Сверхземли: разочарование

[Klapaucius]

А какой внутренний источник энергии у Нептуна? Хотя конечно странно, что будучи в полтора раза дальше, температура его верхних слоёв идентична урановским. Более массивный - очень громко сказано. Лететь ближе, конечно. Но тоже не принципиально, не в разы.


Различия свойств с океанидами очевидно.  Если конечно океаниды в "поясе жизни" Ну и если "нептуны" - то особенно. Океаниды конечно будут меньше при таких условиях, атмосфера будет не водород и гелий а водяной пар, азот, и т.д. Даже на орбите Венеры океанида не потеряет водород, он будет в составе H2O. Сравнивать это всё с Ураном можно, но Юпитер возможно даже ближе по свойствам, по крайней мере верхняя атмосфера. Он намного ближе к Солнцу.

[Erandir]

А какой внутренний источник энергии у Нептуна?

Честно - не знаю. В литературе встречались разные варианты, но какой из них ближе к истине судить не берусь.

Лететь ближе, конечно. Но тоже не принципиально, не в разы.

Согласен - посмотрел цифры для проектов орбитеров к Урану и Нептуну, есть даже варианты в которых к Нептуну лететь быстрее.

атмосфера будет не водород и гелий а водяной пар, азот, и т.д.

Ну это исходя из определения. Но сейчас речь же шла не об атмосферной химии, а о внутреннем строении. Или мы друг друга не поняли? Я имел ввиду то, что где ещё в СС изучать высокотемпературные льды в больших количествах и каменные ядра, массивнее Земли - только на ледяных гигантах.

[Алькатрас]

Короче, можно сделать однозначный вывод - ни о каких двойниках Земли, в иных звездных системах, и речи быть не может.

[Erandir]

ни о каких двойниках Земли, в иных звездных системах, и речи быть не может.

И на основании чего сделан такой вывод? Вначале же речь шла о суперемлях, а их в двойники Земли никто никогда не записывал.

[Erandir]

полно подобных высказываний.

Меня не интересуют высказывания, меня интересуют выкладки. В реферируемых журналах ес-сно или хотя бы в виде препринтов.

[bigol]

Короче, можно сделать однозначный вывод - ни о каких двойниках Земли, в иных звездных системах, и речи быть не может.

Да, лучше запишите этот вывод сразу в свое первое сообщение и на этом можно закрыть тему. все равно что-то обсуждать не получится, дело проверенное. И про чайник расскажите, давно не слышали.

[alexday457]

Более того, интересен вопрос: а оптимальные ли условия на Земле? Пуп ли мы Вселенной?  Возможно есть планеты, гораздо лучше подходящие для развития жизни, её разнообразия, скорости эволюции, толщины и массы биологически приспособленных ниш.
Прикинем планету-рай для эволюции живых организмов. Берём более крупную планету. Берем более толстую атмосферу и гидросферу, большую геологическую активность, и  разнообразный рельеф (вследствии хорошей геологической активности). Металлическое ядро и более мощное магнитное поле. Сутки берем не более наших. Наличие небольшого спутника приветствуется.
Чего имеем: из-за большей толщины атмосферы и гидросферы имеем большее давление - скорость метаболизма биологических процессов должна быть выше. Скорость хим. реакций выше. Эволюция быстрее. Разнообразия больше. При большей плотности атмосферы заселенность атмосферы летающими видами больше. При большой толщине гидросферы / атмосферы температурные перепады меньше. Большая часть планеты суши покрыта джунглями. Нет глобальных оледенений. Большая толщина атмосферы - хорошая защита от астероидов. Нет вымираний, подобных вымиранию динозавров. Хорошая геологическая активность создает новые ниши, изменяет рельеф, увеличивает разнообразие полезных ископаемых.
Вполне может быть что некоторые суперземли даже лучше подходят для жизни чем Земля. Явно где-то может быть всё круче чем у нас. Мы не пуп Вселенной))

Разве земля так благоприятна для жизни? Попробуйте без одежды прожить в любом городе в не тропиков...умрёте от холода) Сколько видов активны зимой? Единицы...Горы, пустыни тоже, ледники....условия для жизни нормальные только в тропическом лесу и в океане...а всё остальное требует приспособлений, причём 0 градусов только единицы высших животных и растений выдерживают! Теперь сравним климат мезозоя, когда биомасса в сотни раз была выше нашей!))) Идеальный климат это климат мезозоя на Земле! Сейчас земля в холодном промежутке времени! На супер земле может быть райским климат, как в Эдемском саду:-)

[Klapaucius]

А какой внутренний источник энергии у Нептуна?

