Жизнь на "сухой" планете

[Fall63]

На фоне последних обсуждений  про межзвездные перелеты навеяло одну мысль. Тут основной акцент в разделе делается на планеты вокруг красных карликов, но по факту может статься, что такие системы не самые пригодные для  обитания. Что же касается планет, обращающихся вокруг более массивных звезд (например оранжевых карликов), то опуская характерную для красных карликов специфику с приливными захватами и короткими сезонами, стоит заметить что при прочих равных условиях вероятность встретить планету с содержанием поверхностной воды меньшим чем на Земле, гораздо больше. Океаниды по понятным причинам не рассматриваем - тут уже при беглом взгляде понятно что с жизнью там будет не ахти. А вот про сухие планеты разговоров как-то мало было...

Для начало нужно уточнить, что понятие "сухая" планета можно трактовать довольно широко в зависимости от количества воды на ней. Понятно что чем суше тем сложнее для местной жизни и сложнее для цивилизации. Скажем ниже какого-то предела продуктивность экосистем будет слишком низка, чтобы кислород накапливался в атмосфере даже на геологических временных промежутках. Ниже какого-то другого предела воды будет не хватать даже для существования жизни в "благоприятных" районах (горах и/или полюсах). И т.д.

Но допустим какой-никакой необходимый минимум воды у нас есть. Тогда поговорим о структуре тамошних экосистем. Тут уже понятно, что основная масса жизни будет сконцентрирована на "возвышенностях" где больше осадков и есть реки от горных ледников. И тут будет характерно наличие такого своеобразного "пояса жизни" на "средних" высотах - по аналогии с "зоной Златовласки" для звездных систем. Структура биосферы получается такая:

1) Самая нижняя зона - область ксерофитных экстремофилов ("кактусов"). При достаточном количестве воды она будет занимать большую часть низменностей, а при сильном недостатке будет располагаться чуть выше "мертвой" зоны низменностей. Продуктивность этой зоны за редкими исключениями (см. ниже) будет слишком низка для какой-либо практической деятельности, основная "функция" данного биома для цивилизации - генетический резервуар и снижение негативных эффектов пыльных бурь путем закрепления грунта.

2) Выше находится зона "кустарников" по типу средиземноморского маквиса. Продуктивность этой зоны уже достаточна для "скотоводства", но все еще маловата для "земледелия".

3) Далее идет "лесная зона". Здесь осадков уже достаточно для "мезофильных" форм жизни, но сама среда "воздух" еще достаточно "пожароопасен", так что помимо "мезофилов", вклад "ксерофилов" тут по-прежнему значимый (например условные "сосны"). Основная зона "земледелия".

4) Ближе к снеговой линии находятся высокогорные "карликовые" леса и "тундры". Уже непригодны для "земледелия", но могут быть полезны как источники "биоматериалов" - той же древесины.

1.1) В местах, где с гор стекает достаточное количество воды и топография позволяет ее распределение по площадям, возможно существование "пустынных оазисов" а-ля Тарим...

https://en.wikipedia.org/wiki/Tarim_Basin_deciduous_forests_and_steppe
https://www.oneearth.org/ecoregions/tarim-basin-deciduous-forests-and-steppe/
https://chinadialogue.net/en/nature/5029-tarim-poplar-forests-at-risk/

Естественно, чем суше планета, тем беднее будет высотная зональность. В худшем случае будут существовать только "кактусовые" экосистемы, без всего остального. "Водная" жизнь тоже не будет развитой по прчине высоких концентраций солей, близких к рассольным.

Также следует ожидать, что летающие животные - "птицы", летающие "членистоногие" и летающие "млекопитающие" будут играть куда большую роль в стабильности экосистем - соединяя рарозненные горные "острова" в единый биом. Для наземных существ будут необходимы способности по пересечению безжизненных отрезков между "островами жизни" а-ля верблюды, или же если приходится иметь дело с несовместмыми жизнью температурами при миграции - то способность "уходить днем под землю" - в этом случае также будет ограничение на верхний и нижний размеры наземной фауны.

Температурная сезонность вероятно будет очень велика в высоких широтах, так что вероятно в высоких широтах жизни вообще будет мало (сложной), а в средних в свою очередь куда меньше, чем в экваториальных, особенно учитывая что субтропическая биота на земле зачастую не беднее таковой в тропиках (в субтропиках Южного Китая и Капской области ЮАР).

