Wie viel Sauerstoff ist zu viel? [Duplikat]

Es gibt viele gute Studien zur Sauerstofftoxizität . Eine NASA-Seite überprüft viele Studien zu den Grenzwerten. Tobias (1967) entwickelte das folgende Diagramm der Grenzwerte des Sauerstoffanteils gegenüber dem Gesamtdruck der Umgebung:

Wirklich, die Grenzen hängen vom Rest der Atmosphäre ab. Beispielsweise können Sie bei einem Gesamtdruck von 90 kPa höchstens eine Sauerstoffkonzentration von etwa 50 % haben, obwohl die Wirkung bei etwa 35 % beginnt. Beachten Sie jedoch, dass in Atmosphären, die fast ausschließlich aus Sauerstoff bestehen, die Verbrennung zu einem Problem wird. Siehe die Apollo 1 -Katastrophe .

Die Dauer ist auch ein notwendiger Faktor, wie diese Universitätsseite erklärt :

Grenzwerte der Sauerstofftoxizität beim Menschen. Die beiden am stärksten betroffenen Bereiche sind das ZNS und die Lunge. Das Auftreten von Toxizität hängt sowohl vom eingeatmeten Sauerstoffdruck (PO2) als auch von der Expositionsdauer ab. Die sichere Expositionsdauer wird kürzer, wenn der eingeatmete PO2 ansteigt. Unterhalb von 0,5 Atmosphären eingeatmetem Sauerstoff scheint eine unbegrenzte Exposition sicher zu sein; zwischen 0,5 und etwa 2 Atmosphären tritt nach längerer Exposition Lungentoxizität auf, aber ZNS-Wirkungen sind nicht nachweisbar; über 2 Atmosphären tritt ZNS-Toxizität auf, bevor Auswirkungen auf die Lungen nachweisbar sind.

Wie viel der Atmosphäre besteht in einem Gaszwerg wahrscheinlich aus Sauerstoff? Hier ist (eine modifizierte) Abbildung 9 von Lopez & Fortney (2013) :

Ich habe im Bereich dazwischen geboxt$2M_{\oplus}$und$5M_{\oplus}$, dem Bereich, in dem wir wahrscheinlich Gaszwerge sehen werden, bei einigen wahrscheinlichen Hüllenradien. Die Atmosphären bestehen wahrscheinlich zu 30 % bis 100 % aus Wasserstoff und Helium, was bedeutet, dass sie zu 70 % bis 0 % aus Sauerstoff bestehen können (und anderen schweren Gasen, die genauso gefährlich sein können, wenn ihr Partialdruck erhöht wird). Bei 70 % Sauerstoff treten Effekte bei Gesamtdrücken von etwa 45 kPa auf; bei 0 % Sauerstoff kann der Mensch nicht überleben (das Minimum sollte je nach Gesamtdruck 10 %-20 % betragen).

Ich weiß nicht, wie hoch der wahrscheinliche Gesamtdruck ist – was uns helfen könnte, den Bereich einzugrenzen – aber es scheint, als hätten Sie in Ihrem Gaszwerg-Szenario einen anständigen Spielraum.

Ich nehme an, dass es eine atmosphärische Schichtung geben würde, wie von Ville Nieme vorgeschlagen , aber ich weiß es nicht genau.

Das ist etwas kompliziert. Das Maß, auf das es ankommt, ist der „Partialdruck“ des Sauerstoffs: der Anteil des atmosphärischen Drucks, unter dem man steht, der aus Sauerstoff besteht. Es gibt kein großes Gesundheitsrisiko bei einer Atmosphäre reinen Sauerstoffs, obwohl die Probleme ziemlich bald darüber beginnen. Der Wikipedia-Artikel zur Sauerstofftoxizität scheint ziemlich umfassend zu sein.