¿Qué materiales útiles se pueden extraer de la atmósfera de Venus?

Esta es una pregunta bastante amplia, por lo que intentaré orientarlo en la dirección correcta en lugar de responderla directamente; En primer lugar, la atmósfera de Venus es un entorno altamente dinámico y diverso tanto en constitución como en presión ambiental, temperatura e incluso clima. Forma muchas capas distintas a diferentes altitudes, y su troposfera se extiende hasta unos 100 km (supongo que hay un error tipográfico en el artículo de Wikipedia y significan 65 millas, no 65 km). Para una referencia más fácil, aquí hay un gráfico de presión atmosférica en Venus del artículo de Wikipedia ya vinculado:

Su composición es mayoritariamente dióxido de carbono ($\require{mhchem}\ce{CO2}$96.5%) y menor cantidad de nitrógeno ($\ce{N2}$3,5%), mientras que otros componentes se encuentran en cantidades mínimas, pero eso no los excluye realmente de la posibilidad de extraerlos de la atmósfera.

Por ejemplo, en las capas de nubes entre ~ 50 y 70 km, grandes concentraciones de ácido sulfúrico ($\ce{H2SO4}$) y concentraciones más pequeñas de sulfuro de hidrógeno ($\ce{H2S}$) y sería posible extraer de él hidrógeno, azufre y oxígeno mediante electrólisis y el uso de catalizadores reductores. Se puede hacer algo similar con el dióxido de carbono para extraer oxígeno y carbono en una electrólisis de la atmósfera o fotosíntesis en dos pasos .

Estos elementos constituyentes por sí solos ya le brindan una cantidad de compuestos moleculares de interés, incluso para el aire respirable (nitrógeno y dióxido de carbono tal como son, solo en diferentes concentraciones, oxígeno y agua para controlar la humedad ambiental), asumiendo también concentraciones razonables de deuterio a hidrógeno como agua potable, de lo contrario, los átomos de deuterio e hidrógeno pueden separarse durante la electrólisis o el agua pesada ($\ce{D2O}$) del agua ($\ce{H2O}$) con separación adicional por peso molecular. El nitrógeno y el hidrógeno te dan amoníaco ($\ce{NH3}$) que se puede utilizar como líquido refrigerante / refrigerante, fertilizante, combustible,...

El carbono y el hidrógeno también permiten la producción de carbohidratos y policarbohidratos sintetizados o cultivados naturalmente como nutrientes, cadenas de carbohidratos y carbohidratos aromáticos como plásticos , p . la incrustación y el HDPE ni siquiera se corroen con ácido sulfúrico, por lo que podrían usarse ampliamente en la atmósfera de Venus para la construcción. Además, siempre que pueda extraer el cloro que también está presente justo debajo de la capa de nubes, también podría fabricar PVC .

Los puntos de ebullición de algunos metales y aleaciones metálicas también están por debajo de la temperatura de la superficie de Venus de ~ 462 °C (p. ej., cadmio, plomo, algunas aleaciones de magnesio, mercurio, fósforo, potasio, selenio,...) por lo que podrían formar vapor que sería transportado a mayores altitudes por los vientos térmicos , donde se condensarían o se recombinarían en moléculas más pesadas (lo último podría ser cierto para las moléculas que contienen fósforo y potasio) con la caída de la temperatura y formarían depósitos de precipitados metálicos. Sería posible recolectar algunos de estos metales de la atmósfera inferior en globos de baja altitud en la superficie de condensación, o incluso recolectar sus precipitados similares a la nieve de las superficies de las montañas altas mediante grúas de cable.

Pero, para cualquier colonia seria en las nubes venusianas donde la presión y la temperatura son similares a las de la superficie de la Tierra, el aire respirable sirve como gas de elevación, y una que no tendría que importar materiales de otras partes del sistema solar, aún necesitaría la capacidad de al menos arranque rocas y cantos rodados de la superficie con grúas de cable o similares, para proporcionar también a su colonia silicio, hierro, cobre y otros elementos y compuestos útiles. Por ejemplo, para producir carburo de silicio ($\ce{SiC}$) electrónica de baja potencia, nitruro de galio ($\ce{GaN}$) transistores de alta potencia , diodos o fotovoltaicos, o fosfuro de galio ($\ce{GaP}$) ya que todos estos materiales tienen buenas tolerancias al calor y a la radiación.

Para mayor referencia, sugiero buscar en el Servidor de Informes Técnicos de la NASA (NTRS) los trabajos de Geoffrey A. Landis , quizás comenzando con Colonización de Venus (PDF) que se publicó para las actas de la Conferencia sobre Exploración Espacial Humana de 2003, y presenta de manera concisa la posibilidad de construir un aerostato. colonias en la atmósfera de Venus y los recursos naturales disponibles para ellos.

Viejo tema, pero para aquellos que acaban de aparecer:

1. Hay dos candidatos principales para el "absorbedor UV desconocido" en la atmósfera de Venus, y probablemente la respuesta más probable es cierto grado de ambos. Uno de ellos es el azufre elemental. ¿El otro? Cloruro ferroso. De hecho, una de las sondas Venera detectó hierro durante su descenso. Toda la evidencia apunta a que hay una pequeña cantidad de hierro en el aire de Venus.

2. "(por ejemplo, cadmio, plomo, algunas aleaciones de magnesio, mercurio, fósforo, potasio, selenio, ...)"

