آیا سیاره‌ی مایع امکان پذیر است؟

مدیران انجمن: parse, javad123javad

ارسال پست
نمایه کاربر
ArmanOrouji

نام: آرمان اروجی اصفهانی

عضویت : شنبه ۱۳۹۹/۱۰/۲۷ - ۲۳:۲۶


پست: 8



جنسیت:

آیا سیاره‌ی مایع امکان پذیر است؟

پست توسط ArmanOrouji »

سلام آیا از نظر علمی ممکن است سیاره ای داشته باشیم که فقط مایع باشد؟
یعنی فقط از آب یا فلزات مذاب تشکیل شده باشد مثل جیوه
پیوست ها
iStock_91055959_XLARGE_0-3d0e259.jpg
iStock_91055959_XLARGE_0-3d0e259.jpg (123.67 کیلو بایت) مشاهده 777 مرتبه

نمایه کاربر
rohamjpl

نام: roham hesami

محل اقامت: Tehran -Qeytariyeh, Ketabi Street, 8 meters from Saba

عضویت : سه‌شنبه ۱۳۹۹/۸/۲۰ - ۰۸:۳۴


پست: 508

سپاس: 251

جنسیت:

تماس:

Re: آیا سیاره ی مایع امکان پذیر است؟

پست توسط rohamjpl »

