Hur kan Ganymed ha en jordliknande gravitation utan att vi har insett det?

Ändra inte massan – ändra densiteten.

(Mjuk vetenskap framåt – alla händer stag för påverkan!)

En sak du förmodligen inte borde göra är att ändra Ganymedes massa. Det skulle förändra sin omloppsbana (och dess inflytande på de andra månarna) på oundvikliga och lätt observerbara sätt. Du måste göra lite detaljerade handvinkningar för att Ganymedes verkar vara dess uppenbara massa samtidigt som den har en helt annan faktisk massa. / p>

Att ha en lösning från att ändra densiteten kommer fortfarande att kräva lite handvinkning, men kanske är det tillåtet e i ett ”bomullsgodis-scifi” -universum … du kan vara domaren för det!

För att uppnå jordliknande tyngdkraft i dina grottor måste vi: 1) gör Ganymedes kärna onaturligt tät och dess mantel onaturligt lätt och 2) placera din grottor mycket närmare kärnan. Den handsvängning som krävs för att få detta att hända är tvåfaldigt:

För det första att faktiskt koncentrera Ganymedes massa så mycket i kärnan, du kunde inte använda något naturligt förekommande material i det kända universum. Material gjorda av konventionella element är för lätta och elektron- eller neutrondegenererat material skulle inte förbli komprimerat under jordliknande tyngdkraft – det skulle explodera. Så … förmodligen den bästa soft-sci-fi-lösningen (utan att åberopa konstgjorda generatorer) är att Ganymedes kärna innehåller degenererad materia som av någon anledning inte kan dekomprimera. (Är det speciellt? Är det i ett fläckigt, naturligt förekommande statisfält? Handvåg!) På samma sätt måste du handvåva ett material för att komponera Ganymedes mantel som är extremt lätt och på något sätt ser ut till våra teleskop som ett salt hav . (Se https://en.wikipedia.org/wiki/Ganymede_(moon) #Composition ) Vilket tar oss till nästa punkt …

Vi kommer att behöva handvåva några av våra observationer av Ganymedes fysiska utseende och dess tröghetsfaktor ( https://en.wikipedia.org/wiki/Moment_of_inertia_factor För att vara ärlig tror jag inte att det kommer att finnas något självkonsekvent och elegant sätt att förklara alla observationer vi har gjort av det. Men åtminstone försök att ha en anledning till varför Ganymedes ” yta är eller verkar bestå av vattenis och silikatsten, och varför det verkar ha ett salt hav under jorden och en järnrik kärna.

(För att tackla ytan skulle jag erbjuda detta … vårt extremt lätta mantelmaterial är på något sätt också ganska tufft och styvt, och ytan av silikatstenen är mestadels lager av damm / fragment från meteorpåverkan.)

Kommentarer

• Tack – det här ser väldigt lovande ut! Bra eftertanke om exotiska material och fysiska utseende. (Jag ’ kommer att rösta på dig så snart jag har tillräckligt mycket rep för att göra det.)
• Ja, jag ’ Jag har tänkt på det lite mer sedan jag skrev mitt svar och ett svart hål som folket bor nära var det enda jag kunde komma på som till och med är något livskraftigt – och även det har tillräckligt med problem för att sätta det fast i realm of candy candy science)
• Ja, jag hade inte ’ inte glömt svarta hål. De skulle kräva en annan typ av handvåg, är allt (varför faller inte ’ resten av månen i den?).
• @KeithMorrison: det skulle vara sant för avstånd utanför kroppen ’ s ursprungliga yta. Om vi tar en punkt inuti solen, dock – säg någonstans vid halva solen ’ s radie – då skulle den punkten känna en högre gravitationskraft om hela solen ’ massan komprimerades till halva solen ’ s diameter.
• Jag gjorde några snabba beräkningar på detta. ” verklig radie ” för Ganymedes måste vara rGanymede = sqrt (massGanymede / massEarth) * rEarth eller cirka 1000 km (istället för 2634 km), vilket inte ’ låter för dåligt. Men densiteten måste då vara cirka 35000 kg / m ^ 3, mer än något normalt material på jorden .

