Tierra. No hay necesidad de imanes en absoluto. Si simplemente pone suficiente agua en el mismo lugar, a una temperatura lo suficientemente baja, creará una bola de agua del tamaño de la Tierra que se pegará debido a la gravedad. Puedes hacer eso con (muchas) naves espaciales ordinarias.

¿Se evaporará esta agua en el espacio? Sí, y está bien.

La Tierra pierde aire (incluido el vapor de agua) por evaporación todo el tiempo. Eventualmente, todos nuestros gases y agua líquida se evaporarán. Ya perdimos la mayor parte de nuestro hidrógeno y helio de esta manera. El nitrógeno, el oxígeno, el dióxido de carbono y el agua son más pesados ​​que el hidrógeno y el helio, por lo que tardan más en evaporarse. Por eso nuestra atmósfera está compuesta de nitrógeno, oxígeno, dióxido de carbono y vapor de agua.

Cuanto más fuerte sea el campo gravitatorio de un planeta, más lentamente se evaporará su atmósfera. Cuanto más débil sea el campo gravitatorio de un planeta, más rápido se evaporará su atmósfera. Un planeta con la mitad del campo gravitatorio de la Tierra mantendrá su agua durante mucho tiempo, casi tanto como la voluntad de la Tierra. Incluso un planeta con 1/10 del campo gravitatorio de la Tierra mantendrá su agua durante mucho tiempo, al menos en escalas de tiempo humanas.

¿Cuánta gravedad quieres? Cuanta más gravedad desee, más agua debe poner en el mismo lugar y más tiempo (debido a la gravedad y al tener más agua para empezar) tardará en evaporarse. Cuanto más frío esté el planeta, más tiempo tardará en evaporarse también.

Electrostática

Los imanes tienden a ser muy débiles porque la fuerza de atracción de los imanes disminuye en el cubo de la distancia entre los imanes. Los diminutos imanes más poderosos que tenemos son los protones, los neutrones y los electrones. Su fuerza es un error de redondeo en comparación con el efecto electrostático. (Básicamente, el magnetismo es solo un artefacto de las fuerzas electrostáticas cuando las mezclas con la relatividad especial).

Por lo general, debe observar muy de cerca los espectros atómicos incluso para ver el efecto magnético de los protones y los neutrones, en comparación con la electrostática. La única forma de obtener un imán potente es hacer pasar corriente a través de un cable (generalmente un superconductor) muy rápido. Esto requeriría mucho handwavium para lograrlo en masa a pequeña escala. Además, que muchas nanomáquinas cambien las propiedades del agua en un planeta basado en agua realmente podría estropear la biología basada en agua, que depende de que el agua se comporte como agua.

La fuerza de atracción de la gravedad y las fuerzas eléctricas disminuyen al cuadrado de la distancia. Las fuerzas gravitatorias y eléctricas serán mucho más efectivas para mantener unido a su planeta. Si llenas el agua con cargas eléctricas positivas y negativas mucho más potentes, llamadas iones, mantendrían el agua unida mejor que los imanes para reducir la evaporación. De esta manera, podrías tener un planeta más pequeño con menor gravedad pero con la misma tasa de evaporación.

Los iones positivos y negativos disueltos en agua se llaman sal. Cuando disuelve sal en agua, los iones positivos y negativos se separan y se adhieren a los extremos positivo y negativo de las moléculas de agua. Esto mantiene el agua unida con mucha más fuerza que los imanes.

blindaje magnético

En aras de la exhaustividad, hay un caso en el que el magnetismo tiene sentido para proteger un planeta acuático. Un planeta con un polo magnético norte y sur obtiene cierta protección contra el viento solar, una explosión de partículas positivas y negativas emitidas por el sol que pueden expulsar las moléculas de aire de un planeta. Sin embargo, la gravedad es un factor mucho más importante en este tipo de cosas.

