¿Es la atmósfera de este planeta estable y razonable, y algo a tener en cuenta para las formas de vida que viven en ella?

Inspirado por las respuestas a ¿Qué puedo agregar a una atmósfera de oxígeno/nitrógeno para que sea desagradable o venenosa para los humanos, pero estable y respirable para las criaturas locales? , estoy construyendo un planeta que actualmente...

  • Tiene un núcleo de hierro, para que el campo magnético ayude a retener la atmósfera.
  • Tiene una aceleración gravitatoria superficial de aproximadamente 12,2 m/s 2 , un 25 % mayor que la de la Tierra (en virtud de ser un poco más masiva que la Tierra y algo más pequeña)
  • Está cubierto por un 73,9 % de tierra y un 26,1 % de océanos (básicamente lo opuesto a la Tierra)
  • Tiene una atmósfera que consta de 67,2 % N 2 , 27,4 % O 2 , 4,8 % CO 2 , 0,4 % Ar y 0,2 % varios (que aún no he decidido en un desglose completo, pero que incluye 2,4 ppm de As )
  • Tiene una presión atmosférica superficial de 1930 mbar
  • Es geológicamente muy activo, con muchos volcanes activos tanto en tierra como bajo el agua, así como tectónica de placas activa

El planeta tendrá formas de vida no muy diferentes a las que se encuentran en la Tierra actual, pero obviamente no a los humanos como los conocemos.

Ahora para las preguntas, en mi opinión muy relacionadas:

  • ¿Esta atmósfera será estable? Si no, ¿por qué no?
    • No me importan los incendios forestales ocasionales (o incluso no tan ocasionales; eso es mucho oxígeno), pero sí me importa si la mitad del mundo se incendia la primera vez que cae un meteorito o una erupción volcánica.
  • ¿La mezcla y la presión son razonables dado el planeta? Si no, ¿por qué no?
  • ¿Hay algo en la atmósfera que plantee problemas particulares a las formas de vida autóctonas ? ¿Algo que se te ocurra que deba tener en cuenta al diseñar formas de vida adaptadas a esta atmósfera?
Dado que hay una gran cantidad de oxígeno libre en la atmósfera de ese planeta, diría que el planeta definitivamente tiene algún tipo de vida fotosintética, porque de lo contrario ese oxígeno encontraría rápidamente algo para oxidarse y desaparecería en un abrir y cerrar de ojos geológico. ojo. Y me parece recordar que el arsénico (que es un sólido a temperaturas razonables) necesita bastante calor para sublimarse en un gas.
Su arsénico atmosférico se oxidará y abandonará la atmósfera. Todo terminará en el agua / suelo. De lo contrario, esto parece muy similar a la Tierra.
@Will ¿Estás diciendo que worldbuilding.stackexchange.com/a/78791/29 está mal? Si es así, ¿podría elaborar allí su razonamiento?
El arsénico es sólido y terminará cayendo al suelo o al agua, pero puede llevar algún tiempo. Hay informes de salud pública sobre el transporte eólico de las emisiones de arsénico (principalmente de China) y su distribución mundial. Siempre que el arsénico sea proporcionado continuamente por una determinada fuente (los volcanes parecen una opción probable), puede mantener una proporción relativamente alta de arsénico en la atmósfera. Realmente no importa si solo dura unos pocos millones de años si estamos explorando ese mundo en este momento.
@MichaelKjörling: La respuesta vinculada habla de sales de ácido arsénico H3AsO4 (arsenitas y arsenatos), no de arsénico elemental.
@AlexP Hmm, buen punto. Quizá quiera repensar esa parte, entonces.
No has dado ningún detalle de su estrella principal. Una estrella fulgurante activa tendrá un enorme impacto en el planeta en comparación con una estrella relativamente inactiva como nuestro Sol. Además, la órbita del planeta. Si está fuera de la zona Goldilocks, entonces las cosas serán diferentes. Tu descripción está dentro de la zona Goldilocks, pero donde está determina qué tan caliente o frío estará.
Yo no me preocuparía por los incendios forestales. La evolución adaptará la flora y la fauna para hacerles frente. De hecho, los aprovechará para propagar formas de vida. Esto sucede en el Bush australiano. En su planeta, esto sucederá con esteroides. La mitad del planeta ardiendo será bueno para la vida nativa.
@a4android La estrella es la misma que en worldbuilding.stackexchange.com/q/79646/29 ( m s t a r 1.367 × 10 20 metro 3 s 2 ). Este planeta tiene un radio orbital alrededor de la estrella de una sombra por debajo de 1,53 UA, con baja excentricidad (periodo de unos 58,69M segundos). Radio del planeta 5872 km (alrededor de 0,92 radios terrestres), masa 6.329 × 10 24 kg (alrededor de 1,06 masa terrestre), resultante m 4.224 × 10 14 metro 3 s 2 . Dos lunas, cuyos detalles están por decidir. No he decidido qué tan activa es la estrella, pero es más joven que la nuestra con 3.900 millones de años. ¿Algo más?
Gran pregunta, pero creo que el último punto se desvía hacia un territorio demasiado amplio. Evité abordarlo en mi respuesta, porque hay demasiados tipos de procesos biológicos que interactúan con la atmósfera (fotosíntesis, pulmones, branquias, lípidos que atacan el oxígeno en alta concentración, etc.) para entrar realmente. Debería girar esa parte en una serie de preguntas más específicas, en mi opinión.
@kingledion La intención de ese último punto no era realmente entrar en cada adaptación biológica específica posible, sino capturar aspectos como "esa atmósfera no puede soportar ningún tipo de vida que podamos imaginar debido a la Razón X". Si tiene una idea sobre cómo capturar mejor eso en la pregunta sin convertirlo en una palabrería excesiva, proponga una edición.
Detalles de la estrella y el planeta muy apreciados.
Su contenido de CO2 es muy alto, lo más probable es que se disuelva en los océanos. Especialmente, dada una presión más alta. Sus océanos tendrán agua carbonatada. Luego se establecerá como compuestos sólidos en los fondos oceánicos. Sin embargo, puede mantener un nivel alto de CO2 en la atmósfera debido a la actividad vocánica.

