Планетокопия

Представьте себе гибрид Марса и Земли - маленький мир с разреженным воздухом, прохладный и сухой. Пыльные пустынные равнины опоясывают земной шар; мелководные моря лишь усеивают сушу. Редкие растения в более дождливых зонах и моря, изобилующие рыбой, но суровый континентальный климат замедлил эволюцию суши: несколько червей - единственные наземные животные. Геологически он старый и усталый - мало гор, да и те превратились в округлые холмы. Действующих вулканов нет (хотя есть несколько землетрясений). Анаррес явно основывался на нашем представлении о Марсе в то время. Немного теплее, немного влажнее, пригоднодля жизни - но едва ли. Единственная карта в книге - это эскиз без масштаба. Но в тексте упоминается, что Ред-Спрингс и Аббенай находятся на расстоянии 2500 миль друг от друга; это сделало бы планету не больше Меркурия, может быть, даже такой маленькой, как Луна! Тем не менее, его гравитация предполагает гораздо больший мир, по крайней мере, марсианский, а скорее всего, даже больше - наш герой попадает в серьезные неприятности, когда отправляется за пределы планеты, но лишний вес его почти не беспокоит. Точно так же луна с простой лунной гравитацией не могла бы удерживать столько воздуха и воды. Есть и другие расхождения в масштабе между текстом и картой, из которых становится ясно, что Анаррес - это политическая басня, а не физическая экология. Но экология - это политика! Отодвигание мира на задний план - это именно то, как люди убивают его. Так что... Я восстановил Анаррес в свете современной планетологии. Береговые линии совпадают, земли и моря узнаваемы как Анаррести, но эта новая версия больше (диаметр: 6000 миль, на полпути между Землей и Марсом), более гористая и геологически активная (как оказалось, Марс), более теплая (больше вулканического CO2 для улавливания тепла) и с более развитой флора и фауна -разумные фауна со своей собственной версией анархизма. Нет необходимости в пересадке человеческой цивилизации из какого-то мира большого брата, как в книге. Это взрослый Анаррес - переработанный, возрожденный и переименованный: Добро пожаловать в Серрану. Солнце: звезда класса К, меньше, желтее и холоднее Солнца - и гораздо более обычная! Большинство экзобиологов сосредотачивают свое внимание на солнцеподобных звездах. Они предполагают, что жизнеспособная зона вокруг маленьких солнц будет слишком тесной - солнечные приливы будут притягивать любые планеты, пока они не окажутся лицом к солнцу: пылающая дневная сторона, замерзающая ночная сторона. Но при этом упускаются из виду четыре фактора вращения:Тупая удача. Насколько велик мир и какие тела его сформировали? Что ударило его позже, под какими углами? Юпитер и Сатурн, слишком большие, чтобы их можно было легко обойти, вращаются действительно очень быстро. Они предполагают, что большинство планет начинают быстро вращаться, но теряют случайное количество вращения из-за ударов. Несчастливые миры, такие как Венера, подвергаются ударам и замедляются или полностью блокируются. Но некоторым мирам везет.Глубокое время. Когда Луна была молодой и близкой, ее приливное сопротивление было огромным, намного большим, чем устойчивые солнечные приливы, предлагаемые для Серраны. И все же Земля вращается так же быстро, как Марс без приливов, несмотря на эпохи сильного приливного сопротивления! А Меркурий, несмотря на более сильные солнечные приливы, вращается быстрее Венеры. Наша выборка все еще слишком мала, чтобы сделать вывод, что солнечные приливы блокируют все планеты, притягивающие солнце. Некоторые, да - но все? Парниковый эффект. Плотный воздух и высокий уровень CO2 могут нагреть планету настолько, чтобы на ней появилась жидкая вода и жизнь - достаточно далеко от солнца, чтобы сделать приливную волну маловероятной. Известно, что "Теплые Юпитеры" встречаются часто; Lyr - это модель большого мира, вращающегося за пределами зоны жидкой воды, но покрытого океанами - и жизнью. Серрана сухая, но богата CO2, что позволяет ей оставаться достаточно теплой для жизни.Не все солнечные миры в первую очередь смотрят на свое солнце. Дуглас забыл о лунах. Их наибольшее приливное влияние оказывает их планета, а не Солнце, поэтому в конечном итоге они оказываются лицом к лицу со своей звездой и вращаются относительно своего солнца, даже если оно близко. Гигант действует как страховка от вращения! Пегасия - это модель приливной луны с вполне пригодным для жизни 48-часовым днем.Поскольку такие большие солнца, как наше, встречаются редко, даже если только у нескольких меньших звезд есть живые миры, таких биосфер, вероятно, больше, чем на Земле.