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Materiale di ispirazione / Re:Albe di Cieli Lontani
« il: 2014-08-07 09:55:10 »Stabilità orbitale
Come per altri criteri, la stabilità orbitale e di rotazione è essenziale affinché il corpo celeste sia abitabile. Maggiore è l’eccentricità orbitale, più grande è la fluttuazione della temperatura sulla superficie del pianeta.
TIPI DI PIANETA
Super Terra
Si definisce Super Terra un pianeta extrasolare roccioso con massa compresa tra le 1.9 e le 10 masse terrestri. Il termine utilizzato si riferisce esclusivamente alle dimensioni del pianeta e non comunica altre informazioni. A causa della maggiore massa rispetto a quella terrestre, le super terre presentano un alto valore di gravità superficiale. Studi teorici hanno ipotizzato il legame tra le dimensioni dei pianeti terrestri (nelle loro varianti) e la loro composizione chimica, il che sembrerebbe applicarsi correttamente per la Terra e per un presunto pianeta oceano come Gliese.
Pianeta Oceanico
Con questo termine s’indica la classe di pianeti caratterizzati dalla superficie completamente ricoperta da un profondo oceano d’acqua.
Durante la formazione di un sistema planetario la distanza cui si forma un pianeta è uno dei fattori che ne determinano la composizione chimica. In particolare, i pianeti che si forma oltre il ‘limite della neve’, tendono a concentrare in essi sostanze volatili come acqua, ammoniaca e metano, fino a quantità pari al 50% del loro peso.
Simulazioni numeriche compiute su sistemi planetari in formazione dimostrano che questi pianeti, o ipotetiche lune ghiacciate, possono migrare all’interno del sistema avvicinandosi o allontanandosi dalla stella madre. Esiste dunque la possibilità che un pianeta oltrepassi il limite della neve e consenta al ghiaccio di fondere in acqua e il mantenersi di quest’ultima allo stato liquido; vista la quantità d’acqua posseduta da questi corpi, essa si trasformerebbe in un oceano globale profondo anche centinaia di chilometri.
Ma questo oceano dove poggerebbe? Le immense pressioni che si verrebbero a formare sul fondo di questo pianeta, favorirebbero la formazione di un mantello ghiacciato, cristallizzato in forme esotiche non presenti sulla Terra.
Potrebbe capitare anche che tale pianeta si trovi troppo vicino alla stella e che l’ebollizione dell’acqua porti all’esistenza una superficie non ben definita.
Mondi di Carbonio
Con pianeta di carbonio o pianeta di diamanti o pianeta di carburi si indica il prototipo teorico di una tipologia di pianeti terrestri.
L’astrofisico Kouchner ha ipotizzato che in un disco proto planetario ricco di carbonio o povero d’ossigeno, gli elementi potrebbero organizzarsi in carburi e composti del carbonio, piuttosto che in silicati. Nella parte interna di un tale sistema planetario si formerebbe pianeti aventi un nucleo ferroso circondato da un mantello interno di carburi ed esterno di grafite, sovrastato da una sottile crosta. In alcuni casi si potrebbe avere un’atmosfera ricca di composti del carbonio.
Teoricamente un pianeta di carbonio dovrebbe essere meno denso di uno di ferrosilicio, e avere una superficie scura o rossastra a causa degli idrocarburi.
Secondo il modello di Kouchner, un pianeta di carbonio con temperature come quelle della Terra avrebbero un’atmosfera ricca di monossido di carbonio (CO) e povera d’ossigeno (O2, O3) e dei composti ricchi d’ossigeno come CO2. Un tale pianeta con temperature minori di quelle terrestri avrebbe un’atmosfera ricca di metano (CH4).
Nel Sistema Solare non esistono pianeti di carbonio, ma le condriti carbonacee hanno una composizione chimica assimilabile a quella di un tale pianeta.
