Планетокопия

Лир - это модель мира, бросающая вызов экзобиологам, таким как Питер Уорд Дуглас ("Редкоземельный"), которые говорят, что сложная жизнь будет развиваться только в мирах, почти точно похожих на Землю. Лир - это решительно не Земля! В семь раз массивнее, на эксцентричной орбите, слишком удаленной от своего тусклого маленького солнца, с неправильной плотностью, неправильным наклоном, неправильными спутниками, неправильной геологией, неправильным содержанием воды... можете ли вы ошибиться еще больше? Дуглас говорит, что большие влажные миры, такие как Лир, будут (в лучшем случае) мировыми морями, бедными минералами, с редкой одноклеточной жизнью, и если она многоклеточная, то неразумная, а если разумная, то не технологичная. Скажи это лиранцам. Тем не менее, отдайте должное Дугласу за то, что он вообще рассматривал большие планеты. Как я пишу (2006), мы обнаружили около 200 планет; большинство из них - юпитерианские. Только 4 попадают в диапазон размеров между Землей и Ураном (14 масс Земли). Один, около 5 масс, вероятно, такой же холодный, как Плутон. Другой, имеющий массу 7 масс, находится всего в двух миллионах миль от своего солнца: вероятно, это лавовый шар. Два других, каждый в несколько масс Земли, представляют собой просто пепел, вращающийся вокруг пульсара (то есть их солнце превратилось в новую звезду). Не совсем Эдемы! Несомненно, существует множество больших скалистых планет, но мы можем только догадываться, на что похожа эта группа, - и мы редко это делаем! Разрыв в массе нашей солнечной системы между газовыми баллонами и камнями дал нам воображение-разрыв. Даже в научной фантастике, обычно быстро исследующей возможности, очень мало миров среднего веса: серия "Маджипур" Сильверберга плюс короткие рассказы типа "С нежными безумными руками" Типтри или криминальные истории вроде "Мы охраняем черную планету" или "Тяжелая планета". С научной точки зрения они варьируются от небрежных и отрывочных до совершенно глупых. Только "Человек, который считается" Пола Андерсона (обсуждается в "Эволюции Лира") описывает довольно правдоподобный мир среднего веса - и даже у него есть проблемы. Короче говоря, такие миры - это слепое пятно в человеческом воображении, игнорируемое как потенциальные биосферы. Итак ... Давайте поставим этот общий планетарный тип в центр внимания... Добро пожаловать в Лир Солнце = меньше, краснее и холоднее Солнца - и гораздо обычнее! Большинство экзобиологов сосредотачивают свое внимание на солнцеподобных звездах. Они предполагают, что жизнеспособные планеты вокруг красных карликов должны были бы вращаться так близко, что солнечные приливы замедлили бы их вращение, пока они не оказались бы лицом к солнцу - пылающая дневная сторона, морозная 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, замедлению и блокировке. Лир большой - и удачливый. Глубокое время. Когда Луна была молодой и близкой, ее приливное сопротивление было огромным. 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? Серрана - образец жизнеспособного охотника за солнцем.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. "Тепловатые Юпитеры" - обычное дело; такие миры среднего веса, как Лир, тоже должны быть.Солнце оказывает самое сильное приливное влияние на планеты, притягивающие солнце, но 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 такой луны. Вместе жизнеспособных лун и планет с маленькими солнцами, вероятно, больше, чем на Земле. Большие солнца, подобные нашему, редки, но маленькие красные звездочки - обычное дело!Орбита = эллиптическая, от 1,1 до 1,35 а.е. Почему эллиптический? Что ж, эксцентричные планеты обычно списываются со счетов как недружелюбные к жизни. Но так ли это на самом деле? Разве перепады температуры часто не помогают жизни, не гарантируют, что хотя бы часть года будет достаточно теплой или дождливой?