Jag är ledsen, men det är omöjligt.

Ganymedes har 2,4% av jordens massa. Den massan är det som genererar tyngdkraften.

Om den hade mer tyngdkraft skulle det förvränga de andra månarnas banor och vi skulle veta om det. Vi känner till massan av varje väsentlig kropp i solsystemet (och faktiskt några av dem upptäcktes på grund av att de snedvrider banorna på saker som vi visste om och vi kunde gå och titta på rätt plats).

http://solarviews.com/eng/ganymede.htm

Du måste komma på ett sätt att uppnå dina mål som inte involverar tyngdkraften som vi känner det. Till exempel kloade fötter att förstå isen, magnetkängorna eller till och med bara studsa runt i istunnlar är alla möjliga.

Kommentarer

• Masskombinationer med radie till m ake gravitation! Om det var mycket mindre kan det ha en jordliknande allvar. Det är ’ varför ” variabel densitet ” -idén är mer användbar: om det fanns en mycket tätare (dvs. liten radie) kärna och ” människor ” var nära den, skulle G vara mycket högre.
• Det kan vara omöjligt, men inte av den anledning du nämner. Se ” vad händer om? liten planet ”
• @EricDuminil: Att ’ är för en asteroid med 2m diameter. Ganymedes är långt större än så.
• @ user151841: Om du ersätter Ganymedes med en fotboll av Ganymedes ’ massa, ingenting alls skulle förändras för Jupiter eller andra månar. Det enda som skulle förändras skulle vara allvaret på Ganymedes ’ yta. Samma sak händer (dvs. ingenting) om solen blir ett svart hål .
• @EricDuminil Tja som lyser upp den andra hälften av problemet . Om Ganymedes var storleken på en fotboll, men hade samma massa, skulle vi inte ’ inte veta att den var där, och vi skulle behöva räkna ut mysteriet med ” saknade måne ” av Jupiter. Vi skulle ha dragit slutsatsen att det fanns en mycket tät, mycket liten måne som var tvungen att vara där på grund av dess gravitationella effekter på banorna. Men om den ’ är tillräckligt stor för att vi kan se den, vet vi att den ’ är där, och från att se den kan vi förstå dess omlopp och härleda dess massa. Det finns ’ ingen väg runt det. Vi vet att det ’ finns det på ett eller annat sätt.

Låt oss spåra och ta reda på hur vi känner till massan / gravitationen på Ganymedes. (Läs längre här).

För det första måste vi beräkna jordens radie. Detta har varit känt med relativt hög noggrannhet under mycket lång tid. Sedan måste vi mäta vad jordens ”gravitationskraft”, eller massa, är, genom att använda ett föremål av en känd massa. Med detta i handen kan vi faktiskt beräkna solens massa med vetskap om dess avstånd till jorden (igen, vetenskapen har bevisat detta).

Härifrån kan vi mäta massan på vilken planet som helst i vårt solsystem med relativ lätthet.Med Jupiters massa nu känd kan vi faktiskt titta på Ganymedes och beräkna dess massa också.

När som helst, om det fanns ett fel (och var säker, finns det inte en tillräckligt stor för att utföra vad du begär), skulle det påverka våra mätningar av allt i den länkade kedjan. Så i ditt fall måste vi ha en grov felmätning av antingen Jupiters orbitalrörelser eller Ganymedes (eller sannolikt båda för att få den massa du behöver).

Det räcker att säga, det här är mycket osannolikt.

På din andra fråga, kolla in mängden strålning på Ganymedes. Klockan 8 på kvällen kommer det definitivt att förorsaka ditt jordliknande liv över tid.

Kommentarer

• Jag tror att ’ ett misstag i det papper du citerar .. Du kan bara få solens massa som beskrivs däri. För att få massan av en planet måste den ha en måne (metoden låter dig få massan av en central kropp – inte de som kretsar kring den). Så massan av Ganymedes är uppskattat – inte beräknat. Om det inte ’ bestäms av störningar från andra månar ’ kretsar, men att ’ är knappast trivialt.