Algunas cosas a tener en cuenta

  • El agua en el medio de una bola lo suficientemente grande se congelará debido a la presión.
  • Una bola de agua del tamaño de un planeta se calentará durante el ensamblaje por la misma razón que los meteoritos se calientan cuando golpean la Tierra. (Liberación de energía potencial gravitatoria.) Tomará algún tiempo enfriarse.
  • Los electroimanes funcionan reduciendo el efecto de la mitad de un par electrostático positivo-negativo. En este sentido, los imanes más poderosos son solo una forma indirecta, débil e ineficiente de producir fuerzas electrostáticas. Obtendrá mejores resultados utilizando cargas eléctricas directamente.
  • El agua permanece en estado líquido cuando está a una presión y temperatura adecuadas. Si desea preservar temperaturas similares a las de la Tierra, también debe preservar las presiones similares a las de la Tierra. La presión es el peso de todo el aire sobre ti. Disminuir la gravedad de un planeta reduce el peso del aire, por lo que tendrás que agregar aire para compensar. Por lo tanto, un planeta con agua de baja gravedad requerirá una atmósfera más espesa que la de la Tierra. (Aunque gran parte de esta atmósfera puede consistir en vapor de agua, dependiendo de la temperatura, la presión y la gravedad, así como de qué otros elementos están presentes en la atmósfera).
Uh... bendito $#!@... gracias. ¡Gran respuesta! Muy útil. PD: Mi idea inicial era que este planeta de agua se creó artificialmente con superciencia de ondas manuales mediante el uso de imanes para agarrar el agua y acumularla hasta que alcanzó el tamaño de planetoide. Una vez que la masa de agua fuera lo suficientemente grande como para crear su propia gravedad (y fuera relativamente estable), los imanes dejarían el agua y se agruparían en el núcleo; convirtiéndose en el núcleo que crea la magnetosfera. ¿Posible?
Lo que estás describiendo es (casi) literalmente cómo se formó la Tierra. La Tierra tiene un núcleo magnético.
Me alegra ser de ayuda en la construcción del mundo. Lo que estás describiendo es bastante similar a cómo funciona la Tierra. Las sustancias más pesadas que producen la magnetosfera se hunden mientras que las más ligeras (como el agua) flotan. La parte difícil de construir un planeta no es lograr que el agua se pegue (lo hace por sí sola una vez que está lo suficientemente cerca), sino unirla en primer lugar. Los imanes no pueden hacer que el agua se agrupe a largas distancias porque los imanes no funcionan a largas distancias. Obtendrías mejores resultados construyendo el planeta con un cañón de bobina (también conocido como rifle Gauss) alrededor de un núcleo magnético.
Entonces, la Tierra se formó porque la fuerza gravitacional de su núcleo metálico atrajo agua hacia ella. Luego, la magnetosfera ayudó a proteger la atmósfera resultante.
Ya que estamos hablando de núcleos... un núcleo tiene que girar para crear su efecto magnético, ¿verdad? Si es así, ¿qué haría un núcleo giratorio en el interior de un planeta de agua? ¿La convección crearía problemas o eso realmente ayudaría a evitar que el agua se congelara y se calentara?
Adelante, haz girar el núcleo. Querrás hacer girar todo el planeta (agua y núcleo) de todos modos para crear ciclos de día y noche. Además de los ciclos diurnos y nocturnos, el único efecto notable que obtendrá al hacer girar el núcleo es el efecto Coriolis, no la convección. Esto tiene importantes efectos a gran escala en cosas como la forma de los huracanes, pero eso es todo. No producirá calor porque el calor se crea cuando las cosas se frotan entre sí, y un planeta giratorio gira todo junto a la misma velocidad angular. Si quieres mantener caliente el planeta, haz que el núcleo sea radiactivo, como el de la Tierra.
Entonces, ¿el núcleo no gira más rápido que el resto del planeta? Estaba bajo ese malentendido. El núcleo podría ser radiactivo, pero me preocupa que, dado que el cuerpo del planeta es solo agua (a diferencia de la roca y luego el agua), todo se volverá demasiado radiactivo. Entonces, ¿no hay núcleo helado entonces? Interesante...
Mi error. El núcleo gira más rápido que la Tierra. Esta diferencia genera calor, pero la radiación es mucho más importante. El agua absorbe bien la radiación, por lo que no debería ser un problema. Ver "buceo nuclear".
¡Así que no fue un malentendido! ¡JAJA! ¡Estoy aprendiendo! Gracias
Me encanta tu respuesta, pero parece que esa comunidad prefiere la otra respuesta. ¡Gracias!
Fue publicado primero. [encogimiento de hombros]