Орбита = эллиптическая, примерно от 0,65 до 0,8 а.е. На самом дальнем расстоянии солнце выглядит размером с Солнце, хотя краснее и холоднее; на самом близком расстоянии оно намного больше Солнца и немного ярче. Почему эллиптический? Что ж, эксцентричные планеты тоже встречаются часто, но их списывают со счетов как недружелюбные к жизни. Но так ли это? Масса = 1/3 массы Земли, втрое больше массы Марса. (Да, масса Марса действительно составляет всего 11% массы Земли! Просто камешек с хорошим прессом!) Зачем делать Серрану такой маленькой? 1. Большинство звезд - карликовые звезды; у них, вероятно, есть карликовые планеты. 2: Средняя звезда (и Солнечная система) также на 25% беднее тяжелыми элементами, чем Солнце. Таким образом, даже у больших звезд часто могут быть скалистые планеты, больше похожие на Марс, чем на Землю. 3. У многих звезд есть "горячие юпитеры" на узких орбитах. Считается, что эти гиганты движутся по спирали, поглощая более мелкие планеты на своем пути или выбрасывая их из солнечной системы. Но самые последние симуляции показывают, что довольно много этого выброшенного материала попадает в обитаемую зону, хотя часто на более эксцентричных орбитах, чем раньше. Начинается разрушительное дерби, задерживающее формирование планет; но в конце концов скалистые планеты часто действительно образуются, если они меньше, суше и эксцентричнее Земли. Я хочу показать "маленькое прекрасно" - показать, как мало камня и воды нужно, чтобы создать здоровую биосферу.Плотность = 4,5 г / мл, между 5,5 г Земли и 4 г Марса. Солнечные приливы поддерживают железное ядро горячим и жидким, поэтому существует значительное магнитное поле.Диаметр = около 6000 миль / 9600 км, около 3/4 диаметра Земли. Почти на 50% больше, чем у Марса! Окружность составляет почти 19 000 миль / 30 000 км. Десять градусов - это чуть больше 500 миль / 800 км. Площадь поверхности = чуть более половины земной - около 110 миллионов квадратных миль / 265 миллионов квадратных километров.Площадь суши = такая же, как у Земли! 60 миллионов квадратных миль / 150 миллионов квадратных километров.Гравитация = 0,65 Г, на полпути между Землей (1,00) и Марсом (0,38).Спутники = Три луны диаметром 1-200 км - приятные ночные огни, но их приливное притяжение незначительно. Давайте добавим еще маленькое кольцо - тусклое, так как Серрана слишком теплая для ледяных колец. Камни. Темная бронзовая арка в ясные ночи.Внутреннее тепло и вулканический потенциал = Земной, а затем еще какой-то. Нет приливного напряжения от большой луны, но более быстрое вращение Серраны и большие солнечные приливы с лихвой компенсируют это, сохраняя ядро и мантию достаточно горячими. Это отличается от "Анарреса" Ле Гуин; когда она писала в 1970-х годах, считалось, что размер мира (и, следовательно, то, как легко избежать радиоактивного нагрева) определяет вулканизм и тектоническую активность; приливное напряжение еще не было оценено.День = 16 земных часов. В Серране разреженный воздух и континентальный климат, но короткий день выравнивает значительные суточные колебания температуры. Быстрое вращение также приводит к сильным течениям и ветрам. Более тонкий третий эффект: быстрые солнечные приливы нагревают мантию Серраны, стимулируя тектонику, а дополнительный вулканический CO2 нагревает климат. Общая годовая инсоляция = Похож на Землю. Но эксцентричная орбита создает сильные годовые колебания - короткое жаркое лето во всем мире, затем долгая холодная зима во всем мире (внешняя половина эллиптической орбиты медленнее - занимает больше года).Осевой наклон = менее 10%, возможно, менее 5%, как на Венере. Почему? Не по какой-либо научной причине - у меня просто был этот круглый светильник, подходящий для лепки в виде глобуса, и я поместил южный полюс там, где этот настоящий, честный богу полюс торчал снизу, и поэтому северный полюс был прямо вверху - как карта, а не настоящая, перевернутый мир. Только ПОСЛЕ того, как я все это вылепил, я понял, что теперь нет никакой возможности открутить его, чтобы наклонить ось. Как неловко! Отсюда и эллиптическая орбита - я не хотел полностью бессезонного мира!Уровни радиации = Ниже уровня Земли. Разреженный воздух пропускает больше воздуха, но более прохладное солнце производит гораздо меньше. Когда-то считалось, что уровень поверхностного излучения имеет решающее значение для мутации, а значит, и для самой эволюции, поэтому на холодных звездах сложная жизнь может развиться поздно или вообще никогда. Теперь, когда ясно, что экологические стрессы ускоряют эволюцию больше, чем скорость мутаций, радиация кажется менее важной, поэтому я не пытался рассчитать точные уровни.