الفلك

ألا توجد أي صخور أو مادة ثابتة مماثلة على / في الكواكب الغازية العملاقة؟

ألا توجد أي صخور أو مادة ثابتة مماثلة على / في الكواكب الغازية العملاقة؟

ألا توجد أي صخور أو مادة ثابتة مماثلة على / في الكواكب الغازية العملاقة؟ ماذا يحدث إذا اصطدم كويكب صخري بأحد هذه الكواكب؟ ألا يجب أن تتراكم الصخور في وسط الكوكب بسبب كثافتها العالية؟


لا يشبه الجزء الداخلي من كوكب عملاق الغاز العادي.

بادئ ذي بدء ، الجو حار. أنت بعيد عن كيفية سخونة الأرض (مسببة البراكين). يكون الجو حارًا أيضًا داخل كوكب المشتري ، ولكن نظرًا لأن كوكب المشتري أكبر ، يكون أكثر سخونة. ستكون ساخنة بدرجة كافية لتبخير الصخور في ظل "الظروف العادية".

الضغط هائل ، والأشياء تتوقف عن التصرف كما تعودت عندما يكون الضغط مرتفعًا جدًا. على سبيل المثال ، يتم دفع جميع الذرات الموجودة في الغاز بالقرب من بعضها البعض لدرجة أنها تتلامس (كما لو كانت في سائل). هذا يعني أنه لا توجد نقطة غليان ولا فرق حقيقي بين مرحلتي الغاز والسائل. عند الضغط الشديد ، يتم دفع ذرات الهيدروجين بالقرب من بعضها البعض بحيث يمكن أن تبدأ إلكتروناتها في التدفق من ذرة إلى ذرة ، مكونة فلزًا سائلًا.

الضغط الذي يمكن أن يدفع الذرات إلى مسافة قريبة جدًا بحيث يمكنها تحويل الهيدروجين إلى معدن يعني أنه لا يمكنك إرسال مسبار إلى هذه المنطقة. لا يمكنك السباحة في بحر الهيدروجين المعدني.

ومع ذلك ، فإن الذرات الأثقل مثل الحديد ، والسيليكون ، والكربون ، والأكسجين ، سوف تميل إلى السقوط نحو مركز الكوكب ، وبالتالي قد يكون هناك سبب لأن الصخور تتكون في الغالب من ذرات مثل الحديد ، والسيليكون ، والكربون ، والأكسجين ، يمكنك وصف ذلك كنواة "صخرية". لكن لا تعتقد أن هذا نوع من السطح الصلب يمكنك الوقوف عليه.


اطول عام

لا أكتب عادة عن الأجسام التي حطمت الأرقام القياسية المكتشفة حديثًا والتي عثر عليها علماء الفلك ، لأنه بشكل عام لم يمض وقت طويل قبل أن يسقط هذا الرقم القياسي. لكن في هذه الحالة ، سأستثني Kepler-421b. إنه يحتوي على أطول عام - أي أنه يحتوي على أطول فترة مدارية حول نجمه - مقارنة بأي كوكب خارج المجموعة الشمسية شوهد يعبر أمام نجمه. *

هذا بحد ذاته كافٍ لجعل هذا كائنًا مثيرًا للاهتمام ، ولكن حتى أكثر برودة (حرفيًا) هو المكان الذي يضع فيه هذا الكوكب: بعيدًا عن نجمه لدرجة أنه ربما يكون قد تشكل بطريقة مختلفة عن الكواكب الأخرى التي اكتشفناها حول النجوم الأخرى . قد يكون عملاقًا جليديًا ، مثل أورانوس أو نبتون ، وليس عملاقًا غازيًا أو كوكبًا صخريًا.

أولاً ، دعنا نستعرض الأساسيات: النجم المضيف هو Kepler-421 ، نجم يشبه إلى حد كبير الشمس ولكنه أصغر قليلاً وأكثر برودة. إنها تقع على بعد حوالي 1000 سنة ضوئية ، وهي طريقة عادلة (يبلغ قطر مجرة ​​درب التبانة 100000 سنة ضوئية). من الأرض ، هذا يجعل النجم خافتًا جدًا.

تم اكتشاف الكوكب Kepler-421b بواسطة مرصد Kepler ، وهو تلسكوب فضائي اكتشف الكثير من الكواكب الخارجية المكتشفة مؤخرًا. إنه يستخدم طريقة العبور للعثور على الكواكب إذا رأينا مدار الكوكب حول حافة نجمه عندئذٍ في كل مرة يمر فيها الكوكب بيننا وبين النجم فإنه يحجب قليلاً من ضوء النجم. إنه أمر صعب على سبيل المثال يحجب Kepler-421b حوالي 0.3 بالمائة فقط من ضوء النجم. ولكن مع أجهزة الكشف الحديثة ، يمكن اكتشاف هذا النوع من الغطس في الضوء.

بشكل عام ، تحتاج إلى ثلاث مرات عبور للتأكد من حصولك على شيء ما. إذا رأيت واحدًا فقط ، فقد يكون نجمًا ، أو كائنًا غير كوكبي آخر يتداخل مع ملاحظاتك. يخبرك العبور الثاني بالفترة المدارية (السنة) للكوكب ، ولكن لا يزال من الممكن أن يكون بقعة نجم مصادفة. إذا حصلت على ملف الثالث العبور في الفاصل الزمني المناسب بعد الثانية ، ثم يمكنك أن تكون أكثر ثقة.

مقتبس من رسم تخطيطي بقلم جريج لوفلين

بالنسبة إلى Kepler-421b ، رأى علماء الفلك عمليتي عبور فقط ، الأمر الذي جعلني أشعر بالريبة ، ولكن بعد قراءة ورقتهم ، أميل أكثر إلى الاعتقاد بأنهم حصلوا عليها. شكل "منحنى الضوء" والتوافق المذهل بين العبورين يجعل من المحتمل جدًا أنهما عثرا على كوكب. بالنسبة لبقية هذه المقالة ، سأفترض أنها موجودة ، لكن تذكر أنه لم يتم تأكيدها بشكل مستقل بعد.

يبلغ قطر Kepler-421b حوالي أربعة أضعاف قطر الأرض (انطلاقًا من مقدار ضوء النجوم الذي حجبه) ، ويبلغ طول العام 704 يومًا من أيام الأرض. من المذهل أن معظم الكواكب الخارجية التي تم العثور عليها لها فترات أقصر بكثير ، مثل الأيام أو الأسابيع. يبعد هذا المدار حوالي 180 مليون كيلومتر (110 مليون ميل) عن النجم. نظرًا لأن النجم أكثر برودة من الشمس ، فإن الكوكب يتلقى فعليًا حوالي ربع الضوء من نجمه كما تستقبل الأرض من الشمس. هذا أقل مما يحصل عليه المريخ ، لذا فإن الكوكب بارد جدًا.

وهذا يقودنا إلى الشيء الرائع الثاني حول هذا الكوكب. تتكون الكواكب من أقراص واسعة من المواد التي تدور حول النجم عندما يكون صغيرًا. قم بإغلاقه بحيث يكون ساخنًا (duh) حتى لا تحصل على الكثير من الغاز أو الثلج. المادة الموجودة في القرص هي في الغالب من المعدن والصخور. أبعد من ذلك ، لا يزال هناك معدن وصخور ، ولكن الماء على شكل جليد (تسمى هذه المسافة "خط الثلج" ، وهو مصطلح أحبه) ، وهناك الكثير منه. الكواكب العملاقة التي تشكلت على الأقل في الخارج تحتوي على جليد أكثر بكثير من الكواكب البعيدة ، ونحن نسميها عمالقة الجليد. لكي نكون واضحين ، هذه ليست كرات جليدية عملاقة فهي تشبه إلى حد كبير عمالقة الغاز ولكن تحتوي على المزيد من الجليد فيها على عكس الصخور والأشياء الأكثر كثافة.

في نظامنا الشمسي ، يعتبر أورانوس ونبتون من عمالقة الجليد. بالنظر إلى موقع Kepler-421b ، يجب أن يكون واحدًا أيضًا. إذا افترضنا أنها كثيفة مثل أورانوس ، فإن كتلتها تبلغ 16 ضعف كتلة الأرض. من المحتمل أن يمنحها ذلك جوًا سميكًا (وهو بارد جدًا ، تذكر) لذا فهو ليس مثل الأرض على الإطلاق.

لكنه أول عملاق جليدي يُرى وهو يدور حول نجم آخر. لقد رأينا كواكب أخرى ذات كتل وأحجام متشابهة ، لكنها تدور في مدار أقرب ، ومن المحتمل أنها كواكب غازية عملاقة. قد تكون عمالقة الجليد شائعة جدًا بين الكواكب الخارجية ، ولكن من الصعب جدًا اكتشافها. أولاً ، تعني الفترة الطويلة أنه عليك الانتظار لفترة طويلة لتأكيدها. أيضًا ، كلما كان المدار أكبر ، قل احتمال حصوله على عبور - يمكن رؤية كوكب قريب من نجمه يمر عبر مجموعة واسعة من زوايا الرؤية ، لكن الكوكب الأبعد يحتاج إلى قيود أكثر إحكامًا عرض الهندسة (يجب أن يكون المدار أكثر دقة) حتى نتمكن من تحديده.

يعني العثور على Kepler-421b أن علماء الفلك قد يكونون قادرين على البدء في العثور على المزيد. قد تكون رؤية كوكب واحد أمرًا شاذًا ، ولكن إذا وجدت 20 كوكبًا آخر مشابهًا لك ، فيمكنك البدء في تصنيفها. هذا يعني أنه يمكنهم استخدام الفيزياء والنماذج لفهم كيفية تشكل الكواكب بشكل أفضل ، خاصةً تلك البعيدة عن نجمهم الأم. ما زلنا نكتشف ذلك لنظامنا الشمسي ، لذا فإن وجود أمثلة أخرى للمقارنة والتباين أمر مفيد للغاية.

