Ist die Atmosphäre dieses Planeten stabil und vernünftig und gibt es irgendetwas zu beachten für die darin lebenden Lebensformen?

Inspiriert von den Antworten auf Was kann ich einer Sauerstoff/Stickstoff-Atmosphäre hinzufügen, um sie für Menschen ungenießbar oder giftig, aber stabil und atmungsaktiv für lokale Lebewesen zu machen? , ich baue einen Planeten, der derzeit...

  • Hat einen Eisenkern, damit das Magnetfeld hilft, die Atmosphäre zu halten
  • Hat eine Erdbeschleunigung von etwa 12,2 m/s 2 , etwa 25 % mehr als die der Erde (da sie etwas massiver als die Erde und etwas kleiner ist)
  • Ist zu 73,9 % von Land und zu 26,1 % von Ozeanen bedeckt (im Grunde das Gegenteil der Erde)
  • Hat eine Atmosphäre, die aus 67,2 % N 2 , 27,4 % O 2 , 4,8 % CO 2 , 0,4 % Ar und 0,2 % Sonstiges besteht (wobei ich mich noch nicht für eine vollständige Aufschlüsselung entschieden habe, die aber 2,4 ppm As enthält )
  • Hat einen atmosphärischen Oberflächendruck von 1930 mbar
  • Ist geologisch hoch aktiv, mit vielen aktiven Vulkanen sowohl an Land als auch unter Wasser, sowie aktiver Plattentektonik

Der Planet wird Lebensformen haben, die denen auf der heutigen Erde nicht ganz unähnlich sind, aber offensichtlich keine Menschen, wie wir sie kennen.

Nun zu den meiner Meinung nach sehr verwandten Fragen:

