Pieni, erittäin tiheä planeetta

Seuraa 
Viestejä45973
Liittynyt3.9.2015

Kuvitelkaamme mielikuvitusplaneetta, jonka massa on sama kuin Maan, mutta tiheys niin suuri että halkaisija on vaikkapa muutama km.

Jos ko. planeetta kiertäisi Aurinkoa samalla etäisyydellä kuin Maa, niin olisiko ihmisen elämisessä siellä mitään ongelmaa. Painovoima olisi sama kuin Maassa, mutta millainen luultavasti olisi esim. planeetan kaasukehä?

Sitten on mielenkiintoista pohtia että jos tällaisella planeetalla olisi vaikkapa jonkinlaista yksisoluista elämää, niin olisiko maankaltainen evoluutio mahdollinen. Kun esim. eläinlajien populaatiot eivät planeetan pienen koon vuoksi voisi koskaan kasvaa kovin suureksi.
Jos kuitenkin kaikesta huolimatta ihminen olisi kehittynyt ko. planeetalla, niin olisikohan ihmiskunnan tekninen kehitys ollut epätodennäköisempää kuin Maassa.

Sivut

Kommentit (17)

Neutroni
Seuraa 
Viestejä26890
Liittynyt16.3.2005
Heppu
Kuvitelkaamme mielikuvitusplaneetta, jonka massa on sama kuin Maan, mutta tiheys niin suuri että halkaisija on vaikkapa muutama km.

Jos ko. planeetta kiertäisi Aurinkoa samalla etäisyydellä kuin Maa, niin olisiko ihmisen elämisessä siellä mitään ongelmaa. Painovoima olisi sama kuin Maassa, mutta millainen luultavasti olisi esim. planeetan kaasukehä?




Olkoon planeetan säde vaikka reilut 6 km, niin esimerkkilaskut menevät helpoksi. Putoamiskiihtyvyys on verrannollinen säteen neliöön, se olisi siis miljoonakertainen. Samoin massallisten kappaleiden paino. Lasketaanpa vertailun vuoksi ihmisen hidastuvuus, jos se ammutaan raketilla 3 km/s (10800 km/h) kiinteään esteeseen, vaikka Kuun pintaan. Oletetaan pysähtymismatkaksi 0,5 m. Keskimääräinen hidastuvuus on tällöin 900000 g:tä (maan painovoiman kiihtyvyyttä). Lieviä vaikeuksia siis voisi tulla, ainakin lihavilla.

Sitten on mielenkiintoista pohtia että jos tällaisella planeetalla olisi vaikkapa jonkinlaista yksisoluista elämää, niin olisiko maankaltainen evoluutio mahdollinen.

Tässä pitäisi täsmentää, paljonko luonnonlaeista oletetaan pätemättömiksi ja mitä oletetaan niiden tilalle. Tuollainen planeetta nimittäin on jo sellaisenaan luonnonlakien mukaan mahdoton. Jos mistä materiaalista tahansa tehty maanmassainen kappale puristettaisiin jollakin jumalaisella väliintulolla tuollaiseen tiheyteen, materiaalin hiukkasten väliset hylkimisvoimat ylittäisivät painovoiman, ja planeetta levähtäisi hajalle heti kun jumalamme hellittäisi otteensa. Tuollaisissa tiheyksissä myös kaikki kevyet alkuaineet fuusioituisivat raudaksi tuottaen paljon energiaa. Luonnollisesti kaikenlainen kemiallinen evoluutio olisi noissa oloissa mahdotonta.

No, jos unohdetaan ikävät reaaliteetit ja oletetaan planeetalle fiksuja otuksia, se ainakin on varmaa, että raudan maailmanmarkkinahinta olisi hyvin pieni. Sääli vain, ettei normaalioloissa hyvin käyttökelpoisesta metallista olisi mitään hyötyä, koska miljoonan g:n painovoimassa sen rakenteellinen lujuus olisi käytännössä sama kuin kaasuilla.

Vierailija

Jossakin scifi-teoksessa oli kai eliösysteemi, joka eli neutronitähden pinnalla ja jonka toiminta ei perustunut atomien välisiin reaktioihin (kemia), vaan nukleonien (protonien ja neutronien) reaktioihin. Elämän kiertokulku oli monta kertaluokkaa nopeampaa kuin maassa.

Elämäksi luokiteltavaa toimintaahan voi ehkä teoriassa syntyä missä vain, jos tarjolla on sopivat ainekset joilla onnistuu informaation säilyttäminen ja kopioiminen. Astrobiologia on mielenkiintoinen ala.