Общая годовая инсоляция = около 25% от Земной (очень похоже на наш внутренний пояс астероидов - Марс получает на 44% больше солнца, чем Земля, а Юпитер - только 4%). Это кажется смертельно низким, но огромная Лира окутана плотными парниковыми газами! Эксцентричная орбита создает короткое всемирное лето, затем долгую мягкую всемирную зиму (внешняя половина эллиптической орбиты медленнее - занимает больше года). ПРИЗНАНИЕ: Я намеренно поместил Lyr в такой холодный пояс из лени. Я создавал два мира одновременно! Так далеко отсюда льется ледяная луна Ойсин. может БЫТЬ ледяным, а не каменистым; это похоже на Европу, но с более тонкой ледяной оболочкой над морем - так мало солнечного света проникает, питая гораздо более богатую жизнь, чем я ожидаю на Европе. Чуть теплее, и Ойсин умрет; чуть холоднее, умрет Лир. Если бы я не был тупее амебы, я бы просто дал этой странной паре развод. Лир мог бы выйти на орбиту ближе, а Ойсин мог бы облететь другой газовый гигант дальше. Так что, если вы подсчитаете, что Лире нужно больше солнца или меньше кислорода, чтобы быть такой, как я описываю, не позволяйте этому убедить вас в том, что их ТИПЫ нежизнеспособны! Они представляют собой два ОТДЕЛЬНЫХ сценария жизни на РАЗНЫХ орбитах, на самом деле ни один из них не похож на Земной. Они УТРОЯЮТ, а не удваивают количество потенциальных зон жизни.Осевой наклон = 36 градусов. Выше, чем у Земли, но без Урана. Уровни поверхностного излучения и ультрафиолетового излучения = значительно ниже земного. Более прохладное солнце производит гораздо меньше энергии, а плотный воздух блокирует большую ее часть. Когда-то считалось, что излучение имеет решающее значение для мутации, а значит, и для самой эволюции, поэтому на холодных звездах сложная жизнь может развиться поздно или вообще никогда. Сегодня ясно, что экологические стрессы толкают эволюцию больше, чем абсолютная частота мутаций.Год = примерно 2,5 земных года. Я говорю немного расплывчато, потому что я еще не просмотрел кривую зависимости света от массы солнца Лиры, а масса определяет продолжительность года. Просто хотелось немного пространства для маневра!Времена года = как общепланетный цикл, вызванный эллиптической орбитой, так и сезоны полушария, вызванные наклоном оси. Это означает, что экваториальный пояс не является тропическим в бессезонном круглогодичном земном смысле. Во время глобальной зимы "тропические леса" теплые или умеренные с небольшими дождями; летом жарко и проливно. Довольно муссонный! С другой стороны, в высоких широтах сезоны более сильные, чем на Земле, с точки зрения освещенности, но с более мягкими колебаниями температуры - густой влажный воздух и глубокие моря - слишком большой тепловой якорь. Масса = 7 Землям! Зачем делать Лир таким большим? Я хочу показать, что это не проблема - показать, насколько большим может быть мир и при этом иметь приемлемую гравитацию.Плотность = 3,4 г/мл. Марс равен 3,95, Земля - 5,5. Лир имеет небольшое для своего размера железное ядро (большинство солнечных систем беднее тяжелыми элементами, чем наша, А большие, холодные внешние планеты, как правило, легко построены). Хотя Лир богаче кремнием, чем железом, он по-прежнему представляет собой скалистый мир, в нем нет газового баллона, подобного Урану (1,25) или Сатурну (0,79!).Диаметр = 18 500 миль (29 600 км): около 2,3 диаметра Земли. Окружность составляет около 58 000 миль (93 000 км). Тридцатиградусные линии карты находятся на расстоянии около 4800 миль друг от друга (7700 км). Вся земля на Земле уместилась бы в три квадрата! Обратите внимание, что Lyr не сферический - его быстрое вращение заметно сглаживает его. Диаметр Лиры через полюса составляет всего 17 500 миль (28 000 км).Площадь поверхности = миллиард квадратных миль (2500 м кв. км): в пять раз больше Земной!