Desde la perspectiva de la ciencia pura, un planeta hecho de gas lo suficientemente pequeño como para evitar los problemas asociados con un gigante gaseoso sería demasiado pequeño para contener una envoltura gaseosa a menos que fuera extremadamente frío (en cuyo caso, los gases como el oxígeno y el nitrógeno se habrían congelado). afuera, dejándote con una atmósfera de hidrógeno y helio).

La alternativa sería mirar mundos de ingeniería en su lugar. Lo más parecido a lo que buscas que puedo encontrar es el "globo gravitatorio", que es más o menos lo que parece: un globo lleno de gases respirables que se infla dentro de un asteroide y utiliza la "presión" gravitatoria del asteroide para mantener su integridad (sin mencionar que la masa del asteroide brinda protección, protección contra micrómetros y cierto grado de control de la temperatura). Hay un sitio completo dedicado a la exploración mecánica y matemática de la idea aquí: http://gravitationalballoon.blogspot.ca

Tenga en cuenta que puede construir un globo espacial gravitacional tan grande o pequeño como desee, el autor imagina grandes asteroides plagados de vacíos llenos de estos globos y albergando a miles de millones de personas, pero habrá una variedad de globos de todos los tamaños dependiendo de los materiales. disponible, la población a albergar y las condiciones políticas, sociales y económicas del entorno.

Dani Eder calculó el tamaño final de un globo gravitacional, y es bastante fantástico. Técnicamente, se trata de una construcción completamente llena de gas (un núcleo central de hidrógeno en este caso), utilizando algunas membranas para evitar que los gases se mezclen y una capa exterior de acero para proporcionar contrapresión al globo, el tamaño máximo es de 240 000 km. de radio, proporcionando algo así como 1400 X el área de superficie utilizable de la Tierra, mucho espacio para su entorno.... http://yarchive.net/space/exotic/bubbleworld.html

¿Realmente necesitas un planeta? Si no, lea Los árboles integrales y El anillo de humo de Larry Niven. Ambos están ambientados en un toroide de gas que se extrae de un planeta inhabitable, y todo se mantiene bajo control al estar bastante cerca de una estrella de neutrones. No es permanentemente estable y probablemente no podría evolucionar una especie inteligente antes de que se disipe, pero si fuera sembrado desde otro lugar, las cosas podrían evolucionar.

Radiación

No tiene por qué ser un problema, si el planeta orbita tranquilamente, la estrella se asentó. Tenga en cuenta que incluso en nuestro sistema solar, la radiación solar es bastante sobrevivible a menos que haya una erupción solar. Entonces, está mirando estrellas K o M (puede esperar un billón de años más o menos para que las erupciones se estabilicen, pero por el lado positivo, tendría una estrella muy estable con muchos billones de años por delante).

Alternativamente, cambie su "núcleo rocoso pequeño" a un "núcleo metálico pequeño" y puede tener un campo magnético con todas las funciones, por lo que no es un problema incluso para estrellas similares al Sol.

Gravedad

Tomemos a Saturno como modelo: su gravedad "superficial" es$10.44 m s^{-2}$, que es prácticamente igual a la Tierra. Tenga en cuenta que la gravedad no depende solo del tamaño del planeta, sino de su masa (lineal) y radio (cuadrado inverso). Suponiendo una distribución de densidad compatible (lo que no es cierto, especialmente cuando los gases bajo presión experimentan un cambio de fase a una forma metálica, pero de todos modos), la masa depende del volumen, que es radio al cubo.$r^3$porque la misa es cancelada por$r^{-2}$para el radio y la dependencia es muy lineal: para planetas con la misma densidad, la gravedad aumenta linealmente con el radio.

Dado que la masa es densidad por volumen, la gravedad depende linealmente de la densidad (en el mismo radio). Por lo tanto, si aumenta la densidad (promedio) del planeta, debe reducir el radio en la misma cantidad para mantener la gravedad igual.

Presión

No hay problema, solo elige la altura que necesitas. Recuerda la fórmula barométrica . El cambio de temperatura lo hará más complicado, pero aún puede obtener una presión cómoda.

Aire

Aquí es donde las cosas se vuelven interesantes. Supongamos (por simplicidad) un planeta hecho de oxígeno. Tomando a Saturno como ejemplo, se compone principalmente de hidrógeno, que tiene una densidad$0.09 kg\cdot m^{-3}$(a 1 bar y temperatura "normal"). La densidad del oxígeno es$1.4 g\cdot m^{-3}$(su peso atómico (16) veces la densidad del hidrógeno). Así, para mantener la gravedad en$1g$, recuerde que el radio del planeta debería ser 16 veces más pequeño que el de Saturno, es decir$60000 km/16 \approx 3750 km$, es decir, alrededor del 60% de la Tierra.

Ahora, usted no quiere vivir en 1 bar de atmósfera de oxígeno puro, es insalubre y peligroso, cualquier combustible se quemará con bastante violencia . Necesitaría una presión de oxígeno parcial de 0,2 bar, lo que significa moverse hacia arriba solo unos 12 km más o menos.

O puede mezclar un 75% de nitrógeno, y no cambiará mucho los números y hará que la atmósfera sea muy parecida a la de la Tierra.

