¿Todos los planetas deben tener un núcleo sólido/líquido?

Gasolina, No. Líquido, sí, técnicamente.

Para el planeta del agua, puede mirar un diagrama de fase de presión y temperatura muy alta para ver intuitivamente que, aunque esto puede ser cierto, no va a ser muy satisfactorio. A cualquier temperatura interna razonable del planeta , el planeta de agua tendrá un núcleo de hielo sólido.

Lo bueno que hay que sacar de esto es que ciertos tipos de hielo de agua pueden quemarte si los tocas . Por supuesto, estarían quemando tu cuerpo horriblemente aplastado, porque solo existen a una presión muy alta.

Pero volvamos a otros materiales además del agua. El diagrama es de esta publicación . Es un diagrama de fase propuesto para el agua a temperaturas y presiones muy altas. Específicamente aquellos dentro de Urano y Neptuno. Resulta que el agua deja de ser agua en esas condiciones. Esto ocurre con todas las sustancias en los extremos de temperatura y presión.

Por ejemplo, como señaló ckersch, el hidrógeno se convertirá en un líquido metálico bajo alta presión y temperatura suficiente. Como los experimentados dentro de un planeta. El hidrógeno líquido metálico puede ser de 5 a 40 veces más denso que el hidrógeno líquido . Lo que esto significa es que un planeta hecho exclusivamente de hidrógeno pasaría sin problemas de un gas a un líquido y el líquido más denso sería varias veces más denso que el agua líquida. No habría superficie. A medida que aumenta la densidad, los átomos finalmente no pueden mantenerse separados y el planeta se convierte en una estrella.

Es fácil imaginar que en el universo muy primitivo, todos los planetas estaban hechos completamente de hidrógeno y helio. Es decir, en un momento puede haber más planetas sin núcleo sólido que planetas con núcleo sólido.

Núcleo líquido

Definitivamente es posible tener un núcleo de hidrógeno líquido. Incluso puede ser posible en un gigante gaseoso, pero las propiedades de los materiales a ese tipo de temperaturas y presiones son en su mayoría teóricas.

A diferencia del agua, que siempre es un sólido a presiones lo suficientemente altas, el hidrógeno presurizado lo suficientemente caliente se convierte primero en líquido y luego (teóricamente) en un metal líquido. Esto puede ser lo que sucede en los gigantes gaseosos de nuestro sistema solar, aunque sus núcleos tienen suficientes otros elementos para que sean sólidos.

El diagrama de fase para el hidrógeno a alta presión se ve así:

Entonces sí, podrías tener un planeta con un núcleo de hidrógeno líquido. Hazlo del tamaño de Júpiter, pero elimina las impurezas.

Núcleos de gas

Necesito investigar un poco más sobre los núcleos de gas, pero no creo que funcionen, al menos para un planeta estable. Para ser tan grande como un planeta y lo suficientemente caliente como para mantener un núcleo gaseoso, supongo que o bien se iniciará la fusión nuclear en el núcleo y se formará una estrella, o bien las capas exteriores de la atmósfera tendrán demasiada energía para ser retenida por la gravedad y se perderá en el espacio.

Respuesta corta: sí, los planetas deben tener un núcleo líquido/rocoso

Para casi todas las sustancias, a presiones/temperaturas extremadamente altas, sucede una de dos cosas: o se ha pasado el punto crítico y la distinción entre gas y líquido pierde sentido, o se ha comprimido la sustancia en un sólido.

No sé cómo calcularlo, pero supongo que puede existir la posibilidad de que exista un gas que resista la licuefacción lo suficiente como para que un planeta hecho de gas tenga suficiente gravedad para evitar que el gas se escape y lo suficientemente bajo. masa para evitar que el gas se vuelva supercrítico/líquido.

Sin embargo, los sistemas solares no suelen ser uniformes. En cambio, contienen mucha materia diferente, incluida la materia que sería líquida/sólida a las temperaturas y la presión del núcleo de un planeta. Entonces, si bien es posible que teóricamente exista un planeta (y dudo en creer que sea realmente posible), francamente no podría suceder de esa manera en la práctica.

Editar:
Sí, tal planeta podría existir (incluso hecho de agua):

Básicamente, estamos buscando cuánta masa pondrá 100 kBar o menos en el centro del planeta a la distancia de la estrella que proporciona 650 K de calor al planeta.

Mercurio parece una buena opción para el calor, sigamos adelante:

Dado ese diagrama de fase, podrías tener un planeta que no experimente más de 100 kBar de presión en el centro de su masa, que orbita a la distancia de Mercurio. Mercurio tiene una presión interna de 400.000 atmósferas, pero es 5,4 veces más denso que el agua. Reducir la presión interna de nuestro mundo acuático en 1/5 porque nuestro planeta hipotético es 1/5 de denso. Solo necesitamos permanecer por debajo de ~98,000 atm (estamos en 74,074 atm) para estar por debajo de 100kBar. Lo que significa que podríamos tener un planeta líquido más grande que el tamaño de Mercurio, a una distancia ligeramente mayor que la de Mercurio del sol o menos. Suponiendo incluso calentamiento en todo el planeta.

De acuerdo con este enlace , sin embargo, eso no es un problema, hemos colocado nuestro planeta en (o más cerca) la distancia de calor de 650K del sol.