گرچه در منظومه شمسی چندین اجرام آسمانی وجود دارد که دارای یک هیدروسفر است اما کره زمین هنوز هم تنها اجرام آسمانی شناخته شده است که دارای اجسام پایدار آب مایع در سطح خود است ، آب اقیانوسی 71 درصد سطح آن را پوشش می دهد ، و آب مایع است برای همه اشکال حیات شناخته شده روی زمین ضروری است
آیا ممکن است جسمی با اندازه قابل توجه - قطر حداقل چند صد کیلومتر - کاملا مایع باشد و هسته جامد نداشته باشد ؟ یا می تواند از یک مایع همولوگ ساخته شود و هم از چند لایه. ا
اگر چنین بدنه ای ساخته و نگهداری شود ، بله ، کاملاً امکان پذیر است - تا اندازه مشخص.
در فشار بسیار زیاد (دامنه گیگاپاسکال) ، آب حتی در دمای نسبتاً بالا به یکی از چندین مرحله یخ تبدیل می شود (نمودار را ببینید). برای مقایسه ، مرکز زمین فشاری در حدود 330 تا 360 گیگاپاسکال دارد.
فراتر از نقطه حساس در انتهای سمت راست نمودار ، آب گاز نمی تواند فقط با فشار مایع شود. بالای نقطه بحرانی یک حالت ماده وجود دارد که به طور مداوم با حالت مایع و گاز متصل است (می تواند بدون انتقال فاز به آن تبدیل شود). به آن مایعات فوق بحرانی گفته می شود.تصویر
از این رو ، اگر درجه حرارت را بین 0 تا 350 درجه سانتیگراد در سراسر بدن خود نگه دارید ، و فشار خود را کمتر از حدود نگه دارید. 400 مگاپاسکال ، شما می توانید یک سیاره آب کاملا مایع داشته باشید. فکر نمی کنم قطر چند صد کیلومتر مشکلی داشته باشد ، اما با قطر بیش از حدود هزار کیلومتر ، فشار احتمالاً خیلی زیاد خواهد شد.
از آنجا که سطح بدن مایع است ، مقداری تبخیر ایجاد می شود و فضای نازکی از بخار آب را تشکیل می دهد. بخار آب یک گاز گلخانه ای بسیار کارآمد است ، بنابراین بدن باید با احتیاط قرار گیرد تا هیچ اثر گلخانه ای فراری وجود نداشته باشد ، در عین حال یخ زدگی آب ، حتی در قطب ها وجود نداشته باشد ، دستیابی به آن دشوار است. همچنین ، اگر فشار اتمسفر به زیر یک سطح مشخص (بسیار کم) برسد ، آب مایع نمی تواند وجود داشته باشد - مستقیماً بین یخ و بخار انتقال می یابد (نمودار را ببینید). اگر جو را به عنوان بخشی از بدن سیاره ای خود حساب کنید ، بنابراین یک بدن کاملاً مایع نمی تواند وجود داشته باشد.
تا زمانی که شما یک هسته یخ را به جای هسته آب مایع بپذیرید ، مسئله ثبات وجود ندارد. به محض وجود جهان آب ، به اندازه کافی پایدار خواهد بود. اگرچه هر چیزی که به طور معمول جو یک سیاره را از بین ببرد ، یک مسئله جدی است.
چگونه می توانم این ادعا را بدون انجام اعداد یا مراجعه به منابع انجام دهم؟ خوب ، زمین در گرانش طبیعی زمین دارای هیدروسفر پایدار است ، از آنچه در زیر می آید ، مگر اینکه من در مورد نحوه کار گرانش سو تفاهم داشته باشم ، که یک سیاره با چگالی کم با گرانش طبیعی سطح زمین تقریباً می تواند دارای یک هیدروسفر پایدار باشد.
و غول های گازی با تراکم کمتر از آب و جاذبه سطح بالاتر از زمین وجود دارد ،
مکانیسم قابل قبول قسمت سختی است. اساساً شما می خواهید اکسیژن زیادی در مدار آب وجود داشته باشد ، اما تقریباً هیچ کربن ، سیلیکون ، آلومینیوم یا سایر عناصر مشابه و متداول ایجاد شده که هسته ای جامد ایجاد می کنند وجود ندارد. اگر وجود مقادیر قابل توجهی از متان ، آمونیاک و دی اکسید کربن را که به سختی کمک می کند بپذیرید ، اما در مورد آلومینیوم و سیلیکون کمکی نمی کند. برای این منظور ، گوگرد ، آهن و نیکل احتمالاً باید در مقادیر قابل توجهی در اندازه جهان آب وجود داشته باشد.
در مورد تخلیه سایر عناصر دقیقاً قبل از تشکیل سیاره ... که من می بینم اتفاق می افتد ، اما در بهترین حالت فقط شما را به هسته بسیار کوچکی از "آب" نمی رساند. حتی اگر تصور کنید که یک حادثه عجیب و غریب باعث از بین بردن هر آنچه که شما نمی خواهید ، عناصر ناخواسته همچنان در همان سیستم ستاره ای خواهند بود و برخی از آنها سرانجام به عنوان گرد و غبار ، دنباله دارها و دیگر زمان ریزش آوار مشابه برمی گردند. بنابراین وضعیت هیچ هسته غیر آب با گذشت زمان پایدار نخواهد بود.
