<div dir="ltr">This deep vents life we know on Earth, needs oxygen. It gets it from green plants in our case. Worth to remember.</div><div class="gmail_extra"><br><br><div class="gmail_quote">On Sun, Nov 17, 2013 at 5:33 PM, Anders Sandberg <span dir="ltr"><<a href="mailto:anders@aleph.se" target="_blank">anders@aleph.se</a>></span> wrote:<br>
<blockquote class="gmail_quote" style="margin:0 0 0 .8ex;border-left:1px #ccc solid;padding-left:1ex">OK, now I have the time to run my code, based on what I have gathered from the exoplanet literature. Welcome to dry and wet Double-Earth:<br>

<br>
A lot hinges on whether we assume Double-Earth started out beyond the iceline and moved inwards, in which case it will be really wet, or started out close to the sun and never got much volatiles. In the first case the mass will be about 3 Earths and the average density 37% of Earth, with a surface gravity of 0.73 g and an escape velocity of 13.6 km/s. This will have an ocean hundreds of kilometres deep, surrounding a rocky core covered with high pressure warm ices. In the second case the mass will be 15 Earths, the density will be 167%, gravity 3.4 g and escape velocity 30 km/s.<br>

<br>
Note that if the component rock contributes water like on Earth, a planet with 15 times the mass but only 4 times the area will have 3.75 times deeper hydrosphere, assuming everything equal.  That means 16 km deep oceans - "dry" Double-Earth might still be a waterworld.<br>

<br>
Now we need to make some guesses at atmosphere and temperatures. The basic temperature for a greybody with Earthlike albedo at this orbital distance (1 AU around a sun-like star) is 250 K, if we add the 36 K greenhouse correction of Earth this becomes 13 degrees C average.<br>

<br>
In the wet case the scale height is 11.3 km - air pressure will be 36% less at this altitude. The temperature needed for a molecular species to escape is 1.49 times on Earth: in this case hydrogen certainly escapes and I think helium will escape (it depends on the exosphere temperature, something that is hard to calculate). Methane and ammonia could be retained, but if there is life and oxygen they will have been turned into carbon dioxide and nitrogen.<br>

<br>
In the dry case scale height is 2.4 km: clouds will be very low. The retention temperature is 7.5 times Earth - dry Double-Earth could potentially retain hydrogen gas. This means that potentially it could have gathered a much denser atmosphere from the beginning, potentially turning into a gas giant. Note however that by assumption we had it form in the "dry" zone near the star, so it might not have accumulated that much. We should still expect it to have a denser atmosphere than the wet case.<br>

<br>
If we make the assumption that the surface pressure is proportional to surface gravity (might make sense in this particular case) wet Double-Earth has surface pressure 0.73 and dry Double-Earth surface pressure 3.4 atmospheres. Let's also assume the mean wind speed is a terrestrial 10 m/s - again, this is hard to evaluate without running a full model. Finally, most doubtfully, let's assume the rotation period is 24 hours.<br>

<br>
In this case wet Double-Earth gets air density 0.9 Earths. The radiative timescale of 1.8 days and advection timescale of 1.4 days - this means that the weather is complex like on Earth, and responds rather quickly to seasons (ah, I implicitly assumed an Earth-like axial tilt: things will get really strange if it is more extreme). Wet will have about 9-10 jet-streams (Earth has about 7). Dry Double-Earth instead has surface air density is 4.3 times Earth, fast timescales and 10 jet streams. Not too alien.<br>

<br>
Weather is partially driven by buoyancy. On wet Double-Earth this is weaker: clouds will be taller and move more ponderously, while on dry Double-Earth the higher gravity will make small density differences generate more force: flatter, more intense convection. The strength of hurricanes depends on the temperature difference between the ocean and the stratosphere; I do not know how to calculate this, but I note that in the absence of land they can run much longer before drifting too far towards the poles that they dissipate. I am a bit uncertain about whether latitudinal mixing is strong enough to keep the poles too warm to form ice sheets or not. I suspect the lack of land will destabilize ice.<br>