La parte superior del océano está hirviendo, pero la atmósfera en la superficie también tiene un 100 % de humedad. Cualquier lluvia (debido al enfriamiento de la troposfera) hervirá antes de caer, pero es probable que haya una capa de nubes en algún punto intermedio. La lluvia podría potencialmente caer en el lado nocturno, o si la capa de nubes proporciona suficiente sombra/bloqueo de calor. Sin embargo, la cobertura de nubes no hace que Venus se enfríe. La cobertura de nubes también bloquea la pérdida de calor hacia el espacio, lo que significa que el lado nocturno del planeta será más cálido que el lado nocturno de Mercurio.

Sin magnetosfera significa que estaríamos perdiendo constantemente esta atmósfera de vapor de agua (bueno, y oxígeno puro, ya que el hidrógeno se elimina mediante fotodisociación). No estoy seguro de cuánto duraría el planeta después de su creación y calentamiento.

Tantos pensamientos sobre este concepto/pregunta, y no quiero saturar aún más los comentarios.

Algunos pensamientos:

Necesitarías líquidos/gases excepcionalmente puros para formar un planeta no sólido. Cualquier cosa que pudiera precipitarse causaría un núcleo sólido. Eso es probablemente mucho menos de un ppm (o incluso 1 ppt). No estoy seguro de qué tan puros necesitaríamos para hacer el planeta de agua líquida anterior. Estoy bastante seguro de que está más allá de nuestras capacidades actuales. OTOH, tal vez dejes que se forme el núcleo y luego lo levantes usando motores masivos.

También (lo más probable) necesitas un sistema solar excepcionalmente limpio, ya que una de las definiciones de un planeta es algo que limpia su camino orbital. No puede tener asteroides (y probablemente ni siquiera polvo espacial, para valores de edad de más de mil millones de años), o cualquier otra cosa que pueda ser absorbida por su planeta, o formarán un núcleo sólido. Por supuesto, nuestros alienígenas podrían seguir extrayendo núcleos, arrojándolos a la luna actual y dejando que esa luna se transforme en un esferoide achatado.

editar:
en caso de que otros comentarios no lo hayan aclarado y otras partes de esta respuesta, el planeta tendría que ser pequeño. No estoy seguro de cuán pequeño, pero no podría ser un gas gigante, ya que es lo suficientemente grande como para que su gravedad solidifique los gases (y muy probablemente sus líquidos).

Puede terminar con un planeta gaseoso con un núcleo líquido, especialmente si su planeta recoge cometas o tiene hidrógeno / oxígeno libre de repuesto que puede ser alcanzado por un rayo o cualquier otra cosa. Supongo que el objetivo de este ejercicio es que desea atravesar su planeta: golpear la superficie líquida (que existe a una gran presión) a una velocidad suficiente (velocidad de caída sola, mucho menos vuelo propulsado) podría ser un problema.

Tendría curiosidad por saber si un planeta gaseoso lo suficientemente pequeño (no un gigante, obviamente) tendría suficientes gases más pesados ​​para mantener la gravedad propia, mientras pierde los más ligeros, para evitar el núcleo de gas sólido. ¿O incluso se formaría un planeta lo suficientemente pequeño a partir de gases? IIRC, no pueden formarse en el interior de los sistemas solares (salir volando), sino formarse en el borde exterior, arrojarse hacia adentro y derretirse...

Nadie parece estar mencionando el único planeta que conocemos que definitivamente tiene un núcleo líquido:

El núcleo interno de la Tierra es hierro sólido, pero está rodeado por un núcleo externo de hierro líquido.

Es casi seguro que anteriormente en la historia del planeta todo el núcleo era líquido. El núcleo interno solo se formó una vez que el interior del planeta se enfrió lo suficiente como para que el hierro comenzara a solidificarse. El núcleo interno crecerá más y más con el tiempo. Es básicamente como un cubo de hielo flotando en agua que se enfría lentamente, con la única diferencia de que el hierro sólido es más pesado que el hierro líquido, por lo que se hunde hasta el fondo. Eventualmente, todo el núcleo se congelará, pero eso llevará miles de millones de años.

También hay un planeta que podría responder a esta pregunta.

Si eso no es posible, ¿sería posible un gigante gaseoso con un núcleo líquido pero no sólido?

Se cree que Júpiter tiene un núcleo rocoso más bien pequeño debajo de la capa de hidrógeno metálico (líquido), pero no se sabe con certeza si existe. Es posible que Júpiter se formara sin uno, o que se disolviera después. En ese caso, el núcleo del planeta sería completamente líquido.

Incluso si no es el caso de Júpiter, ciertamente es posible tener un planeta similar a Júpiter sin un núcleo rocoso. Esto sería especialmente fácil si se formara mucho antes en la historia del Universo, porque no solía haber tantos elementos pesados ​​como ahora. Suponiendo que los planetas pudieran formarse alrededor de la primera generación de estrellas (no veo ninguna razón por la que no pudieran), deben haber estado hechos completamente de hidrógeno y helio y habrían carecido de núcleos sólidos.

(Presumiblemente, algunos de estos habrán sido arrojados lejos de sus estrellas y aún existirán hoy en el espacio interestelar. Sin embargo, se enfriarán con el tiempo y el hidrógeno puede congelarse si se enfría lo suficiente; no sé si lo harán o no). se enfriaría lo suficientemente lento como para seguir siendo líquido por completo).