Ist es möglich, dass der Boden eines Wüsten-Exoplaneten so kupferreich ist, dass seine Oberfläche größtenteils von grün-blauen Wüsten bedeckt ist?

Nickelverbindungen.

Quelle

Nickel ist fast so häufig wie Eisen im Universum; Ich verweise Sie auf die schöne Tabelle Dutch veröffentlicht. Der Kern der Erde besteht aus Nickel und Eisen und daraus bestehen auch viele metallische Asteroiden. Nickeloxid (abgebildet) ist ein fantastisches Grün, aber viele der Nickelverbindungen haben die gewünschten Blau- und Grüntöne.

http://wwwchem.uwimona.edu.jm/courses/nickel.html#:~:text=Nickel%20oxide%20is%20a%20powdery,nickel%20hydroxide%2C%20carbonate%20or%20nitrat .

Nickelverbindungen

Nickel ist vor allem für seine zweiwertigen Verbindungen bekannt, da die wichtigste Oxidationsstufe des Elements +2 ist. Es gibt jedoch bestimmte Verbindungen, bei denen die Oxidationsstufe des Metalls zwischen -1 und +4 liegt. Blau und Grün sind die charakteristischen Farben von Nickelverbindungen und sie sind oft hydratisiert.

Nickelhydroxid tritt normalerweise als grüne Kristalle auf, die ausgefällt werden können, wenn wässriges Alkali zu einer Lösung eines Nickel(II)-Salzes gegeben wird. Es ist in Wasser unlöslich, löst sich jedoch leicht in Säuren und Ammoniumhydroxid.

Nickeloxid ist ein pulvriger grüner Feststoff, der beim Erhitzen gelb wird. Es ist schwierig, diese Verbindung durch einfaches Erhitzen von Nickel in Sauerstoff herzustellen, und sie wird bequemer durch Erhitzen von Nickelhydroxid, -carbonat oder -nitrat erhalten. Nickeloxid ist leicht löslich in Säuren, aber unlöslich in heißem und kaltem Wasser.

Ich könnte mir vorstellen, dass eine Welt, die einen späten Beschuss mit nickelreichen Meteoriten hatte, eine mit Nickelverbindungen angereicherte Oberfläche haben könnte.

Olivin.

https://en.wikipedia.org/wiki/Olivine

Das Mineral Olivin (/ˈɒl.ɪˌvin/) ist ein Magnesium-Eisensilikat mit der chemischen Formel (Mg2+, Fe2+) 2SiO 4. Es ist eine Art Nesosilikat oder Orthosilikat. Als Hauptbestandteil des oberen Erdmantels[8] ist es ein gewöhnliches Mineral im Untergrund der Erde, verwittert jedoch schnell an der Oberfläche.

Olivin erhält sein Grün von Magnesium und Eisen. Es ist nicht selten. Ich dachte mir, irgendwo muss grüner Sand sein, weil er aus Olivin besteht. Ja.

https://amazing.zone/green-sand-beach

Der treffend benannte grüne Sandstrand auf Hawaii erhält seine Farbe vom Olivin.

Es scheint schwierig zu sein.

In Bezug auf die Häufigkeit ist Kupfer etwa 3 Größenordnungen weniger häufig als Eisen, wenn wir uns das Sonnensystem ansehen

Das bedeutet, dass Sie im Durchschnitt für jedes Mol Kupfer etwa 1000 Mol Eisen haben.

Erschwerend kommt hinzu, dass Kupfer (8.96$g/cm^3$@RT, 8.02$g/cm^3$wenn flüssig) ist auch dichter als Eisen (7,87$g/cm^3$@RT, 6,98$g/cm^3$wenn es flüssig ist), bedeutet dies, dass Eisen auf einem differenzierten Planeten über Kupfer schwimmt, wodurch Kupfer an der Oberfläche noch knapper wird, selbst wenn Sie mit gleicher Anfangshäufigkeit begonnen haben.

Vielleicht kam es von außen:

Wie L.Dutch richtig erwähnt hat, kann so viel Kupfer in der Oberfläche des Planeten nicht so häufig nur der Entstehung des Planeten zugeschrieben werden. Aber was ist mit einem späteren Import von außen?
Ich meine: Kupfer wurde in Meteoriten entdeckt:

https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0032063320303056

In diesem Artikel berichten wir über die Häufigkeit und Mineralvorkommen von Kupfer in H-Chondriten, identifizieren Cu-Trägerminerale und interpretieren ihre Verteilung im Kontext von Prozessen, die Mutterkörper beeinflusst haben müssen. Dies führt uns zu der Vermutung, dass einige Teile von S-Typ-Asteroiden Cu in einer Form und Menge enthalten, die den Anforderungen einer potenziell wirtschaftlich und ökologisch effizienteren Ausbeutung genügen würden.