  • Wird diese Atmosphäre stabil sein? Wenn nicht, warum nicht?
    • Ich habe nichts gegen das gelegentliche (oder nicht so gelegentliche; das ist viel Sauerstoff) Lauffeuer, aber ich habe etwas dagegen, wenn die halbe Welt in Flammen aufgeht, wenn es zum ersten Mal einen Meteoriteneinschlag oder einen Vulkanausbruch gibt.
  • Ist die Mischung und der Druck angesichts des Planeten angemessen ? Wenn nicht, warum nicht?
  • Gibt es irgendetwas in der Atmosphäre, das indigene Lebensformen vor besondere Probleme stellen würde? Fällt Ihnen irgendetwas ein, was ich im Hinterkopf behalten sollte, wenn ich Lebensformen entwerfe, die an diese Atmosphäre angepasst sind?
Angesichts der Tatsache, dass es eine große Menge an freiem Sauerstoff in der Atmosphäre dieses Planeten gibt, würde ich sagen, dass der Planet definitiv eine Art photosynthetisches Leben hat, denn sonst würde dieser Sauerstoff schnell etwas zum Oxidieren finden und in einem geologischen Wimpernschlag verschwunden sein Auge. Und ich meine mich zu erinnern, dass Arsen (das bei vernünftigen Temperaturen ein Feststoff ist) ziemlich heiß sein muss, um in ein Gas zu sublimieren.
Ihr atmosphärisches Arsen wird oxidieren und die Atmosphäre verlassen. Es wird alles im Wasser / Boden landen. Ansonsten scheint dies der Erde sehr ähnlich zu sein.
@Will Wollen Sie damit sagen, dass worldbuilding.stackexchange.com/a/78791/29 falsch ist? Wenn ja, könnten Sie dann bitte Ihre Argumentation dort erläutern?
Arsen ist fest und landet am Ende auf dem Boden oder im Wasser, aber es kann einige Zeit dauern. Es gibt Gesundheitsberichte über den Windtransport von Arsenemissionen (hauptsächlich aus China) und seine weltweite Verbreitung. Solange das Arsen kontinuierlich aus einer bestimmten Quelle bereitgestellt wird (Vulkane scheinen eine wahrscheinliche Wahl zu sein), können Sie einen relativ hohen Arsenanteil in der Atmosphäre aufrechterhalten. Es spielt keine Rolle, ob es nur ein paar Millionen Jahre dauert, wenn wir diese Welt gerade jetzt erforschen.
@MichaelKjörling: Die verknüpfte Antwort spricht von Salzen der Arsensäure H3AsO4 (Arsenite und Arsenate), nicht von elementarem Arsen.
@AlexP Hmm, guter Punkt. Dann sollte ich diesen Teil vielleicht noch einmal überdenken.
Sie haben keine Details über seinen Primärstern angegeben. Ein aktiver Flare-Stern wird im Vergleich zu einem relativ ruhigen Stern wie unserer Sonne einen enormen Einfluss auf den Planeten haben. Auch die Umlaufbahn des Planeten. Außerhalb der Goldilocks-Zone sieht es anders aus. Ihrer Beschreibung nach befindet es sich in der Goldilocks-Zone, aber wo es ist, bestimmt, wie heiß oder kalt es sein wird.
Wegen Waldbränden würde ich mir keine Sorgen machen. Die Evolution wird die Flora und Fauna anpassen, um mit ihnen fertig zu werden. Tatsächlich wird es sie ausnutzen, um Lebensformen zu verbreiten. Dies geschieht im australischen Busch. Auf eurem Planeten wird dies mit Steroiden geschehen. Der halbe Planet, der in Flammen aufgeht, wird gut für das Leben der Ureinwohner sein.
@a4android Der Stern ist derselbe wie in worldbuilding.stackexchange.com/q/79646/29 ( μ s t a r 1.367 × 10 20 m 3 s 2 ). Dieser Planet hat einen Umlaufradius um den Stern von weniger als 1,53 AE mit geringer Exzentrizität (Periode etwa 58,69 Millionen Sekunden). Radius des Planeten 5872 km (etwa 0,92 Erdradien), Masse 6.329 × 10 24 kg (etwa 1,06 Erdmasse), resultierend μ 4.224 × 10 14 m 3 s 2 . Zwei Monde, deren Einzelheiten noch festzulegen sind. Ich habe noch nicht entschieden, wie aktiv der Stern ist, aber er ist mit 3,9 Milliarden Jahren jünger als unserer. Noch etwas?
Gute Frage, aber ich denke, dass der letzte Aufzählungspunkt in ein zu weites Gebiet gerät. Ich habe es in meiner Antwort vermieden, darauf einzugehen, da es zu viele Arten von biologischen Prozessen gibt, die mit der Atmosphäre interagieren (Photosynthese, Lunge, Kiemen, hochkonzentrierter Sauerstoff, der Lipide angreift usw.), um wirklich darauf einzugehen. Sie sollten diesen Teil in einer Reihe engerer Fragen ausgliedern, IMO.
@kingledion Die Absicht dieses letzten Aufzählungspunkts war nicht wirklich, auf jede spezifische mögliche biologische Anpassung einzugehen, sondern Aspekte wie "diese Atmosphäre kann unmöglich jede Art von Leben unterstützen, die wir uns vorstellen können, weil Grund X". Wenn Sie eine Idee haben, wie Sie das besser in der Frage erfassen können, ohne es in übermäßige Wortschwall umzuwandeln, schlagen Sie bitte eine Änderung vor.
Details des Sterns und des Planeten sehr geschätzt.
Ihr CO2-Gehalt ist sehr hoch, es würde höchstwahrscheinlich in den Ozeanen gelöst werden. Vor allem bei höherem Druck. Ihre Ozeane werden kohlensäurehaltiges Wasser haben. Es setzt sich dann als feste Verbindungen auf dem Meeresboden ab. Aufgrund der vulkanischen Aktivität können Sie jedoch einen hohen CO2-Gehalt in der Atmosphäre aufrechterhalten.

Antworten (3)

Begann als Kommentar und wurde zu einer Antwort.

Das erste ist, dass die vulkanische Aktivität Ihre Atmosphäre beeinflussen kann. Abhängig von der Zusammensetzung des Planeten besteht eine gute Chance, dass diese vulkanischen Ereignisse Ihrer Atmosphäre eine Schwefelkomponente hinzufügen. Höchstens geringfügige Änderung. Denken Sie jedoch daran, wenn Ihrem Planeten die Plattentektonik fehlt und Sie dieses Merkmal hoher vulkanischer Aktivität beibehalten, werden diese Vulkane beginnen, auf die Größe der Olympischen Mons auf dem Mars zu wachsen, möglicherweise länger, da sie Milliarden von Jahren wachsen.

