Si Saturno o Júpiter estuvieran en la órbita de la Tierra, ¿alguna de sus lunas sería habitable para los humanos?

La mayoría de los exoplanetas encontrados hasta ahora son comparables en tamaño a Júpiter o Saturno. Los cuales, como sabemos, son problemáticos para la habitación humana. Pero sus lunas tienen mucho potencial.

Algunos de estos grandes exoplanetas se encuentran en la zona Goldilocks . Dado lo que sabemos sobre las lunas de Júpiter y Saturno, si encontráramos duplicados de ellas dando vueltas en la zona de Ricitos de Oro de otra estrella, ¿serían habitables las lunas?

Por habitable, me refiero a que es más probable que soporte una vida independiente/aborigen que Marte, o que requiera una tecnología de apoyo significativamente menor que Marte.

Presumiblemente, si Marte estuviera más cerca del sol, sería más cálido pero también tendría menos atmósfera. Si desea usar a Marte comparativamente en su respuesta, es aceptable moverlo y ajustar la atmósfera.
Entonces, Júpiter recibiría 27 veces más radiación solar (piense en "calor"), y Saturno recibiría 91 veces más. Júpiter ya no sería 'Júpiter', y Saturno ya no sería 'Saturno'. No sé cómo serían, ¿tal vez un poco más claros?

Respuestas (3)

Para las lunas jovianas y saturninas, la respuesta más simple es no, al menos no mucho más habitable que nuestra propia Luna, porque ninguna de estas lunas tiene su propio campo magnético o masa suficiente y su atmósfera eventualmente se diluiría debido a la pérdida de hidrógeno ionosférico. al viento solar. Una respuesta un poco más difícil es cuántas de estas lunas estarían bien dentro del propio campo magnético del planeta padre y aún suficientemente protegidas de los vientos solares y la radiación cósmica para sostener una atmósfera respirable, agua líquida y la vida tal como la conocemos .

Estar dentro de la zona de Ricitos de Oro también significa que estos celestiales orbitarían bien dentro de la línea de nieve de la estrella , por lo que sus superficies se formarían de manera completamente diferente a la que tienen en el sistema solar exterior, más allá de la línea de nieve. No acumularían tanto hielo de agua como lo hicieron, y el agua líquida estaría más expuesta al escape de hidrógeno (los átomos de hidrógeno en realidad no están fuertemente unidos a los átomos de oxígeno en las moléculas de agua, y la radiación ultravioleta en la atmósfera superior de la Tierra es suficiente para producir iones de hidrógeno extremadamente ligeros que se mueven a la ionosfera).

Por lo tanto, es difícil decir cómo se verían esas lunas. ¿Serán rocas estériles? ¿O podrían retener suficiente agua y mantener una atmósfera respirable? ¿Se formarían siquiera a partir del disco protoplanetario, o veríamos principalmente planetesimales capturados orbitando Júpiter Ricitos de Oro? No estoy seguro de que alguien pueda responder estas preguntas, hay suficiente discusión incluso sobre la formación de nuestro propio sistema solar, pero estoy bastante seguro de que no tiene mucho sentido discutir si Titán, Encelado, Europa y lunas similares de Júpiter y Saturno podría sustentar sus propias formas de vida basadas en el agua o ser adecuado para la colonización humana, a menos que podamos establecer con bastante certeza que incluso podrían existir. Por lo que sabemos, es posible que no puedan retener tanta agua como lo hacen algunas de las lunas jovianas y saturninas. Por lo tanto, es muy posible que veamos lunas y lunas rocosas mucho más pequeñas, con una masa y una gravedad superficial aún más pequeñas que las que vemos actualmente.

Pero no voy a decir que es imposible. Júpiter tiene un campo magnético increíblemente fuerte, probablemente sostenido por el hidrógeno metálicodentro de su núcleo, y es lo suficientemente grande como para extenderse casi a otros planetas vecinos. Pero cómo todo este hidrógeno realmente se mueve en los discos protoplanetarios a medida que sus estrellas evolucionan, aumentan su temperatura y empujan la línea de nieve y expulsan partículas más ligeras, mientras que al mismo tiempo consumen una gran cantidad de hidrógeno para sostener su fusión nuclear, todavía es un poco de un misterio, como es la fuente de todas las aguas de la Tierra. ¿Quizás obtuvimos la mayor parte a través del bombardeo pesado tardío de asteroides helados cuando la superficie de la Tierra comenzó a solidificarse? Entonces, lo que estoy diciendo es que si tales Júpiter se forman más cerca de su estrella madre y dentro de la zona de Ricitos de Oro, realmente no sabemos si serían capaces de sostener un campo magnético lo suficientemente fuerte. La composición de sus núcleos internos podría ser completamente diferente a la de nuestro Júpiter.

