Ist diese atmosphärische Komposition atmungsaktiv und wie würde sie aussehen?

Ich habe einen fiktiven Planeten mit folgender atmosphärischer Zusammensetzung entwickelt;

  • 60,4 % Stickstoff
  • 27,6 % Sauerstoff
  • 9,8 % Xenon
  • 1,5 % Wasserdampf
  • 0,64 % Argon
  • 0,06 % Kohlendioxid

Ist dies für Menschen mit einem atmosphärischen Druck ähnlich dem der Erde atmungsaktiv? Was ist mit 50 %, 200 % und 500 % des atmosphärischen Drucks der Erde?

Zu guter Letzt, wie würde es farblich aussehen?

Ich frage mich, ob Blitzeinschläge auf diesem Planeten aufgrund der Fülle von Xenon und seines Verhaltens bei elektrischer Erregung noch dramatischer wären als auf der Erde. Definitiv keine Antwort auf deine Frage, aber das erste, was mir eingefallen ist...
Ich denke, es ist atmungsaktiv. N und O sind auf der Erde fast gleich. Xe und Ar sind Inertgas (kein Problem), H2O, nun ja, es ist ziemlich hoch, aber kein großes Problem, und CO2 ist sehr niedrig, weil es gefährlich war.
Bitte bedenken Sie, dass Ihr großes Loch nicht so sehr darin besteht, dass Menschen irgendetwas atmen können, sondern dass so etwas wie Xenon überall so reichlich vorhanden ist. Schauen Sie sich das an: periodictable.com/Properties/A/UniverseAbundance.html . Wenn du vorhast, gutes Fantasy/Sci-Fi zu schreiben, wähle deine Schlachten mit Bedacht aus. Weltraumfahrende Menschen werden eine hochentwickelte Genetik haben und in der Lage sein, sich anzupassen. Nur weil ein Sumpf existieren kann, heißt das nicht, dass die Szene im Imperium zurückschlägt, wo Yoda das Flugzeug herauszieht, realistisch ist. Darf ich fragen, warum Sie solche spezifischen Daten benötigen?
Sehr oft kommt es nicht so sehr auf den prozentualen Anteil eines Gases an, sondern auf seinen Partialdruck . Beispielsweise hat die Erdatmosphäre nur eine Nuance über 1000 Millibar und einen Sauerstoffgehalt von 21 % bei einem Sauerstoffpartialdruck von etwa 210 Millibar. Wenn Sie den Druck verdoppeln und die Zusammensetzung beibehalten, sind das jetzt 420 Millibar Sauerstoffpartialdruck. Die NASA hat Studien an Menschen und hohem Sauerstoffpartialdruck durchgeführt. Siehe auch zB worldbuilding.stackexchange.com/a/80111/29 .
@ Raditz_35 Die genauen Details der Atmosphäre sind nicht besonders wichtig, abgesehen von der Tatsache, dass die menschlichen Kolonisten gut genug atmen können müssen, um dort zu leben. Ich habe Xenon wirklich nur aus ästhetischen Gründen hinzugefügt, aber es ist nicht unbedingt notwendig für die Geschichte.
Xenon gefriert nicht oder verbindet sich nicht mit anderen Elementen, also ist es im Grunde nicht für die Planetenbildung da. Es ist insgesamt im Universum reichlich vorhanden, aber ich sehe keine natürliche Möglichkeit, wie sich Xenon in der Atmosphäre eines Planeten irgendwo in der Nähe dieser Mengen ansammeln könnte. H20, CH4, CO2, NH3, CO, in geringerem Maße N2 (niedrigerer Gefrierpunkt), all diese Gase gefrieren und verklumpen während der Entstehung des Sonnensystems zu Kometen und anderen eisigen Körpern. Xenon nicht.

Antworten (5)

Stickstoff (N₂):

  • 60,4 % — 78,08 % = -18,48 % N₂ ( ↓22 % )
  • Wird in der Atmosphäre verwendet , um den Sauerstoffanteil in der Luft zu reduzieren (wenn O₂ zu viel ist, kann unsere Atmosphäre ausbrennen).
  • Es hat keine sehr wichtige Wirkung im Leben. N₂ ist ein inertes Gas, es kann nicht brennen und in der Luft keine besonderen Reaktionen hervorrufen.
  • Aber Bakterien atmen N₂ und stellen Aminosäuren > dann Proteine ​​her > und dann werden sie von Pflanzen und Tieren verwendet . Ein Unterschied von 18 % kann meiner Meinung nach nicht sehr problematisch sein.

