Oxígeno que se desvanece

Así que aquí está la premisa:

Tenemos un planeta similar a la Tierra, con una civilización en aproximadamente el mismo estado que el nuestro hoy. Los científicos han estado monitoreando la atmósfera durante siglos, con el pronóstico del clima y todo el debate sobre los gases de efecto invernadero, y todo eso. Hasta ahora nada inusual.

Pero ahora, de repente, han notado algo extraño y bastante aterrador: los niveles de oxígeno en la atmósfera están cayendo.

Al principio, los científicos no hacen un escándalo al respecto, solo intentan averiguar qué está pasando, pero a medida que los niveles continúan cayendo, las noticias se hacen públicas y la población comienza a entrar en pánico. Todavía no estamos en una etapa en la que todos sufran dificultades respiratorias, pero si las cosas continúan, comenzarán a empeorar dentro de aproximadamente un año.

Nadie sabe qué está causando esto o cómo solucionarlo. Solo se ve afectado el oxígeno, ningún otro gas. No hay cambios obvios en la actividad vegetal global, ni vulcanismo inusual, ni derretimiento inesperado de las tundras... ¿qué puede estar pasando?

Entonces, ¿qué lo está causando? Mi causa favorita es que el planeta atraviesa un cinturón de gas hidrógeno en el espacio. El planeta lo recoge a medida que se mueve por el espacio y reacciona con el oxígeno de la atmósfera para formar agua.

¿Es esto plausible? Si es así, ¿cómo se salvará la civilización?

¿El oxígeno simplemente se acaba o se reemplaza? Y si se reemplaza, ¿entonces por qué? Porque al 21% crea una parte significativa de la presión atmosférica.
@Mołot: con mi idea de hidrógeno espacial, sería reemplazado por agua. mucho de eso probablemente permanecería en la atmósfera, pero tienes un buen punto.
Edité esto para que sea una pregunta de verificación de la realidad y borré los votos cerrados. Debería estar bien ahora.
En la fotosíntesis, las plantas rompen las moléculas de agua y combinan el hidrógeno con CO2, liberando O2. Si comienzas a convertir el O2 en agua en la atmósfera, las plantas pueden producir más...
Para ser claros, esto ya no es un "¿Cómo puedo hacer que esto suceda?" pregunta, sino una pregunta "¿Es plausible mi idea?"
¿Interestelar mucho?

Respuestas (4)

Su premisa con el hidrógeno interestelar causando una disminución de oxígeno en la atmósfera NO es plausible.

TL; DR: Olvídese del hidrógeno interestelar. Hay mucho hidrógeno en el sistema solar. Para la eliminación adicional de oxígeno, puede quemar algo de hierro y azufre, también es abundante. Cualquier cosa que se oxide serviría. Pero es necesario quemar grandes cantidades de material, y lo más probable es que la llegada de ese material a la atmósfera sea visible.

Respuesta completa:

Debido al viento solar, ningún hidrógeno interestelar podrá alcanzar la órbita de la Tierra (aunque haya una nube de hidrógeno en el espacio interestelar).

Por cierto, el espacio interestelar está extremadamente vacío, vea la densidad del medio interestelar . "Denso" es 10 ^ 6 moléculas en m3. La atmósfera a nivel del mar es de 10^19 moléculas por m3. Una buena aspiradora hecha por el hombre es 10^10.

Voyager solo ahora, después de décadas de vuelo, dejó el área exterior de influencia del viento solar y está realmente en el espacio interestelar.

La Tierra está metida de forma segura en la heliosfera , ningún gas interestelar puede alcanzarnos tan fácilmente.

Como calculó TimB , se necesita mucho hidrógeno . Para llevar tal cantidad de hidrógeno al planeta tan rápidamente, ningún proceso natural obvio es plausible. Los cambios geológicos funcionan en la línea de tiempo geológica (milenios).

Si tienes tanta prisa, usa extraterrestres. Pueden arrojar pequeñas bolas (difíciles de detectar) de hidrógeno congelado a la órbita del planeta, para eliminar el oxígeno que es venenoso para ellos. Están formando extraterrestres este planeta a su gusto. El cinturón de Kuiper podría tener suficientes materiales a base de hidrógeno para eso. Construye una fábrica en Sedna , extrae hidrógeno, lánzalo por la pared de gravedad del Sol hacia la Tierra. Todos los involucrados se han divertido.