Die Mischung scheint vernünftig und die von Ihnen gewählten Komponenten können vom Planeten abgesondert oder wieder in die Atmosphäre freigesetzt werden. Schwankungen im Make-up können durch diese Prozesse erklärt werden ... Ich würde sagen, Sie sind gut.

Letzte Anmerkung als Kommentar zu Ihren einheimischen Kreaturen. Denken Sie daran, dass die Atmung vom Sauerstoffpartialdruck abhängt, nicht nur von dessen Verhältnis in der Luft. Bei diesem Druck und dieser Konzentration würde diese Atmosphäre meines Erachtens bei Menschen und den meisten anderen Lebewesen auf der Erde Probleme mit der Sauerstofftoxizität verursachen. Anhand früherer Beispiele scheint Gigantismus der natürliche Weg zu sein, um die Sauerstofftoxizität zu überwinden. Kurz gesagt, Ihre Kreaturen werden übergroß sein und einen Entwicklungszyklus haben, der ein massives Wachstum früh in ihrer Entwicklung beinhaltet, um Probleme mit der Sauerstofftoxizität zu überwinden.

Olympic Mons bei 1,25 g und einer erosiven Atmosphäre? Das hättest du wohl gerne.
Ein Teil der Überlegung, die sowohl zu dem hohen Sauerstoffgehalt als auch zu dem großen atmosphärischen Druck geführt hat, besteht gerade darin, sich mit einem noch vertretbaren Sauerstoffgehalt in der Atmosphäre zumindest dem Partialdruckbereich für die Sauerstofftoxizität beim Menschen anzunähern. (Ich habe sogar ein paar NASA-Diagramme für genau diesen Teil durchstöbert.) Ich hatte Gigantismus nicht in Betracht gezogen, aber es ist eigentlich keine schlechte Sache für einige von dem, was ich im Sinn habe. Ja, der Planet hat Plattentektonik.
@ user58697 Was wäre mit der Atmosphäre erosiv? Meinst du die große Sauerstoffmenge? Bitte präzisieren Sie etwas.
Es ist wahrscheinlicher, dass sich Lebensformen mit einer erhöhten Sauerstofftoleranz entwickeln. Aus diesem Grund ist Gigantismus nicht erforderlich. Eine erosive Atmosphäre, die auf erhöhte Wetteraktivität zurückzuführen ist. Möglicherweise liegt ein höherer Schwefelgehalt in Form von Sulfaten und Schwefelsäure vor. Saurer Regen trägt zur Erosion bei. Mehr saurer Regen, mehr Erosion.

Partialdruck

Beachten Sie, dass ich die nicht kenne gr/mol von Andere Also habe ich versucht, einen Durchschnitt mit Ihren tatsächlichen Gasen zu machen.

| Gas % gr/mol Mol Fraktale Mol Partialdruck (kPa) N 2 67,20 % 28.01 18.83 62,88 % 121.37 Ö 2 27,40 % 32.00 8.77 29,29 % 56.53 CO 2 4,80 % 44.01 2.11 0,53 % 13.62 Ar 0,40 % 39,95 0,16 0,06 % 1.03 Wie 0,024 % 74.92 0,02 0,02 % 0,12 Andere 0,18 % 29.94 0,05 0,18 % 0,34 Gesamt 100% 248.83 29.94 100% 193 |

  • Stickstoff ( N2): 121,37 kPa
    • Stickstoffnarkopsie: Nein, keine Sorge, Sie haben keine Stickstoffnarkopsie, weil sie sich unter Drücken über 240 kPa und 354 kPa entwickelt, und Sie haben nur 121,37 kPa N 2 .
  • Sauerstoff (O 2 ): 56,53 kPa:
    • Sauerstofftoxizität : Wenn der O 2 -Partialdruck über 50 kPa liegt, wird Sauerstoff toxisch . Außerdem würden Sie unter Hyperoxie leiden .
      Symptome:
      • Orientierungslosigkeit, Atemprobleme, Sehstörungen wie Kurzsichtigkeit.
      • Längerer Kontakt mit höherem O 2 PP oder kürzerer Kontakt, aber sehr viel höher, kann zu oxidativen Schäden an Zellmembranen, Kollaps der Alveolen in der Lunge, Netzhautablösung und Krampfanfällen führen.
      • Viel mehr, klicken Sie auf den Link für weitere Informationen.
      • In dieser Frage erhalten Sie weitere Informationen, außerdem können Sie das Symptomdiagramm sehen.
  • Kohlendioxid (CO 2 ): 13,62 kPa
    • Hyperkapnie (Kohlendioxidvergiftung): Schwere Hyperkapnie wird durch einen Anstieg von 10 kPa CO 2 verursacht und Sie haben 13,62 kPa . Sie werden in Stunden sterben.
      • Wenn Sie alle Symptome hoher CO 2 -Werte oder eine Tabelle über CO 2 -% und Letalität sehen möchten, können Sie die gleiche Frage wie oben sehen .
  • Argon (Ar): 1,03 kPa
  • Arsen (As): 0,12 kPa:
    • In dieser Frage sagte ich, dass es Gift ist, aber er hat 0,93% As, ich Ihren Fall As ist zu niedrig. Die Arsentoxizität liegt über 10 μg/m³ und das haben Sie nicht, keine Sorge.
  • Andere: 0,34 kPa
    • Es sind andere, ich weiß nicht, was es ist...

