¿Sería posible un planeta con una variación de temperatura muy pequeña (entre 17 y 21 grados centígrados)?

Hay dos tipos de planetas que probablemente exhiban pequeños rangos de temperatura en los que puedo pensar: planetas que exhiben un efecto invernadero significativo y aquellos con tasas de rotación rápidas.

Gases de invernadero

Pequeñas variaciones de temperatura se encuentran en planetas con atmósferas espesas. En estos planetas, el espesor de la atmósfera proporciona un aislamiento suficiente para reducir o detener las caídas de temperatura durante la noche. El mismo efecto también permite que las temperaturas entren en equilibrio entre los polos y el ecuador, por lo que moverse hacia el norte o hacia el sur también produce cambios insignificantes en la temperatura.

Un buen ejemplo de esto es Venus, cuya superficie es bastante isotérmica, a pesar de que gira muy lentamente. Por supuesto, para un planeta habitable, tendría que estar un poco más lejos del sol. Con una atmósfera espesa, incluso los planetas bloqueados por mareas pueden calentarse de manera bastante uniforme. En este artículo, los autores estimaron una diferencia de temperatura de menos de seis grados, independientemente de la posición alrededor del ecuador.

También se estima que Venus tiene una capa isotérmica que se extiende hasta unos 10 km, por lo que cualquier montaña por debajo de esa altura tendrá aproximadamente la misma temperatura que el suelo. Las montañas más altas se asoman a la siguiente capa de la atmósfera y tienen cimas más frías. (¡Y Venus tiene estos! El más alto tiene alrededor de 11 km de altura, que es más grande que el Everest. ¡La astronomía es increíble!)

Tasa de rotación

Un planeta que gira rápidamente también se calentaría de manera más uniforme, ya que habría menos tiempo para que la superficie se calentara durante el día o se enfriara durante la noche. Sin embargo, tendría algunos sistemas meteorológicos poderosos. Girar rápidamente solo abordaría las fluctuaciones diurnas/nocturnas, no las fluctuaciones basadas en la altitud.

Hay tres grandes razones para las fluctuaciones de temperatura en un planeta: la estrella madre, la inclinación axial y la curvatura del planeta.

1. La estrella. Normalmente hay una gran diferencia en las temperaturas entre el día y la noche en un planeta. En el lado que mira hacia la estrella, la luz irradiada por la estrella calienta considerablemente el planeta. El lado nocturno no recibe tanta luz, por lo que es mucho más fresco. Para mantener un equilibrio de temperatura, debe deshacerse del día y la noche. La forma obvia de hacer esto es colocar el planeta donde no hay ninguna estrella. Es un planeta rebelde , flotando libremente por el espacio. El problema es que estos planetas no son demasiado propicios para la vida.

   La alternativa es eliminar la noche por completo asegurándose de que ambos lados estén continuamente iluminados. Querrías un sistema estelar binario para hacer esto (a menos que planees hacer una estructura gigante de emisión de luz artificial), y querrías configurarlo específicamente. Tome dos estrellas que sean aproximadamente iguales: en masa, luminosidad, edad y cualquier otra característica importante. Además, que sean estrellas G2 , como el Sol. Ahora coloque el planeta en el centro de masa del sistema. En teoría, el planeta estará en equilibrio y recibirá luz de ambos lados a medida que las estrellas lo "giran". Este arreglo, sin embargo, es inestable.

   Otra forma más de hacer esto sería tener una estrella orbitando a otra. La estrella principal es masiva, mientras que la estrella pequeña es menos masiva. Coloque el planeta en L ₁ , el punto Lagrangiano de la estrella más pequeña, que está entre los dos. El planeta debe permanecer justo en el medio de las dos estrellas. Haga las ubicaciones de modo que el planeta esté lo suficientemente lejos de la estrella más masiva (y probablemente más luminosa) y más cerca de la otra estrella, para que mantenga un equilibrio de temperatura.

   Como se señala a continuación, L ₁ es intrínsecamente inestable, al igual que muchos de los puntos de Lagrange. Hay una forma de evitar esto, que es poner el planeta en una órbita de halo alrededor de L ₁ (aunque técnicamente el planeta no estaría orbitando L ₁ . Esta órbita también sería inestable, por lo que necesitaría hacer ajustes usando un técnica conocida como mantenimiento de la estación . Esto probablemente no funcionaría para un planeta; después de todo, ¡tendrías que colocarle cohetes enormes! Las órbitas de halo no pueden existir en el Sistema Solar o similar$n$-sistemas corporales, por lo que se pueden usar órbitas de Lissajous en su lugar. Estos también son un poco inestables y casi imposibles para un planeta, incluso con asistencia artificial.

   Así es como se vería este tipo de órbita:

   
   ^{Imagen en el dominio público.}

2. Inclinación axial. La inclinación del eje de la Tierra es la razón por la que tenemos estaciones. Aunque estamos más cerca del Sol en algunas épocas del año, esto no hace ninguna diferencia en nuestra temperatura. La inclinación axial sí lo hace, y significa que, sin importar qué lados del planeta estén iluminados, una parte recibirá más luz que la otra.

   La solución obvia es deshacerse de la inclinación axial. Es raro (en nuestro Sistema Solar) que este sea el caso de un cuerpo. La mayoría de los objetos tienen mucha inclinación; la de la Tierra es de alrededor de 24 grados. Su planeta no necesita tener ninguno en absoluto.

3. Curvatura. Esto concuerda en parte con el punto número 2. La Tierra está cerca de una esfera (técnicamente, un esferoide achatado), lo que significa que la luz incide en algunas partes menos directamente que en otras. Este es un problema que no se puede evitar con la solución de estrella binaria, ni con la solución de inclinación cero. De hecho, no parece haber ninguna solución natural.

   Necesitas rodear todo el planeta con algo que emita luz uniformemente. Podrías crear una esfera enorme (similar a una esfera de Dyson ) alrededor del planeta e iluminar el interior. Eso es muy bueno para el control. Sin embargo, no puedo pensar en ninguna forma factible de que esto pueda suceder de forma natural. Necesita intervención artificial.

Solucione estos tres problemas y habrá recorrido una buena parte del camino.

Recuerdo una historia de Hal Clement sobre un planeta donde la atmósfera estaba en el punto triple, con el aire y el agua siendo ambiguos o cambiando repentinamente.

Entonces, ¿qué tal algún proceso extremo o exótico que iguale la temperatura rápidamente? El viento y la corriente normales mueven el calor; alguna sustancia de supercambio de fase podría hacerlo lo suficientemente rápido como para hacer que las diferencias en la insolación fueran irrelevantes. Por lo menos, podría mantener la temperatura. constante con la altitud en un lugar.

El problema con este requisito de una uniformidad de temperatura del 1% a escala planetaria es que el calor se conduce lentamente en relación con el tamaño de un planeta. Conducción, vientos, usted nombra cualquier mecanismo de equilibrio de temperatura que desee nombrar y tomará tiempo mover la temperatura desde el mediodía en el ecuador hasta la medianoche en uno de los polos.

Todas las fuentes de energía de un planeta son fuentes puntuales (vulcanismo) o solares (incidentes desde una dirección). Esto le da un componente direccional innato a su calefacción que jugar juegos con dos estrellas simplemente no va a solucionar.

Ha habido épocas en las que el clima de la Tierra era más uniforme que el actual: en la era de los dinosaurios, se encontraban caimanes y tortugas incluso en latitudes altas. Pero tres grados en todo momento simplemente no es posible.