El cinturón de Kuiper podría tener una masa de hasta el 10% de la masa de la Tierra, siendo la mayor parte hidrógeno. Entonces hay más hidrógeno cercano en la nube de Oort , más que en cualquier nube de hidrógeno interestelar al azar, incluso si está mucho más lejos e incluso más disperso.

Si vas por este camino (los extraterrestres que forman la Tierra), las lunas de Júpiter Europa , Ganímedes y Calisto también tienen mucha agua y están más cerca de la Tierra. Io tiene un montón de azufre sabroso que los extraterrestres prefieren al oxígeno :-) Pero es posible que les guste Venus tal como es ahora.

Por supuesto, las bolas de hidrógeno de las lunas tendrían que escapar de la gravedad de Júpiter, pero debido a que están en la órbita de Júpiter, no debería ser demasiado difícil.

También tendría que ralentizar la fotosíntesis (que convierte el agua de nuevo en oxígeno). Una forma sería poner mucho azufre en la atmósfera (como mencioné de la luna IO de Júpiter), para iniciar un efecto invernadero descontrolado como en el planeta Venus, con altas temperaturas y nubes densas (que impiden que la luz llegue a la atmósfera inferior) lluvias ácidas.

Otra forma de unir una gran cantidad de oxígeno es el hierro. El hierro también es bastante común. Pequeños meteoritos de hierro. Los quieres pequeños, para que se quemen en la atmósfera y no caigan a la superficie. Miles de toneladas por día. Esto será más obvio: la superficie del planeta estará cubierta por polvo rojo (óxido).

El bombardeo de hierro, hidrógeno y azufre creará una hermosa vista nocturna: muchas estrellas fugaces. Para evitar esto (hacerlo más sigiloso), puede crear polvo de hierro y azufre, mezclado con hidrógeno congelado para la entrega.

Bueno. eso es un factor decisivo definitivo para esa idea, entonces. Gracias.
Me pregunto si hay alguna forma de evitar esto. Algún tipo de fuerza opuesta que empuja el hidrógeno hacia adentro. Por ejemplo, si nos acercamos lo suficiente a una nebulosa con formación estelar en curso, la ignición de una nueva estrella generaría una gran ráfaga de viento estelar hacia nosotros. ¿Podría ser eso suficiente para contrarrestar nuestro propio viento solar y empujar parte del hidrógeno a nuestro sistema?
Tal formación estelar cercana freiría la vida con radiación ultravioleta.
Este es un buen punto. Si la nube de hidrógeno fuera lo suficientemente densa, aún llegaría al planeta, pero necesitará que sea aún más densa de lo que ya calculé.
@Simba, ¿por qué necesita que se introduzca hidrógeno en el sistema? Su OP solo dijo que solo el oxígeno se ve afectado. ¿Por qué no relacionarlo con la disminución de los campos magnéticos y/o el viento solar o algo así? Supongo que me pregunto por qué la persistencia del tema del hidrógeno frente al oxígeno aquí.
@Simba, también, considéralo como si hubieras derramado azúcar por toda la mesa. Si soplas sobre ese azúcar, es como si el viento solar expulsara gas del sistema solar. Si tú Y un amigo soplan azúcar, es poco probable que lo hagan en tu "sistema solar", a menos que sea una estrella REALMENTE grande. Creo que una estrella tan grande que se forma tan cerca de nosotros sería una noticia más importante que el agotamiento del oxígeno.
Si el campo magnético disminuye, el viento solar barrerá el gas más ligero: el hidrógeno. La Tierra ya está perdiendo hidrógeno y helio. Los átomos de oxígeno son más pesados ​​y, por lo tanto, hay menos en los niveles altos de la atmósfera.
El hidrógeno podría provenir del centro del cometa. Aunque necesitarías muchos cometas.
@fractalspawn: tienes razón, estoy abierto a otras posibles causas de la desaparición del oxígeno. La razón por la que me estoy enfocando en una causa específica (es decir, el hidrógeno espacial) es porque me dijeron que era demasiado amplio/fuera del tema si lo dejaba abierto para otras sugerencias, así que lo reduje a la mejor idea que tenía. pensamiento sobre. Pero cualquier idea alternativa sigue siendo bienvenida. :)
@PeterMasiar: gracias por las ediciones de la respuesta y los comentarios adicionales. Algunas cosas buenas allí para que yo piense. La idea de los extraterrestres es una sugerencia razonable; Es posible que desee desarrollarlo un poco para ver cómo se desarrolla. También serían bienvenidas otras ideas para reducir los niveles de oxígeno sin involucrar al hidrógeno. Mientras tanto, creo que voy a marcar tu respuesta como aceptada. Gracias.
@Sam: bueno, los cometas (y los planetas enanos como Plutón, Sedna y sus amigos) SON del cinturón de Kuiper. Entonces sí. Y hay muchos de ellos, como explica el artículo de wikipedia vinculado.
@PeterMasiar Lo sé, solo dudo que suficientes cometas se estrellen contra la Tierra en un corto período de tiempo.
@Sam: depende de la tecnología alienígena: cuántos pueden capturar y redirigir. Pueden seleccionar diferentes trayectorias para los cometas, de modo que la mayoría de ellos lleguen al mismo tiempo, para que la sorpresa sea mayor y sea más fácil abrumar las defensas de los terrícolas.
@PeterMasiar No revisé esta pregunta por un tiempo y no me di cuenta de que ahora eran extraterrestres en lugar de naturales.
Establecimos que no existe una forma natural probable de hacer lo que OP quiere en tan poco tiempo, por lo que, naturalmente, invoqué a los extraterrestres :-)