Гравитация = 1,33 G - но она меняется! Лир вращается так быстро, что он сплющен (сплющен, как Сатурн), поэтому полярная гравитация составляет 1,4 (близко к центру масс), в то время как в тропиках она падает всего до 1,23 G (раздутый экватор дальше от ядра, И центробежная сила облегчает вас). Лир тяжел, как семь Земель, и все же ты можешь ходить! Удивлен? Гравитация возрастает только как кубический корень из массы. Кроме того, большие миры не такие плотные, поскольку они могут удерживать более легкую материю - водород, гелий, лед, углерод, кварц. Каков результат? Аналогичная гравитация. Масса Сатурна в 110 раз больше массы Венеры - и их гравитация подобна Земной! Чужеродные биосферы могут поджарить, заморозить, утопить или отравить вас, но не раздавить.Лун = шесть. Четыре из них - просто скалы шириной менее 1000 км, но одна имеет 2100 км (1300 миль) в поперечнике - давайте придерживаться нашего кельтского морского мотива и назовем его Мананнан. Шестой такой же большой, как Титан: 5000 км / 3100 миль. Мы назовем его Ойсин ("о-ШИН") в честь этого легендарного моряка. Ойсин вращается на расстоянии 300 000 миль, дальше Луны, но он настолько велик, что его приливное притяжение более чем на 50% сильнее. Лир слишком массивен, чтобы это сильно замедлило его вращение, но приливное напряжение объясняет гиперактивную тектонику Лира. Лунный свет = яркий. Ойсин выглядит большим - почти на 20% шире Луны, занимая на 40% больше неба, - и его ледяная кожа блестящая. Полная луна почти в четыре раза ярче нашей полной луны. Планетарный ночник! Остальные пять лун маленькие, но по крайней мере одна почти всегда на небе, так что на Лире редко бывает темно.Кольца = одно, на высоте 12-30 000 км над поверхностью; редко видно при дневном свете, но довольно впечатляюще темными ночами - бронзовая арка (в основном это камень, а не лед, как кольца Сатурна).Внутреннее тепло и вулканический потенциал = большой. Приливное напряжение от большой луны и быстрое вращение увеличивают собственный огромный внутренний резервуар тепла Lyr.Сутки = всего 12 земных часов! Приливное сопротивление Ойсина не может сильно замедлить массивный Лир. Быстрое вращение Лира приводит к сильным течениям и ветрам. Короткий день выравнивает дневные колебания температуры.Вода = 13 раз больше земной по объему. Почему так много? Что ж, экзобиологи списывают такие планеты, как Лир, как мировые моря: нет суши, нет выветривания, мало полезных ископаемых в море, бедная жизнь (и даже если разумная жизнь действительно развивалась, нет возможности для развития технологий в глубоководной среде). Лир призван показать, что даже в большом влажном мире может быть достаточно земли для развития цивилизации. В Лире в 200 раз больше воды, чем в Серране, сухая модель мира, которая все еще является здоровой биосферой. И я подозреваю, что диапазон от самых влажных до самых сухих сапиогенных миров на самом деле больше похож на 10 000, чем на 200! (Сапиогенный = не просто жизнеспособный, но порождающий разумные виды). Теперь некоторые из вас не думают: "Зачем так много воды?" но "Почему так мало?" В конце концов, холодные планеты собирают лед - на Европе и Каллисто могут быть моря глубиной до 100 км. Но данные неоднозначны - на Юпитере на удивление сухо. Так что я был осторожен на Лире - мокрый, но не промокший.Море = 95% площади поверхности, и его средняя глубина составляет 7 км, по сравнению с 4 для морей Земли. Соленость составляет всего 1,5%, что составляет примерно половину земной.Суша = всего 4,5% поверхности Лиры. Но это 45 миллионов квадратных миль (115 миллионов квадратных километров) - три четверти суши Земли! Еще 3% поверхности составляют континентальные шельфы, а еще 2% - срединно-океанические отмели, рифы и подводные горы. Общее количество высокогорий: 9-10%. Сравните это с Землей - 30% высокогорья; Венерой - 8%; Марсом - 50%. Тектоника Лира создает легкие континентальные породы немного быстрее, чем Земля, на площади, равной 5 земным, и за 7 миллиардов лет (эти породы со временем увеличиваются; даже миллиард лет назад на Земле было меньше суши). Сегодня в Лире в 12 раз больше континентальных пород Земли. Везде, где она выходит на поверхность, эрозия