Die Idee eines Planeten, auf dem Ammoniak Wasser als vorherrschende Flüssigkeit in der Umwelt ersetzt, ist in der Science-Fiction sehr beliebt. Ich habe versucht, ein Szenario zu entwickeln, in dem solche Ozeane aus astrophysikalischer Sicht plausibel sind. Es scheint mehrere Probleme bei der Entwicklung einer solchen Umgebung zu geben.
Das große Problem ist Wasser und wie es mit Ammoniak interagiert. Jeder Planet mit Ammoniak wird während seiner Entwicklung auch Wasser bekommen haben, da diese Eisarten dazu neigen, zusammen zu hängen. Ammoniak wirkt nun als Frostschutzmittel für Wasser. Während Wasser bei den Temperaturen, bei denen man flüssiges Ammoniak erwarten würde, fest wäre, führt die Frostschutzsituation zu mit Ammoniak gesättigten Wasserozeanen unter dem Gefrierpunkt. Das ist interessant und passiert wahrscheinlich in den unterirdischen Ozeanen mehrerer Eismonde, aber es ist kein Ammoniakozean.
Also ist es wichtig, das Wasser loszuwerden. Das ist allerdings schwieriger als man denkt. Wir können es nicht loswerden, indem wir Wasserstoff entfernen, da wir ihn für das Ammoniak benötigen. Sauerstoff zu entfernen klingt nach einer guten Idee. Dies ist jedoch unpraktisch, da es das dritthäufigste Element im Universum ist . Und um die Sache noch schlimmer zu machen, ist das meiste, was wir Gestein nennen, Sauerstoff.
Die Massenhäufigkeit der neun am häufigsten vorkommenden Elemente in der Erdkruste beträgt ungefähr: Sauerstoff 46 % , Silizium 28 %, Aluminium 8,2 %, Eisen 5,6 %, Kalzium 4,2 %, Natrium 2,5 %, Magnesium 2,4 %, Kalium 2,0 % und Titan 0,61 %. Andere Elemente kommen mit weniger als 0,15 % vor.
Damit bleiben mir Kohlenstoffplaneten , die man um Weiße Zwerge und Pulsare herum erwarten könnte, oder Eisenplaneten ohne Mantel. Beide haben zwangsläufig ihre eigene, sehr interessante Biochemie und sind wahrscheinlich für Ammoniakozeane ungeeignet. Gasriesen sind auch keine akzeptable Lösung.
Ich sehe keinen besonderen Grund, warum eine Eisenwelt oder eine Kohlenstoffwelt für Ammoniakozeane ungeeignet sein sollte.
Das große Problem mit einer Eisenwelt ist, wie man eine erhält, die überhaupt erhebliche Mengen an flüchtigen Stoffen enthält. Aber wenn Sie z. B. postulieren, dass flache Ozeane durch Kometenbeschuss abgelagert wurden, nachdem sie entstanden sind, dann ist alles in Ordnung. Eisen wird den Sauerstoff direkt aus dem Wasser reißen, wenn es genügend Zeit und gute Katalysatoren hat ... und Ammoniak würde diesen Prozess beschleunigen, da es wirklich gut darin ist, Metallionen zu solvatisieren. Eisen reagiert nicht ohne weiteres mit Stickstoff oder Ammoniak, und jedes bisschen Wasserstoff, das aus Wasser freigesetzt wird und das Eisen zerstört, ist mehr Wasserstoff, der jetzt frei ist, um sich an Stickstoff zu binden und mehr Ammoniak zu bilden. Was wirklich cool wäre, wäre, wenn Sie einen geschichteten Ozean mit Eisen/Nickel-Carbonyl auf dem Boden und darüber schwimmendem Ammoniak bekommen könnten ... aber ich habe keine Ahnung, ob das chemisch stabil wäre,
Mit geeigneter Zeit, Hitze und/oder Katalyse wird Kohlenstoff auch den Sauerstoff direkt aus Eisenoxid und Wasser herausreißen. In Abwesenheit von Ammoniak wird ein Kohlenstoffplanet also viel CO und CO2 in seiner Atmosphäre haben, zusammen mit Methan und möglicherweise etwas Formaldehyd – aber wahrscheinlich mehr CO als CO2, da der Sinn von a Kohlenstoffplanet ist, dass das C/O-Verhältnis von Sauerstoff weg und hin zu Kohlenstoff geneigt ist. Mit der Zugabe von viel Wasserstoff, um auch mit Stickstoff zu reagieren und Ammoniak zu bilden, verbindet sich alles noch vorhandene CO2 mit Ammoniak, um festes Ammoniumcarbamat zu bilden, und Sie können mit Reaktionen von Ammoniak und CO enden, um Isocyanate zu produzieren - aber Sobald der gesamte verfügbare Sauerstoff in diesen Feststoffen eingeschlossen ist, zerstört überschüssiger Kohlenstoff Ammoniak nicht wie Wasser. Es wird jedochgenug Ammoniak zum Umlaufen, um sicherzustellen, dass der gesamte Sauerstoff, der nicht in Gestein eingeschlossen ist, in komplexen Kohlenstoff-Stickstoff-Verbindungen eingeschlossen wird, haben Sie einen Ammoniak-Ozean voller allerlei guter Dinge, aus denen Sie Leben machen können .
Sie müssen den Sauerstoff nicht aus dem Planeten entfernen, nehmen Sie ihn einfach aus dem leichten Kreislauf. Der in Felsen eingeschlossene Sauerstoff ist eigentlich genau dort, wo Sie Ihren Sauerstoff haben wollen. Nun stellt sich die Frage, wie Sie den größten Teil Ihres atmosphärischen 02 einfangen?
Eine mögliche Lösung sind so etwas wie diese sauerstoffabsorbierenden Kristalle. https://www.sciencedaily.com/releases/2014/09/140930113254.htm
Jetzt geben diese speziellen Kristalle den Sauerstoff unter Hitze oder Druck frei, also sind sie nicht ganz richtig. Sie haben jedoch eine hohe Speicherdichte, und der Artikel spricht darüber, wie die genaue Mischung von Kobalt und organischen Verbindungen die Aufnahme- und Freisetzungseigenschaften verändert. Es ist nicht allzu weit hergeholt, sich vorzustellen, dass ein metallreicher Planet Kristalle wie diese bildet, die dann den größten Teil des Sauerstoffs absondern, bevor sie begraben werden.
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