Ihre Tiere müssen in der Lage sein:

  • Unterstützen die respiratorische Azidose , sie müssen in der Lage sein, hohe pH-Werte im Blut zu unterstützen oder ein inneres System haben, um den pH-Wert zu senken.
  • Unterstützen die Sauerstofftoxizität , sie haben eine gewisse Fähigkeit, Zellmembranschäden (z. B. Lungen und Augen) und das freie Sauerstoffradikal zu unterstützen: ROS , die die DNA oder Zellorgane zerstören.

Denken Sie auch daran, dass Sie der Albtraum aller Menschen sein würden, die größte Angst aller Zeiten ... ... ... GRÖSSERE INSEKTEN! . Glauben Sie, dass wir bereits große Spinnen wie diese haben ? Nun, ich möchte Ihren Planeten nicht besuchen ... In dieser Antwort erkläre ich es, Insekten haben kein Atmungssystem *, sie atmen durch ihre Haut. Wenn Sie sie also größer machen, haben sie nicht genug cm 2 davon Oberfläche pro Gramm insectersticken sie. Auf eurem Planeten gibt es doppelt so viel Sauerstoff in der Luft, also könnte das Insekt viel größer sein, ohne zu ersticken.
* Insekten haben ein Atmungssystem, aber sie haben keine Lungen oder Kiemen, sie benutzen andere Dinge .

Stabilität

Tut mir leid, ich weiß nicht viel darüber, aber ich weiß, dass CO 2 und O 2 keine Ställe sind.
Was bedeutet das?
Dies bedeutet, dass Sie einen konstanten Fluss von ihnen benötigen.

  • Sauerstoff (O 2 ): Sauerstoff hat die passive Fähigkeit , Oxide zu bilden, das bedeutet, dass, wenn Sie keine Sauerstoffquelle haben, einige Millionen von Jahren (oder weniger ...) alle Metalle der Oberfläche Oxide wären und der Sauerstoff würde aus der Atmosphäre verschwinden.
    Meine einzige Idee, eine Sauerstoffquelle zu bekommen, ist die Photosynthese , die Sauerstoff aus Kohlendioxid herstellt.
  • Kohlendioxid (CO 2 ): Aber jetzt haben wir ein anderes Problem.
    • Kohlendioxid hat die passive Fähigkeit, sich langsam mit dem Wasser zu verbinden, um es saurer zu machen, nun, das ist wirklich langsam, also haben Sie kein Problem, aber ...
    • Photosystesis verwendet Kohlendioxid, so dass Sie es sehr schnell verlieren werden, glücklicherweise können Sie Vulkane nutzen, um eine konstante Quelle von CO 2 zu erhalten .
  • Arsen (As): Ich wusste nichts davon, aber aus der Kingledion-Antwort erfahre ich es. (Du hast meine positive Stimme).

Mischung

Mmm, ja, ich denke, es ist vernünftig, das ist fast eine persönliche Meinung, aber ich sehe das für möglich, offensichtlich ist es nur möglich, wenn Sie eine Photosystese (Pflanzen) und Vulkane meiner persönlichen Meinung nach haben.