El hecho de que algo pueda hervir de alguna forma no significa que realmente lo hará en la práctica (las reacciones químicas entran en juego), ni que podría transportarse hasta más de 50 kilómetros (en la Tierra eso sería a medio camino de la línea de Karman) a través de una atmósfera que en la base es de 90 atm, sin precipitarse. Por otro lado, el mundo no está hecho de elementos puros, hay todo tipo de compuestos, y muchos tienen puntos de ebullición mucho más bajos que sus formas elementales. Se complica

El hecho honesto es que no sabemos qué componentes menores componen las cubiertas de nubes venusianas. En la década de 1960, se teorizó que las nubes eran una amplia gama de compuestos de mercurio. Ahora sabemos que el mercurio no puede ser sino un oligoelemento en las nubes. Otro teorizado que se ha descartado bastante bien es el cloruro de aluminio. Algunos compuestos de antimonio, compuestos de bromo y compuestos de yodo se consideran posibles, si no probables, pero solo en pequeñas cantidades.

Hay una serie de sustancias químicas que se sabe que existen en la atmósfera de Venus que comúnmente no se enumeran en las listas de componentes atmosféricos de Venus. Por ejemplo, la neblina inferior y posiblemente gran parte de la capa nubosa inferior son ricas o dominadas por ácido fosfórico. También existe una amplia variedad de compuestos de cloro ácidos/corrosivos en la atmósfera de Venus (la mayoría de las listas muestran solo HCl), incluidos algunos que hacen que el ácido sulfúrico parezca manso (por ejemplo, se cree que el ácido perclórico constituye un pequeño componente de las partículas de la nube). Por cierto, tenga en cuenta que las partículas de la nube son una fina niebla, no es como un baño de ácido... más bien como un smog/vog realmente malo que tiende a carcomer las cosas con el tiempo. Hay alguna evidencia, contrariamente a la imagen demasiado simplificada que se presenta a menudo, de que incluso podría haber "nieblas superficiales" - hubo algo de oscurecimiento experimentado por los módulos de aterrizaje durante sus últimos 1-2 km que algunos interpretan como neblina. Estos serían algunos compuestos interesantes.

Hay bastante buena evidencia de que la superficie de Venus tiene heladas o nieves exóticas, aunque la composición aún se desconoce. La superficie de Venus parece estar hecha de lavas que, por sí solas, tienden a ser bastante ricas en minerales interesantes (por ejemplo, hay buena evidencia de carbonatitas; ve a ver con qué tipo de depósitos económicos de minerales están asociados en la Tierra). Pero también está expuesto a intensos procesos de meteorización química, que tienden a concentrar minerales específicos en diferentes ambientes. Entonces, la superficie de Venus es probablemente un tesoro minero. Es fácil exagerar la dificultad de acceder a la superficie; no, no es un paseo por el parque, pero por otro lado, no es mucho más difícil que un submarino. Los problemas de temperatura solo afectan al exterior; el interior está aislado y depende en gran medida de la inercia térmica para mantenerse a una temperatura de funcionamiento cómoda. Los soviéticos aterrizaron sondas funcionales y capaces con tecnología de 1960. Los soviéticos nunca despegaron de la superficie y volvieron a subir a la cubierta de nubes, pero sabemos cómo hacerlo: se llama globo de cambio de fase.

No, no necesita hacer electrólisis para extraer oxígeno del H ₂ SO ₄ , solo tiene que calentarlo. El H ₂ SO ₄ se descompone a altas temperaturas en H ₂ O + SO ₃ , y el SO ₃ se reduce a SO ₂ + O ₂ . Entonces obtienes tanto H ₂ O como O ₂de un proceso simple. Por supuesto, los detalles lo hacen complicado, porque tienes los otros compuestos mezclados allí, tienes que separar los gases ácidos (muchos de los cuales son higroscópicos) de la corriente de agua, etc. Pero por el lado positivo, la atmósfera de Venus realmente está cediendo. one el regalo de proporcionar todos menos uno de los principales ácidos industriales (todos menos el nítrico) en una forma relativamente fácil de adquirir, y el nítrico es relativamente fácil de producir. Un beneficio secundario divertido de Venus es que muchos procesos industriales importantes (el proceso de Haber, la reacción de Sabatier, etc.) requieren temperaturas y presiones elevadas para que funcione la termodinámica. En Venus, todo lo que significa es "descender". :)

En cuanto a los plásticos: realmente no hay duda de que el material perfecto para la piel es un copolímero de PTFE con aditivos reflectantes de IR. El PTFE está diseñado casi a la perfección para el entorno de Venus, en términos de su increíble resistencia química, tolerancia al calor, estabilidad UV, proceso de producción relativamente simple, etc. Por supuesto, debe unirse con un ripstop. Normalmente en la Tierra usaríamos nailon, pero realmente no es ideal para Venus, las cadenas de producción son bastante largas. UHMWPE (espectros) es probablemente una opción mucho mejor; su monómero es fácil de fabricar, tiene una resistencia a la tracción increíblemente alta (más alta que el Kevlar), muy liviano (incluso flota en el agua) y muy resistente a la abrasión. Además, tanto el UHMWPE como el PTFE, aunque a ninguno de ellos le gusta adherirse a nada, son termoplásticos y, por lo tanto, pueden unirse térmicamente.

Tenga en cuenta que, contrariamente a lo que se indicó anteriormente, el HDPE no es estable a largo plazo con H ₂ SO ₄ concentrado (es alrededor del 80 % en la capa de nubes media). Aunque eso es para líquidos, no para nieblas; podría hacerlo mejor en la niebla. Pero el punto clave es que la capa de PTFE es lo que ha expuesto a las nubes.

Hay mucho más que podría escribir sobre el tema, pero lo dejaré así por ahora. :)