So könnte man in der Geschichte des Planeten ein Ereignis entwerfen, bei dem viele Asteroiden mit Kupfer ankamen und die Oberfläche mit dem Mineral bevölkerten.

Oder die vulkanische Aktivität half:

Ja, das Kupfer ist normalerweise im Inneren des Planeten eingeschlossen, nicht in der Oberfläche. Aber vulkanische Aktivität kann große Kupfervorkommen in ihnen konsolidieren:

https://www.sciencedaily.com/releases/2015/02/150209113220.htm

Kupfer bildet sich in Verbindung mit Vulkanen wie denen rund um den pazifischen Feuerring.

Professor Blundy und Kollegen spekulieren, dass sich heute Kupfervorkommen unter vielen aktiven Vulkanen bilden, einschließlich des Vulkans Soufrière Hills auf der winzigen Karibikinsel Montserrat, der seit 1995 ausbricht.

Und dann, nach ein paar Jahrhunderten, braucht man nur noch ein Erdbeben oder einen Kontinentaldriftbruch oder (warum nicht?) einen weiteren Meteoriten, um diese großen Kupfervorkommen freizulegen und seine blaue Wüste zu erschaffen.

Chemisch findet man Kupfer tendenziell in enger Verbindung mit Silber und Gold. Mir wurde gesagt, dass es einmal (sogar noch in den 1960er bis 1970er Jahren) Gehaltsabrechnungen für die Anaconda-Kupfermine in Montana (damals die größte Kupfermine der Erde, sowohl nach Produktion als auch nach Fläche/Volumen) wurden ausschließlich aus Silber und Gold gewonnen, die als Nebenprodukte der Kupferproduktion produziert wurden, die der Grund für den Betrieb der Mine war.

Wie in einer anderen Antwort erwähnt, ist Kupfer jedoch im Vergleich zu Metallen wie Eisen, Magnesium, Aluminium und den Alkalimetallen relativ knapp – etwa tausendmal knapper als Eisen.

Eine Möglichkeit, dies zu umgehen, wäre, dass etwas das meiste Eisen in der Kruste des Planeten irgendwann in seiner Geschichte verbraucht hat (vielleicht Nano-Mining durch eine Rasse von Vorfahren, die die Galaxie vor einer Milliarde Jahren kolonisiert haben und dann verschwunden sind). Die meisten anderen häufigeren Metalle haben entweder weiße oder nur schwach gefärbte Oxide. Kombinieren Sie das mit einer langen Erosionsperiode, die Art, die alluviale Goldvorkommen auf der Erde hervorbringt, und Sie könnten tief liegende Gebiete erhalten, ursprünglich Flussauen oder Deltas, die mit Kupferverbindungen angereichert sind, aber mit der gesamten Kruste eisenarm ( außer in Hotspot-Vulkanregionen, wo Eruptionen Eisen aus Mantelgestein nachfüllen würden).

Jetzt würde ein Übergang von nass zu trocken diese Überschwemmungsgebiete in flachen, trockenen Schlick verwandeln – der, anstatt durch Eisen beige oder orange gefärbt zu werden, aufgrund der angeschwemmten Kupferanreicherung grün bis blau sein könnte.

Ihre Wüsten könnten nicht wegen Kupferstaub, sondern wegen Algen blau sein.

Genauer gesagt, eine bestimmte Kieselalgenart, die auf eurem Planeten beheimatet ist, die seltsamerweise resistent gegen biologischen oder physikalischen Abbau ist und aufgrund ihrer Phycocyanin -ähnlichen Pigmente eine besonders satte blaue Farbe hat. Über Milliarden von Jahren könnten sie sich zu einem Hauptbestandteil des Staubs und Schlicks Ihres Planeten ansammeln und würden mit den Winden wehen, um riesige, farbenfrohe Dünen in Ihren Wüsten zu bilden.

Pigmente neigen dazu, im Laufe der Zeit durch Einwirkung von Licht und insbesondere ultraviolettem Licht zu bleichen. Vielleicht gibt es genug konstante Algenproduktion, um den verblichenen Sand zu bedecken, oder Ihre Spezies widersteht diesem Effekt aufgrund einer Seltsamkeit in ihrer Silikathülle oder in der Mischung von akzessorischen Pigmenten in ihrem Zytoplasma.