و حينئذ هذا لماذا أنا على استعداد للكتابة عن محطم الرقم القياسي ، حتى لو تم كسر هذا الرقم القياسي قريبًا. كالعادة في علم الفلك ، آمل أن يكون! هذا يحول هذا الكوكب من غريب الأطوار إلى أول عضو في فئته ، وهذا يعني أننا نتعلم الأشياء. وعلماء الفلك الحب أشياء التعلم.

* تصحيح 23 يوليو 2014: ذكرت هذه المقالة في الأصل أن Kepler-421b لديها أطول عام من أي كوكب خارجي معروف. لديها أطول سنة من أي كوكب خارجي تم العثور عليه بواسطة طريقة العبور.


عند البحث عن ما يسمى بالكواكب الخارجية "Goldilocks & # x27" ، إليك بعض الخصائص المرغوبة لامتلاك المرء:

  • يحتاج الكوكب إلى الاستلقاء على مسافة معينة من نجمه الأم ، حيث سيكون الكوكب افتراضيًا قادرًا على الاحتفاظ بالمياه السائلة على السطح دون أن يتبخر في الفضاء أو يتجمد. هذه المنطقة ليس لها مسافة محددة ، لأنها تعتمد على حجم النجم وكتلته ودرجة حرارته.
  • يحتاج الكوكب إلى البقاء في مدار مستقر لن يأخذه بعيدًا عن المنطقة الصالحة للسكن في نظامه الكوكبي. معظم الكواكب التي وجدناها لها مدارات شديدة الانحراف والتي تأخذ الكوكب بانتظام بالقرب من نجمه وبعيدًا جدًا. ستواجه أي حياة موجودة على هذا الكوكب صعوبات في التكيف مع القفزات القاسية في درجات الحرارة.

في هذه الملاحظة ، لا ينبغي لنا أن نحكم على أي كوكب في أحد هذه المدارات المستطيلة ، حيث اكتشفنا أشكالًا معينة من الحياة على الأرض - مثل البكتيريا والفطريات والعتيقات - التي تزدهر في بعض البيئات القاسية جدًا والتي تبدو غير مضيافة. وفقًا لستيفن كين - عالم الفلك ، الذي ساعد في إنشاء معرض المنطقة الصالحة للسكن ، والذي يقدر بشكل أساسي المسافة التي يحتاجها أي كوكب معين من نجمه الأم حتى تظل أي مياه موجودة على الكوكب خارج المجموعة الشمسية في شكل سائل (لا ماء = لا كربون الحياة القائمة):

"يمكن لبعض الكائنات الحية أن تسقط عملية التمثيل الغذائي بشكل أساسي إلى الصفر للبقاء على قيد الحياة في ظروف باردة طويلة الأمد. نحن نعلم أن الآخرين يمكنهم تحمل ظروف الحرارة الشديدة للغاية إذا كانت لديهم طبقة واقية من الصخور أو الماء. حتى أن هناك دراسات أجريت على الجراثيم الموجودة على الأرض والبكتيريا والأشنات ، والتي تظهر أنها تستطيع البقاء على قيد الحياة في كل من البيئات القاسية على الأرض وفي ظروف الفضاء القاسية ".

[المرجع: "قد تكون أشكال الحياة المتطرفة قادرة على البقاء على كواكب خارجية غريبة الأطوار"]

كما أنه سريع أيضًا في الإشارة إلى أنه لا ينبغي بالضرورة قصر بحثنا على الكواكب الخارجية "الأرض الفائقة". كما رأينا مع نظامنا الشمسي ، فإن الأجرام السماوية الأكثر قابلية للسكن ليست بالضرورة كواكب أخرى ، بل أقمار في مدار حول أجسام غازية كبيرة أخرى. وبالتالي ، يجب أن نستنتج أنه مع معرفتنا المحدودة بالنظام الشمسي الفضائي ، قد لا يكون بعيدًا جدًا عن العلامة لافتراض أن الكواكب التي تحجب القمر هي القاعدة وليست الاستثناء ، مما يفتح طبقة جديدة بالكامل على الكوكب الصالح للسكن. أمام. سأترك لك شيئًا آخر لتفكر فيه: اقتباس معاد صياغته قاله ستيفن هوكينج: "من الأرجح أن يكون هناك كمية لا يمكن فهمها من الأنواع الأجنبية الغريبة بدلاً من عدم وجود أي منها على الإطلاق." أعتقد أن هذا ينطبق بالتأكيد هنا.


Just How & quotEarth-like & quot هو Newest Planet؟

في اندفاع الأرض المعروف باسم صيد الكواكب خارج المجموعة الشمسية ، يتم الإعلان عن العقارات الأكثر قيمة على أنها & quot؛ تشبه الأرض. & quot في يوم الاثنين ، 13 يونيو ، تسابق العلماء لوضع علمهم على قطعة كبيرة من الصخور المحترقة تدور حول نجم أحمر.

تبلغ كتلة هذا الكوكب المكتشف حديثًا حوالي سبعة أضعاف كتلة الأرض ، وبالتالي فإن أصغر كوكب خارج المجموعة الشمسية تم العثور عليه يدور حول تسلسل رئيسي ، أو & quotdwarf & quot نجمة (نجوم ، مثل شمسنا ، تحرق الهيدروجين).

هناك كواكب أصغر حجمًا معروفًا بوجودها خارج نظامنا الشمسي ، لكن من سوء حظها أن تطوق النجوم النابضة ، تلك النجوم التي تدور بسرعة حول النجوم المحتضرة. يعتقد أن مثل هذه الكواكب & # 8217t صالحة للسكنى عن بعد ، بسبب الإشعاع المكثف المنبعث من النجوم النابضة.

يُعتقد أن الكواكب التي يزيد حجمها عن عشرة كتل أرضية صخرية ، في حين أن الكواكب الأكثر ضخامة ربما تكون غازية ، لأن جاذبيتها الأقوى تعني أنها تجمع وتحتفظ بمزيد من الغاز أثناء تكوين الكواكب. تم العثور على 155 كوكبًا خارج المجموعة الشمسية حتى الآن ، لكن معظمها لها كتل أكثر قابلية للمقارنة بالمشتري الغازي من الأرض الصخرية (كوكب المشتري هو 318 ضعف كتلة الأرض).

على الرغم من الإعلان عن هذا الكوكب الجديد على أنه يشبه الأرض بسبب كتلته المنخفضة نسبيًا ، فإن أبناء الأرض لن & # 8217t يرغبون في استئجار منزل هناك في أي وقت قريب. لسبب واحد ، سيذوب المنزل. درجات حرارة السطح المقدرة لهذا الكوكب & # 8211200 إلى 400 درجة مئوية (400 إلى 750 درجة فهرنهايت) & # 8211 ترجع إلى مسافة قريبة من نجمه.

يقع الكوكب على بعد 0.021 AU فقط من النجم Gliese 876 (1 AU هو المسافة بين الأرض والشمس) ، ويكمل مداره في أقل من يومين على الأرض. أقرب كوكب إلى الشمس في مجموعتنا الشمسية & # 8211 اشتعلت النيران في عطارد & # 8211 على بعد 20 مرة تقريبًا ، ويدور حول 0.4 AU.

& quot لأن الكوكب يدور في مدار يومين ، يتم تسخينه إلى درجات حرارة شبيهة بالفرن ، لذلك لا نتوقع الحياة ، كما يقول عضو الفريق العلمي بول باتلر من معهد كارنيجي بواشنطن.

في نظامنا الشمسي ، المنطقة الصالحة للسكن & # 8211 المنطقة المعتدلة حيث يمكن أن توجد المياه كسائل على سطح كوكب & # 8217s & # 8211 ما يقرب من 0.95 إلى 1.37 AU ، أو بين مداري كوكب الزهرة والمريخ. النجم Gliese 876 أقل سطوعًا بحوالي 600 مرة من شمسنا ، لذا فإن المنطقة الصالحة للسكن المقترحة أقرب بكثير ، ما بين 0.06 و 0.22 AU تقريبًا.

عند 0.021 AU ، يكون الكوكب الجديد قريبًا جدًا من النجم ليكون في المنطقة الصالحة للسكن ، ويتعرض أيضًا لكميات أكبر من الإشعاع عالي الطاقة مثل الأشعة فوق البنفسجية والأشعة السينية. بينما تبعث الأقزام الحمراء مثل Gliese 876 مستويات أقل من الأشعة فوق البنفسجية من النجوم مثل شمسنا ، فإنها تنبعث منها توهجات عنيفة من الأشعة السينية.

هناك تعقيد آخر من مثل هذا المدار القريب وهو أن الكوكب قد يكون مقفلًا بشكل مدّي ، حيث يواجه نفس الجانب من الكوكب دائمًا النجم. ما لم يكن هناك جو كبير لتوزيع الحرارة ، فسيتم طهي جانب واحد من الكوكب بشكل مفرط بينما سيظل الجانب الآخر باردًا.

يُعتقد أن عمر Gliese 876 يبلغ حوالي 11 مليار سنة ، مما يجعله أكثر من ضعف عمر شمسنا. ولكن بطريقة ما ، غليس هو مراهق لشمسنا & # 8217s البالغ في منتصف العمر. تعيش نجوم الفئة G مثل شمسنا حوالي 10 مليارات سنة ، بينما يُعتقد أن الأقزام الحمراء من الفئة M تعيش 100 مليار سنة (أكبر من عمر الكون!).

