آیا سیاره ی مایع امکان پذیر است؟
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.
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.
۳.۰k
۰۲ تیر ۱۴۰۰
دیدگاه ها (۱)
هنوز هیچ دیدگاهی برای این مطلب ثبت نشده است.