Om ca ves roterar väldigt snabbt, skulle invånarna uppleva något de uppfattar som allvar medan de befann sig i grottan. När de gick utanför grottan skulle de bli nästan viktlösa.

Tänk dig att Ganymedes insida finns en sfär som roterar mycket snabbare än själva planeten. Varför? Du behöver en anledning, som vissa andra invånare ville ha en nöjesresa, men blev uttråkad och vänster, eller något som slog in i Ganymedes precis. Mellan Ganymedes yta och sfären kanske finns det ett lager av något flytande, med väldigt lite friktion. Inuti det är en snabbt snurrande sfär, eller åtminstone en ringring (munk). Invånarna där inne skulle tro att det fanns tyngdkraft utåt mot ytan. Att komma till dem kan kräva någon form av speciellt arrangemang, men om det arrangemanget är lufttätt , då kommer din luft att förbli på plats också.

Kommentarer

• Jag gillar den gigantiska gravitron-idén. Kanske kraschade något massivt, gammalt generationsfartyg, inbäddat själv in i ytan, samtidigt introducerar liv och en extrem snurrning.
• @Wazoople Eller kanske är Ganymedes fartyget, och något ringmaterial har glömt över tiden …

Möjligen finns det någon halvvetenskaplig eller magisk form av tyngdkraftsgeneratorer som genererar gravitation (som i många rymdoperor som Star Trek och Star Wars). Gravitation generatorer används för att tillhandahålla artificiell tyngdkraft i rymdskepp i många rymdoperor.

Och kanske placerade någon sådana tyngdkraftsgeneratorer under golven i förslutna luftfyllda grottor under Ganymedes yta. Ljuset i dessa grottor kan också vara artificiellt. Om grottorna är förseglade och lufttäta kommer luften att hållas inne i grottorna, och den artificiella tyngdkraften behövs inte för att behålla atmosfären, men kan vara nödvändig för att ge gravitationen för den mänskliga befolkningens hälsa.

Det anses faktiskt vara möjligt att det kan förekomma livsformer i flytande hav under de isbelagda ytorna på Ganymedes och andra månar i det yttre solsystemet. Så det du föreslår liknar vagt den spekulationen, förutom att du föreslår små luftfyllda grottor i isen istället för ett världsomspännande hav under isen.

Den kombinerade effekten av dessa tyngdkraftsgeneratorer borde öka Ganymedes totala tyngdkraft och få den att verka lite mer massiv än den faktiskt är . Men om dessa tyngdkraftsgeneratorer ligger under endast en liten del av den ganymediska ytan kan den totala effekten vara mycket liten.

Och när rymdprober sätts i omloppsbana runt Ganymedes kan de upptäcka effekterna av dessa allvargeneratorer, precis som de första månssatelliterna upptäckte masskoncentrationer (maskoner) i månen.

https://en.wikipedia.org/wiki/Mass_concentration_(astronomy) 1

Och möjligen kan analyser av de konstiga tyngdkraftsavläsningarna bevisa att de inte kan vara resultatet av ganymediska maskoner men måste orsakas genom genererad gravitation.

De kan leva i en centrifug som snurrar. Genom att kontrollera hastigheten (och luta golvet) kan generera vilken nivå av gravitation som helst som behövs, från Ganymedes till Jorden eller högre. Centrifugen lämnades där av en tidigare, mer avancerad civilisation som också lämnade alla deras andra livsuppehållande system. Är Jupiters intensiva strålning sannolikt lem för dem?

Kommentarer

• Välkommen till Worldbuilding! Ditt svar är bra, men du bör ta bort den sista meningen. Om du har en fråga till OP bör den ställas i en kommentar.Jag vet att du kan ’ t kommentera ännu, och att ’ alltid är ett problem för nya användare, men det finns massor av frågor som behöver ’ inget extra förtydligande. För närvarande kan du gå vidare och hoppa över alla frågor som du kan ’ t besvara utan mer info tills du får tillräckligt med rykte för att kommentera. Lycka till!