باید اضافه کنم از آنجا که این سیاره از چگالی کمتری نسبت به زمین برخوردار است و برای حفظ آب و جلوگیری از جمع شدن هیدروژن و هلیوم و تبدیل شدن به غول گازی به نیروی جاذبه زمینی مشابهی نیاز دارد ، لزوماً باید شعاع و جرم آن بسیار بزرگتر از زمین باشد. این همان ریاضی است که من قبلاً رد کردم به عنوان "انجام آن ضروری نیست". این به نوبه خود بیانگر این است که هسته فشار قابل توجهی بالاتر از هسته ما دارد. این بدان معنی است که در صورت وجود فلزات ، هسته فلزی خواهد بود. "هسته یخ" از کار می افتد زیرا فشار آب را از هسته خارج می کند.
البته ، یک هسته کوچک با یخ های عجیب و غریب پوشانده خواهد شد ، بنابراین تفاوت در هسته یخ می تواند در عمل ناچیز باش
اولاً ، ساده ترین حالت ، اگر برای داشتن جو کافی به جاذبه آن احتیاج ندارید ، نمی دانم چرا که نه. اساساً شما یک دنباله دار بزرگ می خواهید ، در مداری که آن را برای همیشه مایع نگه دارد. ما می توانیم با هدایت یک ستاره دنباله دار به مدار درست خورشید ، چنین منظره ای را در منظومه شمسی به طور مصنوعی ایجاد کنیم.
با این حال ، مگر اینکه چیز اضافی به تصویر اضافه کنیم ، مدت زیادی طول نمی کشد. مسئله این است که آب در خلا به سرعت تبخیر می شود.
با دمای سطح 273.15 درجه سانتیگراد (0 درجه سانتیگراد) و استفاده از معادله از دست دادن جرم آب مایع در خلا a
$(pe / 7.2) * sqrt (M / T) kg / m² / sec$
جایی که M جرم مولی است ، 0.018 کیلوگرم برای آب ، T دما در کلوین است ، pe فشار بخار است که برای آب در 0 درجه سانتیگراد (273.15 درجه سانتیگراد) 611.3 پا ، (فشار بخار آب در 0 درجه سانتیگراد ) ، بنابراین قرار دادن همه موارد در فرمولی که می گیریم:
$(611.3 / 7.2) * sqrt (0.018 / 295) = 0.663 kg / m² / sec.$
بنابراین روزانه حدود 57 متر ضخامت آب مایع در معرض خلا یا ضخامت حدود 20/9 کیلومتر آب در سال از دست می دهید. در صورت افزایش دما ، میزان از دست دادن افزایش می یابد و 2.495 کیلوگرم بر متر مربع در ثانیه در 295 کیلوگرم یا 22 درجه سانتی گراد است. این میزان 215.6 متر در روز و 78.6 کیلومتر در سال است.
بنابراین ، یک دنباله دار آب مایع برای مدت طولانی دوام نخواهد آورد. این امر مگر این که هجوم مداوم دنباله دارهای دیگر را بیاورید و آب بیشتری به آن وارد کنند.
اگر جسم آنقدر بزرگ باشد که بتواند آب مایع را برای مدت طولانی نگه دارد؟
این تنها در صورتی امکان پذیر است که حداقل جاذبه کافی برای نگهداری مقدار قابل توجهی از اتمسفر را داشته باشد ، حتی اگر جو فقط بخار آب یا اکسیژن باشد (پس از تفکیک آب توسط تابش).
~ اما پس از آن - مطمئناً یک هسته یخ جامد خواهد داشت. در این صورت ، اگر آب آن نیز شور باشد ، ممکن است الگوی متفاوتی از یخ و آب از نوع "ساندویچ کلوپ" وجود داشته باشد ، همانطور که برای گانیمد پیشنهاد شده است ، از انواع مختلف یخ ، با برخی از آنها "برف رو به بالا"اگر جسم آنقدر بزرگ باشد که بتواند آب مایع را برای مدت طولانی نگه دارد؟
این تنها در صورتی امکان پذیر است که حداقل جاذبه کافی برای نگهداری مقدار قابل توجهی از اتمسفر را داشته باشد ، حتی اگر جو فقط بخار آب یا اکسیژن باشد (پس از تفکیک آب توسط تابش).
~ اما پس از آن - مطمئناً یک هسته یخ جامد خواهد داشت. در این صورت ، اگر آب آن نیز شور باشد ، ممکن است الگوی متفاوتی از یخ و آب از نوع "ساندویچ کلوپ" وجود داشته باشد ، همانطور که برای گانیمد پیشنهاد شده است ، از انواع مختلف یخ ، با برخی از آنها "برف رو به بالا"
اما حتی گانیمد نیز به اندازه کافی بزرگ نیست که بتواند جو دائمی را برای محافظت از لایه سطحی آب حفظ کند. قطر آن 5،268 کیلومتر است بنابراین اگر آنقدر به خورشید نزدیک شود که بتواند یک لایه سطحی مایع دائمی داشته باشد و اگر اتمسفری برای محافظت از آن وجود نداشته باشد ، طی 67 سال کاملا از بین می رود.
با این حال ، با تبخیر آب می تواند جو موقت ایجاد کند. گرانش آن شبیه ماه است.
بنابراین اگر با یک دنباله دار به قطر 164 کیلومتر ضربه بزنید ، با محاسبه از آن پاسخ می توانید مواد کافی برای جو 10 هزار سال را داشته باشید. از آنجا که حجم به صورت مکعب افزایش می یابد ، این بدان معنی است که با یک فشار فشار مشابه ، قمری به اندازه گانیمد می تواند 10،000 * (5،268 / 164) ^ 3 = 331 میلیون سال قبل از تبخیر کامل در صورت ایجاد جو فشار زمین ، دوام بیاورد . جو از بخار آب و اکسیژن تشکیل شده است ، بنابراین ممکن است قابل تنفس نیز باشد ، به خصوص اگر بتوانید به نوعی ازت را به عنوان گاز بافر معرفی کنید.
