¿Cuánto ácido sulfúrico hay en Venus?

Según Wikipedia , solo hay 150 ppm de dióxido de azufre y 20 ppm de agua en la atmósfera de Venus. Al mismo tiempo se sabe que hay una cantidad considerable de ácido sulfúrico en las nubes. Las nubes de Venus están hechas de ácido sulfúrico concentrado, si lo entiendo bien. Esto sugeriría que la cantidad de ácido sulfúrico en Venus debería ser mayor que la cantidad de agua (de lo contrario, el ácido sulfúrico absorbería el agua ya que es fuertemente higroscópico).

Además, si los datos citados en Wikipedia provienen de algunas mediciones espectrográficas, esto puede verse afectado por algún sesgo: por encima de las nubes probablemente haya una concentración mucho menor de vapores de ácido sulfúrico que debajo de las nubes.

Pregunto especialmente sobre la posible colonización y utilización de recursos locales en Venus. Dos de las sustancias limitantes son el agua y el hidrógeno, y muchas H 2 S O 4 sería útil como fuente de hidrógeno y agua.

Para ser más específico con la pregunta. 20 ppm de agua significa 9.6 × 10 15  kg  H 2 O en total (la masa de la atmósfera de Venus es 4.8 × 10 20  kg ). ¿Hay menos o más ácido sulfúrico?

Solo por escala... la cantidad de varias fuentes de carbono en la Tierra es la siguiente:

 CO2 in Earth atmosphere     0.810e+15 kg
 Earth coal reserves         0.9e+15 kg (proven recoverable)
 Earth biosphere             1.9e+15 kg 
 CO2 in Earth sea water     36e+15kg

Respuestas (2)

En primer lugar, gracias a @Robert Walker, quien nos informó sobre esta disertación de Yeon Joo Lee en su comentario sobre la otra respuesta.

En este artículo de la página 14, podemos ver la figura 1.3 con la estructura vertical de las capas de nubes de Venus con perfiles de carga de masa.

A partir de esta figura podemos detectar una capa de nubes a unos 48 a 50 km de altura con una carga de masa de aproximadamente 80 mg/m 3 .

A una altura de 50 a 54 km hay una carga de masa de unos 10 mg/m 3 y de 54-66 km supongo que una carga de masa media de aproximadamente 2 mg/m 3 sería adecuado

Todas estas cargas de masa de las 3 capas mencionadas sumadas equivalen a una capa de aproximadamente 2,8 km de espesor con una carga de masa de aproximadamente 80 mg/m 3 .

Para calcular el volumen de esta capa supuesta, usamos el área de superficie de Venus, que es 4.6.10 1 4 metro 2 y amplíe esta área a 5.10 1 4 metro 2 para la capa.

En consecuencia, el peso total de las gotas en esta capa es:
5,10 1 4 metro 2 x2.8.10 3 mx 8.10 − 5 kg/m3 3 = 11.2.10 1 3 kg.

Asumiendo el 80% de H 2 ASI QUE 4 en estas gotitas da un total de alrededor de 9.10 1 3 kg H 2 ASI QUE 4 .
Según la pregunta la cantidad total de agua es 9.6 x 10 1 5 kg H 2 O

¡Así que hay mucho menos ácido sulfúrico que agua!

Editar: según el comentario de @David Hemman a continuación, las 20 ppm significan una fracción de 20 moles de agua por un millón de moles principalmente de CO 2 gas, por lo que el número en la pregunta debe multiplicarse por 18/44 , dando un total de 3.93 × 10 15 kg H 2 O en cambio.

Cabe señalar que las mediciones de vapor de agua por sondas de entrada debajo de las nubes han arrojado resultados contradictorios, pero que ha surgido un consenso hacia una relación de mezcla de 30 +/- 10 ppm aproximadamente constante en todo el rango de 0-45 km. ( Composición de la atmósfera de Venus debajo de las nubes, capítulo 9 )

Así, la cantidad total de agua en la atmósfera de Venus sería: 5.9 × 10 15 kg.

No es un voto negativo, pero está cerca. Esta respuesta asume que el valor de 20 ppm en el artículo de wikipedia es correcto y que se aplica en toda la atmósfera de Venus. La pregunta también supone que las 20 ppm son en masa y no en volumen. Si las 20 ppm son por volumen (lo que es típico), esto por sí solo reduce más de la mitad la masa del agua en la atmósfera de Venus.
Micromol por mol es equivalente a ppmv (partes por millón, por volumen). Definitivamente no es lo mismo que partes por millón, en masa.
@DavidHammen Un mol de agua tiene el número de moléculas de Avogadro y tiene una masa de aproximadamente 18 gramos. No veo la conexión con el volumen.
@DavidHammen Ah, ahora lo tengo. Las moléculas de agua y CO2 se mezclan uniformemente, por lo que las ppm deben multiplicarse por la masa de agua por mol y luego dividirse por la masa de CO2 por mol. Gracias, cambiaré mi respuesta.

Bien, encontré algo que más o menos responde a la pregunta. Presentación Aerosoles y nubes en la Tierra y Venus de Owen Brian Toon del Departamento de Ciencias Atmosféricas y Oceánicas y el resumen de MÁS ALLÁ DEL ÁCIDO SULFÚRICO: ¿QUÉ MÁS HAY EN LAS NUBES DE VENUS?

En resumen, la densidad de las nubes es de aproximadamente 1-50 metro gramo / metro 3 de fase líquida. Las nubes se forman a partir del 75-90% H 2 S O 4 . 6 × 10 13  kg  H 2 S O 4 se produce cada año mediante procesos fotoquímicos.

Pero todavía no responde exactamente cuál es la cantidad total.

No responde a su pregunta original, lo siento, pero solo para decir que en las nubes es mucho más denso. Suponiendo que las gotitas que forman la capa de nubes a 60 km están hechas de ácido sulfiúrico, entonces se estima que la capa más densa a 48,5 km tiene 0,1 gramos por metro cúbico, lo que se compara favorablemente con los niveles de niebla en la Tierra de 0,05 g/m3 y está en el extremo inferior de la densidad de cumulonimbus (nubes de tormenta) a 0,1 - 0,3 g/m3. Consulte la página 14 de este documento: mps.mpg.de/phd/theses/…
@RobertWalker ¡Gracias a ti, pude responder la pregunta!
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