De todos modos, estos son solo algunos pensamientos sobre el tema, y ​​por qué creo que es demasiado especulativo y carecemos de la comprensión suficiente incluso de la formación de nuestro propio sistema solar, para transponer este conocimiento a exoplanetas de los que sabemos aún menos. Supongo que la prueba del budín tendrá que estar en comerlo. Es decir, lo sabremos, cuando detectemos alguna.

"porque ninguna de estas lunas tiene campo magnético propio ni masa suficiente" Esto parece especulativo. ¿Existe un techo de masa sobre el tamaño de las lunas de un gigante gaseoso? Ganímedes y Titán son casi tan grandes como Marte. Parece plausible que haya gigantes gaseosos en otros sistemas estelares con lunas del tamaño de la Tierra. Venus es menos masivo que la Tierra, tiene un campo magnético mucho más débil. Como está más cerca del sol, los vientos solares son más fuertes. Sin embargo, Venus tiene una atmósfera más espesa que la Tierra.
@HopDavid Aclaré que me refería a las lunas jovianas y saturninas (en nuestro propio sistema solar). No dije que no sea posible en otros mundos, lo que quise decir es que ninguna de las lunas de los gigantes gaseosos del sistema solar tiene sus propios campos magnéticos capaces de evitar la pérdida de atmósfera a través del viento solar. No asumí nada sobre algunas lunas exoplanetarias (exolunas) de las que no sabemos nada. Acabo de explicar que es menos probable que acumulen tanta agua como lo harían si se formaran más allá de la línea de nieve, y que tendrían problemas para retenerla. Eso es todo.
Al volver a leer la pregunta, veo que James Jenkins pregunta sobre los duplicados de las lunas de Júpiter y Saturno. Sí, su respuesta es más precisa para las lunas jovianas o saturninas. Pero sigo sin estar totalmente de acuerdo. Como mencioné, si el espesor atmosférico fuera una función de la temperatura, el viento solar, la gravedad y el campo magnético, entonces Venus debería tener una atmósfera más delgada que la Tierra. Cada cuerpo tiene una historia diferente que lo convierte en lo que es.
@HopDavid Venus no está realmente dentro de la zona de Ricitos de Oro, está demasiado cerca del Sol y el escape de hidrógeno es un factor importante allí. Incluso la mayoría de las formas propuestas de terraformar Venus incluyen la introducción de cargas de hidrógeno en su atmósfera de alguna manera. El hidrógeno no solo es relevante para el agua, sino que también reduce los óxidos de carbono atmosféricos a través de las reacciones de Sabatier y/o Bosch. Pero aún lo estaría perdiendo debido a la falta de campo magnético (menos uno leve en su ionosfera debido a la "cola" ionosférica de gradiente de protones que ralentiza un poco la pérdida de hidrógeno).
Probablemente actualizaré mi respuesta para incluir otro punto: el abultamiento de las mareas. Si el planeta padre tuviera menos hidrógeno en su núcleo para sostener un campo magnético masivo, entonces las lunas tendrían que orbitarlo mucho más cerca para estar todavía dentro del campo magnético. Con mayores volúmenes de agua líquida, eso se convierte en un problema y las fuerzas de marea serían tremendas. Si puede mantener líquido el interior de Encélado, imagina lo que haría si su superficie también fuera líquida. No estoy seguro de que no terminaría estirando toda la luna solo para tener una superficie más grande expuesta a los vientos solares y la insolación.
Así que imaginemos una esfera de radio r estirada en un esferoide alargado del mismo volumen. 4 / 3 π r 3 = 4 / 3 π a b 2 donde b = a 1 − mi 2 r 3 = a 3 ( 1 − mi 2 ) Realmente estiremos nuestra luna y dejemos que e = 1 / 2 2 r 3 = a 3 un = 2 1 / 3 r y b = 2 − 1 / 6 r Cuando el eje largo apunta hacia el sol, la luna presenta una sección transversal de π b 2 que es aproximadamente el 80% de la sección transversal de una luna esférica, π r 2 . Cuando el eje largo apunta a 90º del sol, presenta una sección transversal de πab que alrededor del 112% de π r 2 .
Si mi aritmética es correcta, las secciones transversales de esta luna oscilarían entre el 80 % y el 112 % de la sección transversal de una luna esférica del mismo volumen. No estoy seguro de que el estiramiento de las mareas aumente la sección transversal promedio presentada al sol.
Que Venus esté demasiado cerca para estar en la zona de Ricitos de Oro refuerza mi argumento de que el campo magnético y la gravedad pueden no ser los factores dominantes que determinan el espesor de la atmósfera. Sin embargo, tienes razón en que Venus es pobre en hidrógeno.