Das ist komplizierter als es klingt. Der meiste rote Sand oder Boden ist das Ergebnis von Eisen(III)-oxid. Sesquioxid-Verbindungen wie diese sind aufgrund einer Handvoll spezifischer Aspekte der Geochemie der Erde ein äußerst häufiger Bestandteil des Bodens. Kupfersesquioxid ist derzeit nur theoretisch als eigenständige Verbindung, und die Oxide niedrigerer Ordnung sind in Böden nicht nur nicht üblich, sondern auch nicht wirklich blau oder grün.

Wir müssen uns also eine andere Geochemie als die der Erde ansehen, damit dies funktioniert.

Zu den Möglichkeiten, die mir in den Sinn kommen, gehören:

Basische Kupfercarbonate.

Insbesondere Malachit und Azurit. Beide können in erdähnlichen Geochemien vorkommen, aber die Bedingungen, die erforderlich sind, um eine Wüste damit zu färben, sind hier auf der Erde nicht ohne weiteres vorhanden. Malachit reicht von einem tiefen Waldgrün bis zu einem blassen Meeresschaumgrün, während Azurit ein dunkles Blau ist. Theoretisch könnten Sie auf einem besonders trockenen Planeten eine Wüstenform haben, bei der der „Sand“ aus diesen beiden Mineralien besteht, anstatt aus Kieselsäure, wie es hier auf der Erde üblich ist, und er sollte vom Weltraum aus eine schöne blaugrüne Farbe haben .

Nickel- und/oder Chromoxide

Nickel(II)-oxid und Chrom(III)-oxid haben beide einen ziemlich schönen Grünton, und beide können sich so verhalten, wie es zum Färben einer Wüste erforderlich ist. Sie würden jedoch beide einige Verschiebungen in der Geochemie erfordern, um weit genug verbreitet zu sein, um ein solches Ergebnis zu erzielen, insbesondere eine atypisch geringe Verfügbarkeit von Eisen in der Planetenkruste. Auf diese Weise können Sie keinen Blues bekommen, aber vom Weltraum aus gesehen könnten die Grüns bei einer begrenzten oberflächlichen Betrachtung leicht mit erdähnlichem Pflanzenleben verwechselt werden.

Bestimmte hydratisierte Metallsalze

Hydratisiertes Kupfer(I)-Chlorid hat eine schöne grünliche Farbe (eigentlich ziemlich ähnlich dem oben erwähnten Chrom(III)-Oxid), Kupfer(II)-Chlorid-Dihydrat und Kupfer(II)-Sulfat-Pentahydrat sind das klassische „Kupferblau“ und eine Handvoll anderer ionischer Kupfersalze erzeugen ebenfalls ähnliche Farben, wenn Wasser in der Kristallmatrix vorhanden ist. Der Fall ist ähnlich für Eisen(II)-Salze mit Wasser in ihrer Kristallmatrix, die eine ziemlich eigentümliche meerschaumgrüne Farbe haben. Damit dies funktioniert, muss flüssiges Wasser relativ selten sein, aber Wasser muss chemisch verfügbar sein, damit sich die Salze bilden können und nicht austrocknen, da die wasserfreien Formen immer unterschiedlich gefärbt sind.

Ein paar Gedanken:

In dem Buch The War With Earth wird ein Gasriese, der von einer nahe gelegenen Supernova gebraten wurde, so heruntergebracht, dass sich der metallische Kern beim Abkühlen in charakteristische Schichten auf der Grundlage der Masse trennt, sodass jedes Element eine halbreine Schicht bildet. In einem solchen Szenario würde das gesamte Kupfer in einer Schicht abgeschieden, und wenn die oberen Schichten eines solchen Körpers abgelöst würden, wäre die resultierende Oberfläche nahezu reines Kupfer. Angesichts der Zeit, der Atmosphäre und des Verschleißes könnte dies bedeuten, dass ein Welt- / Sternensystem, das mit so etwas beginnt, sehr kupferreich sein könnte.

Etwas realistischer, wenn das Leben des Planeten stark von Kupfer abhängig ist, dann könnten die Organismen das gesamte mögliche Kupfer auf dem Planeten absondern – Mineralien verdauen und so weiter. Wenn Sie nun eine absterbende oder biologisch abgelagerte Schicht toter Organismen haben, kann die Oberfläche, die zu Ihrer Wüste wird, stark mit Kupferverbindungen (dem Kupferäquivalent von Diatomeenerde) angereichert sein.