Pianeti di Diamante
Se il pianeta è almeno quindici volte più massiccio della Terra, gli strati sotto la crosta rocciosa potrebbero essere ricchi di diamanti. Come illustrato al meeting dell’American Geophysical Union, secondo questi modelli nei pianeti rocciosi quindici volte più massicci del nostro le condizioni di temperatura e pressione presenti nel mantello sarebbero le più favorevoli alla trasformazione del carbone in diamante, sino a raggiungere un totale del 50% dell’intero pianeta. In definitiva saremmo di fronte a un pianeta fatto per metà di roccia e per metà di pietra preziosa. Peccato che questo comporti nello stesso tempo condizioni tutt’altro che ospitali: un mantello di diamanti produce un rapido raffreddamento dell’interno e impedirebbe la formazione di un campo magnetico e di un’atmosfera, due “scudi” fondamentali per la nostra salute.
Pianeti Metallici
Previsto solo dai modelli che considerano tutte le eventuali tipologie di pianeti extrasolari riscontrabili, non ne è stato ancora osservato uno.
Un oggetto che apparterrebbe a questa classe sarebbe il nostro Mercurio.
Un pianeta di ferro sarebbe caratterizzato da un massiccio nucleo ricco di ferro e un sottile mantello (o niente mantello). Pianeti di questo genere potrebbero essere i resti di pianeti di silicati e metalli che hanno subito la perdita degli strati superficiali a causa d’intensi e catastrofici bombardamenti.
Questi pianeti sono più piccoli e densi dei pianeti di pari masse. Non avrebbero tettonica delle placche o un forte campo magnetico poiché si raffredderebbe subito dopo la loro formazione.
TRATTENERE ACQUA ALLO STATO LIQUIDO
Un pianeta deve rispondere a questi requisiti.
Gravità: deve avere una gravità di almeno 0,76 G, al di sotto di questa gravità il vapore acqueo non perdura nell’arco di miliardi di anni.
Temperatura: il pianeta deve trovarsi all’interno della biozona.
Campo magnetico: il vento solare tende a soffiare via le atmosfere dei pianeti in direzione opposta. Un pianeta deve possedere un campo magnetico capace di contrastare il vento solare, oppure, se è il satellite di un altro pianeta con un’estesa magnetosfera, può sfruttare quella come scudo.
MASSA MINORE
I pianeti con massa inferiore tendono a raffreddarsi prima e quindi: emettono meno calore interno, hanno meno attività vulcanica, hanno meno attività sismica, hanno un campo magnetico meno intenso.
I pianeti con massa maggiore tendono a: mantenere a lungo un alto calore interno, ad avere più attività tettonica, vulcanica e sismica, ad avere un campo magnetico più intenso.
Eccezioni:
La Terra e Venere hanno massa e composizione analoghe, ma Venere è tettonicamente e magneticamente morta mentre la Terra è ancora attiva. Questo perché le forze mareali della Luna contribuiscono a riscaldare internamente la Terra.
Un pianeta più denso con un nucleo più ricco di elementi fissili emetterebbe un maggiore calore interno rispetto a uno meno denso e più povero di elementi fissili.
Un pianeta più giovane è più caldo e più attivo. Persino Marte, che non ha mai avuto abbastanza massa da trattenere stabilmente il vapore acqueo, per un certo periodo ha ospitato un’idrosfera.
Acqua e Aria
L’acqua può esistere allo stato liquido dai 200 millibar in poi. A 200 millibar si formano pozzanghere o a limite stagni che tendono a evaporare. A pressioni superiori l’acqua è schiacciata dalla colonna di gas.
Alle basse pressioni l’acqua richiede temperature minori per evaporare.
Alle alte pressioni l’acqua necessità di temperature maggiori per evaporare.
Alle alte pressioni il suono si trasmette più rapidamente.
Alle alte pressioni i laser perdono coerenza più facilmente essendo schermati dall’aria.
Alle basse pressioni la viscosità della miscela atmosferica sfavorisce il permanere della nebbia.