Год = около 6 земных месяцев Времена года = общепланетная, а не полушарная, как на Земле, вызванная скорее эллиптической орбитой, чем осевым наклоном. Это означает, что экваториальный пояс не является тропическим в бессезонном круглогодичном земном смысле. Зимой во всем мире "тропические леса" теплые или умеренные с небольшими дождями; летом жаркие и проливные, хотя ни один из них не сравнится с нашей Амазонкой.Вода = 7-8% от земной, и четверть из этого заперта в виде льда. Почему так мало? Не только как дань уважения сухому Анарресу Ле Гуина, но и потому, что считается, что сухие миры биологически бедны. Но так ли это?Моря = 45% площади поверхности в шести мелководных отдельных морях. Глубина Восточного океана в среднем составляет менее километра, а небольшие моря еще мельче. Я измерил высоту от уровня моря Eamet; северные моря Абуррос и Нарек лежат примерно на 100 метров выше, моря Леас и Ниирг примерно на 100 метров ниже из-за испарения в их горячих сухих бассейнах.Рельеф = прочный, из-за низкой гравитации и активной тектоники. Самый высокий пик находится на высоте более 12 км над уровнем моря (Земля, 8,85); самая глубокая океанская впадина составляет 3,2 км, но большинство из них даже не 2 (Земля, 11). Общие черты:длинные извилистые хребты, часто с рифтовыми долинами посередине, как наши срединно-морские хребты или пропасти Венеры. Но некоторые расширяются в плоскогорья; ближайшими аналогами Земли являются Исландия и Альтиплано, но плоскогорья Серраны намного больше.высокие, усеянные вулканами Андские хребты, где плиты сталкиваются или проседают.огромные, почти марсианские щитовые вулканы над горячими точками. Тектонические плиты = неоднородные. Относительно похоже на Землю вокруг смазочных морей, но в больших сухих зонах, как правило, растут марсианские щитовые вулканы и толи, а также венерианские пропасти и короны.Континенты = нет в нашем смысле! Суша, покрывающая 55% поверхности, сплошная, и она базальтовая, как морское дно на Земле. Высокие области более легких пород, такие как земные континенты, довольно ограничены - несколько процентов поверхности, как на Венере. Они образуют маленькие Тибеты, называемые плано, в основном альпийские или тундровые.Атмосфера = 75% азота, 21% кислорода, почти 4% неона и аргона. Конечно, это не совпадение, что воздух похож на Земной - это результат жизни. Я не выдвигаю тотальную гипотезу Гайи, в которой жизнь намеренно создает оптимальную оболочку для себя (в конце концов, земная оболочка не оптимальна).\Давление воздуха на уровне моря = около 500 миллибар, или 2/3 земного давления.--то, чем мы дышим примерно на высоте 2500 метров. Из-за меньшей гравитации он опускается медленнее; воздух разрежен, но пригоден для дыхания на высоте 5-6000 метров (16-20 000 футов), хотя только туристам из Тибета и Анд (и коренным жителям Средиземноморья, конечно) будет комфортно выше 3000 метров. Если вы сомневаетесь, что низкая гравитация Серраны может удержать даже такое количество воздуха, я отсылаю вас к Венере и Титану. Не зацикливайтесь на Марсе! Цвет неба = переменная. Глубокий цвет индиго на равнинах и в горах, от бирюзового до лавандового (в зависимости от пыли) над большинством лесов и морей, бледно-зеленый и белый над саваннами и золотой над большинством пустынь - но лососевый, как Марс, в сердце Цуда. Закаты, как правило, кровавые феерии во всем мире, так как уровень пыли высок. Тонкая дымка часто окутывает горизонт, и ночью сквозь нее просвечивают только кольцо, луны и самые яркие звезды.Облачный покров = Плотность в региональном масштабе, но в среднем едва ли вдвое меньше земной. Так много в Серране высохло!Альбедо (отражательная способность) = неожиданно земное. Пустыни отражают больше солнца, чем более обширные леса и моря Земли. Но облачный покров гораздо меньше. Эти факторы грубо сводятся на нет - на самом деле альбедо Серраны немного ниже Земного, что приводит к нагреву Серраны на несколько градусов больше, чем можно было бы ожидать по уровню CO2. CO2 = 900 промилле! Разреженный воздух Серраны делает это сопоставимым примерно с 600 промилле на Земле. Это все еще создает парниковый эффект, гораздо более сильный, чем на Земле. Серрана с ее разреженным воздухом и солнечным светом нуждается в этом! Выбросы вулканического CO2 выше среднего уровня на Земле, а флора изначально более тонкая, чем земная, поэтому она поглощает меньше CO2; моря меньше, поэтому их количество CO2-губки также ограничено. Основная петля обратной связи на суше: извержения выбрасывают CO2, климат становится теплее, количество дождей