формирует из породы более узкие и высокие платформы, чем Земные (поскольку континентальные шельфы следуют за уровнем моря, независимо от того, высокий он или низкий). Глубинное сползание Лира происходит быстрее, чем на Земле, но моря настолько широки, что острова и протоконтиненты медленно срастаются в континенты, подобные Земле. Итак, земли Лира разбросаны, паучьи и маленькие, но не просто вершины, торчащие над морем. Тектоническая активность = выше, чем на Земле. Чем меньше тяжелых элементов, тем меньше радиоактивного нагрева, но большой мир лучше удерживает тепло, а приливное напряжение от огромной луны Ойсин разжигает внутренний огонь. Тепло рассеивается как вулканами, так и многими активными зонами распространения. Без своего моря Лир больше похож на Венеру, чем на Землю - хаос трещин и разломанных, изгибающихся тромбоцитов. (Некоторые эксперты вообще отрицают наличие на Венере каких-либо пластин, но не я. Они просто маленькие и эластичные - такие горячие, что гнутся, а не ломаются.)Рельеф = похожий на Земной. Мощные зоны распространения Лира поднимают множество андоподобных хребтов на границах плит, а огромные вулканы возвышаются над горячими точками. Большинство вершин никогда не выходят на поверхность, но самая высокая возвышается на 5,1 км над уровнем моря (Земля: 8,85); самая глубокая океанская впадина составляет 19 км (Земля: 11).Атмосфера = 66% азота, 14% неона, 12% кислорода, 6% аргона, 2% гелия. Это не совпадение, что воздух в живом мире довольно похож на Земной. Фотосинтез делает это! Я не выдвигаю крайнюю гипотезу Геи, в которой жизнь намеренно создает оптимальную оболочку для себя (в конце концов, земная оболочка не оптимальна - у нас большие мертвые зоны). Давление воздуха на уровне моря = около 6 земных атмосфер. Парциальное давление кислорода в 3,5 раза превышает земное. Вполне пригоден для дыхания в краткосрочной перспективе, но со временем становится тяжелым для земных легких. И поначалу вы можете почувствовать легкий азотный наркоз - парциальное давление на уровне моря на Lir такое же, как на глубине 100 футов (30 м) на Земле. Восторг от Поверхности! Могли бы вы приспособиться со временем? Никто не проводил долгосрочных исследований восторга - слишком рискованно! Конечно, вы были бы близки к пределу земной терпимости, хотя горный воздух принес бы облегчение. Родной жизнь, конечно, комфортна на уровне моря - более того, она использует утроенное количество кислорода. Летчики на Lyr с наддувом могут поднять больше веса на килограмм мышц, а плотный воздух стимулирует крылья. Живя в море почти водяного воздуха, все летают! CO2 в настоящее время составляет всего 150 частей на миллион, но плотный воздух Lyr дает этот реальный эффект - эквивалентный 900 частям на миллион на Земле, что в 2-3 раза превышает наш текущий уровень. Конечно, она колеблется, но Lyr всегда является надежной теплицей (а с ее тусклым солнцем так и должно быть!). Вулканы Лирана выбрасывают гораздо больше CO2, чем земные, хотя огромные моря быстро поглощают его: пепел и поднимающийся уровень CO2 заставляют страдающий от недостатка питательных веществ глубоководный планктон расцветать, снова поглощая CO2. Поверхность суши пропорционально настолько мала, что выветривание горных пород, важное значение для Земли, оказывает незначительное влияние на CO2. В любом случае, теплица Lyr имеет двойное остекление - шесть атмосфер влажного морского воздуха сами по себе создают отличную изоляцию. CO2 не так важен, как на Земле.