Alle alte pressioni è più facile che si formi nebbia.
Alle basse pressioni l’escursione termica è maggiore.
Alle alte pressioni l’escursione termica è minore.
A parità di temperatura e volume atmosferico le alte pressioni tendono a favorire le piogge.
In altre condizioni a sfavorirle: perché l’acqua tenderebbe a evaporare prima di raggiungere il suolo.
Per avere acqua allo stato liquido, ma anche per tutte le altre sostanze, non esiste un valore univoco di pressione e temperatura per una determinata fase, ma questi valori sono mappati in un diagramma detto appunto delle fasi (solida, liquida e gassosa).
Nel diagramma di fase dell’acqua, il punto triplo, nel quale le tre fasi coesistono, corrisponde al valore di pressione di sei millibar e alla temperatura di 0,01 °C. Oltre a quello triplo occorre considerare anche il punto critico, che per l’acqua vale 374 °C e 218 atm, oltre il quale non vi è più equilibrio tra il liquido e il vapore.
La gravità non è un indicatore affidabile per valutare la pressione atmosferica. Si pensi a Venere, che ha una gravità di 0,9 G, ma una pressione atmosferica di ben novantatré volte superiore rispetto alla Terra. E si pensi a Marte, che per una fase della sua esistenza ha ospitato un oceano d’acqua allo stato liquido, ma un pianeta nella biozona per mantenere acqua allo stato liquido per miliardi di anni deve avere non meno di 0,76 G, come regola di massima.
Ossigeno
Nelle atmosfere con ossigeno inferiore al 10% non possono scatenarsi incendi.
Nelle atmosfere ad alto tenore d’ossigeno gli incendi sono più comuni, l’atmosfera è velenosa perché acida, i manufatti (e in specie quelli metallici) tendono a corrodersi.
Effetto Serra
Parliamo di pianeti nella biozona con atmosfere più dense di quelle terrestri (1000 millibar).
Se il pianeta è vicino al limite interno della biozona l’effetto serra riscalda: cioè l’atmosfera densa imprigiona il calore solare e lo ridistribuisce sulla superficie del pianeta.
Esempio: Venere.
Se il pianeta è vicino al limite esterno della biozona l’effetto serra raffredda: cioè l’atmosfera respinge i raggi solari e la superficie del pianeta è più fredda.
Esempio: Titano che ha una temperatura media più fredda delle altre lune di Saturno non dotate di atmosfera.
Effetti dell’inclinazione assiale
Rispetto alla Terra, che ha un’inclinazione dell’asse di rotazione di ventitré virgola cinque gradi, più l’inclinazione assiale è accentuata, più i cambiamenti stagionali sono estremi; meno l’inclinazione assiale è accentuata, più i cambiamenti stagionali sono tenui.
A zero gradi l’asse di rotazione è perpendicolare all’asse dell'eclittica e gli effetti stagionali sarebbero nulli, ma le stagioni potrebbero essere influenzate da eccentricità orbitale o dalla presenza di altri oggetti nel sistema: nane brune, compagne della stella eccetera.
In un pianeta privo di ciclo stagionale l’acqua continua ad ammassarsi alle alte quote e non disgela mai: ci sono meno fiumi, il clima diventa più arido, alle alte latitudini diventa molto più freddo. E le uniche fasce abitabili sarebbero quelle vicine alle coste di mari o oceani grazie alle precipitazioni.
Lune di Giganti Gassosi
Una grossa luna (come Pandora di Avatar) rivolge sempre lo stesso emisfero al pianeta di cui è satellite.
Entrambi gli emisferi sono illuminati dal sole per un periodo pari alla metà del periodo orbitale.