(кликните для показа/скрытия)

Касаемо месторождений - в закрытой теме про мирный атом уже упоминал, что широко доступны будут только залежи основных литофильных металлов (Fe, Al, Ti, Mg), в меньшей степени сидерофильных металлов железного пика (Cr, Mn, Ni), относительно редкими будут Co, Cu, V. Все остальное - как повезет - если отсутствует редкий щелочной вулканизм, то у вас не будет редкоземов, урана, олова, циркония, ниобия и возможно даже цинка со фтором. Особенно в свете того что угля и нефти там если и будет, то ничтожное количество, выживаемость техносферы будет зависеть от наличия немногочисленных урановых "клондайков", причем желательно чтобы их было хотя бы несколько

Здесь еще вопросы относительно размеров пригодных для жизни областей и их фрагметированности - при каких условиях размеров "зоны жизни" будет хватать/не хватать для полноценной биосферы, не говоря уж о цивилизации? 

У кого есть дополнительные соображения по данному поводу - приветствуются мнения.

[Olweg]

Вода нужна ещё и для тектоники плит. Конвекция в слишком сухой мантии будет стопориться. Так что стабильность геохимических циклов тоже под вопросом. Но как некий промежуточный вариант к полному вырождению такой климат можно рассмотреть.

[Fall63]

Вода нужна ещё и для тектоники плит. Конвекция в слишком сухой мантии будет стопориться

Насчет тектоники ясно, но вулканизм "гавайско-марсианского" типа тут не поможет? Не для микроэлементов (их могут в горы пыльные бури занести), а для поддержания атмосферы

ЗЫ. Ну даже если молибдена будет не хватать например, тогда часть азотофиксации (особенно в горах при низкой температуре) можно переложить на ванадий... Тогда остается неясен только вопрос по селену...

[Trend]

Вода нужна ещё и для тектоники плит. Конвекция в слишком сухой мантии будет стопориться. Так что стабильность геохимических циклов тоже под вопросом. Но как некий промежуточный вариант к полному вырождению такой климат можно рассмотреть.

Только на планетах сравнимых по размеру с Землей. На более крупных планетах тектоника и без воды отлично должна работать.

[Olweg]

Насчет тектоники ясно, но вулканизм "гавайско-марсианского" типа тут не поможет? Не для микроэлементов (их могут в горы пыльные бури занести), а для поддержания атмосферы

Слишком нестабилен, пожалуй. Можно ожидать слишком катастрофичных перемен климата.

[Fall63]

Слишком нестабилен, пожалуй

То есть эпизоды "взрывной активности" будут куда мощнее чем сопоставимый трапповый магматизм на Земле? (исключая из этого списка Сибирские траппы - там помимо колоссальных объемов магмы еще возможно были нетипичные химические токсины в продуктах извержения - то есть этот пример не показатель)

[Olweg]

Насчёт токсинов не слышал. А так ли уж они нетипичны? Наверное, страшны будут не столько суперизвержения, сколько периоды между ними. Может быть, в отсутствие стабильного вулканического притока углеродный цикл со временем останавливается? Не берусь судить, тут нужно глубоко копать.

[Fall63]

А так ли уж они нетипичны?

Ну там вроде переизбыток галогенводородов был - не полезных для озонового слоя, из-за ассимиляции фрагмента океанических отложений вроде... Но это пока не точно - с Сибирскими траппами непоняток до сих пор полно...

Может быть, в отсутствие стабильного вулканического притока углеродный цикл со временем останавливается?

Возможно, тут надо будет оценивать вклады различных каналов удаления углерода из атмосферы...

[Klapaucius]

Болото - наше всё! Без него никак. Без морей-окиянов... Мы не обошлись, и вообще сложно представить себе такую планету. Но полагаю можно.

[druid3]

Мы не обошлись, и вообще сложно представить себе такую планету. Но полагаю можно.

Дюна?

[vika vorobyeva]

Хороший пример сухой, но не полностью сухой планеты есть и в Солнечной системе. Это Титан В метановых координатах Титан – сухая и жаркая пустыня.
Что мы видим? Экваториальный пояс занимают поля песчаных дюн. Вся жидкость скапливается у полюсов, образуя систему озер – возможно, соединяющихся друг с другом, возможно, нет. Небо в основном безоблачное. Иногда (редко) образуются кучевые облака, проливающиеся короткими мощными ливнями. Во время ливней многочисленные сухие русла наполняются жидкостью, образуя бурные потоки, но большую часть времени эти русла остаются сухими.
В этом случае основная биопродуктивность будет в оазисах вокруг озер, расположенных в приполярных районах. Озера, скорее всего, будут солеными. Простирающаяся на тысячи километров экваториальная пустыня будет выглядеть безжизненной, хотя в ней, скорее всего, будут микробные сообщества и, возможно, некие редкие "кактусы". Оазисы возможны и в высоких горах средних широт.
Стоит ли заселять такую планету? Возможно, выбирать и не придется, если в рамках ползучей экспансии у мимо пролетающей звезды самая подходящая для жизни планета окажется именно такой. В полеты на 10 пк и больше я, извините, по-прежнему не верю.