Честно - не знаю. В литературе встречались разные варианты, но какой из них ближе к истине судить не берусь.

Однако температурные условия на Нептуне и Уране практически идентичны. Это, конечно, требует неких объяснений, гипотез. Мне бы понравились те, где они основаны на саморегулировании, где показано что влияние излучения Солнца уже несущественно. Однако возможны (даже кажется читал где-то) что Нептун разогрелся в результате приобретения Тритона, или в другом катаклизме. Некое крупное тело упало, разогрело, и до сих пор Нептун аккурат такой же, как и Уран.

атмосфера будет не водород и гелий а водяной пар, азот, и т.д.

Ну это исходя из определения. Но сейчас речь же шла не об атмосферной химии, а о внутреннем строении. Или мы друг друга не поняли? Я имел ввиду то, что где ещё в СС изучать высокотемпературные льды в больших количествах и каменные ядра, массивнее Земли - только на ледяных гигантах.

Ну Юпитер, Сатурн и даже Венера  - тоже благодарные объекты для исследований. Что касается процессов в атмосферах. Это тоже важно. А так да, Уран и Нептун - уникальные объекты в смысле исследований глубоких слоёв сверхплотных аотмсфер, и того что ниже. Проще добраться чем у более крупных планет, да и температурные условия на таких глубинах не так уж зависят от близости Солнца.

Однако, всё же, условия на океанидах, особенно намного менее массивных, могут сильно отличаться. И моделирование на основе полученных в будущем данных (планет СС) оказаться неверным. Так что лучше при поиске внеземной жизни ограничиться планетами, где по нашим современным представлениям есть хотя бы небольшая доля суши. То есть вряд ли более 2-2,5 масс Земли, наверное.

[Ремвер]

Даже если разделение на фракции внутри суперземель происходит, то передача тепла между ними - конвекция - идет очень медленно. Стаменкович и коллеги рассмотрели несколько возможных вариантов, отличающихся начальными параметрами, но во всех случаях у них получался один и тот же результат: слишком медленная конвекция не позволяет теплу эффективно перемещаться внутри суперземель, и в таких условия активная тектоника плит невозможна. Специалисты показали, что чем больше масса суперземли, тем короче будет период вулканизма.

Что за ерунда? Может всё-таки наоборот? В чём принцип центрифуг, разделения веществ, очень мало отличающихся по плотности? Как раз при повышенной гравитации дифференциация протекает намного интенсивнее. Будет там и мантия и кора и тектоника плит и вулканизм. Горы будут пониже, равнины обширней. Даже равнинные реки будут очень быстрыми. Волны по берегам океанов будут чаще накатывать на берег и двигаться с большей скоростью.

[Erandir]

Это, конечно, требует неких объяснений, гипотез

Так гипотезы-то есть, вопрос в их фактической проверке, а это к сожалению не скоро, по крайней мере по экспериментальной части.

То есть вряд ли более 2-2,5 масс Земли, наверное.

Поиск внеземной жизни будет частью большей программы исследования химии экзопланет. А проверять будут конечно не всё, до чего можно дотянуться, наблюдательное время не резиновое, но многое и разное.

[Ремвер]

Может они считают, что всё быстро расслоится и устаканится? Хрен там. При таком интенсивном сносе осадочного материала с материков, края плит будут быстро проседать под их тяжестью. Короче, будет всё то же, только с большей скоростью и меньшим вертикальным размахом ячеек.

[Golossvyshe]

А какой внутренний источник энергии у Нептуна?

Гравитационная дифференциация недр, естественно. У всех небесных тел, не добравших 4% массы Солнца и не сумевших запалить термоядерную реакцию, других источников внутренней энергии нету.

Кстати, это ещё один довод. Мы видим, как стремительно растёт мощность «внутренней печки» с увеличением массы планеты. На Луне – недоразвитая одноячейная циркуляция (сравните видимую и обратную сторону Луны), ядро почти не выделено, и даже классических сформировавшихся конусов вулканов не видно. На Марсе древний вулканизм бесспорен, но к настоящему времени выдохся. Циркуляция по-прежнему одноячейная (сравните северное полушарие Марса с южным) На Земле тоже поначалу возникла одна конвекционная ячейка (и даже успела сформироваться Пангея), но для планеты такого размера схема оказалась неустойчивой, и ячейка распалась на две. Вероятно, для Венеры всё это дело также справедливо.

Для суперземель по логике должна быть характерна двух- и многоячейная циркуляция с весьма мощной тектоникой.

Вообще статья об  полном отсутствии тектоники на суперземлях какая-то левая. Кто писал, кто считал, кто проверил-подтвердил все их расчёты? А тж корректность начальных условий?
Может, у ребят арифмометр сломанный?
 

