Terre alternative

[Zievatron]

Salve,
sto provando a modellare delle Terre alternative in Universe Sandbox, ma non ne so abbastanza dei limiti che devo fare attenzione a non superare.

Consideriamone uno: la velocità di fuga.

So bene che è importante per trattenere per miliardi di anni un'atmosfera che sia idonea ad un ecosistema vivente.
Ma, posto che il pianeta, anche se più piccolo della Terra, abbia comunque una buona magnetosfera, che velocità di fuga dovrei considerare indispensabile?

[Angelo_C]

La magnetosfera deriva dall'effetto dinamo creata dal movimento tra nucleo interno (solido) ed esterno (liquido), la massa (e quindi anche la Vf) è piu che altro importante per definire per quanto tempo l'inteno del pianeta rimmarra liquido (mantenendo l'effetto dinamo).
Per il mantenimento di un'atmosfera la massa è relativamente importante, conta molto anche la composizione ad esempio Marte se avesse avuto un campo magnetico stabile e un vulcanesimo tale da implementare l'atmosfera che naturalmente va a perdersi nello spazio e cicli biologici capaci di produrre gas come l'ossigeno, avrebbe potuto mantenere condizioni atmosferiche simil-terrestri anche con una massa di 1/10° di quella terrestre.

[MaurizioRvt]

Salve,
sto provando a modellare delle Terre alternative in Universe Sandbox, ma non ne so abbastanza dei limiti che devo fare attenzione a non superare.

Consideriamone uno: la velocità di fuga.

So bene che è importante per trattenere per miliardi di anni un'atmosfera che sia idonea ad un ecosistema vivente.
Ma, posto che il pianeta, anche se più piccolo della Terra, abbia comunque una buona magnetosfera, che velocità di fuga dovrei considerare indispensabile?

Dipende dal gas, dal suo peso o massa molecolare e dalla temperatura. Più fa freddo e più bassa è la velocità delle particelle gassose, se la velocità non arriva alla V di fuga il gas resta intrappolato. Il peso molecolare maggiore fa sì che una particella di gas abbia la stessa energia cinetica (che corrisponde alla temperatura) con una velocità inferiore e quindi, a parità di temperatura, aiuta a non disperdersi. Sulla Terra L'ossigeno O₂ e l'azoto N₂ hanno massa atomica 16x2 e 14x2 e tendono a rimanere, mentre elio (He massa 4) e idrogeno (H₂massa 1x2) sfuggono rapidamente nello spazio.

[Zievatron]

Grazie per i chiarimenti,
allora mi occorre calcolare per quanto tempo il mio pianeta riuscirà a mantenere l'effetto dinamo e la velocità delle molecole di ossigeno e di azoto nell'atmosfera del mio pianeta.
Come si fa?

[MaurizioRvt]

Non ne ho idea, ma penso che debbano essere note e misurate anche altre variabili che possono influenzare l'ambiente planetario. In pratica occorre un modello fisico matematico.

[Zievatron]

Ed il modello fisico matematico dove lo prendo?

Vabbhè, a me bastano dei dati pratici, da costruttore planetaro.
Per la velocità delle molecole e la velocità di fuga, ho trovato che, a 25°C (298 K), la velocità quadratica media delle molecole di azoto (N2) è di circa 517 m/s.
Ma stratosfera e mesosfera sono ben più fredde di 25°C. A quelle altezze la velocità dell'azoto diminuirà ancora.
Quindi, se mi tengo sopra il km/s con la velocità di fuga dal mio pianeta, per questo parametro posso stare già tranquillo. L'atmosfera la mantiene.

Per la durata del nucleo liquido non ho trovato niente.
Però il mio pianeta lo costruisco dandogli le caratteristiche a 4,5 miliardi di anni di età. Perciò dovrebbe bastare assicurarmi cha abbia ancora una parte liquida.
Se poi si raffredda e solidifica in soli 50 milioni di anni, invece che in altri 4.5 miliardi di anni, pazienza.

Altri paletti che devo considerare?

[MaurizioRvt]

Farei attenzione al fatto che essendo la temperatura legata alla velocità media, nulla vieta che alcune particelle ad alta quota e bassissima densità superino la Vf senza incontrare ostacoli (urti con altre molecole) e si disperdano. Potrebbero esserci interazioni con la radiazione elettromagnetica dal sole. Nella Termosfera terrestre poi la temperatura cresce con la quota...

[Zievatron]

Ma ci sarà sempre una quota le cui condizioni consentono la fuga.
Pensavo che oltre i 120km di quota, dove la temperatura è già risalita a 0°C e continua a risalire, non fosse da preoccuparsi che qualche molecola riesca a fuggire.

Un altro parametro che sicuramente è molto importante è la densità media del pianeta.
Se la riduco troppo, non può essere un pianeta di tipo roccioso con nucleo di ferro.
Se la incremento troppo, diventa una biglia di metalli pesanti e neanche va bene.
Quindi, mi serve capire quali sono dei limiti ragionevoli di densità.

[MaurizioRvt]

Potresti trarre ispirazione dai satelliti dei pianeti maggiori i cui dati fisici sono disponibili in wikipedia