La respuesta corta es que, en realidad, no existe una profundidad máxima para un planeta con solo agua, completamente similar a la Tierra (la intención de la pregunta original ). Sin embargo, la gravedad, la presión y otras propiedades de la física y la ciencia planetaria afectarán significativamente la profundidad real del agua líquida y, por lo menos, habrá un centro de centro de hielo.
Más precisamente, más allá de la presión del agua, los patrones climáticos y la alta reflectividad (albedo) resultante de las nubes de vapor y el hielo superficial resultante contribuirían a la cantidad de agua líquida en la superficie en comparación con el agua en forma de hielo.
Para hacer justicia real a este tema, uno realmente necesita abordar las complejidades de cómo funcionaría un cuerpo planetario basado principalmente en agua.
Imagen de un planeta acuático postulado que muestra agua líquida y nubes gaseosas de vapor de agua
Planeta aquas
Un planeta basado principalmente en el agua es un ejemplo interesante de equilibrio hidrostático ( http://en.wikipedia.org/wiki/Hyd …) para un cuerpo de fluido autoligitado. Aplicando nuestra comprensión de los procesos que tienen lugar en la Tierra y los datos que la NASA ha cumplido en otros planetas y lunas, podemos extrapolar lo que creo que es una conjetura satisfactoria.
Asumamos a un cuerpo planetario el radio exacto de la Tierra a la distancia exacta del Sol, cerca de la composición exacta de la atmósfera y las presiones. El planeta en este supuesto, algún proceso desconocido permitió que este planeta estuviera compuesto de casi 99.999% de H2O, lo llamaremos Aquas.
Sabemos que aproximadamente el 80% de la radiación solar se absorbe en los primeros 10 metros del agua líquida en la Tierra, suponiendo una mineralización mínima que se produciría por los impactos de varios objetos pequeños nacidos en el espacio que impactan este planeta hipotético Aquas. Alrededor del 1% de la radiación solar alcanzará una profundidad de unos 100 metros. Alrededor del 0% alcanza los 200 metros. Por lo tanto, más allá de la profundidad de 500 metros puede suponer que casi no habría radiación solar directa.
Para ser fieles a la pregunta, asumiremos que la mayor parte del polvo y los desechos del sistema solar coagulado se distribuyen por igual en todo el planeta. Con esto en mente, podemos suponer que no hay reacciones nucleares significativas que creen procesos de calentamiento que puedan estar calentando el núcleo rocoso central, en este supuesto no habría un núcleo rocoso (aunque en realidad lo habría) .
Sin reacciones nucleares en el núcleo para calentar el planeta desde el interior, la única fuente de calor sería la influencia radioactiva de bajo orden de las fuerzas de vórtice en el agua, la radiación solar de superficie y quizás las fuerzas de marea si hay una luna o lunas presentes. Las resonancias orbitales también pueden conducir al calentamiento de las mareas en el núcleo del planeta Aquas. Las fuerzas magnéticas también pueden tener un impacto en el planeta Aquas, pero hay poca información sobre cómo se formaría el magnetismo con un centro de hielo.
Equilibrio hidrostático
Con este modelo básico, podemos suponer que el fluido es completamente incompresible, entonces la densidad es constante, y si usa Gravitación Universal, que es 99,99% de precisión para un cuerpo del tamaño de la Tierra, entonces la presión a cualquier distancia radial es:
M = (4/3) πr³ρ
div (P) = -GMρ / r² = – (4/3) πGr³ρ² / r² = – (4/3) πGrρ²
y P (r = R) = 0
y tal que P (r) = (2/3) πGρ² (R² – r²)
donde G es la constante de Newton,
ρ es la densidad del agua,
r es el radio actual,
R es el radio total
Por lo tanto (2/3) πGρ² es aproximadamente 140 pascales / (km) ² por lo que se predice que un planeta de agua de 1000 km de radio tendrá una presión central de 140 megapascales.
Por lo tanto, (2/3) πGρ² es aproximadamente 0.0035 atmósferas / (milla) ² por lo que una esfera de agua con un radio de 16.73091 millas tiene una presión central de aproximadamente 1 atmósfera.
Por lo tanto, el cuerpo planetario sería bastante estable sin preocuparse de que el agua se derrame del planeta hacia el espacio. Habría una tremenda cantidad de presión a medida que nos adentramos en las profundidades del planeta Aquas. Aunque no tenemos datos empíricos directos sobre la dinámica planetaria en juego, basados en las conclusiones del equilibrio hidrostático, podemos hacer algunas conjeturas basadas en observaciones indirectas.
Planet Aquas con un centro de hielo
Podríamos concluir que el planeta Aquas se enfriaría durante millones de años y desarrollaría un gran núcleo helado y formaría una fina capa de agua líquida en parte de la superficie. Podemos asumir que las desintegraciones radioactivas inherentes con poco o ningún contenido de minerales no producirán mucho calor para tener un gran impacto en la estabilidad térmica del planeta Aquas. Podemos suponer que existe una probabilidad muy alta de que el núcleo central con ICE II ( http://en.wikipedia.org/wiki/Ice_II ) y tal vez una serie de bandas subsuperficiales externas concéntricas se puedan congelar solo con la presión.