Различия свойств с океанидами очевидно

Вынужден возразить против вольного употребления термина «океанида» Это же по определению планета, полностью покрытая водой. Она может быть и размером с Марс… да чего там, Титан по сути океанида.
И напротив, при определённых условиях суперземля может оказаться с развитыми континентами. И даже совершенно безводной «супервенерой»

[Stalk.er]

Разве земля так благоприятна для жизни? Попробуйте без одежды прожить в любом городе в не тропиков...умрёте от холода) Сколько видов активны зимой? Единицы...Горы, пустыни тоже, ледники....условия для жизни нормальные только в тропическом лесу и в океане...а всё остальное требует приспособлений, причём 0 градусов только единицы высших животных и растений выдерживают! Теперь сравним климат мезозоя, когда биомасса в сотни раз была выше нашей!))) Идеальный климат это климат мезозоя на Земле! Сейчас земля в холодном промежутке времени! На супер земле может быть райским климат, как в Эдемском саду:-)

Да, я тоже так считаю. У Земли были трудные времена. Довольно серьёзные перепады температур, падения астероидов. В идеале хотелось бы видеть в составе коры побольше фосфора, углерода, поглубже океаны и общую площадь планеты. Такая планета имела бы более мягкий климат и не только в тропиках. На такой планете живых существ было бы больше чем на Земле в самые лучшие её времена.
Думаю что некоторые суперземли могут быть даже лучше Земли. До определённой массы. До массы, пока сохраняется хорошая геологическая активность, а также толщина атмосферы не становится непроницаемой для солнечного света. На самом деле сложно оценить эту оптимальную массу суперземли для супержизни). Зависит от состава: от относительного размера ядра, состава коры, мантии.

[Ремвер]

Условия-то, во всём остальном, благоприятные для биосферы, вот только гравитация, гм... При 2 - 3 g представляются разве что кустарники или деревца типа малюсеньких баобабов без веток. И насекомые. Ну и змеи может быть. В океанах, конечно, получше.

[Meuterer]

Да, я тоже так считаю. У Земли были трудные времена. Довольно серьёзные перепады температур, падения астероидов.

А я не вполне  согласен. Жизнь на Земле дошла до такого сравнительно высокого уровня благодаря разнообразию жёстких условий, а также их периодическому, порой катастрофическому изменению.  Если нет разнообразия - значит меньше стимулов для эволюции, а значит, меньше шансов что жизнь разовьётся до чего-то сложного.

[Golossvyshe]

Условия-то, во всём остальном, благоприятные для биосферы, вот только гравитация, гм... При 2 - 3 g представляются разве что кустарники или деревца типа малюсеньких баобабов без веток. И насекомые. Ну и змеи может быть. В океанах, конечно, получше.

3g вряд ли вообще достижимы. Это уже никак не суперземля будет. Такая гравитация характерна для юпитеров.
2 - весьма труднодостижимы, разве что на верхней границе с нептунами. Но при массе 7-8 Мз планета в "зелёной зоне" с очень большой вероятностью будет океанидой, так что проблемы сухопутных существ отпадут априори.

Насчёт меньших значений рискну привести уже имевший место пост

При 1,2 g ничего принципиально не изменится
1,6 - довольно труднодостижимое условие. Это должна быть суперземля с массой порядка 4 Мз

И, собственно, почему именно человек?

Если же имееете в виду не конкретно хомо сапиенса 2 раза, а просто прямоходящих гуманоидов, то проблем вообще никаких. Скажем, при 1,5 g  верхняя физиологическая планка роста снизится с 2,1 м (есть баскетболисты и повыше, но при этом уже возникают декомпенсаторные нарушения кровообращения, «болезни жирафа») до 1,6 м, где-то на сайте зоологов были такие прикидки . То есть гуманоиды даже не будут слишком низкорослыми.
Наконец, возможно наличие компенсаторных механизмов, повышающих барьер. На Земле спокойно живут слоны и жирафы

[Stalk.er]

А я не вполне  согласен. Жизнь на Земле дошла до такого сравнительно высокого уровня благодаря разнообразию жёстких условий, а также их периодическому, порой катастрофическому изменению.  Если нет разнообразия - значит меньше стимулов для эволюции, а значит, меньше шансов что жизнь разовьётся до чего-то сложного.