Sauerstoff (O₂)

  • 27,6 % — 20,95 % = +6,65 % O₂ ( ↑31,74 % )
  • Wird von allen Pflanzen und Tieren unserer Welt genutzt.
  • In einer Welt, in der es 24 % mehr Sauerstoff gibt, könnte ich vermuten, dass Metalle 24 % schneller oxidieren würden.
  • Unser Körper könnte eine größere Stoffwechselrate haben (mehr O₂ zum Verbrennen). Glücklicherweise ist nur O₂ gefährlich, wenn es bis zu 28 % beträgt, und Sie haben 27,6 %.
  • Dies bedeutet, dass das Insekt viel größer wäre. Insekten haben kein Atmungssystem, sie atmen durch ihre Haut, sie können nicht größer sein, weil sie nicht genug Oberfläche pro Gramm haben, um insectzu atmen. Mit mehr O₂ könnten Insekten größere Körper haben, ohne zu ersticken.
  • Feuer hätte größere und heißere Flammen.
  • Organisches Material würde schneller verrotten.

Xenon (Xe):

  • 9,8 % — 0,08 ppmv (0,000008 %) = +9,799992 % Xe ( ↑122.499.999 % )
  • Ist ein Inertgas, das bedeutet, dass es nicht verbrannt oder in irgendeiner Reaktion an der Luft verwendet werden kann.
  • Blitze und Strahlen wären mehr blue.
  • Xenon ist für Menschen in hoher Konzentration sehr tödlich, zum Glück haben Sie 9,8 % und es ist nur über 33 % gefährlich (30 % werden von Medizinern verwendet); Ich schätze, dass die minimalen Auswirkungen von 9,8 % unterdrückt würden, wenn Ihre Tiere seit Generationen auf diesem Planeten leben.

Wasserdampf (H₂O):

  • 1,5 % — 1 % = +0,5 % H₂O ( ↑50 %)
  • Nichts Schlechtes; Ihr Planet hätte mehr Feuchtigkeit.
  • Auch im Winter gäbe es mehr Wassertropfen in den Oberflächen.

Argon (Ar):

  • 0,64 % — 0,93 % = −0,29 % Ar ( ↓68,81 % )
  • Ist ein Edelgas. Eigentlich tut Argon nichts auf unserem Planeten, also wird es auch nichts auf deinem tun.
  • Auch Ihre Strahlen und Blitze wären etwas weniger rosa.

Kohlendioxid (CO₂):

  • 0,06 % — 400 ppmv = +0,02 % CO₂ ( ↑300 % )
  • Ihre Seen, Ozeane und Regen wären saurer, da sich dieses CO₂ mit natürlichem Wasser vermischen und es sauer machen würde, so dass Ihr Coccolithophor-, Korallen-, Foraminiferen-, Stachelhäuter-, Krebstier- und Weichtierleben seine organischen Calciumcarbonat-Teile ziemlich schädigen würde (Wasser wäre in der Lage um sie aufzulösen) und sie werden einen Biss von Hyperkapnie haben .
    • Dies würde Ihren Planeten heißer machen. Wie? Nun, dieses organische Leben hat Schalen, Exoskelette oder Leichen aus Kalziumkarbonat, CaCO₃ ist weiß und erhöht die AlbedoErdatmosphäre. Weniger CaCO₃ verringert die Albedo, eine niedrigere Albedo absorbiert mehr Sonnenwärme. Wie viel? Ich bin kein Gott, also habe ich keine Ahnung (vielleicht verabscheuungswürdig).
  • Auch Ihre Korallen würden unter Korallenbleiche leiden und sie würden 90% ihrer Energiezufuhr verlieren und verhungern.
  • Ich bin mir nicht sicher, aber ich denke, dass Ihr Planet 0,5 – 1 ºC heißer wäre , denken Sie daran, dass CO₂ das zweitgrößte (9 % – 26 %) gefährliche Gas für die globale Erwärmung ist.

Nun, Sie haben auch keine Gase wie Methan oder Chlorfluorkohlenstoff , die den Treibhauseffekt verstärken (aber sehr niedrig oder null, da Ihr CO₂ zunimmt). Denken Sie daran, dass einige Gase wie Ozon sehr wichtig für die globale Erwärmung sind und um die UV-Strahlung der Sonne zu stoppen , Ihre Leute werden viel Hautkrebs bekommen, da O₃ das einzige Gas ist, das die UV-Strahlung <290 nm Wellenlänge reduziert.

