Si un planeta de agua pura pudiera desarrollarse, ¿su núcleo sería sólido?

Correcto, usando ese diagrama de fase:

Diagrama de fase de Cmglee, wikipedia. El hielo fuera de la Tierra puede estar en muchas fases diferentes. Por ejemplo, en el sistema solar exterior, a menudo hace tanto frío que está en la fase ortorrómbica muy dura, donde se comporta más como una roca que lo que pensamos que es hielo. Sin embargo, es probable que el hielo en Marte se encuentre en la fase Ih similar a la vida en la Tierra. La superficie de Marte está cerca del punto triple de sólido / líquido / vapor en este diagrama.

Allí el punto triple Ice VI (ice-six) con agua líquida y Ice V está a -0.16 ° C, 632.4 MPa. Entonces 632.4 MPa es la presión más alta que puede obtener con agua líquida a alrededor de 0 ° C

Eso es 6324 bares o la presión a una profundidad de aproximadamente 63.24 kilómetros en un océano líquido bajo la gravedad de la Tierra.

Obviamente, un planeta de agua más pequeño que la Tierra tendrá mucha menos gravedad que la Tierra. Es difícil calcular la presión en el centro, es causada por todas las capas superiores que presionan hacia abajo. Las capas superiores, por supuesto, contribuyen con la mayor presión, pero todas ellas lo hacen hasta las capas centrales que casi no tienen efecto. La presión máxima está en el centro.

Queremos el diámetro máximo de un planeta con la presión en el centro lo suficientemente baja como para permanecer líquido a varias temperaturas. Supongo que la densidad es uniforme ya que el agua no es muy compresible.

Cálculo sangrado:

La ecuación está aquí: ¿Cómo encontrar la fuerza de la compresión en el núcleo de un planeta?

P = (2/3) * π * G * ρ ^ 2 * R ^ 2

Allí, utilizando unidades SI, la densidad del agua, ρ = 1000 kg / m3, Pascal es la unidad SI para la presión, y el medidor es la unidad SI para la longitud.

Hay P para hielo V a -0.16 ° C, es 632.4 MP = 632.4 * 10 ^ 6 Pascales

G = 6.674 × 10 ^ −11 N⋅m² / kg²

Quiere resolver por R.

Entonces R = sqrt (632.4 * 10 ^ 6 / ((2/3) * π * 6.674 × 10 ^ −11 * 10 ^ 6)) metros.

= 2.127.029 metros o alrededor de 2.127 km

Intentando con otra figura de esa tabla, 355 K o 81.85 ° C, presión de 2.216 gigapascales, entonces es

metros cuadrados (2.216 * 10 ^ 9 / ((2/3) * π * 6.674 × 10 ^ −11 * 10 ^ 6)).

o unos 3.982 km.

Entonces podemos tener un planeta sin hielo de agua pura con temperaturas de -0.16 ° C y un radio de alrededor de 2,127 km y a una temperatura de 81.85 ° C y un radio de aproximadamente 3,982 km.

Eso es para agua dulce. Un océano salado se mantendría líquido a temperaturas más bajas y presiones más altas.

Compare el diámetro de nuestra Luna de 3.474 km, por lo que parece que podría tener un planeta un poco más grande que nuestra Luna, completamente de agua, y que aún sea habitable para al menos algunos microbios. De hecho, los Hyperthermophiles tienen temperaturas óptimas superiores a 80 ° C (176 ° F).

Sin embargo, se evaporaría rápidamente. Hago que un planeta de agua del tamaño de Ganímedes se evapore por completo probablemente en unas pocas decenas de millones de años. Pero podría ralentizarse mucho si se cubre con una capa delgada de materia orgánica, como parece bastante probable.

Más sobre todo esto en mi respuesta a: ¿Existen los planetas acuáticos?

Justin se ha vinculado a una muy buena descripción de un planeta acuático del tamaño de Júpiter. Consideremos uno del tamaño de la Tierra.

La densidad media de la Tierra es de 5,5 g / cm³. La densidad del agua líquida en condiciones normales es de 1 g / cm³. Si asumimos que el agua permanece sin comprimir (la gente dice que el agua es incompresible, pero en condiciones extremas, eso no es realmente cierto), eso significa que la masa de nuestro planeta de agua será 1 / 5.5 veces la masa de la Tierra y la gravedad de la superficie será 1 /5.5 g (solo un poco más que la gravedad en la luna).