Bueno, buen cálculo por cierto y me parecen correctos, el problema no es el área de superficie de insolación directa, pero en lo que respecta a los vientos solares, una forma no esférica aumenta la tasa de pérdida de atmósfera a través de la ionosfera (es decir, mayor arrastre y remolino de cola) y delta de temperatura. Pero incluso eso está un poco más allá del punto, si eso significa que no puedes tener una superficie dura en absoluto, porque sería golpeada por olas gigantes de kilómetros de altura y vientos de velocidad extrema. Toda la atmósfera simplemente no sería estable en ningún sentido, y como seres de agua en un 75%, dudo que toleremos bien tales fuerzas de marea tampoco.
En cuanto al espesor de la atmósfera, aquí no me preocupa el espesor de cualquier composición atmosférica. Me estoy enfocando completamente en las condiciones habitables. Pero sí, claro, puedes tener atmósferas de cientos de kilómetros de espesor con gases más pesados ​​o en cuerpos con suficiente gravedad propia. Pero este último también aumenta su radio, y con él los efectos de las mareas. Todavía hay posibilidades, no me malinterpreten, incluso para una atmósfera respirable y lunas habitables alrededor de exoplanetas similares a Júpiter. Tampoco debemos olvidar que la vida puede adaptarse y también tiene una parte en todo, pero puede que no sea como la conocemos .
La mayoría de las lunas gigantes gaseosas están bloqueadas por mareas, al igual que la luna de la Tierra, al igual que Fobos y Deimos. Es razonable esperar que estas lunas estén bloqueadas por mareas. En cuyo caso no habría mareas altas o mareas bajas alternas en un lugar determinado. Las mareas altas estarían perpetuamente por encima del punto cercano y lejano. Esta es la razón por la que no vemos enormes maremotos moviéndose a través de los cuerpos líquidos en la superficie de Titán. De hecho, los "lagos" de Titán parecen ser muy tranquilos y suaves.
Me parece que el flujo de iones del viento solar sería proporcional a la sección transversal presentada al sol. No ha demostrado que la sección transversal promedio de un elipsoide alargado sea mayor que la sección transversal de una esfera.
De acuerdo, sí, lo más probable es que estén bloqueados por mareas, pero el arco de choque de la ionosfera y la hoja de plasma no lo estarían, estarían alineados con el Sol. Ahora imagine una luna elipsoide achatada girando con el Sol alrededor de su cuerpo principal. Lo que termina es un corte frecuente de su remolino de cola y la cola magnética pierde conexión y se separa en grandes trozos. Por eso perdería atmósfera más rápido, y con ella (en la zona de Ricitos de Oro) agua. Probablemente podría retener algo de oxígeno, como lo hace Europa, pero el hidrógeno desaparecería aún más rápido más cerca del Sol.
Tampoco estoy muy seguro acerca de la formación de tales esferoides achatados dentro de la zona de Ricitos de Oro. Creo que los anillos planetarios son mucho más probables que las lunas grandes con cantidades suficientes de agua, especialmente porque tendrían que formarse aún más cerca de su cuerpo principal de lo que orbitarían más tarde debido a la aceleración de las mareas. Podrían ser cuerpos capturados que se formaron en otro lugar, así que, como dije, no digo que sea imposible.
Estás fusionando argumentos separados. He citado el bloqueo de las mareas para cuestionar su creencia de que habría enormes maremotos rompiendo el paisaje. Con cuerpos bloqueados por mareas, las protuberancias de marea permanecerían en el mismo lugar, sobre el punto cercano y el punto lejano. Para evitar confusiones, sería mejor posponer la discusión sobre el viento solar por el momento.
@HopDavid Creo que hace mucho que pasamos lo que estoy respondiendo y de qué se trata la pregunta de todos modos. Realmente no tengo tiempo para eso ahora, pero si tiene ganas de discutir esto más a fondo, por lo general me pueden encontrar en nuestro chat de exploración espacial . Dejemos esta sección de comentarios para problemas con las publicaciones en sí, ya que de todos modos no están destinados a ser una adición permanente (es decir, son transitorios y eventualmente se eliminarán). Aunque estoy de acuerdo, hay mucho que cubrir y si estoy por todos lados, me disculpo (no estoy completamente enfocado en esta discusión y también estoy haciendo otras cosas, lo siento).