Luftdruck:

  • 101,325 kPa (normal): O₂-Partialdruck: 27,5 kPa
  • 50,6625 kPa (50%): O₂-Partialdruck: 13,75 kPa , minimal sicher ist bei 16 kPa , aber bei 13,3 kPa leiden Menschen an Hypoxie , Ihre Leute werden nicht sterben, aber ihnen wird es sehr schlecht gehen...
  • 202.650 kPa (200 %): O₂-Partialdruck: 55 kPa , maximal sicher ist bei 50 kPa , andernfalls würden Sie eine Sauerstoffvergiftung haben und Ihre Leute werden an Hiperpoxya leiden . Das Risiko einer Sauerstofftoxizität besteht in weniger als 10 Stunden.
  • 506,625 kPa (500%): O₂-Partialdruck: 137,5 kPa , tödlich ... Sie werden nicht länger als einen Tag überleben. Das Risiko einer Sauerstofftoxizität besteht in einer oder ein paar Stunden.
    Sie würden auch einige pulmonale Auswirkungen haben:
    • Brennendes Gefühl beim tiefen Einatmen.
    • Husten.
    • Lungenentzündung.
    • Bleibende Lungenschäden (und dann Tod).

Wenn Sie mehr über den notwendigen Sauerstoffpartialdruck zum Atmen erfahren möchten, lesen Sie die Antworten auf Was ist für eine atembare künstliche Atmosphäre erforderlich?

Mit den Excel-Tabellen habe ich das berechnet:

  • Werte basieren auf einer Temperatur von 25 °C (298,5 K).
  • 1  Geldautomat = 101.325  kPa

Chem % g/Mol % Effektivwert Präs. (Geldautomat) 1  Geldautomat 0,5  Geldautomat 2  Geldautomat 5  Geldautomat N 2 60.4 14.007 8.460228 729.083468 61.2003 30.60015 122.4006 306.0015 Ö 2 27.6 15.999 4.415724 682.186932 27,9657 * 1 13.98285 * 2 55.9314 * 3 139.8285 * 4 Xe 9.8 131.293 12.866714 239.13818 9,92985 4.964925 19,8597 49.64925 Ar 0,64 39.948 0,2556672 431.720126 0,64848 0,32424 1.29696 3.2424 CO 2 0,06 44.01 0,026406 411.314605 0,060795 0,0303975 0,12159 0,303975 H 2 Ö 1.5 18.0152833 0,27022925 642.879041 1,519875 0,7599375 3.03975 7,599375

  • •1: 27,9657 kPa O₂ = Atmungssauerstoff.
  • •2: 13,98285 kPa O₂ = Unterhalb des zulässigen O₂-Drucks (16 kPa) und sehr nahe an Hypoxie (13,3 kPa). Menschen werden nicht lange überleben.
  • •3: 55,9314 kPa O₂ = Oberhalb des zulässigen O₂-Drucks (50 kPa), Sauerstoff ist giftig. Menschen werden nicht lange überleben.
  • •4: 139,8285 kPa O₂ = Oberhalb des zulässigen O₂-Drucks (50 kPa), Sauerstoff ist hochgiftig. Der Mensch wird in einigen Minuten (einer Stunde?) sterben.

Ich kenne deine Planetenmasse nicht. Wenn es wie die Erde ist, kein Problem. Wenn nicht, überprüfen Sie, ob Ihre Fluchtgeschwindigkeit geringer ist als ein gewisser RMS-Gas (denken Sie daran, dass ich 25 ° C verwendet habe) (oder weniger als ein Drittel unter Verwendung des @Alice- Ratschlags aus dem Kommentar), wenn die Fluchtgeschwindigkeit größer ist als die RMS-Gase vom Planeten würde Millionen (vielleicht sogar noch mehr) Jahre brauchen, um zu entkommen