Температура = Примерно на 6 градусов теплее, чем в среднем по планете. Но тепло более равномерно распределяется плотным воздухом и мировым морем, поэтому в тропиках немного прохладнее, чем на Земле, в то время как на полюсах намного теплее - ледяной покров тает каждое лето. Цвет неба = переменная. Солнце выглядит красно-оранжевым, но плотный воздух рассеивает не только синий, но и зеленый и даже желтый цвет; над сушей полуденное небо бледно-кремового цвета, над морями переходящее в светло-бирюзовый. Закаты впечатляют, так как высоко плывущие облака часто светятся рубиново-красным, подсвечиваемые снизу преломленными лучами. Поскольку изображение солнца преломляется на несколько градусов вокруг планеты в плотном воздухе, дневной свет длится на полчаса дольше, чем можно было бы ожидать. Ночью основным источником света является огнеподобное свечение лун, особенно огромного Ойсина, и колец; немногие звезды могут пробиться сквозь густой облачный воздух.Облачный покров = в среднем плотнее, чем на Земле, сравним с нашими тропиками. Пустыни на Лире встречаются редко.Альбедо (отражательная способность) = Больше облаков, но глубокое море отражает меньше, чем обширные пустыни, степи и ледяные шапки Земли. Эти факторы грубо сводятся на нет ... в видимом свете. Но в инфракрасном диапазоне Lyr выглядит темным: сильный парниковый эффект.Полярные шапки = только зимние шельфовые ледники. В древние времена они были постоянными, но теперь летом они распадаются. Оледенение ограничено высокоширотными горами.Климатические пояса = Плотный воздух и быстрое вращение Лиры создают пять ячеек Хэдли, а не три привычных земных (тропический, умеренный и полярный). Эти пять конвекционных ячеек создают жаркую зону на экваторе, теплую сухую зону около 18 градусов северной и южной широты, умеренно влажную зону около 36, прохладную сухую зону около 54, холодную влажную зону около 72 и холодную сухую полярную зону.  Потери воздуха с течением времени = незначительны. Это проблема, а не достоинство! В первые дни существования Лиры, когда ее солнце было более тусклым (большинство звезд с возрастом становятся ярче), мировое море было холодным на поверхности, с широкими шельфовыми ледниками на полюсах. Там еще было мало земли, и вся она была покрыта льдом. Жизнь зародилась в глубоких разломах, более обширных и активных, чем на Земле, и медленно выползала на тусклый, холодный, бесперспективный свет. Чтобы завоевать эту землю, потребовался еще миллиард лет. Но у Лиры есть время: ее солнце переживет Солнце на 5-10 миллиардов лет!Возраст = 7 миллиардам земных лет.Биомасса = 250% от Земной (но средняя плотность = 50% от Земной).Суша = В два раза больше плотности Земли (так много джунглей, так мало пустынь), но только в 1,5 раза больше общей биомассы земли (у Lyr меньше земли).Море = всего 40% планктонной плотности Земли (меньше питательных веществ), но в 2,8 раза превышает океаническую биомассу Земли (моря Лиры в семь раз больше!).Разнообразие среды обитания = низкое. Большая часть суши покрыта лесом или тропическим лесом. Смешанные саванны, луга и тенистые пустыни довольно малы. В глубоководных морях пропорционально меньше мелководья и коралловых рифов, чем на Земле, хотя и больше в абсолютном выражении. Они пышные, но не такие пышные, как лучшие на Земле - меньше инсоляции, меньше минералов. Глубокие моря - это биологические пустыни, поскольку планктон здесь ограничен нехваткой минералов - здесь не так много пустынь и ледников, чтобы удобрять их пылью и илом. Биоразнообразие = высокое! Это звучит неправильно, учитывая более узкий диапазон местообитаний, но каждый континент плодороден - на большинстве из них есть тропические леса, среда обитания, богатая видами. Что еще более важно, они настолько изолированы, что могут быть разными планетами. Каждая страна таит в себе австралийские сюрпризы. Несмотря на то, что животные здесь рано развивают способность к полету, немногие смогут пересечь такие широкие моря. Большинство разумных видов тоже будут летать, поэтому у них не будет стимулов строить глубоководные корабли; целые цивилизации могут расцвести в незнании друг друга.Разумная жизнь = 16 видов только на суше! Крылатые, ныряющие рыбаки; плодоядные и всеядные древесные растения и орехокрылые летуны в тропических лесах; травоядные и хищники в прериях. На шельфе также могут быть обитатели рифов-амфибии и квази-китообразные.