يقول عضو الفريق العلمي جيف مارسي من جامعة كاليفورنيا ، بيركلي ، إن النجوم M تستغرق وقتًا طويلاً لتبرد وتتقلص إلى حجم تسلسلها الرئيسي وإشراقها. يقول إنه إذا هاجر الكوكب إلى الداخل إلى مداره القريب في الوقت الحاضر ، فمن المحتمل أنه قام بهذه الخطوة خلال بضعة ملايين من السنين الأولى ، ثم تعرض بعد ذلك لإشعاع أكثر بكثير مما هو عليه الآن لمئات الملايين من السنين.

من خلال الجمع بين الحساسية العالية للتلسكوبات الفضائية والصور التفصيلية الحادة من مقياس التداخل ، سيكون TPF قادرًا على تقليل وهج النجوم الأم لرؤية أنظمة كوكبية على بعد 50 سنة ضوئية.
الائتمان: ناسا

يُعتقد أن Gliese 876 فقير بالمعادن (بالنسبة لعالم الفلك ، أي عنصر أثقل من الهيدروجين والهيليوم يُصنف على أنه & quot؛ & quot؛ & quot؛ قد يكون تكوين الكواكب مرتبطًا بمعدنية النجم ، حيث يتكون كل من النجم والكواكب من نفس المادة الأصلية. لذلك من المتوقع أن يدور كوكب صخري مثل الأرض ، مكون من عناصر مثل السيليكات والحديد ، حول نجم غني بالمعادن.

على الرغم من كونه فقيرًا بالمعادن ، فإن Gliese 876 هو نظام متعدد الكواكب. من المعروف أن اثنين من الكواكب الغازية العملاقة يدوران حول Gliese 876: الكوكب الأبعد يبلغ ضعف كتلة كوكب المشتري تقريبًا ، ويدور عند 0.21 AU ، بينما الكوكب الأوسط يبلغ حوالي نصف كتلة كوكب المشتري ، ويدور حول 0.13 AU.

يقول مارسي: & quot النظام الكوكبي بأكمله هو نوع من المنمنمات لنظامنا الشمسي. "النجم صغير ومداراته صغيرة وبالقرب منها أصغرها كما هو معماري في نظامنا الشمسي مع أصغر الكواكب التي تدور حول الكواكب العملاقة. & quot

لدينا مساحة أكبر بكثير للكوع في نظامنا الشمسي. عطارد أبعد عن الشمس من مسافات كل هذه الكواكب مجتمعة. الكواكب في نظام Gliese 876 قريبة جدًا من بعضها ، وتتفاعل جاذبيًا مع بعضها البعض. كان هذا النوع من حرب الجاذبية هو الطريقة التي تمكن العلماء من اكتشاف الكواكب في المقام الأول.

على مدار المدار ، ستسحب الكواكب نجمها بقوة من جوانب مختلفة. يقيس العلماء التحول الناتج في ضوء النجوم لتحديد وجود الكواكب التي تدور في مدارات.

النقطة الزرقاء الباهتة الشبيهة بالأرض الحقيقية. منظر من الفضاء.
الائتمان: ناسا

لمعرفة المزيد عن أصغر كوكب Gliese 876 & # 8217s ، سيحتاج العلماء إلى استخدام تقنية أخرى لصيد الكواكب تسمى قياس الضوء العابر. تبحث هذه الطريقة في كيفية تراجع ضوء النجم عندما يمر كوكب أمام النجم من مجال رؤيتنا. يسمح خسوف الكوكب المداري لعلماء الفلك بتحديد كتلة ونصف قطر الكوكب # 8217. يشير تحديد هذه الأرقام إلى كثافة الكوكب # 8217 ، والتي تشير بعد ذلك إلى مكونات الكوكب ، وما إذا كان الكوكب صخريًا أم غازيًا.

يمكن استخدام قياس الضوء العابر & # 8217t لإخبارنا بأي شيء عن الكواكب التي تدور حول Gliese 876 ، لأن النظام يميل 40 درجة من وجهة نظرنا. تعني هذه الزاوية أن الكواكب لن تحجب أي ضوء نجمي يصل إلى الأرض.

الأقزام الحمراء هي أكثر أنواع النجوم شيوعًا في مجرتنا ، وتشكل حوالي 70 بالمائة من جميع النجوم. ومع ذلك ، فمن بين 150 قزمًا أحمر قاموا بدراستها على مر السنين ، وجد مارسي وبتلر فقط كواكب تدور حول اثنين منهم. نظرًا لأن معظم الكواكب التي تم العثور عليها حتى الآن هي عمالقة غازية ، فقد يعني ذلك أن الأقزام الحمراء أقل استعدادًا لإيواء تلك الأنواع من العوالم.

يقول مارسي إنهم سيستمرون في مراقبة Gliese 876 بحثًا عن أي تلميحات لكوكب رابع أو خامس. & quot؛ سيكون هذا بالتأكيد أحد نجومنا المفضلين من الآن فصاعدًا ، & quot ؛ يلاحظ.

سباق إلى خط النهاية

تم تقديم الورقة البحثية التي تصف هذا الاكتشاف إلى مجلة الفيزياء الفلكية. يقول العلماء إنهم تلقوا تقرير حكم أولي إيجابي ، ويتوقعون أن يتم قبول بحثهم ثم نشره في غضون بضعة أشهر. خلال المؤتمر الصحفي يوم الاثنين & # 8217s ، سُئل العلماء عن سبب قرارهم الإعلان عن نتائجهم الآن ، قبل قبول الورقة للنشر. هل كان للتغلب على صيادي الكواكب الآخرين الذين قد يكونون حارين في أعقابهم؟

أجاب مارسي أنهم أرادوا منع تسرب أخبار اكتشافهم. & quot؛ علمنا بالأمر منذ ثلاث سنوات ، كنا & # 8217 ، نتبعه بهدوء ، بعناية ، نحرس السر بينما نتحقق منه مرتين وثلاث مرات. ثم منذ حوالي شهر تحدثت مع مايكل تورنر هنا ، الناس في NSF (مؤسسة العلوم الوطنية) ، وقررنا معًا أن هذا الاكتشاف كان استثنائيًا للغاية ، ربما ما يمكن أن نطلق عليه علامة بارزة في علم الكواكب ، بحيث كان من الصعب تخيل الاحتفاظ الغطاء على هذا لفترة أطول بكثير. لذلك قررنا أنه بدلاً من أن يتم تسريبها إلى وسائل الإعلام ، وأن يتم التنطيط بها ، مع معرفة إحدى الصحف عنها مبكرًا وما إلى ذلك ، أنه سيكون من الأفضل الإعلان عن ذلك بسرعة. & quot

بدأ مارسي بعد ذلك في الدفاع عن سبب اعتقاده أن النتائج التي توصلوا إليها صحيحة ، وسرعان ما تم دعمه من قبل زملائه أعضاء الفريق. ومع ذلك ، لم يتم التشكيك في دقة النتائج التي توصلوا إليها. ربما يكون إعلانهم المبكر ، جنبًا إلى جنب مع الحاجة إلى السرية مسبقًا ، دليلًا على المنافسة الشديدة التي ميزت عمليات البحث عن الكواكب منذ البداية.

تم الإعلان عن أول اكتشاف للكوكب خارج المجموعة الشمسية في 5 أكتوبر 1995 من قبل ميشيل مايور وديدييه كيلوز من مرصد جنيف ، وأكد مارسي وبتلر الملاحظات في الأسبوع التالي. مثال حديث على المنافسة للاستيلاء على كوكب آخر خارج المجموعة الشمسية & quotfirsts & quot حدث الصيف الماضي ، عندما أعلن Mayor و Nuno Santos وزملاؤه في 25 أغسطس 2004 عن اكتشاف أول كوكب خارج المجموعة الشمسية Neptune-mass & # 8212 في ذلك الوقت أصغر كوكب خارج المجموعة الشمسية كوكب معروف بأنه يدور حول نجم شبيه بالشمس. جاء هذا الإعلان قبل أقل من أسبوع من إعلان مارسي وبتلر عن اكتشافين آخرين لكوكب نبتون.

درس مايور وزملاؤه غليس 876. في مؤتمر علم الفلك في يونيو 1998 ، أعلن كل من مايور ومارسي بشكل مستقل عن اكتشاف العملاق الغازي الأكثر ضخامة الذي يدور حول هذا النجم. كان مارسي وبتلر أول من تابع هذا الاكتشاف ، وأعلنا عن اكتشاف النجم ثاني أكبر كوكب غازي عملاق للنجم # 8217s في عام 2001.

مهمة كبلر ، المقرر إطلاقها في يونيو 2008 ، ستبحث عن كواكب أرضية تدور حول نجوم بعيدة. تحدد المهمة كوكبًا بحجم الأرض بين 0.5 و 2.0 كتلة أرضية ، أو بين 0.8 و 1.3 قطر الأرض و # 8217 ثانية. تعرف الكواكب التي يتراوح حجمها بين 2 و 10 كتل أرضية ، مثل الكوكب الذي أُعلن عنه يوم الاثنين ، على أنها كواكب أرضية كبيرة.


لماذا تمتلك كواكب مثل نبتون وأورانوس قلبًا صخريًا بحجم الأرض وأغلفة جوية ضخمة بجنون ، ومع ذلك تتمتع الأرض بغلاف جوي رقيق؟

سؤال جانبي - هل الأرض هي & quot؛ نواة & quot؛ كوكبنا؟

في الأساس ، هذا له علاقة أين في النظام الشمسي تشكل الكوكب.

أولاً ، هناك مفهوم في علم الكواكب يُعرف باسم & quotfrost line. يقع هذا حاليًا حول 5 AU ، حيث 1 AU = المسافة بين الأرض والشمس ، على الرغم من أنه قبل 4.6 مليار سنة عندما كانت الكواكب تتشكل ، نعتقد أنها كانت أقرب إلى 3 AU.

