¿Es posible una atmósfera con diferentes capas?

Sí

Pero
hay muchas cosas que trabajan en contra de esta formación, especialmente para un mundo terrestre . Estos son los problemas que me vienen a la mente:

Química

Puede subdividir los productos químicos utilizando muchas estrategias diferentes. Voy a subdividirlos llamándolos:

• reductores (combustibles)
• oxidantes
• inerte

Si tiene una atmósfera con una gran cantidad de oxidantes (como en la Tierra), los gases reductores (como el metano) que se agregan a la atmósfera no duran mucho. Reaccionan rápidamente y se eliminan.

Así que realmente tu atmósfera solo puede contener inertes (como$N_2$) y oxidantes, como la Tierra o inertes (como$He$) y reductores (como$H_2$&$CH_4$), como Júpiter.

Dinámica de fluidos

Los fluidos (los líquidos y los gases se consideran fluidos) tienden a mezclarse. Hay dos mecanismos principales para esto:

• Difusión
• Mezcla mecánica (generalmente por límites turbulentos entre las capas)

Los principales gases de la atmósfera terrestre son :

$$\begin{array}{|c|c|c|c|} \hline \text{Gas} & \text{Fraction} & \text{Atomic Mass} & \text{Type} \\ \hline \text{Nitrogen } N_2 & \text{78%} & \text{28} & \text{Inert} \\ \hline \text{Oxygen } O_2 & \text{21%} & \text{32} & \text{Oxidizer} \\ \hline \text{Argon } Ar & \text{1%} & \text{40} & \text{Inert} \\ \hline \text{Carbon Dioxide } CO_2 & \text{<<1%} & \text{44} & \text{Inert} \\ \hline \text{Water } H_2O & \text{Up to 1%} & \text{18} & \text{Inert} \\ \hline \end{array}$$

Nótese la ausencia de compuestos considerados reductores.

A pesar de la amplia gama de masas atómicas, la atmósfera de la Tierra está generalmente bien mezclada. Esto se debe al viento. En algunos lugares con ventilación volcánica se pueden formar charcos (invisibles) sin mezclar.$CO_2$gas. Los animales (incluidos los humanos) que se meten en estas piscinas mueren por asfixia.

El dióxido de carbono, que es aproximadamente 1,5 veces más denso que el aire, hizo que la nube "abrazara" el suelo y descendiera por los valles, donde se ubicaban varios pueblos. La masa tenía unos 50 metros (160 pies) de espesor y viajaba hacia abajo a una velocidad de 20 a 50 kilómetros por hora (12 a 31 mph). Durante aproximadamente 23 kilómetros (14 millas), la nube permaneció condensada y peligrosa, asfixiando a muchas de las personas que dormían en Nyos, Kam, Cha y Subum.

Lista de gases candidatos

Del más ligero al más pesado (en mi lista). Cuanto mayor sea la diferencia en las masas de los gases, más probable es que obtenga una diferenciación.

$$\begin{array}{|c|c|c|} \hline \text{Gas} & \text{Atomic Mass} & \text{Type} \\ \hline \text{Hydrogen } H_2 & \text{2} & \text{Reducer} \\ \hline \text{Helium } He & \text{4} & \text{Inert} \\ \hline \text{Methane } CH_4 & \text{16} & \text{Reducer} \\ \hline \text{Ammonia } NH_3 & \text{17} & \text{Reducer} \\ \hline \text{Water } H_2O & \text{18} & \text{Inert} \\ \hline \text{Neon } Ne & \text{20} & \text{Inert} \\ \hline \text{Nitrogen } N_2 & \text{28} & \text{Inert} \\ \hline \text{Carbon Monoxide } CO & \text{28} & \text{Reducer} \\ \hline \text{Nitric Oxide } NO & \text{30} & \text{Reducer?} \\ \hline \text{Oxygen } O_2 & \text{32} & \text{Oxidizer} \\ \hline \text{Hydrogen Sulfide } H_2S & \text{34} & \text{Reducer} \\ \hline \text{Fluorine } F_2 & \text{38} & \text{Oxidizer} \\ \hline \text{Argon } Ar & \text{40} & \text{Inert} \\ \hline \text{Carbon Dioxide } CO_2 & \text{44} & \text{Inert} \\ \hline \text{Nitrous Oxide } N_2O & \text{44} & \text{Oxidizer} \\ \hline \text{Nitrogen Dioxide } NO_2 & \text{46} & \text{Oxidizer} \\ \hline \text{Sulfur Dioxide } SO_2 & \text{64} & \text{Reducer} \\ \hline \text{Chlorine } Cl_2 & \text{70} & \text{Oxidizer} \\ \hline \text{Krypton } Kr & \text{84} & \text{Inert} \\ \hline \text{Xenon } Xe & \text{131} & \text{Inert} \\ \hline \text{Bromine } Br_2 & \text{160} & \text{Oxidizer} \\ \hline \text{Iodine } I_2 & \text{254} & \text{Oxidizer} \\ \hline \end{array}$$

Los gases livianos están dominados por químicos reductores mientras que los gases pesados ​​están dominados por químicos oxidantes (principalmente los halógenos). gases inertes como$N_2$y los gases nobles se rocían a través de la mezcla.

Una configuración posible

Siempre que las capas reductoras y las capas oxidantes estén separadas por capas inertes, es posible que pueda tener todo tipo de gases.

Una posible configuración sería (con la capa de Bromo como la capa más profunda).

$$\begin{array}{|c|c|c|} \hline \text{Layer} & \text{Gas} & \text{Type} \\ \hline 1 & \text{Bromine} & \text{Oxidizer} \\ \hline 2 & \text{Krypton} & \text{Inert} \\ \hline 3 & \text{Earth's Atmosphere} & \text{Oxidzer} \\ \hline 4 & \text{Helium} & \text{Inert} \\ \hline 5 & \text{Hydrogen} & \text{Reducer} \\ \hline \end{array}$$

Agregaré dos fenómenos más para pensar después de la respuesta de Jim 2B. En primer lugar, ¿por qué las nubes tienen un fondo plano? Una combinación de temperatura, presión y saturación de vapor de agua da como resultado que se cruce un umbral en la parte inferior de la nube. La presencia de las gotitas puede cambiar la naturaleza de la química en las dos regiones. Las gotas son mucho más densas que el gas, pero son lo suficientemente pequeñas como para permanecer flotantes (debido al movimiento browniano). También hay un nuevo sistema de intercambio térmico en esta región donde el calor agregado evaporaría las gotas en lugar de calentar el gas circundante. Esto sugiere una tenue posibilidad de hacer que distintas capas desempeñen un papel en las diferencias de la vida.

En segundo lugar, cuando se trata de mezclar, los gases son notoriamente difíciles de evitar que se mezclen. Los líquidos tienen un menisco que atrae los átomos y las moléculas hacia el líquido, lo que puede ayudar a separar las capas de líquido. El comportamiento hidrofóbico puede agregarse a esta estratificación. Esto no tiene equivalente a mi conocimiento dentro de los gases. Esta ausencia actúa contra los efectos de estratificación dentro de los gases como los que se encuentran en los líquidos.