Czy Uran może mieć stałą powierzchnię ze względu na swój wewnętrzny skład i brak wewnętrznego ciepła?
Uran to siódma planeta od Słońca. Jest klasyfikowany jako lodowy olbrzym, który w przeciwieństwie do giganta gazowego, takiego jak Jowisz czy Saturn, składa się głównie z pierwiastków cięższych niż wodór lub hel.
Uważa się, że Uran ma płaszcz wykonany z „lodów” jako płynów nadkrytycznych (woda, amoniak i metan), znajdujący się pod atmosferą składającą się z wodoru cząsteczkowego, helu i metanu.
Jedną z uderzających cech charakterystycznych Urana, poza jego osiowym nachyleniem, jest znaczny brak ciepła wewnętrznego, do tego stopnia, że nie wydziela więcej ciepła niż otrzymuje od słońca. Temperatura zarejestrowana w tropopauzy wynosi 49 K, co sprawia, że Uran jest najzimniejszą planetą w Układzie Słonecznym.
To sprawiło, że zacząłem się zastanawiać, co się stanie, jeśli (ponieważ nigdy nie wysłaliśmy sondy do atmosfery Urana) temperatura w punkcie, w którym atmosfera ustępuje lodowatemu płaszczowi, wzrośnie tylko do, powiedzmy, 200-230 K? (A może faktycznie mamy dowody wykluczające taką możliwość?)
W tych temperaturach woda pozostaje w stanie stałym niezależnie od ciśnienia. Zacząłem więc zastanawiać się, czy to możliwe, że Uran mógłby mieć stałą skorupę z lodu wodnego, która unosiłaby się na płaszczu z płynów nadkrytycznych (w przypadku wody lód ma mniejszą gęstość niż woda nadkrytyczna, jeśli ja nie mylę się?). Ta skorupa mogłaby zawierać ciekły amoniak, który miałby swój własny cykl, jak woda na Ziemi.
Chcę stworzyć wrażenie artystyczne i zastanawiałem się, czy to środowisko, o którym myślałem, jest rzeczywiście możliwe, biorąc pod uwagę wiedzę, którą posiadamy na temat planetologii, czy też moja wyobraźnia posuwa się za daleko?
Odpowiedzi
Głęboki śnieg.
W pobliżu powierzchni atmosfera wodorowa Urana znajduje się pod wysokim ciśnieniem, więc nawet jeśli jest bardzo zimna, gęsta atmosfera może zawierać duże ilości wody gazowej, amoniaku, alkanów i siarkowodoru.
Ilość, jaką może pomieścić atmosfera, zmienia się w zależności od pory roku i temperatury. Kiedy nadchodzi zima, chłodna atmosfera ma mniejszą zdolność do zatrzymywania „rozpuszczonych” substancji, które wytrącają się jako ciało stałe: śnieg.
Nadejście zimy oznacza obfite opady śniegu na Uranie, a silne wiatry powodują spektakularne, zmieniające się zaspy. Latem dryfowanie cofa się, sublimując z powrotem do ocieplającej atmosfery.
Te dryfty drobnoziarnistego lodu same są bezbarwne, ale na powierzchni Urana nie są czarno-białe. Zaspy jarzą się ładunkiem elektrycznym. Działanie wiatru na śnieg wytwarza ogromne ładunki elektryczne w suchej atmosferze, ale słaba przewodność różnych czystych lodów oznacza, że znalezienie drogi do uziemienia dla tych ładunków jest prawie niemożliwe. Zamiast tego ładunek przywraca równowagę z atmosferą. Spiczaste wierzchołki form śniegu wytwarzają ogień św. Elma, który w atmosferze wodoru wytwarza odcienie lawendy, różu i magenty.
Być może dobrym pomysłem byłoby posiadanie tylko kilku małych stałych, pływających wysp w atmosferze Urana, które sonda kosmiczna może próbować wylądować na jednej, zamiast na stałej powierzchni całej planety.
W Triplanetary EE Smitha , Amazing Stories , styczeń - kwiecień 1934 i First Lensman (1950), wspomina się o czterech wojnach z JOvianami. Wzmianka o adeptach Jowisza Północno-Polarnego sprawiła, że zacząłem się zastanawiać, czy w atmosferze Jowisza nad biegunem północnym w serii Lensman miała znajdować się gigantyczna pływająca wyspa .
http://www.isfdb.org/cgi-bin/title.cgi?1918374[1]
http://www.isfdb.org/cgi-bin/title.cgi?1198[2]
Uważam, że kiedyś teoretyzowano, że wielka czerwona plama na Jowiszu jest gigantyczną stałą wyspą unoszącą się w atmosferze. I być może byłoby bardziej prawdopodobne, że Uran ma cechę atmosferyczną, która jest mniejsza niż te, które zostały zbadane i wykazane jako burze, czyli jakąś stałą pływającą wyspę, niż całkowicie pokryty stałą skorupą. Uważa się, że ciemna plama Urana to cyklon o wymiarach około 1300 kilometrów na 2700 kilometrów. Tak więc każdy element Urana, który nie został udowodniony jako burza, byłby prawdopodobnie znacznie mniejszy niż Ciemna Plama Urana, ale prawdopodobnie wystarczająco duży, aby mieć na sobie interesujące rzeczy.
Część druga: Niektóre historie Science Ficiton z litymi powierzchniami na gigantycznych planetach.
Było kilka wczesnych historii science fiction, w których olbrzymie planety Jowisz, Saturn, Uran i Neptun miały solidne powierzchnie.
Na przykład „Planeta wątpliwości” Stanleya G. Weinbauma, Niesamowite historie , październik 1935. Akcja rozgrywa się na Uranie.
http://www.isfdb.org/cgi-bin/title.cgi?47540[3]
Inną historią jest „We also Walk Dogs” Roberta Heinleina, Astounding Science Fiction , lipiec 1941 r., W której wspomina się o inteligentnych jowianach, którzy najwyraźniej żyją na twardej powierzchni.
http://www.isfdb.org/cgi-bin/title.cgi?46427[4]
W książkach „Not Final!” Isaaca Asimova, Niesamowita science fiction , październik 1941 i „Zwycięstwo niezamierzone”, Super Science Stories , sierpień 1942,
http://www.isfdb.org/cgi-bin/title.cgi?46442[5]
http://www.isfdb.org/cgi-bin/title.cgi?44199[6]
Przedstawiono jowian żyjących na twardej powierzchni.
W „Bridge” Astounding Science Fiction Jamesa Blisha z lutego 1952 r. Na twardej powierzchni Jowisza zbudowano most do niczego. Co ciekawe, Blish ukuł określenie „gazowy olbrzym” w 1952 roku, więc powinien był być świadomy braku stałej powierzchni na Jowiszu.
http://www.isfdb.org/cgi-bin/title.cgi?55942[7]
W „Zadzwoń do mnie Joe” Poula Andersona, Niesamowita science fiction , kwiecień 1957, ukazana jest twarda powierzchnia na Jowiszu.
http://www.isfdb.org/cgi-bin/title.cgi?55693[8]
I nie mogę przestać myśleć, że były to jedne z ostatnich dobrych historii science fiction przedstawiających twarde powierzchnie na gigantycznych planetach. Z pewnością coraz bardziej popularne książki astronomiczne zaczęły opisywać gigantyczne planety jako pozbawione twardych powierzchni wraz z rozwojem XX wieku, co utrudniało fanom science fiction akceptację takich solidnych powierzchni w opowieściach.