ثانيًا ، تتكون الكواكب من خلال تراكم كتل صلبة ببطء من خلال الجاذبية المتبادلة. في مرحلة ما ، يكون سحب الجاذبية للكواكب الأولية & # x27s قويًا بدرجة كافية بحيث يمكنه البدء في التمسك بالغازات. الغازات الثقيلة مثل ثاني أكسيد الكربون تتحرك أبطأ بنحو 7 أضعاف من الغازات الخفيفة مثل الهيدروجين ، لذا فإن الغازات الثقيلة تواجه صعوبة أكبر في الوصول إلى الكوكب وسرعة الهروب. نتيجة لذلك ، يتمسك الكوكب الأولي المتشكل بالغازات الثقيلة أولاً إذا كان بإمكانه الوصول إليه

10 كتل الأرض ، سيكون جاذبيتها قوية بما يكفي للاحتفاظ بالغازات الخفيفة مثل الهيدروجين أيضًا.

الآن دعونا نجمع هذين الاثنين معًا: داخل خط الصقيع ، المادة الصلبة الوحيدة التي يمكن للكواكب الأولية استخدامها لبدء التكوين هي الصخور. خارج خط الصقيع ، تكون كل من الصخور والجليد صلبة ، لذلك يمكن للكواكب المتكونة أن تستخدم كلاهما. وهناك الكثير من الجليد. إذا كنت & # x27 بعيدًا بما فيه الكفاية ، فيمكن أن يشمل ذلك أيضًا جليد ثاني أكسيد الكربون ، وثلج الأمونيا ، وجليد النيتروجين ، وما إلى ذلك.

في حالة الأرض ، تشكلت مما كانت حوله صخرة - حوالي 1 كتلة أرضية منها. قدم ذلك جاذبية كافية للاحتفاظ بالغازات الثقيلة مثل النيتروجين وثاني أكسيد الكربون ، ولكن ليس الغازات الخفيفة مثل الهيدروجين أو الهيليوم.

في حالة نبتون ، كان بعيدًا بما يكفي لتشكيله من الصخور بالإضافة إلى العديد من أنواع الجليد. وهناك الكثير من الجليد. بالكتلة ، تشكل نبتون من حوالي 80٪ ماء + جليد أمونيا ، وحوالي 5٪ صخور ، وحوالي 15٪ هيدروجين + غاز الهيليوم. إذا جمعت فقط الصخور والجليد معًا ، فستحصل على حوالي 14 كتلة أرضية. لقد تجاوزت تلك العتبة العشرة لكتلة الأرض لتتمسك بالهيدروجين ، لكنها ربما تجاوزت هذه العتبة فقط في وقت متأخر من اللعبة ، وبالتالي تمكنت فقط من جمع ما يقرب من 3 كتل أرضية من الهيدروجين قبل تبدد السديم الشمسي. هذا هو بالضبط سبب تفضيلنا لمصطلح & quotice العملاق & quot لأورانوس ونبتون بدلاً من عملاق الغاز.

سؤال جانبي - هل الأرض هي & quot؛ نواة & quot؛ كوكبنا؟

بالتأكيد ، لتقريب أولي معقول جدًا ، يمكنك قول الأرض هو نواة صخرية. الفرق هو أنه داخل الكواكب العملاقة ، يقع اللب الصخري تحت ضغوط لا تصدق ، أكبر بكثير من أي شيء في مركز كوكبنا. يتم تسخين وضغط الأشياء بشكل غير عادي هناك (الصخور تكون أكثر كثافة في قلب كوكب المشتري بحوالي 4 أضعاف كما هي على الأرض ، ومن المحتمل جدًا أنها ليست صلبة) ، ويمكن أن تنشأ حالات غريبة للمادة في مثل هذه الظروف عالية الضغط.


هناك 6 "أقوى المواد" على الأرض أقوى من الماس

تأتي التكوينات الذرية والجزيئية في عدد لا حصر له من التوليفات الممكنة ، ولكن. [+] مجموعات محددة موجودة في أي مادة تحدد خصائصها. بينما يُنظر إلى الماس بشكل كلاسيكي على أنه أصعب مادة موجودة على الأرض ، إلا أنه ليس أقوى مادة بشكل عام ولا حتى أقوى مادة تحدث بشكل طبيعي. هناك ، في الوقت الحاضر ، ستة أنواع من المواد المعروفة بأنها أقوى ، على الرغم من أنه من المتوقع أن يزداد هذا العدد مع مرور الوقت.

الكربون هو أحد أكثر العناصر روعة في الطبيعة ، وله خصائص كيميائية وفيزيائية لا مثيل لها في أي عنصر آخر. مع وجود ستة بروتونات فقط في نواته ، فهو أخف عنصر وفرة قادر على تكوين عدد كبير من الروابط المعقدة. تعتمد جميع أشكال الحياة المعروفة على الكربون ، حيث تمكنها خصائصها الذرية من الارتباط بما يصل إلى أربع ذرات أخرى في وقت واحد. تتيح الأشكال الهندسية الممكنة لهذه الروابط أيضًا للكربون أن يتجمع ذاتيًا ، خاصةً تحت الضغوط العالية ، في شبكة بلورية مستقرة. إذا كانت الظروف مناسبة تمامًا ، يمكن أن تشكل ذرات الكربون بنية صلبة شديدة الصلابة تُعرف باسم الماس.

على الرغم من أن الماس يُعرف عمومًا بأنه أصعب مادة في العالم ، إلا أن هناك ست مواد أصعب. لا يزال الماس أحد أصعب المواد التي تحدث بشكل طبيعي ووفرة على الأرض ، لكن هذه المواد الست جميعها تتفوق عليها.

شبكة عنكبوت لحاء داروين هي أكبر شبكة من نوع الجرم السماوي ينتجها أي عنكبوت على الأرض ، و. [+] حرير عنكبوت لحاء داروين هو الأقوى من أي نوع من حرير العنكبوت. يقاس أطول خيط منفرد على ارتفاع 82 قدمًا ، ويبلغ وزن الخيط الذي يدور حول الأرض بأكملها رطلًا واحدًا فقط.

كارليس لالويزا فوكس ، إنجي أغنارسون ، ماتجاو كونتنر ، تود أ.بلاكليدج (2010)

شرفية: هناك ثلاث مواد أرضية ليست صلبة تمامًا مثل الماس ، ولكنها لا تزال مثيرة للاهتمام بشكل ملحوظ لقوتها في مجموعة متنوعة من الموضات. مع ظهور تقنية النانو - جنبًا إلى جنب مع تطوير الفهم النانوي للمواد الحديثة - ندرك الآن أن هناك العديد من المقاييس المختلفة لتقييم المواد المثيرة للاهتمام جسديًا والمتطرفة.

من الناحية البيولوجية ، يُعرف حرير العنكبوت بأنه الأصعب. مع نسبة قوة إلى وزن أعلى من معظم المواد التقليدية مثل الألومنيوم أو الفولاذ ، فهي أيضًا رائعة لمدى رقتها ولصقها. من بين جميع العناكب في العالم ، فإن عناكب داروين النباح لديها الأصعب: أقوى بعشر مرات من الكيفلار. إنه رقيق وخفيف لدرجة أن حوالي رطل (454 جرامًا) من حرير العنكبوت لداروين سيشكل خيطًا طويلًا بما يكفي لتتبع محيط الكوكب بأكمله.

عادة ما يوجد كربيد السيليكون ، الموضح هنا بعد التجميع ، على شكل شظايا صغيرة من الطبيعي. [+] تحدث المويسانيت المعدني. يمكن تلبيد الحبيبات معًا لتشكيل هياكل معقدة وجميلة مثل تلك الموضحة هنا في هذه العينة من المواد. إنها صلبة مثل الماس تقريبًا ، وقد تم تصنيعها صناعياً ومعروفة بشكل طبيعي منذ أواخر القرن التاسع عشر.

بالنسبة للمعدن الطبيعي ، فإن كربيد السيليكون - الموجود بشكل طبيعي في شكل مويسانيتي - أقل صلابة بقليل من الماس. (لا يزال أصعب من أي حرير عنكبوت.) مزيج كيميائي من السيليكون والكربون ، يحتلان نفس العائلة في الجدول الدوري مثل بعضهما البعض ، وقد تم إنتاج حبيبات كربيد السيليكون بكميات كبيرة منذ عام 1893. الضغط ولكن عملية درجة الحرارة المنخفضة المعروفة باسم التلبيد لإنتاج مواد خزفية شديدة الصلابة.

هذه المواد ليست مفيدة فقط في مجموعة متنوعة من التطبيقات التي تستفيد من الصلابة ، مثل مكابح السيارات والقوابض ، والألواح في السترات الواقية من الرصاص ، وحتى الدروع القتالية المناسبة للدبابات ، ولكنها تتمتع أيضًا بخصائص أشباه الموصلات مفيدة بشكل لا يصدق لاستخدامها في الإلكترونيات.

تم استخدام مصفوفات الأعمدة المرتبة ، الموضحة هنا باللون الأخضر ، من قبل العلماء كوسائط مسامية متقدمة لـ. [+] افصل المواد المختلفة. من خلال تضمين أغلفة السيليكا النانوية ، هنا ، يمكن للعلماء زيادة مساحة السطح المستخدمة لفصل وتصفية المواد المختلطة. إن الأغلفة النانوية الموضحة هنا ليست سوى مثال واحد معين على الأغلفة النانوية ، كما أن التنوع الذاتي التجميع يكاد يكون على قدم المساواة مع الماس لقوة المواد.