Естественно нужно разнообразие. Я тоже об этом говорил. Но это не значит что оно должно быть в результате только катастрофических ГЛОБАЛЬНЫХ изменений. достаточно локальных в ареале обитания определённых видов.
На оптимальной суперземле тоже будет приполярные холодные районы, жаркий экватор, создающие дополнительные ниши. Но в целом климат и климатические изменения мягче. Хорошая геологическая активность тоже способна создавать ниши - подводные вулканы, надводные вулканы, гейзеры, зоны локальных постоянных пожаров, зоны сильной химической активности - допустим концентрация фосфора, серы или фтора в зоне активного разлома. Давление атмосферы выше - быстрее идут обменные процессы. Животные будут элементарно сильнее.

Условия-то, во всём остальном, благоприятные для биосферы, вот только гравитация, гм... При 2 - 3 g представляются разве что кустарники или деревца типа малюсеньких баобабов без веток. И насекомые. Ну и змеи может быть. В океанах, конечно, получше.

Верхний порог для g тоже конечно есть. Но g растет не так быстро как масса и объём планеты. Думаю что до 2 g вполне неплохо даже для наземных видов. Но оптимум жизни лежит где-то между 1 g и 2 g. Деревья конечно пониже будут. Местные стандарты красоты тоже будут слегка отличаться) Но мы же не красоту оптимизируем(это вообще штука очень субъективная).  А для чисто океанид оптимум жизни может быть даже при больших g.
P.S Под оптимумом жизни я подразумеваю общую массу биологических существ, количество и разнообразие видов, длительность биологической активности планеты.

[Проходящий Кот]

А вот создать молекулярный кислород у поверхности с парциальным давлением в кПа  фотолиз не в состоянии. По крайней мере у обычных звезд.

Планета засосала атомарный кислород из рассеянного галактического облака, в нижних плотных слоях её атмосферы он перешел в молекулярное состояние (атомарный - неустойчивый). Что в этом принципиально невозможно?

А также много водорода(куда без его ). Ну а дальше маленькая вспышка ----- и океаны. Но никак не кислородная атмосфера...

[Алекс636363]

Вынужден возразить против вольного употребления термина «океанида»  Это же по определению планета, полностью покрытая водой. Она может быть и размером с Марс… да чего там, Титан по сути океанида. И напротив, при определённых условиях суперземля может оказаться с развитыми континентами. И даже совершенно безводной «супервенерой»

Вот только несколько спутников планет-гигантов демонстрируют удивительное разнообразие свойств: по давлениям атмосфер - от нуля до 1,6 атм, по строению - от безводных (Ио) до водномантийных (по сути океанид). То же будет и с суперземлями. Разброс 2-10 масс - это колоссальный разброс. Различие в химии, в начальных температурных условиях формирования - все это даст непременно богатый спектр свойств суперземель, если можно так сказать. Суперземли в температурной зоне Венеры и даже в температурной зоне Земли обязательно станут супервенерами. Может быть, только для самых больших масс, 5-10 земных, вода все же сохранится, но будут они горячими, наверняка больше 323 К, а то и больше 373 К у поверхности. А вот на внешнем краю обитаемой зоны для суперземель - целый рай. Причем для массивных свойства, скорее всего, будут схожи, а для 2-3 масс Земли или меньше - зоопарк разноообразных суперземель. А вот дляя миниземель 0,3-0,9 Мз, наверное, рай будет возможен только при наличии быстро возникшей жизни с ее отрицательной обратной связью (маргаритковый мир). Иначе они наверняка необратимо перейдут в состояние снежка.
Кстати, Земля, наверное, избежала венеризации или замерзания только благодаря вовремя возникшей жизни.
Наверное, подавляющее большинство безжизненных земноподобных планет должны пережить венеризацию или необратимое оледенение за время менее примерно миллиарда лет, если на них не возникла жизнь. То есть либо жизнь возникает рано и планета превращается в биозаповедник, либо - необратимый уход с тропы жизни на магистрали снежка или Венеры. Это, кстати, может объяснить, почему на Земле жизнь возникла так рано. Позже уже условия не позволили бы. Это площадка рассуждений для отдельной темы, если кто пожелает открыть.

[Erandir]

Гравитационная дифференциация недр, естественно.

Тогда, почему такая разница с Ураном? Нептун излучает в 2,3 раза больше энергии, чем Уран при массе лишь в 1,2 раза больше. Понятно, что зависимость не должна быть  линейной, но тем не менее. Есть модели, где показан разогрев атмосферы не потомком тепла из недр, а торможением волн над тропопаузой (в конце концов, поток тепловой энергии именно из недр никто не мерял):
http://adsabs.harvard.edu/abs/1999DPS....31.5307M
Но так оно или нет я судить не берусь - глубоко этот вопрос никогда не рыл. Но благо такие гипотезы можно проверять современными методами, только АМС подходящая нужна.