Das ist umfassend und gut, um die Unterschiede zu analysieren. Aber ich glaube, dass einige Ihrer spezifischen Fakten falsch sind. ❴…❵ « kann den atmosphärischen Druck nicht ändern, ohne die Schwerkraft des Planeten zu ändern? " sag was? Wenn Sie die Luftmenge ändern, wie bleibt der Druck konstant?
Übrigens unterscheidet sich das Gradsymbol ( ° ) vom männlichen Ordinalindikator. Sie sehen im Bearbeitungsfeld gleich aus, unterscheiden sich jedoch auf der letzten Seite.
@JDlugosz Danke für die Bearbeitung. Sind Wolken nicht Wassergas? Wikipedia sagt, dass Wolken die globale Erwärmung erhöhen (Wärme von innen reflektieren, um zu entweichen) und sie auch reduzieren (Wärme von außen reflektieren, um in die Erde einzudringen). Wenn Sie den atmosphärischen Druck erhöhen, hätte die Luft mehr Kraft, um vom Planeten zu entkommen, sodass Sie mehr Schwerkraft benötigen, um ihn herunterzuziehen (wenn ich zu Hause ankomme, werde ich es überprüfen und besser erklären). Über Calciumcarbonat meine ich, dass alle Tiere mit Schalen aus CaCO3 schwächere Schalen haben (Säure korrodiert sie).
«Sind Wolken nicht Wassergas? » Nein, es ist eine kolloidale Flüssigkeitssuspension ( um genau zu sein ein flüssiges Aerosol ). Das passiert, wenn Wasser aus der Gasphase kommt. «Ich meine …» also bearbeiten ; verrate es mir nicht in einem weiteren Kommentar!
Wie groß ist der Druck auf der Venus? Und die Schwerkraft?
@JDlugosz, Venus hat eine Fluchtgeschwindigkeit von 10.36 km/s(berechnet mit 4,8675 × 10<sup>24</sup> kg Masse und 6.051,8 km Radius). Das durchschnittliche Mol der Luft von Venus ist 44 g/mol, also ist seine MRS 645.49 m/s, Gas kann nicht entweichen. Für weitere Informationen können Sie diesen Beitrag lesen (auf Spanisch)
Ihr letzter Kommentar hat, wenn ich ihn verstehe, mit der Zusammensetzung des Gases zu tun, nicht mit der Menge. Es sagt also nicht aus, warum man der Erde nicht mehr von der gleichen Gasmischung hinzufügen und einen daraus resultierenden Druckanstieg sehen könnte.
@JDługosz du hast recht, tut mir leid, ich mache einen Fehler, ich habe ihn bereits behoben.
@JDługosz - Ich spekuliere, aber ein Grund könnte sein, dass Gas sich einfach von der Atmosphäre in den Weltraum abstößt und so den atmosphärischen Druck auf die durch Schwerkraft und Volumen gewährte Kapazität verringert. Dies würde nicht plötzlich passieren, denn es wäre ein kontinuierlicher Prozess, der bewirkt, dass sich so etwas wie ein atmosphärisches Gleichgewicht in den Weltraum ausbreitet, wo alles, was „weggeschoben werden musste“, bereits weggeschoben ist.
Nur ein kleiner Trottel: Gas entweicht immer noch, selbst wenn der Effektivwert weit unter der Fluchtgeschwindigkeit des Planeten liegt, aber das Verhältnis bestimmt die Rate des Luftverlusts. Für etwas wie die Erde oder die Venus liegt es in der Größenordnung von Millionen (Milliarden?) Jahren, aber nachdem alle biologischen und geologischen Aktivitäten aufhören, würde die Atmosphäre eines Tages verloren gehen. Natürlich werden wir vorher wahrscheinlich auf Sun-Probleme stoßen.
@Alice, ich weiß, aber wenn die Fluchtgeschwindigkeit größer als der Effektivwert ist, könnten wir sagen , dass das Gas in einem sehr großen geologischen Maßstab entweichen wird, worüber man sich normalerweise keine Sorgen machen muss.
@EnderLook Ich würde keinen Cutoff bei RMS setzen, sondern bei 3RMS, tbh. Zum Vergleich: In der Erdatmosphäre hat Wasserstoff einen Effektivwert, der etwa 2,6-mal unter der Austrittsgeschwindigkeit liegt, und er entweicht mit einer Geschwindigkeit von einigen Dutzend kg pro Sekunde, was die Wasserstoffatmosphäre in nur wenigen tausend Jahren erschöpfen würde, wenn er nicht wieder aufgefüllt würde.
Die Dichte von Xenon ist viel höher als bei vielen anderen Gasen. Es wird untergehen und dich ersticken. Seien Sie nicht auf der Oberfläche eines dieser Planeten.

27% Sauerstoff ist absolut atmungsaktiv. Andere Komponenten sollten die Atmungsaktivität nicht beeinträchtigen. Bei 50 % Atmosphärendruck hat Sauerstoff eine äquivalente Konzentration von 13,8 %, was für eine Langzeitatmung etwas zu niedrig ist. Kurztrips sind aber durchaus möglich. Bei 200 % würde der äquivalente Sauerstoff bei 55,2 % liegen. Dies wäre bei längerer Exposition schädlich, aber für kurze Zeit wieder vollkommen in Ordnung. Bei 500 % würden wir in den toxischen Bereich geraten. Es ähnelt den Sauerstoffeffekten bei Tieftauchern.

Für die Farbe wäre die Luft immer noch farblos, jedoch sollte die Wirkung auf die Farbe des Himmels und die Farbe der untergehenden Sonne bei höherem Druck ausgeprägter sein.