مختبرات أوك ريدج الوطنية / فليكر

تم إنشاء كريات السيليكا الصغيرة ، التي يتراوح قطرها من 50 نانومترًا إلى 2 نانومتر فقط ، لأول مرة منذ حوالي 20 عامًا في مختبرات سانديا الوطنية التابعة لوزارة الطاقة. ما يلفت الانتباه في هذه الأغلفة النانوية هو أنها مجوفة ، وتتجمع ذاتيًا في كرات ، ويمكنها حتى أن تعشش داخل بعضها البعض ، كل ذلك بينما تظل أقسى مادة معروفة للبشرية ، فقط أقل صلابة من الماس.

يعد التجميع الذاتي أداة قوية بشكل لا يصدق في الطبيعة ، لكن المواد البيولوجية ضعيفة مقارنة بالمواد الاصطناعية. يمكن استخدام هذه الجسيمات النانوية ذاتية التجميع لإنشاء مواد مخصصة مع تطبيقات من أجهزة تنقية مياه أفضل إلى خلايا شمسية أكثر كفاءة ، من محفزات أسرع إلى إلكترونيات الجيل التالي. ومع ذلك ، فإن تقنية الأحلام لهذه الأغلفة النانوية ذاتية التجميع هي درع قابل للطباعة ، ومخصص لمواصفات المستخدم.

قد يتم تسويق الماس إلى الأبد ، لكن له حدود درجة الحرارة والضغط مثل أي شيء آخر. [+] مواد تقليدية أخرى. في حين أن معظم المواد الأرضية لا يمكنها خدش الماس ، إلا أن هناك ستة مواد ، على الأقل بمقاييس عديدة ، أقوى و / أو أصعب من شبكات الكربون التي تحدث بشكل طبيعي.

الماس ، بالطبع ، أصعب من كل هذه الأشياء ، ولا يزال يحتل المرتبة السابعة في قائمة أصعب المواد الموجودة على الأرض أو التي تم إنشاؤها على الإطلاق. على الرغم من حقيقة أنه تم تجاوزها من قبل كل من المواد الطبيعية الأخرى (ولكن النادرة) والمواد الاصطناعية ، من صنع الإنسان ، إلا أنها لا تزال تحتفظ بسجل واحد مهم.

يظل الماس أكثر المواد مقاومة للخدش التي عرفتها البشرية. المعادن مثل التيتانيوم أقل مقاومة للخدش ، وحتى السيراميك شديد الصلابة أو كربيد التنجستن لا يمكن أن ينافس الماس من حيث الصلابة أو مقاومة الخدش. البلورات الأخرى المعروفة بصلابتها الشديدة ، مثل الياقوت أو الياقوت ، لا تزال أقل من الماس.

لكن ست مواد لديها حتى تفوق الماس المتبجح من حيث الصلابة.

يشبه إلى حد كبير الكربون الذي يمكن تجميعه في مجموعة متنوعة من التكوينات ، يمكن أن يتولى نيتريد البورون. [+] تكوينات غير متبلورة أو سداسية أو مكعبة أو رباعي السطوح (وورتزيت). هيكل نيتريد البورون في تكوينه الورتيتي أقوى من الماس. يمكن أيضًا استخدام نيتريد البورون في بناء الأنابيب النانوية ، والهوائية ، ومجموعة متنوعة من التطبيقات الرائعة الأخرى.

Benjah-bmm27 / public domain

6.) Wurtzite نيتريد البورون. بدلاً من الكربون ، يمكنك صنع بلورة من عدد من الذرات أو المركبات الأخرى ، وأحدها هو نيتريد البورون (BN) ، حيث يجتمع العنصران الخامس والسابع في الجدول الدوري معًا لتشكيل مجموعة متنوعة من الاحتمالات. يمكن أن يكون غير متبلور (غير بلوري) ، سداسي (مشابه للجرافيت) ، مكعب (مشابه للماس ، لكنه أضعف قليلاً) ، وشكل الورتزيت.

آخر هذه الأشكال نادر للغاية ، ولكنه صعب للغاية أيضًا. تشكلت أثناء الانفجارات البركانية ، ولم يتم اكتشافها إلا بكميات صغيرة ، مما يعني أننا لم نختبر خصائص صلابتها تجريبياً. ومع ذلك ، فإنه يشكل نوعًا مختلفًا من الشبكة البلورية - رباعي السطوح بدلاً من المكعب المتمركز على الوجه - وهو أصعب بنسبة 18٪ من الماس ، وفقًا لأحدث عمليات المحاكاة.

ماسات من فوهة البركان Popigai ، فوهة بركان تشكلت مع سبب معروف لضربة نيزك. ال . [+] الكائن الموجود على اليمين (المميز بعلامة أ) يتكون تمامًا من الماس ، بينما الكائن الموجود على اليسار (المميز ب) عبارة عن خليط من الماس وكميات صغيرة من لونسداليت. إذا كان من الممكن بناء lonsdaleite بدون شوائب من أي نوع ، فسيكون متفوقًا من حيث القوة والصلابة على الماس النقي.

هيرواكي أوهفوجي وآخرون ، الطبيعة (2015)

5.) لونسداليت. تخيل أن لديك نيزكًا مليئًا بالكربون ، وبالتالي يحتوي على الجرافيت ، الذي يندفع عبر غلافنا الجوي ويصطدم بكوكب الأرض. على الرغم من أنك قد تتخيل نيزكًا ساقطًا كجسم ساخن بشكل لا يصدق ، إلا أن الطبقات الخارجية فقط هي التي تصبح ساخنة ، حيث تظل الدواخل باردة لمعظم (أو ربما ، كل) رحلتهم نحو الأرض.

Upon impact with Earth's surface, however, the pressures inside become larger than any other natural process on our planet's surface, and cause the graphite to compress into a crystalline structure. It doesn't possess the cubic lattice of a diamond, however, but a hexagonal lattice, which can actually achieve hardnesses that are 58% greater than what diamonds achieve. While real examples of Lonsdaleite contain sufficient impurities to make them softer than diamonds, an impurity-free graphite meteorite striking the Earth would undoubtedly produce material harder than any terrestrial diamond.

This image shows a close-up of a rope made with LIROS Dyneema SK78 hollowbraid line. For certain . [+] classes of applications where one would use a fabric or steel rope, Dyneema is the strongest fiber-type material known to human civilization today.

Justsail / Wikimedia Commons

4.) Dyneema. From hereon out, we leave the realm of naturally occurring substances behind. Dyneema, a thermoplastic polyethylene polymer, is unusual for having an extraordinarily high molecular weight. Most molecules that we know of are chains of atoms with a few thousand atomic mass units (protons and/or neutrons) in total. But UHMWPE (for ultra-high-molecular-weight polyethylene) has extremely long chains, with a molecular mass in the millions of atomic mass units.

With very long chains for their polymers, the intermolecular interactions are substantially strengthened, creating a very tough material. It's so tough, in fact, that it has the highest impact strength of any known thermoplastic. It has been called the strongest fiber in the world, and outperforms all mooring and tow ropes. Despite being lighter than water, it can stop bullets and has 15 times the strength of a comparable amount of steel.

Micrograph of deformed notch in palladium-based metallic glass shows extensive plastic shielding of . [+] an initially sharp crack. Inset is a magnified view of a shear offset (arrow) developed during plastic sliding before the crack opened. Palladium microalloys have the highest combined strength and toughness of any known material.

Robert Ritchie and Marios Demetriou

3.) Palladium microalloy glass. It's important to recognize that there are two important properties that all physical materials have: strength, which is how much force it can withstand before it deforms, and toughness, which is how much energy it takes to break or fracture it. Most ceramics are strong but not tough, shattering with vice grips or even when dropped from only a modest height. Elastic materials, like rubber, can hold a lot of energy but are easily deformable, and not strong at all.

Most glassy materials are brittle: strong but not particularly tough. Even reinforced glass, like Pyrex or Gorilla Glass, isn't particularly tough on the scale of materials. But in 2011, researchers developed a new microalloy glass featuring five elements ( phosphorous, silicon, germanium, silver and palladium), where the palladium provides a pathway for forming shear bands, allowing the glass to plastically deform rather than crack. It defeats all types of steel, as well as anything lower on this list, for its combination of both strength and toughness. It is the hardest material to not include carbon.

Freestanding paper made of carbon nanotubes, a.k.a. buckypaper, will prevent the passage of . [+] particles 50 nanometers and larger. It has unique physical, chemical, electrical and mechanical properties. Although it can be folded or cut with scissors, it's incredibly strong. With perfect purity, it's estimated it could reach up to 500 times the strength of a comparable volume of steel. This image shows NanoLab's buckypaper under a scanning electron microscope.

2.) Buckypaper. It is well-known since the late 20th-century that there's a form of carbon that's even harder than diamonds: carbon nanotubes. By binding carbon together into a hexagonal shape, it can hold a rigid cylindrical-shaped structure more stably than any other structure known to humankind. If you take an aggregate of carbon nanotubes and create a macroscopic sheet of them, you can create a thin sheet of them: buckypaper.

Each individual nanotube is only between 2 and 4 nanometers across, but each one is incredibly strong and tough. It's only 10% the weight of steel but has has hundreds of times the strength. It's fireproof, extremely thermally conductive, possesses tremendous electromagnetic shielding properties, and could lead to materials science, electronics, military and even biological applications. But buckypaper cannot be made of 100% nanotubes, which is perhaps what keeps it out of the top spot on this list.

Graphene, in its ideal configuration, is a defect-free network of carbon atoms bound into a . [+] perfectly hexagonal arrangement. It can be viewed as an infinite array of aromatic molecules.

AlexanderAlUS/CORE-Materials of flickr

1.) Graphene. At last: a hexagonal carbon lattice that's only a single atom thick. That's what a sheet of graphene is, arguably the most revolutionary material to be developed and utilized in the 21st century. It is the basic structural element of carbon nanotubes themselves, and applications are growing continuously. Currently a multimillion dollar industry, graphene is expected to grow into a multibillion dollar industry in mere decades.