Kupferoxide sind rot ( Cu ₂ O alias Cuprit) oder schwarz ( CuO ). Ich arbeite mit Cuprit und es kann auch schwarz aussehen. Die rote Oxid-Grundierung basiert auf Kupferoxiden, als Beispiel dafür, wie sie klein zerkleinert aussehen; Die Rückstände vom Polieren von Cuprit haben eine sehr ähnliche Farbe wie Rost.

Allerdings sind Kupferkarbonate (basisch , Chloride, Sulfate und Acetate) blau oder grün. Einige meiner Cuprite haben grünliche Einschlüsse. Wenn Sie genug Kupfer in Ihre Welt einbauen können, sollten diese nicht allzu schwer zu erklären sein. Das Karbonat zum Beispiel, bildet sich unter (Erd-)Umgebungsbedingungen ebenso wie das Chlorid in Gegenwart von Kochsalz .

Genauso wie die Sauerstoffanreicherung der Ozeane der Erde, die durch die Entwicklung der Photosynthese verursacht wird, zu massiven gebänderten Eisenablagerungen hier auf der Erde führt, ist es möglich, dass eine Form von Mikroben im Laufe eines Jahres große Ablagerungen grüner Kupferverbindungen verursachen und aufrechterhalten kann paar Milliarden Jahre. Ohne Plattentektonik werden solche Ablagerungen möglicherweise nicht durch natürliche Prozesse zerstört, sodass selbst ein sehr langsam wirkender biologischer Prozess im Laufe der Zeit enorme Auswirkungen haben könnte.

Eine Kombination aus Mikroben, Pflanzen und sogar Tieren könnte verwendet werden, um Konzentrationen von fast allem zu erklären, was ansonsten aufgrund reiner Geophysik unwahrscheinlich wäre.

Wir verwenden Bakterien, um Kupfer aus Erzen zu extrahieren , wir sind ein Tier, das Bakterien verwendet, um Kupferverbindungen auf der Oberfläche des Planeten zu konzentrieren, die sonst in den Mantel in einer Menge nahe der durchschnittlichen Häufigkeit im Sonnensystem eingemischt würden.

Siehe auch: https://www.nature.com/articles/ismej200775 .

Nur um eine andere Ansicht zu geben - beachten Sie, dass alles auf Ihrem Planeten einfach grün (ähnlich) erscheinen kann, nicht wegen der reflektierenden / absorbierenden Eigenschaften des Materials (Oberfläche), das Sie betrachten, sondern weil das Licht das Material erreicht nicht reinweiß, zB:

• Wenn die Sternausgabe bläulich ist (kann nicht wirklich für volles Grün gehen) , wird alles, was Sie betrachten, anstatt über das gesamte sichtbare Spektrum verteilt zu sein, in Richtung dieser Farbe verzerrt (stellen Sie sich jemanden vor, dessen Hemd unter der Mittagssonne leuchtend rot ist - unter blauem Disco-Reflektorlicht würde es anders aussehen)

• Wenn die Planetenatmosphäre einen Teil des Lichtspektrums blockiert (kann auch mit oben kombiniert werden), ändert sich auch die wahrgenommene Farbe (beachten Sie, wie große Feuer oder Vulkanausbrüche die Farben ändern, ebenfalls verwandt, aber anders: Fotografie, die mittags aufgenommen wurde vs. Sonnenaufgang / Sonnenuntergang )

Sie können beide mit allen vorherigen Antworten kombinieren (so können Sie beispielsweise eine Kombination aus bläulichem Stern + gelblichem Sand haben, damit der Sand grünlich erscheint usw.).

Beachten Sie auch, dass die Farbwahrnehmung eine Sache der Biologie ist . Denken Sie daran, wann diese ersten LED-Leuchten herauskamen (und davor CFLs), wie sie eine "kaltweiße" Temperatur hatten, z. waren bläulich . Wenn Sie jedoch nach einigen Minuten mit eingeschaltetem Licht ein Stück Papier betrachteten, würden Sie schwören, dass das Papier weiß und nicht bläulich aussah (derselbe und ausgeprägtere Effekt, aber in entgegengesetzter Richtung, kann bei orange/rötlichem Kerzenlicht gesehen werden). Dies liegt daran, dass Ihr Gehirn eine automatische Weißabgleichskorrektur gemäß seinem Gefühl / seiner Erinnerung daran, wie Papier aussehen sollte, durchgeführt hat .