Frío

Una vez más, tomemos a Saturno: a 1 bar de presión, la temperatura es de 134 K, demasiado baja para la vida humana sin ayuda. Pero dado que la gravedad y la dimensión del planeta son bastante comparables a las de la Tierra, simplemente aumente la insolación al nivel de la Tierra (o un poco más, debido a la ausencia de gases de efecto invernadero).

Para resumir

Tienes un planeta hecho de oxígeno (y algunos otros gases, como el vapor de agua que preferirías necesitar para sobrevivir), un poco (60%) más pequeño que la Tierra, con una insolación similar a la Tierra. Es perfectamente habitable, si logras flotar al nivel correcto (es decir, usando globos de hidrógeno o helio). Si deja caer algo, será aplastado por la presión, pero mucho antes de eso, el aumento de la presión de oxígeno hará que se queme (si es combustible) de manera bastante explosiva. A las presiones en el centro, es probable que el oxígeno se convierta en forma metálica, lo que creará un campo magnético, útil (pero no absolutamente necesario) para protegerse de las erupciones solares.

Ahora la pregunta es, ¿podría ocurrir un planeta así de forma natural? La respuesta es casi seguro que no. Necesitaría un disco protoplanetario que consiste principalmente en oxígeno (y nitrógeno), pero poco o nada de hidrógeno (que se quemará en el planeta de oxígeno, proporcionando el vapor de agua que tanto necesita). Es difícil imaginar tales circunstancias. El planeta tendría que ser construido deliberadamente. Además, cualquier vida carecerá de materiales sólidos (como el carbono), ya que todo se derrumbará hasta el núcleo (aunque el carbono se quemará y al menos una parte se reciclará en forma de$CO_2$). Tendría que ser importado y mantenido a flote.

Puedes olvidarte de la radiación y la gravedad como problemas, si quieres. Como ya han señalado otros, un campo magnético podría desviar la radiación (como la de la Tierra), y la gravedad en la superficie de un gigante gaseoso no es necesariamente tan extrema.

En cuanto a los otros factores: parece que lo que necesitaría es una situación en la que la presión sea de aproximadamente un bar, la gravedad esté aproximadamente en G y el contenido de oxígeno sea de aproximadamente el 20 %, y que todas estas condiciones ocurran a la misma altitud. dentro de la atmósfera del planeta. Saturno en realidad se acerca razonablemente, excepto por el contenido de oxígeno (prácticamente no tiene).

Haciendo una extrapolación semiculta, podríamos adivinar que podría existir un cuerpo planetario que cumpliría con todos sus requisitos. Sería más pequeño que Saturno, más cercano a su sol y tendría una atmósfera más similar a la de la Tierra, con nitrógeno, oxígeno, vapor de agua y dióxido de carbono. Los humanos podrían sobrevivir allí flotando en la capa donde la presión es ~ 1 bar. No sé si hay una manera plausible para que se forme tal planeta; ciertamente no ha sucedido en nuestro sistema solar. Si tampoco se te ocurre nada, simplemente di que lo hicieron los extraterrestres o ignora la pregunta por completo.

Uno supondría que, para que los humanos vivan en este entorno, tendría que haber (al menos) algún tipo de planta que se haya adaptado para vivir aquí también. Un organismo como un zepelín vivo, que descompone las moléculas de agua mediante la fotosíntesis y recoge el hidrógeno dentro de una membrana para flotar, podría proporcionar tanto una fuente de alimento como una plataforma estable para que la gente flote; un ecosistema lo suficientemente rico de estas plantas-zepelín permitiría a los humanos sobrevivir con cualquier nivel de tecnología hasta cero inclusive. Si se golpea con cuidado, se puede hacer que un árbol de zepelín lo suficientemente grande "filtre" una pequeña cantidad de hidrógeno para usar como llama para cocinar o fuente de energía. Digo "con cuidado" porque extraer hidrógeno más rápido de lo que se puede reponer haría que el árbol se hundiera y, por supuesto, si se sobrecalienta,

Características interesantes de este mundo:

• Es mucho, mucho más grande que la Tierra. Superficie habitable al menos 100x mayor.

• Los metales y los elementos más pesados, incluso los metales traza para apoyar la química del cuerpo, pueden ser difíciles de conseguir, ya que normalmente no flotan en el aire. Quizás algunos de los "árboles" más grandes y antiguos hayan hundido las raíces hasta la superficie, o lo suficientemente cerca como para recolectar algunos de estos minerales y transportarlos a sus hojas, que los humanos deben comer para obtener calcio para sus huesos. , hierro para su sangre, etc. Esto también tendería a mantener la tecnología limitada a materiales naturales. El hueso humano podría ser la sustancia más dura disponible, lo que tendría implicaciones culturales interesantes. ^o^

• Las personas más primitivas no tendrían control sobre su movimiento a través de la atmósfera; flotarían dondequiera que las corrientes de aire los llevaran, a la deriva con los árboles. Por lo tanto, podrían experimentar variaciones estacionales más extremas que si existieran en una latitud fija, porque a veces se desplazan cerca de las regiones polares, a veces cerca del ecuador.