In proportion to its thickness, it is the strongest material known, is an extraordinary conductor of both heat and electricity, and is nearly 100% transparent to light. The 2010 Nobel Prize in Physics went to Andre Geim and Konstantin Novoselov for groundbreaking experiments involving graphene, and the commercial applications have only been growing. To date, graphene is the thinnest material known, and the mere six year gap between Geim and Novoselov's work and their Nobel award is one of the shortest in the history of physics.

The K-4 crystal consists exclusively of carbon atoms arranged in a lattice, but with an . [+] unconventional bond angle compared to either graphite, diamond, or graphene. These inter-atomic properties can lead to drastically different physical, chemical, and material properties even with identical chemical formulas for a variety of structures.

Workbit / Wikimedia Commons

The quest to make materials harder, stronger, more scratch-resistant, lighter, tougher, etc., is probably never going to end. If humanity can push the frontiers of the materials available to us farther than ever before, the applications for what becomes feasible can only expand. Generations ago, the idea of microelectronics, transistors, or the capacity to manipulate individual atoms was surely exclusive to the realm of science-fiction. Today, they're so common that we take all of them for granted.

As we hurtle full-force into the nanotech age, materials such as the ones described here become increasingly more important and ubiquitous to our quality of life. It's a wonderful thing to live in a civilization where diamonds are no longer the hardest known material the scientific advances we make benefit society as a whole. As the 21st century unfolds, we'll all get to see what suddenly becomes possible with these new materials.


Giant Rings of Saturn and a Moon Full of Space Lakes

The planet Saturn takes its name from a Roman god of agriculture. And of all the planets revolving around our sun, it’s “cultivated” — if you will — the greatest ring system by far.

Beautiful rings filled with ice, dust and rock orbit its equator. The widest one, called the Phoebe Ring, has an outer edge that’s 3.8 to 10.1 million miles (or 6 to 16.2 million kilometers) away from Saturn itself. For comparison, do you know what the average distance is between Earth and its moon? A paltry 238,855 miles, or 384,400 kilometers. Once again, astronomy puts the human ego in check.

Saturn’s rings get all the attention, but science buffs shouldn’t ignore its other attributes. The sixth planet in our solar system, it’s also the second biggest after Jupiter. Those two are in a league of their own. If you mushed every planet from Mercury to Neptune together, Saturn and Jupiter alone would account for over 90 percent of their cumulative mass.

Despite its immense size, Saturn is the least dense planet in the sun’s orbit — and the least spherical, too. We’ll need to look at its physical makeup to understand why.

The Oblong World of Saturn

Research published in 2019 showed that a day on Saturn lasts just 10 hours, 33 minutes and 38 seconds. Its spin rate helps explain one of the ringed world’s stranger qualities.

You see Saturn has a huge waistline. The planet’s equator is 74,898 miles (120,536 kilometers) in diameter. Yet Saturn’s pole-to-pole diameter is much smaller, equivalent to just 67,560 miles (108,728 kilometers). So in a manner of speaking, Saturn is 10 percent wider than it is tall.

Astronomers call that kind of disparity an equatorial bulge. Every planet in the solar system has one, but Saturn’s is the most extreme. Spin an object — any object — and its outside edge will move at a faster rate than its center does. That’s physics for you.

Saturn rotates around its axis at a very high speed hence, the brevity of its days. And here’s where density comes into play. Like Jupiter, Saturn is a gas giant. Such worlds predominantly consist of hydrogen and helium — and whereas Earth is solid on the outside, gas giants are not. (They may, however, have hard inner cores.)

Now Saturn is downright huge in terms of volume. Some 764 Earth-sized objects could fit inside it and the planet’s 95 times as massive as our home world. And yet relative to its size, Earth is eight times denser.

In fact, water — yes, plain water — is denser than Saturn. (Although that doesn’t mean the planet would float, contrary to popular belief.) Thanks to its low, low density and zippy rotation speed, Saturn’s been deformed into an oblong world that looks kind of squished in profile.

Spots, Loops and Hexagons

Jupiter’s southern hemisphere has an ongoing storm called the Great Red Spot. The Saturnian answer to this is the Great White Spots, periodic tempests that arise every 20 to 30 Earth years. First detected in 1876, the weather events are colossal in scale.

NASA’s Cassini spacecraft spent 13 productive years hovering around Saturn. On Dec. 5, 2010, it witnessed the most recent iteration of the Great White Spot phenomenon.

The storm was about 800 miles (1,300 kilometers) wide by 1,600 miles (2,500 kilometers) long when it first began.

But over the next six months, the “spot” expanded longitudinally until it had looped itself around the planet in a gigantic circle.

Some researchers think the Great White Spots might be part of a cycle that sees the outer layer of Saturn’s atmosphere slowly lose heat, allowing the warm air from lower levels to burst upward.

Up at the Saturnian north pole, there’s a cloud pattern shaped like a giant hexagon. This pleasantly symmetrical jet stream spins counterclockwise, measures about 20,000 miles (32,000 kilometers) across and includes a hurricane that’s been swirling right over the pole ever since it was discovered back in 1988.

Saturn’s the Ring Leader

Of course, it’s not the hexagon that earned Saturn a place on Chuckie Finster’s T-shirt. The gas giant owes its popularity to the ring system encircling it.

Planetary rings aren’t rare per se: Jupiter, Uranus and Neptune have them as well. Yet in terms of sheer scale, the network around Saturn is totally unrivaled.

Most of the primary rings come with letter names. The closest one to the home planet is called the “D” Ring, which has an inner radius of about 66,900 kilometers (41,569 miles). It’s surrounded by the C, B, A, F, G and E Rings — in that order. By the way, the rings aren’t arranged alphabetically because this naming system reflects the dates of their discovery. “A,” “B” and “C” were sighted before the rest.

When measured from its outside edge, the “E” ring showcases an impressive 480,000-kilometer (298,258-mile) radius. Or at least, that looks impressive until you get to know the big bad Phoebe Ring we mentioned earlier. First spotted in 2009, this one was named after a Saturnian moon.

Untold trillions of ice, rock and dust particles make up these rings. Some bits are the size of a sugar grain others could probably dwarf your house. In any case, the ring material is stretched remarkably thin. Saturnian rings range from 1.9 miles (3 kilometers) to just 32 feet (10 meters).

So proportionately, the gas giant’s iconic rings are thinner than a typical sheet of writing paper, noted astronomer Phil Plait.

Whereas Saturn itself is probably around 4.5 billion years old, the age of its rings isn’t as clear. Some scientists think they were formed 10 million to 100 million years ago, when an icy comet — or some ice-covered moons — came too close to the planet. The visitor(s) met a grisly end, getting ripped to pieces by Saturn’s gravity. As those fragments collided, they grew smaller and multiplied, giving rise to the skinny system we all know today.

On the other hand, a 2019 paper argued the rings might’ve originated at an early stage in the history of our solar system. We’ll have to see how the debate unfolds as new evidence arises.

There’s never been a better time to join Saturn’s fan club. On Oct. 7, 2019, the International Astronomical Union heralded the discovery of 20 newfound moons orbiting the gas giant. With these bodies added to the mix, there are now 82 verified Saturnian moons altogether. No other planet in the solar system has that many natural satellites — not even mighty Jupiter!

You can find Saturn’s moons in, around and beyond the ring system. Before Cassini was retired in 2017, it revealed that some of them gather clumps of dust and ice from the rings.

Arguably no Saturnian moon has attracted more interest than Titan. The solar system’s second-biggest moon overall, it’s dotted with seas, lakes and rivers of liquid methane and ethane. There’s only one other body within the sun’s orbit that has standing pools of liquid. Here’s a hint: You’re sitting on it right now.

Titan is also noteworthy for having an atmosphere. And it’s theorized there could be “ice volcanoes” that spew water instead of lava. Sounds like a paradise. Maybe that’s where “Frozen III” should take place.


PLANETPLANET

The biggest tragedy in the history of the Universe

Not too long ago we used the tools from the Building the Ultimate Solar System series to build a Hulk of a planetary system. Our mega-system boasts 16 stars, spans 1000 Astronomical Units, and is host to more than 400 habitable worlds! It looks like this:

Our Ultimate Solar System, a planetary system built on the infrastructure of a gravitationally-bound system of 16 stars. This post explains how this system was built.

I have a story to tell you about this titanic system. But be warned: it is the most tragic story you have every heard. In fact, it is the most tragic story that anyone has ever heard, not only on Earth but in the history of the entire Universe! This may sound overly dramatic but I can prove it. I’ll explain at the end.

The story has a cheerful start. Within a giant swirling cloud of molecular gas, a marvelous planetary system was born. The system was more bountiful, more beautiful, more fertile than any other. It was perfect in every way.

This spectacular system was home to 480 worlds capable of hosting life (half of the stars hosted what we called Ultimate Solar System 1 and half hosted Ultimate Solar System 2 see here for details). They blossomed into a diversity of life-bearing planets and moons. Some were covered in oceans while others were mostly land. Some had thick atmospheres and some had thin atmospheres. Some had broad ice-covered plateaus and mountains, and others were hot with expansive deserts.

Life developed on some planets and moons and spread through the system. Every time a life-bearing planet was hit by a stray comet or asteroid, pieces of rock containing microbes were launched into orbit. These microbe-infested rocks landed on other planets and moons in the system and delivered the seeds of life.

Within just a few hundred million years all 480 worlds had life. Some only hosted single-celled creatures but others had complex life like plants and animals. A handful of planets and moons even developed intelligent life, advanced life that started to observed the heavens. Space travel and colonization of other planets were not far off.