La presión en el centro sería 5.7 GPa o aproximadamente 1/67 la presión en el centro de la Tierra. Mirando el diagrama de fase de Malcolm, podemos ver que esta es realmente una presión bastante interesante. Dependiendo de la temperatura, el núcleo podría ser sólido (Hielo VII o Hielo VIII) o líquido si la temperatura es superior a aproximadamente 500 Kelvin (227 ° Celsius, 440 ° Fahrenheit). En realidad, el agua se comprimiría un poco, por lo que la presión sería más alta y la temperatura requerida sería más alta; sin embargo, no creo que sea suficiente para cambiar las conclusiones básicas.

Entonces, ¿qué tan caliente sería? El agua no es muy radiactiva, por lo que no se calentará mucho debido a la descomposición (puede haber una pequeña cantidad de agua radiactiva súper pesada, pero probablemente no lo suficiente como para preocuparse: tiene una vida media de solo 12 años, por lo que todo decaerá antes de que haya tiempo para que suceda algo a escala planetaria). Si el planeta agua se forma de la misma manera que se forman otros planetas, al fusionarse bajo la gravedad, entonces ganará mucho calor de ese proceso al igual que otros planetas. Eso significa que, al menos al principio, será fácilmente líquido en el núcleo. Sin embargo, si es líquido hasta el fondo, obtendrá grandes flujos de convección que llevarán calor a la superficie, por lo que se enfriará mucho más rápido que el núcleo de la Tierra. No estoy seguro de cuánto tiempo tardaría en enfriarse, pero el núcleo podría congelarse con el tiempo.

No preguntaste por la superficie, pero consideremos eso también. A la misma distancia del sol que la Tierra, la temperatura de equilibrio es de aproximadamente 5 ° Celsius. La temperatura de nuestro planeta sería más alta que esto debido a una combinación de calor proveniente del núcleo y el efecto invernadero causado por la atmósfera de vapor de agua que se desarrollaría (el vapor de agua es un fuerte gas de efecto invernadero). La atmósfera de vapor de agua sería bastante delgada ya que la gravedad es bastante baja (como dije, es solo un poco más que la Luna y la Luna esencialmente no tiene atmósfera).

Mirando nuevamente el diagrama de fase, creo que la superficie estará bastante cerca del punto triple, el punto donde puedes tener sólidos, líquidos y gases. Eso significa que la superficie podría ser bastante interesante y dinámica. Mi conjetura es que terminaría siendo una capa muy delgada de hielo la mayor parte del tiempo. Si la superficie fuera líquida, creo que se evaporaría muy rápidamente debido a la atmósfera delgada (incluso puede hervir). El enfriamiento por evaporación lo enfría hasta que se congela. Una vez que está congelado, eso es bastante estable. Sublimará a medida que se calienta desde abajo y desde arriba. A veces, la atmósfera puede volverse lo suficientemente espesa para el líquido, pero la evaporación enfría rápidamente el líquido al punto de congelación nuevamente. Las corrientes especialmente cálidas desde abajo pueden ocasionalmente atravesar la corteza de hielo, pero el efecto sería el mismo.

Toda esa evaporación en curso significa que el planeta perdería masa a un ritmo considerable. No estoy seguro de cuánto tiempo tomaría perder una gran parte de su masa (supongo que millones de años, tal vez miles de millones). A medida que perdía masa, su gravedad disminuiría y la pérdida se aceleraría. El enfriamiento por evaporación aseguraría que terminaras con un planeta mucho más pequeño de hielo sólido. Una vez que eso suceda, no tendrá evaporación sino solo sublimación. Sin embargo, eso sucederá con bastante rapidez. Finalmente, todo el planeta se desvanecería. (Aunque es posible que el sol no dure lo suficiente como para que eso suceda y terminaría siendo engullido por el sol a medida que se convierte en un gigante rojo).

Sí, a una presión lo suficientemente alta, incluso el agua muy caliente se vuelve sólida.
Mire la parte superior derecha de la tabla de arriba, la presión dentro de un planeta de agua formaría hielo diez u once.
http://en.m.wikipedia.org/wiki/P

Esa es una muy buena pregunta considerando las propiedades del agua. Leí la referencia de Justin. Sin embargo, incluso su autor no puede estar seguro de cómo sería el núcleo de un planeta acuático. Asumirías que el núcleo sería sólido por la presión. Sin embargo, el agua sólida es hielo. Y el hielo está frío. Buen proyecto de ciencia seguro.

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