Tu problema es la masa. Hay MUCHO oxígeno en la atmósfera.

Hidrógeno necesario

Para cada O 2 necesitas 4 átomos de hidrógeno.

Nuestra atmósfera tiene una masa aproximada de: 5.15 × 10 18 k gramo

En masa, el 23 % de eso es oxígeno (en volumen es el 21 %, pero nos interesa la masa).

Eso da oxígeno: 1.18 ∗ 10 18 k gramo

La combinación de hidrógeno y oxígeno da agua. 2 18 ths de la masa de eso es hidrógeno. La relación de hidrógeno a oxígeno es 2 dieciséis .

Asi que:

1.18 ∗ 2 dieciséis ∗ 10 18 k gramo = 1.48 × 10 17 k gramo

Se necesitaría hidrógeno para combinarse con todo el oxígeno.

Hidrógeno disponible

La nebulosa más densa (nubes de gas en el espacio) tiene una densidad de 10 4 partículas por C metro 3 . Incluso si eso fuera hidrógeno puro, esa es una masa de 1.67 ∗ 10 − 23 k gramo . Por k metro 3 ese es 1.67 ∗ 10 − 8 k gramo / k metro 3

La tierra tiene un radio de 6 , 371 k metro . Incluso si decimos que se está acumulando en hidrógeno hasta 10 , 000 k metro de distancia que da un área de captura de 3.14 ∗ 10 8 k metro 3

Digamos que esta es una nube interestelar, nuestro sistema solar se mueve a una velocidad de 220 k metro / s con respecto a la galaxia.

Entonces en ese tiempo la tierra cubre un volumen de 6.9 ∗ 10 10 k metro 3 / s

Esto significa que reúne

1.67 ∗ 10 − 8 ∗ 6.9 ∗ 10 10 k gramo / s = 1152 k gramo / s

Así es, todo ese movimiento y densidad nos da poco más de una tonelada métrica de hidrógeno cada segundo. ¿Suena como mucho?

Conclusión

Nosotros necesitamos 1.48 × 10 17 k gramo de hidrogeno

1.48 × 10 17 k gramo 1152 k gramo / s = 1.28 ∗ 10 14 s mi C o norte d s

Ese es 4   056   162 años

Entonces, la Tierra volando a través de una de las nebulosas más densas que conocemos con una diferencia de velocidad muy poco probable y la nebulosa compuesta únicamente de hidrógeno... necesitaría 4 millones de años para reunir suficiente hidrógeno para reaccionar con todo el oxígeno en nuestra atmósfera.

En otras palabras, necesita alguna forma de hacer que la nebulosa no solo sea un poco más densa sino un millón de veces más densa que cualquier nebulosa conocida y luego tendría suficiente hidrógeno para convertir el 25% de nuestro oxígeno en agua por año.

Impresionante. Gracias por el dato y las cifras. Solo para aclarar, no estaba tratando de decir que todo el oxígeno debería desaparecer en un año; solo que sería suficiente en un año para comenzar a causar problemas. Así que probablemente podamos eliminar uno o dos dígitos de su cifra final, ya que está trabajando para eliminarlo todo. Sin embargo, supongo que todavía necesito cambiar esos parámetros; claramente, un año no es suficiente. Pero tiene que ser lo suficientemente breve para que la población empiece a entrar en pánico. ¿Quizás una década? Sin embargo, aún se eliminan muchos órdenes de magnitud de su respuesta.
Sí, básicamente necesitas una manera de hacer una gran concentración de hidrógeno para que podamos volar. Una nova lo suficientemente cerca como para estar todavía tan concentrada habría frito el planeta, por lo que las opciones son bastante limitadas. Tal vez algunos gigantes gaseosos colisionen y arrojen una gran cantidad de gas al espacio o algo así.
La heliosfera protegerá los planetas interiores del hidrógeno interestelar como explico en mi respuesta.