But trouble was brewing. Big trouble.

The villain in this story is the Galaxy itself. But it is an unwitting villain. The Galaxy is not evil, it just can’t help itself. What does the Cookie Monster do if you put Cookie in front of it? He eats it. That’s just what he does, it is his nature. The same goes for the Galaxy.

What did the Galaxy do that was so terrible, that caused such tragedy? The same thing it always does and is doing right now. هو - هي torqued.

Let me explain. Our Milky Way Galaxy looks like a giant pancake with a golf ball in the middle. The Sun is located within the pancake, about two thirds of the way out from the center.

Most nearby stars live within the Galactic pancake. That’s why at night (in a dark place far from city lights) the Milky Way looks like a band stretching across the sky. That band is the combined light of countless millions of stars that are all in the same pancake as us.

The Galactic pancake is not perfectly smooth. It has the most stars in a very thin layer (the thin disk) and fewer stars above and below. It also has clumps and spirals. This matters because this non-smoothness equals differences in gravity.

Imagine a comet orbiting a star within the Galaxy. Because the Galaxy is not perfectly smooth, the star and planet feel slightly gravity from the surrounding stars and gas in the Galaxy. This difference in gravity kicks the comet’s orbit around the star. Sometimes a star whizzes kind of close by (maybe only half a light year away) and gives an extra kick.

Galactic kicks are pretty wimpy. The planets orbiting the Sun don’t even feel these kicks. Only comets on very wide orbits do. Why does the size of the orbit matter? Because to change an orbit requires torque, a measure of twisting force. To unscrew something you need torque. When you get stuck trying to unscrew a nut, what do you do? You get a longer wrench. The longer the wrench, the stronger the torque.

It’s the same for comets orbiting the Sun. The size of the orbit is like the size of the wrench. The Galaxy only kicks very weakly, so it only torques very wide orbits.

The orbits of Oort cloud comets around the Sun are shaped by kicks from the Galaxy. It is these kicks that transform their orbits into a cloud rather than a thick pancake. As you can see in this image, the division between pancake orbits (the Kuiper belt) and cloud orbits (the Oort cloud) happens at about 1000 Astronomical Units away from the Sun.

The Solar System’s populations of comets. The Kuiper belt is located just outside the planets’ orbits and is mainly pancake-shaped. The Oort cloud starts at about 1000 AU (Astronomical Units) and is spherical, like a cloud, because of Galactic torques. Credit: laurinemoreau.com

When the Galaxy torques an orbit, the orbit’s shape changes. The average size of the orbit does not change, but the shape does. The inclination of the orbit can change — this is why the Oort cloud is a cloud and not a pancake. More importantly for us, the the eccentricity of the orbit changes. Eccentricity is a measure of how stretched-out an orbit is.

Orbits with the same average distance (also called semimajor axis) but different eccentricities e. The higher the eccentricity, the more stretched out the orbit. Credit: NASA Earth Observatory.

Galactic torques transform circular orbits into stretched-out orbits, and stretched-out orbits back to circular ones. When an orbit becomes stretched-out, its closest approach to the star shrinks. This is the dagger the Galaxy will use to slay our beautiful planetary system.

So let’s take another look at our 16-star system but to make things simpler let’s take the point of view of one 8-star clumps and put it in the center. Here is what that looks like.

There are a bunch of orbits in the system. 8 tiny orbits of just 1 Astronomical Unit in size, 4 orbits of 10 Astronomical Units, 2 of 100 Astronomical Units, and finally one huge orbit that is 1000 Astronomical Units in size.

Galactic torques only affect the biggest orbit. But the torques are so small that they act slowly. It takes about a billion years for the orbit to change shape, to be transformed from a pristine circle into a deranged ellipse.

From its birth, our beloved system was living on borrowed time. A Galactic time bomb was hanging above its head and a billion-year fuse was already lit.

Yet this left a full billion years for our beloved system to flourish. A billion years for life to take hold, to envelop first one world then many. For intelligence to emerge and spread. Animals and plants have only existed on Earth for the past 500 million years of our planet’s 4.5 billion year history. Life’s baby steps were a little bit quicker on some of the planets in our system so a billion years was plenty for intelligent life to emerge and thrive. Kingdoms rose and fell. The abundance of nearby planets and moons was a carrot dangling in the sky. Technological civilizations reached for the stars, so much closer in their sky than in ours. And they made it, they reached the other planets and discovered hundreds of hospitable oases in the sky. They colonized every last life-bearing nook among the 480 habitable worlds in the system. Empires rose, the largest claiming hundreds of planets under a single flag. And empires fell in devastating interplanetary wars.

While these civilizations grew extremely adept with physics (and astrophysics in particular), they could not compete with the Galaxy’s tiny persistent torques. And so, when a billion years were up, our system had shifted into this setup:

From the point of view of one clump of 8 stars, the other clump follows an elliptical path around it. As the orbit gets more and more stretched out, the closest approaches between the clumps get closer and closer.

This was really bad. Our little angel of a system was doomed. While the Galaxy’s dagger had yet to pierce our dear system’s heart, all hope was lost. I hope that you, dear reader, enjoy gruesome scenes because I will lay out the details of the dismemberment of our fair damsel of a planetary system.

As the widest orbit became more and more stretched out, the closest approaches between the two clumps of 8 stars (which only happened every twenty thousand years or so) got closer and closer. The clumps of stars starting giving each other stronger and stronger gravitational kicks every close passage. This started to affect the shapes of the next-largest orbit in the system, the 100 Astronomical Unit-sized orbits of the clumps of 4 stars. Those 100 Astronomical Unit orbits started to get stretched out as well.

This was a trickle-down process. New fashion trends are often started by the uppermost classes of society and then spread down to the upper, middle and finally lower classes. Likewise, the Galaxy only kicked the largest orbits in our beautiful system but its effects spread to smaller and smaller orbits.

Here is a snapshot of our marvelous system in the process of being stretched out:

As the Galactic torques trickled through the system, all of the orbits became more and more stretched out.

This was getting bad for the orbits of the planets around their stars. What would happen when the kicks could no longer trickle down to the orbits of clumps of stars?

Until that point the planets’ orbits had remained blissfully unaffected. Of course, the night sky had changed a little, and the local astronomers may very have been aware of the impending doom, but the planets trucked on along their orbits like soldiers following orders until the end.

As the smallest orbits in the system — the 1 Astronomical Unit orbits of each pair of stars around each other — began the stretch, the planets’ orbits finally started to feel the Galaxy breathing down their back.

Ultimate Solar Systems 1 and 2 have habitable zones that are tightly packed with planets. That is how we designed them. The bad thing is, you can’t kick those systems very hard without breaking them.

On our system’s last morning, she looked like this:

The beginning of the end for our beautiful system. As the orbits of close pairs of stars grew elliptical, the orbits of planets in each star’s habitable zone were perturbed.

Let’s focus for a moment on one star within our system, with a habitable zone full of planets on carefully chosen orbits. There are two ways this system can break: 1) the delicate balance of the planets’ orbits can be lost, but planets (or some remnants) remain in orbit, or 2) the planets can be completely lost from the star. The first is like someone spitting in your beer the second is like someone smashing your beer on the floor.

It started with a nudge. A close passage of the companion star shifted the position of the outermost planet just a off of its trajectory. This was just enough to destabilize the orbital layout of the whole system. The planets’ elegant orbital configuration will be thrown off if a single planet’s orbit gets stretched out, because that orbit crosses the orbits of other planets. The ever-approaching companion star set a chain reaction in motion by disturbing the orbits of the outermost planet. Then the entire system went boom.

The stable setup has planets orbiting the star in concentric circles. If just one of those orbits becomes stretched-out, that planet crosses the orbits of the other planets in the system. This quickly disrupts the entire system, generating close passages between planets and giant collisions. In this image it is one of the middle planets’ orbits that becomes stretched out, although in our system it is likely to have been the outermost orbit that was stretched-out first.

When the orbits of two planets cross, it means that the two planets can be in the same place at the same time. You are probably thinking of a giant collision between planets. Something like this:

Artist’s impression of a giant impact between two large rocky planets. This impact represents the last large impact on Earth, which formed the Moon. Credit: Hagai Perets

There were truckloads of mammoth collisions during the death of our beautiful system. Full-grown, life-bearing planets — Earths, Naboos, Dagobahs, and Pandoras — crashed into each other and were pulverized. The plants and animals and civilizations on those planets were entirely obliterated, smashed into smithereens. Remember in Star Wars when Obi-Wan sensed a disturbance in the Force because the planet Alderaan was blown up? Multiply that by a few hundred!

But collisions were not the only face of our system’s death. Half of our stars hosted Ultimate Solar System 2, where most of the habitable worlds were moons of gas giant planets. When a system with gas giants goes unstable the outcome is different than for rocky planets. Gas giants are so massive, and their gravity is so strong, that they scatter instead of colliding.

When giant planets scatter, one planet usually receives such a strong kick that it is launched out of the system. Surviving gas giants have stretched-out orbits. Here is a computer simulation of this process (by Eric Ford):

When giant planets scatter, smaller worlds are caught in the crossfire (see here for some animations on my research website).

Around the stars with unstable gas giants, small worlds were launched in every direction. Most small worlds were doomed. Some fell onto their stars and ended their lives in fiery blaze:

Artist’s image of a planet falling onto its star. As the planet spirals inward, a disk of evaporated material is kept in orbit. Credit: NASA/ESA/G. Bacon.

Other small worlds were thrown so high that they never came down. They were launched into interstellar space, destined to live out their days as Galactic nomads. These free-floating أو rogue planets had to endure the near-absolute zero temperature of empty space, far away from the campfire provided by a star. Most rogue planets freeze over into iceballs. But those with thick-enough atmospheres to use for blankets might be able to tough it out and remain habitable on their frigid journey among the stars.