Die Atmosphäre sollte stabil sein

Kohlendioxid

Dieses Kohlendioxid/Sauerstoff-Verhältnis sollte stabil sein, solange dieses Verhältnis durch den Kohlenstoffkreislauf auf eurem Planeten aufrechterhalten wird. Vulkane zu haben, um der Atmosphäre immer wieder Kohlenstoff hinzuzufügen, ist definitiv gut. Sie benötigen photosynthetisches Leben (oder einen anderen sauerstoffproduzierenden Ersatz), um diesen freien Sauerstoff in der Luft zu halten; sonst landet es schnell in den felsen und was hast du.

Arsen

Arsen wird nicht in der Luft herumhängen. Aus Wikipedia,

Es oxidiert leicht an der Luft zu Arsentrioxid und Wasser...

Wie 2 Ö 3 ist wiederum hygroskopisch und geht schließlich in Lösung. Am Ende wären Ihre Ozeane schwach sauer mit ionischen Arseniten in Lösung.

Sauerstoff unter hohem Druck

Was den Sauerstoffgehalt betrifft, so betrug er wahrscheinlich mindestens 27 % für zwei Perioden (von mehreren zehn Millionen Jahren) in der Erdgeschichte, einschließlich während eines Großteils des Mesozoikums.

Der hohe Druck lässt mich allerdings etwas innehalten. Wenn der Druck das 1,9-fache des Erddrucks beträgt und die Sauerstoffkonzentration 27 % beträgt, dann ist der Sauerstoffpartialdruck gleich

1.9 27 20 = 2.6
mal dem unserer Erde, ein Partialdruck von etwa 510 mbar. Es gibt Behauptungen, dass der Luftdruck im Mesozoikum höher war, was dieses Problem hinfällig machen würde, indem gezeigt wird, dass der Sauerstoffpartialdruck zusätzlich zur Konzentration in der Vergangenheit höher gewesen war. Aber diese Behauptungen erscheinen mir nicht legitim, und ich muss einige harte Beweise finden, bevor ich sie akzeptiere.

Gleichgewichtskonstanten für gasförmige Reaktionen hängen vom Partialdruck dieses Gases ab, daher bestimmt der Partialdruck und nicht die prozentuale Zusammensetzung, ob sich die Dinge spontan entzünden, zumindest bei höheren Drücken. Abbildung 5 auf Seite 10 dieses NASA-Berichts zeigt, dass die Entflammbarkeit bei konstantem Sauerstoffpartialdruck abnimmt, da Inertgas (N 2 ) Druck ansteigt, dieser Effekt aber bei etwa 800 mbar aufhört. Da der Unterschied zwischen unserer und Ihrer Atmosphäre über dieser Grenze liegt, können wir erwarten, dass die Entflammbarkeit als Funktion des Sauerstoffpartialdrucks zunimmt.

Es ist ziemlich schwierig, genaue Zahlen darüber zu erhalten, was bei welchem ​​Sauerstoffdruck verbrennt. Das verlinkte NASA-Papier zeigt, dass für gasförmige Kraftstoff-Luft-Gemische 21 % Sauerstoff (~230 mbar) für die Entflammbarkeit ausreichen und dass eine Erhöhung des Sauerstoffpartialdrucks fast keine Wirkung hat (Seite 7).

Ein vernünftigerer Ansatz für die Atmosphäre wäre jedoch zu berücksichtigen, dass mit zunehmender Sauerstoffkonzentration die Oxidationsreaktionen mit den verschiedenen Materialien der Lithosphäre zunehmen werden. Ich denke, diese wären wichtiger als spontane Verbrennungsreaktionen. Ohne weitere Beweise schlage ich vor, dass es logisch ist, dass es eine „Obergrenze“ für den Sauerstoffpartialdruck gibt, an welcher Stelle die Oxidation von atmosphärischem Sauerstoff mit Oberflächenmineralien die Fähigkeit der Biosphäre, diesen Sauerstoff zu erzeugen, übersteigt.

Für unseren Planeten lag diese Obergrenze wahrscheinlich bei etwa 30 % oder 300 mbar Sauerstoff. Wenn Sie dasselbe auf Ihren Planeten bei 1900 mbar anwenden, erhalten Sie eine Sauerstoffkonzentration von etwa 16%. Ich schlage vor, dass 27 % ein zu hoher Sauerstoffpartialdruck ist, um sich auf natürliche Weise zu entwickeln, und dass aufgrund der chemischen Verwitterung der Lithosphäre die Sauerstoffkonzentration auf Ihrem Planeten höchstens 20 % nicht überschreiten sollte.