Själva Ganymedes är full av högdensitetsmaterial som volfram och uranavlagringar resulterar i en jordliknande totalmassa lätt 50 gånger så stor som den borde vara. Konstgjorda supertunga element utöver allt som någonsin tillverkats i ett laboratorium.

Ganymedes yta är täckt av ett tjockt lager av Cavorite Damm, vilket resulterar i att dess ovanligt höga densitet nästan helt avbryts, vilken tyngdkraft / masseffekt som filtrerar genom Cavoriten är bara ett par procent av dess naturliga styrka.

Inom grottorna påverkas inte allvaret och invånarna upplever jordnormala förhållanden.

Om du vill att själva ytan ska ha jordnormal tyngdkraft, kan du handvåva att Cavoriten dämpar effekterna av tyngdkraften så att den faller av mycket snabbt, t ex: över några meter. Förkorta längden på tyngdkraftsvågorna till något du kan mäta på en yardstick. Det betyder att du kan gå som vanligt, men kasta en boll högt upp i luften och den kommer inte att komma ner igen.

Tillägg:
Efter att ha gått bort och letat upp materialtätheten insåg jag att den erforderliga densiteten för att Ganymedes ska vara bokstavligen 5000 gånger så massiv som den ser ut ligger långt bortom volfram eller uran eller till och med Osmium eller Kalium.
Du behöver ett material med en densitet på 779,634,464,751,96 kg / m ^ 3 för att göra det.

Jag har korrigerat mitt svar i enlighet med detta.

Kommentarer

• Jag var ute med 10 i min densitetsberäkning och trodde att du ’ d behöver ett konstgjort supertätt element … Lite besviken behöver du bara volfram.
• Ansvarsfriskrivning. Jag har ingen aning om en kärna av volfram och uran avlagringar skulle vara tillräckliga för att producera en jordliknande massa! Men kontroll av järn efter molvikt skulle förmodligen vara en användbar jämförelse. är 19600 kg / m ^ 3. Så tekniskt sett ’ är någonstans mellan 2 och 3 gånger så tät. Du ’ d behöver något 5 gånger tätare än volfram för att uppnå jordlik massa med Ganymedes. Uran är mindre tät än Volfram vid 18900 kg / m ^ 3. Så ja. du ’ behöver förmodligen ett artificiellt supertätt element. Lycka till med att tillverka en som inte är ’ ett löjligt kortlivat radioaktivt element.
• Osmium är 22590 kg / m ^ 3, fortfarande inte livskraftigt för detta, och H kalium ( det tätaste materialet som någonsin gjorts i ett laboratorium) är lite tätare vid 22610 kg / m ^ 3.
• Jag tror att du hade rätt första gången … Att få samma tyngdacceleration (vid ytan) som Jorden (9,81 $ m / s ^ 2 $), men håll samma radie, Ganymedes (1,5 $ m / s ^ 2 $) behöver bara bli cirka 7 gånger tyngre ($ a \ propto m $), därför 7 gånger mer tät. Dess nuvarande densitet är cirka 2 $ g / cm ^ 3 $ så det tar oss till cirka 15 $ g / cm ^ 3 $. Vilket är lätt att uppnå med normal materia.

Jag tror att din enda ”realistiska” lösning är en gravitation generator med mycket begränsat intervall. Om Ganymedes faktiska gravitationsattraktion var större än den borde vara, skulle det påverka dess omloppsbana, och omloppsbana för allt annat som kom nära det, som skulle ha upptäckts på avstånd av astronomer.

En gravitation generator (förmodligen byggd och sedan övergiven av vissa forntida arter) som bara nådde ett mycket kort avstånd ovanför ytan, så att atmosfären och invånarna håller ordentligt rotade, men inte tillräckligt långt för att påverka orbitalegenskaper bör fylla räkningen. gravitationsfält skulle inte agera på det sättet, men eftersom du uppfinner en tyngdkraftsgenerator som genererar konstgjord tyngdkraft är du helt fri att låta den konstgjorda tyngdkraften bete sig på ett icke-standardiserat sätt.