Whether frozen-over or blanketed, rogue planets are so faint that they emit no visible light (and barely any radiation at all):

What a “rogue” or “free-floating” rocky planet would look like. The planet is so cold that it emits no visible light. However, it is possible for rogue planets to host life (see here).

The end-result of scattering is a system with one or two surviving gas giants on stretched-out orbits. On occasion, a surviving giant planet can hold on to one of its moons (but not all five, and the survivor may well have undergone a giant collision).

As darkness fell on our beloved system, 3 of the 8 stars with gas giants retained habitable moons. Two moons had been crushed by giant impacts other large moons. But the third surviving moon was pristine. Its orbit around the giant planet was changed, as were the orbits of the giant planet around the star, and of the star within the 16-star system. Yet life, and hope, persisted on this one single moon.

Back to the big picture. As the Galaxy kept torquing, the orbits in our 16-star system grew more and more stretched-out. Eventually, stars came so close to each other that stars themselves dislodged some (but not all) of the remaining planets and launched them out into space.

Stars kicked each other hard enough to break the bonds that tied them. The first to break was the widest orbit, and our 16-star system was split in two. This turned off the Galactic torques and protected the 8-star systems. But too much damage was already done to one of the 8-star systems, and it broke into one 4-star system and two binaries (2-star systems). The four different systems went their separate ways in the Galaxy, never to meet again.

Our beautiful, precious system died. It was born with 16 stars and 480 life-bearing worlds. Each habitable zone was packed with habitable planets. It was as astrophysical paradise. Life flourished and spread over its all-too-short, billion year life.

But the Galaxy couldn’t help itself. It torqued the largest (1000 Astronomical Unit-wide) orbits and those kicks trickled down all the way to the planets’ orbits. Hundreds of rocky planets crashed into each other. Systems with gas giant planets were scattered, launching worlds in all directions, some into interstellar space and others crashing onto their stars. The system itself was torn apart and split into four systems with 8, 4, 2 and 2 stars each.

Some planets survived in orbit around the stars, but most were in bad shape. Almost all had been sterilized by giant impacts with other planets. Only two had avoided large collisions, and their new orbits were stretched-out and only crossed the habitable zone instead of residing there permanently. Still, planets on stretched-out orbits are good candidates for life, even if their orbits bounce around.

A single life-bearing moon remained in orbit around a gas giant. The moon’s orbit around the gas giant was stretched-out, but since the gas giant’s orbit around the star (which was also stretched-out) remained in the habitable zone, this world was another ray of hope.

A hundred worlds were launched into interstellar space. Most of these rogue planets froze over into permanent iceballs in the frigid emptiness between the stars. But a handful — the ones with thick atmospheres — held on to their heat and maintained livable conditions on their surfaces or in subsurface oceans. The daughters of our lost system spread throughout the Galaxy.

This marks the end of the most tragic story in the history of the Universe. Have you ever read a story in which more than 400 life-covered worlds were roasted, pulverized or completely frozen? Imagine the diversity of plants and animals that was lost, the sheer number and diversity of living organisms. I know stories where one or two planets are destroyed, but to be knowledge, there is more death and destruction in this story than any other in history, anywhere. (Let me know in the comments if you know of a more tragic tale).

It’s really sad when a good planetary system goes bad. Boom!

Final note. The Galactic torque idea in this story is due in large part to Nate Kaib, astrophysicist extraordinaire. (See here for a summary of our 2013 study).


A few footnotes:

  1. I’m aware that there is one small passage in Maria Valtorta’s writings that seem to speak of aliens. It’s not the only error in her writings. (I’m making no claims regarding Valtorta’s authenticity here even authentic mystics’ private revelations can, and often do, contain errors! I do not know much about Valtorta, so I cannot comment on her, but I do know that many people I love and trust regard her highly, so please don’t take my insistence that she is wrong on one small thing as an attack on her or her mystical writings. Even St. Catherine of Siena’s private revelations had at least one glaring error! [i.e. that Our Lady was not immaculately conceived])
  2. I’m also aware of the many claims of UFO/Alien phenomena. Although the vast majority of these can be explained by military testing/ atmospheric phenomena/ optical illusions/manipulated media/ weather balloons/ mentally unstable people “seeing” things/etc., it is also true that some testimonies are not so easily cast aside. I am not one to ignore what a person — who by all accounts appears trustworthy — insists that he himself directly observed. Indeed, we must take such testimonies seriously. However, when one reads these testimonies, they almost universally include elements of incredible darkness and evil. The people themselves who give the testimonies usually speak of some horrible, dark, evil feeling pervading them when they witnessed the “UFO” or the “alien.” Often heinous sexual things are described. All of this just confirms my thesis: yes, there may well be alleged “aliens,” but, again, they aren’t aliens at all rather, they are demonic manifestations. This just redoubles the importance of rejecting the possibility of actual aliens, so that we may remain firm in our insistence to have nothing to do with these “aliens” when they appear.
  3. Consider as well that any alien race would either be 1) Unfallen, or 2) Fallen, thus in need of Redemption. If they were 1) Unfallen, then they would each be Immaculate Conceptions, which would itself be contrary to Catholic Dogma on Our Lady being the only Immaculate Conception. If they were 2) In need of Redemption, then this would be abhorrent, since they could not receive it — it is Catholic Dogma that there is one and only one Incarnation (which itself is necessary for Redemption).
  4. The typical Catholic response to this question these days, i.e. “Well, there’s no Church teaching on this, so who knows,” may not, after all, be accurate. Pope Zachary may indeed have condemned this notion . Here is an excerpt from Ireland and the Antipodes: The Heterodoxy of Virgil of Salzburg, by John Carey.

Now, the cleric in question, “Virgil,” did later become a Bishop (and was canonized a saint!), so we can presume he recanted this view — plenty of saints have believed errors and then recanted. Nevertheless, Pope Zachary evidently regarded this error of positing the existence of “other men” in “another world” beneath the earth (or perhaps even on the sun and moon) as such an egregious opposition to God that it was “abominable,” a detriment to one’s very soul, and a just cause for expelling this priest from the Church and stripping him of his priesthood. Perhaps Pope Zachary was particularly condemning the ancient Irish pagan belief in elves who existed in “fairy mounds” underground in any event, this condemnation clearly covers aliens as well. So, dear Catholics, weigh what we have here: on the one hand, an extremely strong denunciation, in a Papal letter, of aliens as an “abominable teaching,” and, on the other hand, Pope Francis making a verbal remark that he’d “baptize Martians.” Discerning which is the weightier teaching is not difficult. Obviously I am not claiming we can have certainty in Pope Zachary’s condemnation merely from John Carey’s work here quoted, but we should presume its validity absent legitimate reasons to doubt it.


7 Answers 7

Okay, so what do you need to have interesting life?

It should be capable of movement. This is handy, because it makes it active. Not entirely necessary, depending on the kind of story you're making (an interstellar fungus that infects a space ship might be enough). There's a few options for that:

Solar sails - this would imply extremely light and sparse being, built around a wide area. By deforming the sail, it could control its movement. The cool thing about this is that it potentially allows the being to travel pretty much anywhere - in a nebula, a planetary ring system, whatever. It doesn't need a solid surface at all.

If there is some solid surface, for example with the planetary ring systems, there's a lot more options. It could simply jump between the rocks (probably with some kind of safety tether). In fact, jumping in free-fall environment with the help of a line would allow both speed and control.

And of course, there's the option of just living on one small body. However, that wouldn't really allow anything big, and it's easy to imagine a deadly catastrophe happening very often.

Source of energy is trickier than it might seem. Of course, there's solar power - a good bet, if you can make a collector of some sort. However, your beings will most likely have extremely low body temperatures (I'll discuss this further later), which limits the usefulness of traditional terrestrial fuels like sugars - the reaction rates might simply be too low to allow much to happen. This can be limited somewhat if it can collect enough solar thermal power to keep itself significantly warm, but that of course comes at a cost as well - more damage to be repaired. The huge problem with solar power is the square-cube law - it's hard to imagine how such an organism could evolve in outer space, if it has no way of regulating its own temperature. Perhaps the nebula it evolved in had enough rocky matter for it to find shelter from the deadly radiation (and heat)?

Now, in the nebula scenario, you probably need to traverse a lot of volume to get a meaningful amount of food, both for energy and as a construction material. This implies low metabolism (and low body temperature), because you need to be able to replace failing parts faster than they break. The ring scenario doesn't have as much problem with that, but there's another problem - it seems that the ring particles tend to be pretty homogenous, so there's little chance there would ever appear one that has enough material of all the different kinds necessary to build any autonomous working machine.

  • An animal-plant, built around a large solar sail, harvesting construction materials like a sperm whale, while getting energy from a sun.
  • A jumper, flying from rock to rock in search of food, with a long "tail" (or maybe multiple tentacles) used to tether itself to the passing rocks (and its prey).

The two could even co-exist, the jumper preying on the sail (or vice versa, if the jumpers are really small). Of course, the sail sounds somewhat more likely to evolve in such an evironment.

The cool thing about the sail is that it could mostly be two-dimensional, so it would have a lot of control over its heating etc. If it's a cold animal, it would be able to keep itself from overheating (the unlit part would serve as a radiator, while the lit part absorbs heat). In fact, it might be a rather good thermal balance mechanism, whether you're relatively cold or warm.

The cold one has another benefit - it could get away with being almost invisible, which would help against predators (if any), and it would allow your heroes to run into them without noticing (the big facepalm moment for the science crew) - the comparatively hot hull of the spaceship might destroy it quite easily.


شاهد الفيديو: Gr 6 NWT Eienskappe van materie. (شهر نوفمبر 2021).