Man kann also davon ausgehen, dass der Himmel bei 1 atm tagsüber noch blau wäre?
Oh ja, der blaue Himmel wird nicht verschwinden!
Die Farbe würde sich natürlich ändern. Es wäre immer noch blau, aber sicherlich ein anderes Blau ...

Bei 500 % könnten Sie durch den Stickstoff und möglicherweise durch das Xenon anästhetische Wirkungen erzielen. Xenon wird als Anästhetikum verwendet, erfordert aber bei 1 Atmosphäre 60-70%. Ich schließe daraus, dass es ein stärkeres Anästhetikum als Stickstoffgas sein muss, da wir bereits routinemäßig 70 % N2 bei 1 atm einatmen.

Stickstoffnarkose kann aus normaler stickstoffhaltiger Luft bei Druck entstehen - ich denke, man kann zwischen 4 und 5 Atmosphären in Schwierigkeiten geraten.

Ansonsten sieht dies wie normale Luft aus, bei der ein Prozentsatz des Sauerstoffs durch Xenon ersetzt wurde.

Sie meinen, glaube ich, einen Prozentsatz an Stickstoff, der sowohl durch Sauerstoff als auch durch Xenon ersetzt wird. Standardluft besteht zu 21 % aus Sauerstoff.

CO2 ist etwas hoch.

Die Atmung macht zwei Dinge: Sie nimmt O2 auf und gibt CO2 ab. Von diesen fühlt sich das CO2 im Allgemeinen dringender an. Wenn Sie den Atem eine Weile anhalten und spüren, wie Ihre Lunge zu brennen beginnt, spüren Sie die Auswirkungen von überschüssigem CO2.

(Hypoxie ist auch schlecht für Sie, aber Menschen neigen dazu, ohnmächtig zu werden, bevor sie es bemerken. Piloten erhalten eine spezielle Schulung, wie sie die Symptome erkennen und darauf reagieren können.)

Sie haben also etwa 50 % mehr CO2 in Ihrer Atmosphäre als auf der Erde. Das führt wahrscheinlich zu einigen seltenen (und exotischen) Komplikationen, aber auch zu einer etwas häufigeren Übersäuerung in verschiedenen Flüssigkeiten. Zum Beispiel könnte Karies auf dieser Welt etwas häufiger vorkommen. Für alle, die sich darüber Sorgen machen, der einfache Puffer ist Calciumcarbonat (Tums, aber auch Kreide wie für eine Tafel). Einheimischen geht es wahrscheinlich gut; Besucher kauen wahrscheinlich auf Tums herum, und wer kein Bier trinkt, bekommt Nierensteine.

Bei Besuchern beginnen die Lungen wahrscheinlich auch mit weniger Anstrengung zu brennen als früher. Das funktioniert wahrscheinlich ungefähr so, wie Sport in Denver schneller müde macht und nach ein paar Wochen/Monaten der Akklimatisierung verschwindet.

Nur eine Ergänzung zur Farbe (da die Fragen zur Zusammensetzung bereits behandelt wurden):
Rayleigh-Streuung, die unsere Atmosphäre blau färbt, ist umso effizienter, je kürzer die Wellenlänge ist. Es erklärt, warum der Sonnenuntergang rot ist, weil Blau gestreut wird, lange bevor es den Betrachter erreicht, und es sollte Sie zum Nachdenken bringen, warum unser Himmel nicht wirklich lila ist (was eine noch kürzere Wellenlänge als Blau hat).
Die Antwort auf Letzteres ist, dass unsere Sonne mehr blaues als violettes Licht emittiert, am steilen Abhang der Schwarzkörperfunktion , und in unseren blauen Himmel ist etwas violettes Licht eingemischt, aber Blau überwiegt immer noch.

Somit ändert sich nach meinem Verständnis Ihre Himmelsfarbe:
Bei 200-500% Druck haben Sie im Wesentlichen bereits mittags und während des restlichen Tages die Sonnenuntergangssituation, sodass der Himmel rot-orange ist.
Bei 50 % Druck wurde das Blau noch nicht auf Bodenhöhe verstreut, also kommt Lila vielleicht besser heraus, aber Sie sollten den Stern vielleicht noch etwas heißer drehen, damit sein Lila/Blau-Verhältnis zunimmt.

Dies geschieht unter der Annahme reiner Rayleigh-Streuung, es könnten andere Effekte wie Hochdruck-Absorptionsbanden auftreten N 2 bei hohem Druck aktiviert zu werden, könnte die Farbe von meiner Beschreibung abweichen.

Ist diese atmosphärische Komposition atmungsaktiv und wie würde sie aussehen?
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