[Rattus]

В полеты на 10 пк и больше я, извините, по-прежнему не верю.

А насколько верим? Тут каждая единица может оказаться критичной - например та же TRAPPIST-1 от нас в 12 парсеках. Как по мне - это ещё в пределах незапрещенного. А вот дальше - уже, конечно, большой вопрос...

[Fall63]

В метановых координатах Титан – сухая и жаркая пустыня.
Что мы видим? Экваториальный пояс занимают поля песчаных дюн. Вся жидкость скапливается у полюсов, образуя систему озер – возможно, соединяющихся друг с другом, возможно, нет. Небо в основном безоблачное. Иногда (редко) образуются кучевые облака, проливающиеся короткими мощными ливнями. Во время ливней многочисленные сухие русла наполняются жидкостью, образуя бурные потоки, но большую часть времени эти русла остаются сухими.
В этом случае основная биопродуктивность будет в оазисах вокруг озер, расположенных в приполярных районах. Озера, скорее всего, будут солеными. Простирающаяся на тысячи километров экваториальная пустыня будет выглядеть безжизненной, хотя в ней, скорее всего, будут микробные сообщества и, возможно, некие редкие "кактусы". Оазисы возможны и в высоких горах средних широт.

Ну не знаю, насколько корректным примером является Титан... С точки зрения аналогов земного климата это одна большая тропическая ячейка. А миграция жидкостей между полюсами связана с периодическим перемещением тамошнего аналога внутритропической зоны конвергенции между полюсами...

Вот в симуляции климата Дюны указывается, что на такой планете самыми благоприятными будут экваториальные и субэкваториальные широты, а с обитаемостью высоких широт дело гораздо хуже. Тезис в другом - если у нас на экваторе будет(-ут) условный(-е) аналог(и) Гималаев или гор Максвелла, то не логичнее ли, если основной "остров жизни" располагается там? Правда еще важно, чтобы не только наветренные склоны гор, но также и внутренние районы получали достаточно осадков (хотя бы на уровне степных экосистем), а то пригодная обитаемая площадь совсем мизерной окажется...

[Olweg]

Тут каждая единица может оказаться критичной - например та же TRAPPIST-1 от нас в 12 парсеках. Как по мне - это ещё в пределах незапрещенного. А вот дальше - уже, конечно, большой вопрос...

Она же транзитная. Наверняка есть подобные системы и поближе.

[gans2]

Только мне показалось, что ТС забыл о шарообразности планет?

[Fall63]

Только мне показалось, что ТС забыл о шарообразности планет?

А по-русски? Какое из утверждений этой темы противоречит аксиоме о шарообразности?

[Klapaucius]

Что же касается планет, обращающихся вокруг более массивных звезд (например оранжевых карликов), то опуская характерную для красных карликов специфику с приливными захватами и короткими сезонами, стоит заметить что при прочих равных условиях вероятность встретить планету с содержанием поверхностной воды меньшим чем на Земле, гораздо больше.

А кстати, почему Вы так считаете?

[Fall63]

А кстати, почему Вы так считаете?

Гипотеза о "дороге жизни"

Возможна Земля сформировалась в не совсем типичных для скалистых силикатных планет условиях и воды на ней больше, чем должно бы быть...

[Klapaucius]

А кстати, почему Вы так считаете?

Гипотеза о "дороге жизни"

Возможна Земля сформировалась в не совсем типичных для скалистых силикатных планет условиях и воды на ней больше, чем должно бы быть..

Та тема по-моему несколько о другом. И механизм почему Земля может быть аномальной в "ту сторону" мне непонятен. А вообще как раз наоборот, если исходить из гипотезы Тейи, первичная атмосфера (включая потенциальную гидросферу) на Земле уже была, и её снесло (плюс дегазация верхних слоёв литосферы или чего там успело образоваться). Так что может как раз Земля аномально сухая для своих размеров.

[Fall63]

Так что может как раз Земля аномально сухая для своих размеров.

Такие случаи нам неинтерсены по ОПРЕДЕЛЕНИЮ - ибо от океаниды толку насчет обитаемости не намного больше чем от газовых гигантов. Вы хоть заглавные посты темы читаете вдумчиво?