در واقع ، دنباله دارها به هر حال سرشار از مواد آلی هستند ، بنابراین اگر شما می توانید یک دنباله دار را به فاصله درست از خورشید ، نه خیلی دور ، نه خیلی نزدیک بیاورید ، پس از ذوب شدن ، یک لایه از کف مانند ایجاد می شود. و این ممکن است به دلیل فرآیندهای مشابه با فرآیندهای غنی سازی اکسیژن در اقیانوس اروپا ، دارای مواد آلی و یک اقیانوس غنی از اکسیژن نیز قابل سکونت باشد.
مواد آلی با سرعت تبخیر بالا ناپدید می شوند و فقط کسانی که سرعت تبخیر کم دارند و همچنین ممکن است لایه های جامد نیز باقی بمانند.
بنابراین اگر مشکلی ندارید که سیاره شما یک جسم کوچک دنباله دار است و آب شما می تواند کمی با مواد آلی "کثیف" باشد ، به این معنی که می تواند زندگی را نیز پشتیبانی کند ، من می گویم بله ، به نظر می رسد ممکن است. بنابراین چقدر می تواند بزرگ باشد
اقیانوس اروپا با ضخامت لایه ای 10 تا 30 کیلومتری ممکن است 100 کیلومتر ضخامت داشته باشد.
بر این اساس ، شما می توانید یک سیاره کوچک از یخ ، به قطر 260 کیلومتر داشته باشید و کاملاً از آب تشکیل شده باشد ، فکر می کنم یک لایه سطحی از مایعات یونی آلی یا یک ماده معدنی از مواد آلی به شکل جامد روی سطح شناور باشد. این می تواند میلیاردها سال دوام بیاورد.
این باعث می شود که تقریباً هم اندازه 88 Thisbe باشد
قطر وستا دو برابر است مقیاس وستا ، سرس و ماه با مقیاس 20 کیلومتر در هر متر
من فقط از ارقام مربوط به اروپا و عمق اقیانوس زیرسطحی آن استفاده می کنم که با گرم شدن جزر و مدی مایع نگه داشته می شود و با فرض اینکه شرایط مشابه باشد - بنابراین این فقط یک تخمین تقریبی است زیرا به آنچه شما از طریق آن بستگی دارید بستگی دارد یک منبع انرژی برای گرم نگه داشتن سیاره یا ماه شما. فقط با گرم کردن سطح ، مطمئناً مرکز در نهایت سرد خواهد شد.
گرمایش جزر و مدی می تواند راهی برای مایع نگه داشتن سیاره شما درست مانند اروپا باشد ، بنابراین اگر آن را طوری تنظیم کنید که به دور مشتری داغ بچرخد - این سیارات مانند مشتری هستند که در مدارهای نزدیک به خورشید قرار می گیرند و ممکن است مایع داشته باشند قمرهای آب
ورود مداوم ستاره های دنباله دار
راه حل دیگر ، بدون لایه مایعات یونی یا مشابه آن ، هجوم مداوم دنباله دارها برای جبران مجدد آب است. من می توانم چندین سناریو را تصور کنم که در آن می تواند کارساز باشد ، به عنوان مثال بلافاصله پس از تشکیل منظومه شمسی. همچنین ممکن است مدتی بعد در یک ستاره کوتوله سفید با موادی که از طریق از بین بردن ابر Oort و اثرات مزاحم یک سیاره اضافی به آن وارد شده است ، کار کند ، ببینید سیستم منظومه شمسی ما می تواند یک میلیارد یا بیشتر از غول های گاز خود را از دست بدهد آینده - و این به داغ نگه داشتن آن نیز کمک می کند. در چنین شرایطی شاید حتی یک سیاره کوچک بسیار کوچک نیز به اندازه کافی گرم بماند تا بتواند مایع باقی بماند. اما گرم شدن جزر و مدی + لایه نازک سطح به نظر من آسانترین راه حل است.بنابراین ، به طور خلاصه ، من فکر می کنم این سناریو در واقع می تواند در طبیعت وجود داشته باشد ،شما میتوانید که یک اقیانوس غنی از مواد آلی ، پوشیده از یک لایه نازک از مواد آلی داشته باشید ، و آن را یک ماه بجای یک سیاره روی یک غول گازی تبدیل کنید. از آن خود است ، تا به کمک آن از طریق گرمایش جزر و مدی مایع بماند و شاید در اندازه 88 Thisbe باشد
آیا یک دنیای آب مایع به اندازه وستا یا حتی سرس با گرمایش جزر و مدی برای گرم نگه داشتن آن امکان پذیر است؟ آیا مشتری داغ می تواند ماه یخی خالص داشته باشد؟ (نمی دانم چرا اگر در ابتدا از ستاره میزبان خود فاصله گرفته باشد ، اما جالب است بدانید که چقدر احتمال دارد).
متناوباً ، اگر جهان به دلیل تأثیرات بسیاری از دنباله دارها گرم و مایع نگه داشته شود ، ممکن است - شاید برای مدتی در مراحل اولیه شکل گیری منظومه شمسی.
تصویر

ارسال پست