Si bien es plausible, la reacción entre el hidrógeno y el oxígeno es algo violenta, piense en un motor de cohetes...

Iría con un mecanismo inverso de cianobacterias, pero no sé cómo o si una civilización puede (con un gran si) salvarse a sí misma en tan poco tiempo. Para los humanos, bajar del 21% al 18% tuvo algunas consecuencias. Si en un año el nivel de oxígeno baja del 21 % a alrededor del 10 %, los humanos morirán en menos de un año. Esto supone que el oxígeno que falta se reemplaza por un gas no tóxico.

Hmm, ok. No esperaba ser demasiado violento: el gas espacial es bastante difuso pero envuelve todo el planeta, por lo que estaba pensando que simplemente se fusionaría con la atmósfera y reaccionaría para formar agua molécula por molécula. Posiblemente algún subproducto del calor, pero ¿sería realmente violento en este contexto? En cualquier caso, gracias por la respuesta; parece que probablemente tendré que ajustar algunos parámetros aquí.
la violencia (observable) de las reacciones HO depende de varios factores. Una quema o explosión realmente violenta solo ocurre cuando están bien mezclados. si, por otro lado, solo tiene conexiones superficiales, y en una atmósfera muy delgada (estratosfera) para empezar, la violencia apenas debería notarse.
Si pasamos del 21 % al 10 % de contenido de O2 libre en la atmósfera en un año, supongo que todas las formas de vida (incluso los extremófilos) en la Tierra tendrán dificultades.
@MichaelKjörling probablemente, pero tal vez algunas bacterias puedan adaptarse tan rápido. Los tardígrados pueden adaptarse bastante bien, supongo, mientras que otras formas de vida que realmente viven en altitudes más altas pueden migrar a zonas más bajas. Pero al final también estarán condenados.
@burki: A menos que haya una mezcla bastante seria, no estoy seguro de que podamos eliminar el oxígeno de la atmósfera lo suficientemente rápido como para cumplir con los requisitos del OP. Sin embargo, no he calculado los números, así que...
No estoy seguro de cómo se verían afectadas las formas de vida que normalmente viven en altitudes más altas, ya que estás cambiando la fracción del aire que es O2 libre. Presumiblemente, las formas de vida adaptadas a altitudes más altas estarían adaptadas a una fracción similar de O2 pero a una presión general más baja, que no es lo mismo que una fracción más baja de O2 a una presión constante.
Las "cianobacterias inversas" serían solo (algunas) bacterias y también mitocondrias (que solían ser bacterias de vida libre). Las cianobacterias convierten energía+CO2+H2O en glucosa y O2; las bacterias y las mitocondrias convierten la glucosa y el O2 en energía+CO2+H2O. Entonces, la pregunta es de dónde obtendrán la glucosa sus "cianobacterias inversas".
@MikeScott obviamente debe ser algo completamente diferente de lo que conocemos hoy, y parece una buena idea. Una idea puede ser una bacteria que de alguna manera produzca NO como subproducto. El NO entonces reacciona con el O2 en el aire (2NO + O2 -> 2NO2). El cuerpo humano produce NO, por lo que no es del todo imposible, al menos teóricamente
re: "cianobacterias inversas": la mayoría de los mohos y las algas son aerobios obligados. (Aunque durante el día, las algas producen oxígeno a través de la fotosíntesis). Sin embargo, no estoy seguro de cuánto moho desbocado se necesitaría para causar un cambio atmosférico significativo.

Sin una intervención inteligente de algún tipo, ya sea humana, alienígena o divina tecnológicamente avanzada, esto simplemente no es posible. El oxígeno es altamente reactivo y, por lo tanto, cualquier sustancia que estuviera disponible en la Tierra para reaccionar con él y sacarlo de la atmósfera ya lo habría hecho. Y hay una gran cantidad de oxígeno en la atmósfera, por lo que se necesitará un efecto correspondientemente grande para eliminar suficiente oxígeno en la escala de tiempo deseada.

Oxígeno que se desvanece
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