Vierailija
Edu
Jossakin scifi-teoksessa oli kai eliösysteemi, joka eli neutronitähden pinnalla ja jonka toiminta ei perustunut atomien välisiin reaktioihin (kemia), vaan nukleonien (protonien ja neutronien) reaktioihin. Elämän kiertokulku oli monta kertaluokkaa nopeampaa kuin maassa.

Elämäksi luokiteltavaa toimintaahan voi ehkä teoriassa syntyä missä vain, jos tarjolla on sopivat ainekset joilla onnistuu informaation säilyttäminen ja kopioiminen. Astrobiologia on mielenkiintoinen ala.

Kyseessä olivat siis Cheelat jotka elivät neutronitähden ulkokuorella, joka on tiheydeltään "vain" valkoisen kääpiön luokkaa. Cheelojen aika "kulki" tosiaan kertaluokkia nopeammin kuin ihmisten ja ihminen olikin heidän näkökulmastaan kuin paikoilleen jämähtänyt harva kaasupilvi. Niin, ja kyseessähän on Robert Forwardin 1980-luvun teos Lähikäärmeen muna.

Vierailija

Lohikäärmeen muna, kantsii lukee.

Eikös ne Cheelat polveutunu palkokasveista?

Sen yhen Cheelan piti kökkiä oliko se viikon ajan, että ihmiset ehtivät nähdä sen silmänräpäyksen ajan paikoillaan.

Viestejä vaihdettaessa, cheelat arvasivat viestin lopun ja pistivät sitten oman viestinsä, johon tuli vastaus kenties usean sukupolven jälkeen.

Se oli mielenkiintoinen kirja.

Savor

;):)

salai
Seuraa 
Viestejä7264
Liittynyt17.3.2005

Tuon kirjan minäkin olen lukenut.

Toinen painovoiman vaikutuksesta elämän erilaiseen kehittymiseen aiheensa ottava kirja on Painovoima 700 (Mission of Gravity/Hal Clement, Ursa 1983). Kuten suomenkielisestä nimestä voi päätellä, ei kirjan planeetalla ole aivan ekstreemit olot, joten sen kuvaama planeetta voisi olla kai teoriassa mahdollinenkin.

Mitä tahansa edellä esitetyistä väitteistä saa epäillä ja ne voidaan muuttaa toisiksi ilman erillistä ilmoitusta. Kirjoittaja pyrkii kuitenkin toimimaan rehellisesti ja noudattamaan voimassa olevia lakeja.

Vierailija

Tuolle Forwardin Käärmeen munalle on muuten olemassa jatko-osakin Starquake. Sitä ei liene suomennettu enkä myös ole sitä lukenut. Ken sen on lukenut, niin kertokaa kannattaako teos hankkia?

Vierailija
Neutroni
Heppu

Olkoon planeetan säde vaikka reilut 6 km, niin esimerkkilaskut menevät helpoksi. Putoamiskiihtyvyys on verrannollinen säteen neliöön, se olisi siis miljoonakertainen. Samoin massallisten kappaleiden paino. Lasketaanpa vertailun vuoksi ihmisen hidastuvuus, jos se ammutaan raketilla 3 km/s (10800 km/h) kiinteään esteeseen, vaikka Kuun pintaan. Oletetaan pysähtymismatkaksi 0,5 m. Keskimääräinen hidastuvuus on tällöin 900000 g:tä (maan painovoiman kiihtyvyyttä). Lieviä vaikeuksia siis voisi tulla, ainakin lihavilla.

Fysiikka on sen verran unohtunut, että olisin kyllä veikannut 6 km läpimittaisen Maan massaisen planeetan pinnalla vallitsevan saman putoamiskiihtyvyyden kuin Maassa.

No, oletetaan sitten että planeetan massa on miljoonasosa Maan massasta. Jos läpimitta on 6 km eli tuhannesosa Maan läpimitasta, niin ilmeisesti silloin pinnalla vallitsee 1 g putoamiskiihtyvyys?
Olisiko tällaisella planeetalla elämisessä mitään ongelmaa?

de Selby
Seuraa 
Viestejä1231
Liittynyt16.3.2005
Neutroni

- - - Tässä pitäisi täsmentää, paljonko luonnonlaeista oletetaan pätemättömiksi ja mitä oletetaan niiden tilalle. Tuollainen planeetta nimittäin on jo sellaisenaan luonnonlakien mukaan mahdoton. - - -

Tietämättömänä pitää kysyä mitkä fysikaaliset ominaisuudet tekevät tästä luonnolakien vastaisen / mahdottoman?