увеличивается, камни выветриваются быстрее, леса и прерии разрастаются дальше вглубь страны, задерживая углерод, а тающий лед раздувает мелководные моря... все снова всасывают CO2. Низкий уровень CO2 охлаждает тропики и создает ледяные шапки до тех пор, пока штормы не охватят только высохшие моря; внутренние бассейны высыхают и отмирают. Чем меньше живой растительности поглощает CO2, тем выше его уровень. На Земле ситуация немного иная: во время ледниковых периодов леса действительно вымирают, а пустыни увеличиваются, но пыль и ледниковый ил удобряют моря, которые в более теплые эпохи испытывали недостаток питательных веществ. По сути, в то время как наземные растения отмирают, выделяя CO2, моря цветут, поглощая CO2. Суммарный эффект жизни невелик, поэтому на Земле неживые факторы доминируют в контуре обратной связи CO2: смещающиеся течения, вулканы и выветривание свежих пород в новых горных хребтах. Но на Серране моря всегда пыльные и плодородные, поэтому пыль ледникового периода не сильно меняется. Никакого планктонного бума, никакой СО2-губки! Отмирание на суше не встречает сопротивления, высвобождая CO2 - и лед тает. Температура = Земная; примерно на 5 градусов теплее, в среднем по миру. Высокий уровень CO2 и низкая облачность сделали бы его еще более жарким, но разреженный воздух ослабляет парниковый эффект. Однако этот среднемировой показатель означает очень мало: вдали от морей лето жаркое, а зима холодная. (Это тепло отличает Серрану от холодного Анарреса Ле Гуин; она подчеркнула эффект разреженного воздуха, но теперь мы знаем больше о решающей роли остаточных газов, таких как CO2; а приливное воздействие как на Анаррес, так и на Серрану гарантирует большое количество вулканического CO2.)Потери воздуха с течением времени = значительные. В первые дни существования Серраны, когда ее солнце было более тусклым (большинство звезд с возрастом становятся ярче), планета превратилась бы в глобальный снежный ком, ЗА ИСКЛЮЧЕНИЕМ ... маленькие миры теряют больше воздуха, чем миры размером с Землю, и тогда давление атмосферы Серраны было по крайней мере в два раза выше нынешнего - гораздо эффективнее при нагревании-ловушка. Хроническая потеря воздуха кажется смертельной для биосферы, но, учитывая склонность большинства солнц нагреваться с возрастом, маленькие дырявые миры действительно имеют встроенный предохранительный клапан, в то время как большие миры рискуют расплавиться, как Венериане. На самом деле, это может произойти и здесь. Полярные шапки = 4% поверхности, по сравнению с 3% на Земле в настоящее время (скоро будет меньше!). Южный полюс состоит из 3/4 льда. На Северном полюсе есть только два гренландских полуострова с толстыми шапками, соединенных тонким морским льдом. Тундра также более обширна, чем Земля - 6-8% поверхности! Зачем больше льда, если на Серране теплее и суше, чем на Земле? Все просто: под обоими полюсами есть земля, так что могут расти толстые ледяные шапки. Антарктида и Гренландия окружены глубоководным морем. Как бы парадоксально это ни звучало, Серрана теплее Земли И находится в мягком постоянном ледниковом периоде, вызванном ее собственной географией.Места обитания = такие же разнообразные, как на Земле, и похожие, хотя и в разных пропорциях. Самые большие по площади - пустыня, затем вельд, затем тундра, затем смешанная саванна (разбросанные деревья, рощи или полосы рек на сухих лугах), тропические леса, горные и умеренные леса и прохладные, травянистые альпийские равнины. В мелководных морях гораздо более обширные коралловые рифы, чем на Земле. Даже глубокие моря богаты планктоном: они удобряются пылью, уносимой ветром с пустынь.Биомасса = 69% от Земной. Средняя плотность: 123% от Земной!Земля = всего 60% массы и плотности Земли. Все эти пустыни...Море = в два раза плотнее, чем наши моря, но только на 72% больше общей биомассы. Богатый, но крошечный. Экспериментальная сторона Serrana, возможно, уже очевидна. Это вызов экзобиологам, таким как Питер Уорд Дуглас ("Редкоземельный"), которые утверждают, что сложная жизнь будет развиваться только на нескольких планетах, почти точно похожих на нашу. У Серраны множество неправильных ключевых факторов: неправильное солнце, неправильные соседи (горячий Юпитер), неправильное расстояние, неправильная орбита, неправильный наклон, неправильный размер, неправильное вращение, неправильные спутники, неправильная геология, неправильное содержание воды... вы не можете ошибиться намного сильнее. Согласно "Редкой Земле", такие миры, как Серрана (не говоря уже об Анарресе), - безнадежные маленькие неудачники, пригодные только для бактерий.