<br>
If we assume 20% oxygen, then dry Double-Earth will have 537 mmHg partial pressure oxygen - toxic to humans. Even worse, the partial pressure of CO2 will be 10.4 mmHg - causing hypercapnia in humans. Still, local life could likely evolve to handle that with little problem. Wet Double-Earth looks pretty OK for humans.<br>

<br>
The radiogenic heating (assuming an Earthlike composition) of dry Double-Earth is 3.34 times higher than on Earth, 0.29 W/m^2. Still not enough to melt the crust into an Io-like volcanic mess, but it is far more active. Wet Double-Earth will have less radiogenic heating than Earth, although this is complicated by the very different composition. I still get continental drift (hence churning the ice crust), but it is not as vigorous and it will stop earlier (reducing convection in the deep ocean, likely strongly reducing the available minerals to life).<br>

<br>
Mountains on wet Double-Earth will tend to be 1.37 times taller than on Earth, but they will all be on the bottom of the super-deep ocean. On dry Double-Earth they will be just 0.29 times the height - the local Mount Everest will be just 2.4 km. Given my guess at mean ocean depths, this means that it will indeed be a waterworld.<br>

<br>
If one buys the idea that Coriolis-Lorenz dynamos in the core scales as sqrt(density/period) the magnetic field of wet Double-Earth will be 60% of Earths, while dry Double-Earth 130% - not an enormous difference, although wet Double-Earth will be less protected. Note that it has an enormous store of volatiles to bleed off, though. The higher cosmic radiation might be nasty for beings on the surface, but the water absorbs it fine.<br>

<br>
The optical depth of the atmospheres on the Double-Earths will be the same as on Earth (because of my assumption of pressure = surface gravity), so you can see the same distance. The vertical optical depth is 1.37 times more than Earth on wet Double-Earth: the sky is more milky, but not too alien. On dry Double-Earth it is just 1.1: almost normal. If you were to fly a plane, it would however turn dark blue at a much lower altitude.<br>

<br>
On the oceans, waves would be moving differently. On wet Double-Earth they would move at 85% of Earth speed, while on dry Double-Earth 184%. The height would of course scale inversely with gravity: 136% on wet Double-Earth, but just 29% on dry Double-Earth. So the seas would be choppier but slower in the wet case (but the waves will have more energy per square meter), while the dry case would have fast low swells.<br>

<br>
To sum up: both Double-Earths are waterworlds, but one is *deep*. Neither has any land. Both might have interesting deep sea vent ecologies, the wet case around vents in the high pressure ice and the dry case more terrestrial-style vents (which are more common than on Earth). On the surface the ocean has weather like on Earth, either strangely tall or fiercely squat clouds. Life could probably thrive on both worlds, but would be limited by minerals: no land, no surface weathering, and hence less minerals added to the oceans. Getting into space from wet Double-Earth is about as tough as on Earth, while dry Double-Earth is pretty tough to get away from.<span class="HOEnZb"><font color="#888888"><br>

<br>
-- <br>
Dr Anders Sandberg<br>
Future of Humanity Institute<br>
Oxford Martin School<br>
Oxford University<br>
<br>
______________________________<u></u>_________________<br>
extropy-chat mailing list<br>
<a href="mailto:extropy-chat@lists.extropy.org" target="_blank">extropy-chat@lists.extropy.org</a><br>
<a href="http://lists.extropy.org/mailman/listinfo.cgi/extropy-chat" target="_blank">http://lists.extropy.org/<u></u>mailman/listinfo.cgi/extropy-<u></u>chat</a><br>
</font></span></blockquote></div><br><br clear="all"><div><br></div>-- <br><div dir="ltr"><a href="https://protokol2020.wordpress.com/" target="_blank">https://protokol2020.wordpress.com/</a><br></div>
</div>