Meinaan vaan, että onhan kai jossain päin avaruutta niitä neutronitähtiäkin, joiden massa on yli auringonmassan ja halkaisijat ei niin kaukana tämän esimerkin planeetasta...

EDIT: Vai onko niin ettei neutronitähteä voida ajatella "materiaalina" siten kuin jotain planeettaa... tai ainakaan mitään "normaalia" materiaalia tai molekyyliä ei varmaan neutronitähdellä kai juuri olisi... ainakaan kauaa...???

Gravity sucks.

Neutroni
Seuraa 
Viestejä26890
Liittynyt16.3.2005
de Selby

Tietämättömänä pitää kysyä mitkä fysikaaliset ominaisuudet tekevät tästä luonnolakien vastaisen / mahdottoman?



Aineen hiukkasten väliset vuorovaikutukset. Jos materiaa puristetaan, sen atomit pakkautuvat lähemmäs toisiaan. Se aiheuttaa paineen kasvua. Suurissa tiheyksissä paine tulee lähinnä elektroneista. Käytännössä aihe haheutuu tietyllä paineella tiettyyn tasapainotilaan. Taivaankappaleiden tapauksessa puristava paine tulee painovoimasta. Jos kappale jostain syystä puristuu tiheämmäksi, elektronien "hylkivä" paine kasvaa nopeammin kuin painovoiman puristus. Se johtaa kappaleen laajenemiseen. Ja päinvastoin, jos kappale laajenee, painovoima vetää sen takaisin tasapainotilaan. Jos massaa suurennetaan, tasapaino edellyttää yhä suurempia tiheyksiä. Normaalirakenteisella kiinteällä aineella tulee kuitenkin raja, jota tiheämpää se ei voi olla. Jos painetta kasvatetaan yli rajan, aine romahtaa uuteen tilaan. Atomit häviävät, ja elektronit yhtyvät protoneihin muodostaen neutroneita. Neutronien väliset vahvat vuorovaikutukset pystyvät kuitenkin luomaan jälleen puristusta vastustavan paineen, ja muodostuu uusi tasapainotila. Se on neutronitähti, jonka tiheys on monta kertaluokkaa suurempi kuin kiinteällä aineella voi olla. Jos massaa edelleen kasvatetaan, neutronitkaan eivät voi vastustaa kokoonpuristumista. Syntyy musta aukko. Ei tunneta mitään vuorovaikutusta, joka pystyisi enää sen jälkeen muodostamaan uuden tasapainotilan.

Meinaan vaan, että onhan kai jossain päin avaruutta niitä neutronitähtiäkin, joiden massa on yli auringonmassan ja halkaisijat ei niin kaukana tämän esimerkin planeetasta...



Niin, mutta neutronitähtien ja normaalista kiinteästä aineesta muodostuvien kappaleiden välillä on todella raju hyppäys. Kiinteästä aineesta muodostuneet tähdenjäänteet ovat planeettojen kokoluokkaa, kun taas neutronitähdet kolme kertaluokkaa pienempiä.


EDIT: Vai onko niin ettei neutronitähteä voida ajatella "materiaalina" siten kuin jotain planeettaa... tai ainakaan mitään "normaalia" materiaalia tai molekyyliä ei varmaan neutronitähdellä kai juuri olisi... ainakaan kauaa...???

Neutronitähti koostuu pääasiassa neutroneista. Mukana on pieniä määriä protoneja, elektroneja ja eksoottisempia hiukkasia, jotka voivat olla pysyviä neutronitähden oloissa. Mitään molekyylejä tai kiinteitä rakenteita vastaavia kokonaisuuksia niissä oloissa muodostavia voimia ei tunneta. Normaalissa aineessa kemiasta vastaava sähkömagnetismi on neutronitähdessä käytännössä merkityksetön. Neutronimassan arvellaan kai olevan lähinnä nestettä muistuttavaa, mahdollisesti suprajuoksevaa (viskositeetti nolla) sellaista.

Neutroni
Seuraa 
Viestejä26890
Liittynyt16.3.2005
Heppu

No, oletetaan sitten että planeetan massa on miljoonasosa Maan massasta. Jos läpimitta on 6 km eli tuhannesosa Maan läpimitasta, niin ilmeisesti silloin pinnalla vallitsee 1 g putoamiskiihtyvyys?
Olisiko tällaisella planeetalla elämisessä mitään ongelmaa?