Con la tremenda cantidad de presión en el núcleo, el agua congelada probablemente crearía una forma muy exótica de hielo, el ICE II hexagonal que quizás se convierta en metálico o incluso superconductor (teoría abierta). A medida que nos alejamos del centro, podría haber bandas de agua líquida o incluso gaseosa producidas por las fuerzas de marea de una luna y quizás del Sol. Esto muy bien podría crear una geología muy activa y contribuir a un sistema climático complejo.
Los polos del planeta Aquas se congelarán al menos en los primeros 100 metros de la superficie y tal vez hasta el núcleo del planeta. Se parece mucho a una manzana que se ha comido. Al igual que en la Tierra, el planeta Aquas en el ecuador probablemente sería el más cálido y también tendría la mayor profundidad.
Sistemas de clima
Los sistemas meteorológicos podrían ser similares a los de la Tierra. El vapor de agua atmosférico en el lado nocturno se condensaría y caería sobre la superficie y habría un transporte constante de masa de vapor de agua nuevo que viajaría desde el lado diurno al lado nocturno debido a la formación del gradiente de presión. Podemos suponer que estarían presentes los mismos patrones climáticos complejos de huracanes y tornados. Por supuesto, habría lluvia, granizo y nieve como efecto secundario de las nubes de vapor de agua.
Habrá un efecto Coriolis, donde las latitudes más bajas viajan más rápido que las latitudes más altas produciendo un giro neto en una zona de presión y, por lo menos, crearán un patrón de viento claro.
Reflectividad superficial, albedo
El clima también jugará un papel muy importante en la cantidad de radiación solar que llegará a la superficie. Por ejemplo, con todas las aguas superficiales en el planeta Aquas, el planeta podría estar envuelto por nubes.
El alto albedo (reflectividad) de las nubes podría, de hecho, reflejar una gran mayoría de la radiación solar y, por lo tanto, reducir la temperatura de la superficie a tal vez por debajo de la congelación en los polos más al norte y al sur. Puede crear un efecto de cascada a medida que el agua de la superficie se congela y también refleja la gran mayoría de la radiación solar y este proceso también contribuirá a reducir la temperatura promedio en los medios. Este efecto sería similar a un “invierno nuclear” causado por las nubes de polvo que crean un albedo más alto y también forman un límite térmico en la capa de aislamiento de la atmósfera, lo que permite que muy poca radiación solar alcance la superficie y mantiene a la mayoría de las temperaturas más bajas bajo control. .
Tectónica De Placas Y Crovolcano
También puede haber algún tipo de tectónica de placas y, por lo tanto, muy bien podría haber construcción de montañas y terremotos. También podemos asumir una actividad volcánica, el Cryovolcanoism ( http://en.wikipedia.org/wiki/Cry …) provocando un cambio constante en la superficie congelada y debajo del agua líquida.
La NASA ha demostrado que hay datos bastante sólidos para sugerir placas tectónicas en las lunas de hielo, como Europa.
“La superficie de Europa se rompe en placas grandes y se cubre con fracturas extensas. Las placas en muchas regiones parecen haber cambiado y girado, y se pueden volver a encajar como piezas de un rompecabezas …
Las largas bandas rojas tienen un ancho de 10 a 20 km y tienen líneas más claras que recorren los centros. Estos pueden ser el resultado de una secuencia de erupciones de agua a lo largo de una falla , la primera limpieza de contaminantes oscuros a un lado y las posteriores que dejan una banda central brillante “.
Por lo tanto, creo firmemente que el planeta Aqua también tendría algunos de los mismos efectos encontrados en Europa con las fuerzas gravitacionales de la Luna y el Sol que impulsan el proceso.
Planetas de hielo en el sistema solar exterior
Tenemos varios ejemplos de lo que probablemente serán planetas acuáticos con una gran mayoría de la masa del planeta contenida en el agua. Estas lunas heladas están mucho más lejos que la Tierra del sol y no experimentarían ningún impacto térmico de radiación solar. Europa, Ganimedes, Calisto, Titán, Encelado, Umbriel, Tritón tienen abundantes cantidades de agua en el hielo y quizás en formas líquidas y gaseosas durante los impactos y el crovolcano. También hay pruebas claras de que las fuerzas de marea de los grandes planetas que orbitan han licuado el agua del subsuelo y quizás hayan creado bandas de océanos a pocos metros por debajo de la superficie helada.
También hemos descubierto un número de planetas Goldilocks cerca de varias estrellas distantes que parecen sugerir que al menos algunos de los planetas están compuestos de agua en más del 50%.
Conclusiones
Todo esto es altamente especulativo ya que no hemos estudiado completamente cómo la dinámica de todas las variables y cómo impactarían sinérgicamente la dinámica planetaria.
La otra variable muy grande e imposible de calcular es la vida. La vida puede y cambiará gran parte de la superficie cambiando el Albedo. También podríamos continuar con la salvaje especulación de que la vida inteligente podría crear cambios en el planeta para impactar realmente la temperatura de la superficie y la topografía potencial.
Por lo tanto, es ciertamente posible tener un planeta que se compone principalmente de agua líquida, sin embargo, en realidad, los datos empíricos sugieren que, en cierta medida, los impactos de cualquier número de cuerpos del sistema solar contribuirían con alguna masa de otros elementos que, por lo menos, formarán Un núcleo rocoso del centro. Y, tal como se presentó, toda una serie de sistemas crearía una diversidad de agua congelada, vaporizada y líquida, haciendo del planeta Aquas un lugar muy interesante.