Il pianeta attorno a cui la luna orbita è visibile solo dall’emisfero rivolto verso cui è rivolto il satellite, il pianeta appare immobile nel cielo. Appare pieno allo Zenith nel centro dell’emisfero, appare in diverse "fasi" calanti e crescenti allentandosi da quel punto. Sono percettibili tenui movimenti ovvero: anche dal centro dell'emisfero si vedono le fasi e anche dai bordi dell'emisfero il pianeta si può vedere pieno, in realtà è poco probabile che il pianeta si veda immobile", a causa della librazione.
Nell’emisfero rivolto verso il pianeta, ogni mezzogiorno, c’è un’eclissi perché il pianeta viene a trovarsi tra il sole e la luna, perciò le ore prossime al mezzogiorno sono le più buie, al contrario le ore prossime alla mezzanotte sono le più luminose perché il gigante gassoso (o il mini Nettuno o la super terra o la nana bruna) avendo un forte albedo ed essendo enorme può essere luminoso fino a 40 volte la Luna terrestre.
Nell’emisfero "oscuro" della luna, oscuro perché sconosciuto, non perché non illuminato dal sole, il ciclo d’illuminazione è simile a quello terrestre senza le succitate anomalie.
Orbita inclinata nel corso dell’anno lo zenith cambia e il sole sembra fare su e giù nella volta celeste.
Orbita eccentrica: Il sole sembra diventare più grande e caldo quando il pianeta è più vicino e più piccolo e freddo quando il pianeta è più lontano.
Effetti del periodo di rivoluzione
L’anno e il ciclo stagionale sono tanto più lunghi quanto più è lungo il periodo di rivoluzione.
Effetti del periodo di rotazione
Il giorno è tanto più breve quanto è più breve il periodo di rotazione, inoltre più è breve il periodo di rotazione più le raffiche di vento sono forti più a lungo durano cicloni e uragani.
Rotazione Retrograda: il Sole sorge a Ovest e tramonta a Est.
Rivoluzione Retrograda: il Sole che sorge a Est e tramonta a Ovest.
Rotazione e rivoluzione retrograda: il Sole sorgerebbe a Ovest e tramonterebbe a Est.
Rotazione: i pianeti conservano i moti di rotazione e rivoluzione che avevano la nebulosa da cui si sono formati quando si è messa in movimento. Nel caso del Sole il moto era antiorario. Quindi i pianeti e relativi satelliti ruotano attorno al Sole e sul loro asse in senso antiorario. Il moto di rivoluzione retrogrado di un satellite è indizio sicuro di cattura. Un pianeta con rivoluzione retrograda probabilmente è un corpo catturato.
Una stella nasce da un ammasso di polveri, le polveri rimangono inerti finché un evento non riesce a metterle in movimento. Quando questo accade, la nebulosa comincia a ruotare, al centro del disco di polveri si crea un globulo che accrescendosi diventa più caldo, arrivato alla massa critica, s’innesca una reazione termonucleare che trasformerà l’ammasso di polveri in una protostella. La fase di protostella continua finché la stella continuando ad accumulare massa dal disco di polveri in cui è circondata non raggiunge una massa sufficiente a consentirle di sopraffare la gravità e diventare così una stella completa.
Nota a volte si formano più oggetti che creeranno ad altrettante stelle.
Satelliti naturali
Il limite teorico per mantenere un satellite è che questi devono trovarsi entro la sfera di Hill, proporzionale al raggio orbitale del pianeta e alla radice cubica della sua massa in rapporto al Sole.
Perché ci siano orbite stabili pare che debbano essere entro la metà o un terzo del Raggio di Hill.
Venere e Mercurio potrebbero avere delle piccole lune, ma dovrebbero orbitare vicino al pianeta poiché i pianeti citati dovrebbero supplire alla loro piccola massa (rispetto al Sole) con una molta vicinanza dell’orbita del loro eventuale satellite: in questo modo la vicinanza stretta al pianeta vincerebbe la forza di gravità sulla maggiore massa del Sole. La velocità di rotazione e traslazione non modifica affatto il valore della gravità del pianeta e quindi non portano nessun fattore nel tenere più facilmente un satellite.