Kiiihtyvyyden puolesta ei. Pakonopeus on kuitenkin verrannollinen suureeseen sqrt(massa/säde). Se olisi vain noin 300 m/s, mikä on aivan liian vähän minkäänlaisen kaasukehän pysymiselle. On vaikea kuvitella elämää tyhjiössä ja avaruuden säteilyn pommittaessa esteettä planeetan pintaa.

Ja edelleen näissä spekulaatioissa pitää unohtaa se tosiasia, että tuollainen supertiheä pieni planeetta ei olisi painovoiman ja aineen ominaisuuksien suhteen stabiili.

Vierailija
Heppu

Fysiikka on sen verran unohtunut, että olisin kyllä veikannut 6 km läpimittaisen Maan massaisen planeetan pinnalla vallitsevan saman putoamiskiihtyvyyden kuin Maassa.

No, oletetaan sitten että planeetan massa on miljoonasosa Maan massasta. Jos läpimitta on 6 km eli tuhannesosa Maan läpimitasta, niin ilmeisesti silloin pinnalla vallitsee 1 g putoamiskiihtyvyys?
Olisiko tällaisella planeetalla elämisessä mitään ongelmaa?

Kyllä.
Kappaleen keskitiheys olisi noin 5500 kg/l. Tuollaista ainetta ei tunneta, mutta jos semmoinen olisi olemassa se tuskin kelpaa rakennusmateriaaliksi elämälle. Lisäksi tuollaisella kappaleella olisi sellainen arkijärjelle melko vieras ominaisuus, että noustaessa ylöspäin painovoima pienenisi nopeasti, eli planeetta ei pysty pitämään ympärillään kovin paksua kaasukehää ja siten säteily tappaisi kaiken pinnalta. 10% säteen etäisyydellä pinnan yläpuolella painovoima olisi jo 20% pienempi. Maalla tämä etäisyys on 600 km, pikkuplaneetalla 600 m.

ps. Tarkoitit varmaan, että säde on 6 km.

Vierailija
Heppu
Kuvitelkaamme mielikuvitusplaneetta, jonka massa on sama kuin Maan, mutta tiheys niin suuri että halkaisija on vaikkapa muutama km.

Jos ko. planeetta kiertäisi Aurinkoa samalla etäisyydellä kuin Maa, niin olisiko ihmisen elämisessä siellä mitään ongelmaa. Painovoima olisi sama kuin Maassa, mutta millainen luultavasti olisi esim. planeetan kaasukehä?


Ongelmia piisaisi. Painovoima tämän kappaleen pinnalla EI olisi sama kuin Maan, vaan satoja tuhansia kertoja suurempi. Sen sijaan noin 6370 km:n päässä kappaleen massakeskipisteestä painovoima olisi samansuuruinen kuin Maan pinnalla.

Tällä kaavalla voidaan laskea putoamiskiihtyvyyden suuruus pallomaisen kappaleen pinnalla. G on gravitaatiovakio, jona on noin 6,67E-11, M on kappaleen massa ja R sen säde metreinä. Maan massa on noin 5,97E24 kg ja säde päiväntasaajalla noin 6378 km.

Näin ollen Maan pinnalla g:n arvoksi saadaan (G*5,97*10^24kg)/(6378000^2)=9,79 m/s^2. Tämä on g:n arvo Päiväntasaajalla, joka Maan pyörimisen aiheuttaman litistymisen takia on hieman kauempana planeetan massakeskipisteestä kuin navat.

Nyt jos planeetan halkaisija olisi vaikkapa 10 km ja säde siis 5 km, mutta massa pysyisi samana , olisi yhtälö seuraavanlainen:

g=(G*5,97*10^24kg)/(5000^2)=15 934 168,8 m/s^2.

Tässä s^2 tarkoittaa kiihtyvyyttä, eli sitä, että yhden sekunnin vapaan pudotuksen jälkeen nopeutesi on lähes 16 000 km/s.

Huomatkaa, että valon nopeuteen 299 792 458 m/s on vielä matkaa.

Jaetaan tulos Maan keskimääräisellä putoamiskiihtyvyydellä 9,81 m/s^2, ja saamme kertoimeksi yli 1,6 miljoonaa. On epätodennäköistä, että tuollaisessa ympäristössä kehittyisi minkäänlaista elämää.

Sivut

Uusimmat

Suosituimmat