Kommentarer

• Gravitation genereras av massa och har ett oändligt intervall. Hur kan du kringgå detta ur vetenskaplig synvinkel?
• @ L.Dutch Affischen är poserar en konstgjord generator av gravitationsfält som inte behöver inte massa och har en kort räckvidd. Inget behov av att faktiskt uppfinna det eftersom detta är WorldBuilding och inte fysik.
• Topologiskt sett kan du se tyngdkraften som en fördjupning i rymdtid (dvs: den gamla gummidukens demo) Generellt sett är snedvridningen över ett stort område och fördjupningen är mycket ytlig, så om du ville för att ha ett nära avstånd från gravitationen måste du ’ behöva ” skrapa upp ” rymdtid för att göra det. som att ta tag i en del av arket och dra ihop det så att det hänger löst i mitten. Om jag visste hur jag faktiskt skulle genomföra det hade jag ’ vunnit ett nobelpris: P

Vissa svar är lite vilseledande – särskilt de som citerar artikeln Scientific American . Du kan bara få massan av det primära objektet från enkel omloppsmekanik. Så du kan inte få Ganymedes massa helt enkelt genom att observera radien och tiden för dess bana runt Jupiter (det är ett ganska bra sätt att få Jupiters massa – men det är inte poängen Varje objekt vid Ganymedes radie skulle kretsa kring Jupiter under samma period – oavsett dess massa.

För en sfär av given storlek beror gravitationens fält vid ytan på densiteten så att:

$$ \ rho = \ frac {3g} {4 \ pi G r} $$

Så om du vill ha jordgravitation på en planet i storlek Ganymedes, skulle du behöva göra den av material med en densitet på ungefär $ 15 \ space g / cm ^ 3 $ .

Det här är ganska tätt – ungefär tre gånger jordens densitet. Om Ganymedes mestadels består av några mycket täta element som Tungsten eller Uranium (som nämnts av @Ruadhan) skulle det fungera.

Kommentarer

• Jag ’ jag är rädd att det verkligen inte skulle ’ t fungerar. Av m y räknar, du ’ d behöver ett material som är minst 7 faktorer på 10 tätare än det tätaste materialet som någonsin tillverkats eller hittats för att göra ganymedes fjärr så tung som jorden. men om vi antar att utomjordingar skapade en konstgjord planetoid av stabila supertunga isotoper och belagde den i mer normala material, så skulle ’ göra det. Volfram och uran är ganska småskaliga jämfört med kraven.
• Se anmärkning ovan – Jag gjorde ett misstag första gången, men jag tror att denna beräkning är korrekt. En liten, tät planet kan lätt ha ett jordliknande gravitationsfält. Det kan vara ganska osannolikt, men vanliga metaller är mycket täta (som du sa i ditt första svar!)

Magnetizm

Byt ut gravitationen med magnetizm. Befolkningen i dina grottor känner bara till metall. Inget trä, inga pälsar, inga plaster. De bär stål, bygger av stål, och maten är .. komplicerad. Under grottorna finns en kraftfull magnetismkälla – forntida rymdskepp eller naturfenomen. (det förklarar varför de har så mycket järn till att börja med)

Så, alla metallföremål trycks ner och eftersom människor inte har något annat fungerar det precis som gravitationen. Förutom att människor nästan flyger upp om de är naken – men det kan du också använda i din berättelse.

Kommentarer

• Jag gillar den här idén, ganymed är fylld med sällsynta jordarter är inte ’ t bortom möjligheten också.

Ganymedes är inte en naturligt bildad måne; det är ett främmande rymdskepp som bortförde människor i [infoga] ålder som sedan besegrade sina fångare och bodde inne i rymdskeppet, som sedan drev tills det fångades av Jupiter. Rymdskeppet har naturligtvis konstgjord tyngdkraft och är byggt kring en reaktor i kärnan, men reaktorn är i beredskapsläge och förser bara de människor som bor där med syre, vatten etc. som behövs för deras överlevnad. De odlar främlingen och jorden planterar utomjordingar som samlats för studier och kanske har några husdjur också, som också ursprungligen samlats av utomjordingarna.