En la primera lectura, pensé que estabas preguntando sobre posibles lunas similares a la Tierra que orbitan gigantes gaseosos en zonas habitables de otros sistemas estelares. Esto es bastante plausible en mi opinión. No puedo pensar en una razón por la cual las lunas de aproximadamente la masa de la Tierra no puedan estar orbitando algunos de los exoplanetas gigantes gaseosos.

Pero al volver a leer, parece que estás preguntando sobre duplicados de las lunas de Júpiter y Saturno. Esto es algo menos plausible. La mayoría de estas lunas no tienen mucho aire o campo magnético (como señala TildaWave).

Titán tiene una atmósfera espesa de nitrógeno, con algo de etano y metano líquidos que evidentemente se evaporan y vuelven a llover de vez en cuando. Pero Titán recibe aproximadamente 1/100 de la luz solar que nosotros. Muévalo a un lugar más cálido y no estoy seguro de que Titán se aferre a esos volátiles.

Lo que no quiere decir que las lunas del tamaño de Titán o Ganímedes no puedan tener una atmósfera en una zona habitable. Cada luna tiene una historia diferente que la convirtió en lo que es hoy. Creo que es posible que haya lunas del tamaño de un Titán en zonas habitables con un historial que ha resultado en muchos volátiles. Pero las lunas del tamaño de Titán o Ganímedes con historias diferentes no serían "duplicados".

Estaba tratando de evitar que la pregunta se basara demasiado en la opinión y me mantuviera en el conocimiento disponible en este momento. Sabemos que los planetas del tamaño de Júpiter/Saturno ocupan la zona Goldilocks de otros sistemas y sabemos qué lunas rodean estos planetas en nuestro sistema. Si la pregunta se abre a la especulación, los árboles integrales se convierten en respuestas opcionales y la pregunta está fuera de alcance. Si bien es poco probable que encontremos duplicados exactos, lo más probable es que encontremos similitudes cercanas.
Tu premisa es contradictoria. Imaginas duplicados que se han formado a partir de condiciones completamente diferentes. Es como pedirnos que imaginemos islas hawaianas duplicadas pero sin una pluma de manto bajo la superficie. Esto haría estallar mi WSOD más rápido que una historia típica de Niven. Con 25 o 100 veces más insolación, el interior joviano o saturnino se enfriaría más lentamente. Pero como las lunas que conocemos, todavía tendrías flexión de marea. A pesar de eso, supongamos que los núcleos de metal líquido giratorio se congelaron hace mucho tiempo y que las lunas ya no tienen un campo magnético.

Estar en la zona de "Ricitos de oro" no es suficiente. Volátiles (sustancias de bajo punto de ebullición), nitrógeno, agua, dióxido de carbono, amoníaco, dióxidos de azufre; los químicos necesarios para el metabolismo biológico y la construcción del ADN. El campo magnético de Júpiter es un enorme atractor de partículas; por eso el area planetaria esta inhabitable, esta bañada en radiacion

Si Saturno o Júpiter estuvieran en la órbita de la Tierra, ¿alguna de sus lunas sería habitable para los humanos?
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