Respuestas (3)

Comenzó como un comentario y se convirtió en una respuesta.

Lo primero es que la actividad volcánica puede afectar su atmósfera. Dependiendo de la composición planetaria, existe una buena posibilidad de que estos eventos volcánicos agreguen un componente de azufre a su atmósfera. Cambio menor como máximo. Aunque recuerde que si su planeta carece de tectónica de placas y retiene este rasgo de alta actividad volcánica, estos volcanes comenzarán a crecer hasta las proporciones de tamaño de Olympic Mons en Marte, potencialmente más tiempo a medida que crece durante miles de millones de años.

La mezcla parece razonable y los componentes que ha elegido pueden ser secuestrados por el planeta o liberados nuevamente a la atmósfera. Las fluctuaciones en el maquillaje pueden explicarse por estos procesos... Yo diría que eres bueno.

Última nota como comentario a tus criaturas indígenas. Recuerde que la respiración depende de las presiones parciales de oxígeno, no solo de la proporción en el aire. A esta presión y concentración, creo que esta atmósfera causaría problemas de toxicidad de oxígeno en los humanos y en la mayoría de las demás criaturas que se encuentran en la tierra. Usando ejemplos pasados, parecería que el gigantismo es el camino natural para superar la toxicidad del oxígeno. En resumen, sus criaturas serán demasiado grandes y tendrán un ciclo de desarrollo que incluye un crecimiento masivo al principio de su desarrollo para superar los problemas de toxicidad del oxígeno.

Olympic Mons a 1,25 gy una atmósfera erosiva? Tú deseas.
Parte del razonamiento que condujo tanto al alto contenido de oxígeno como a la gran presión atmosférica es precisamente acercarse al rango de presión parcial para la toxicidad del oxígeno en humanos con un contenido de oxígeno todavía razonable en la atmósfera. (Incluso hurgué en algunos diagramas de la NASA solo para esa parte). No había considerado el gigantismo, pero en realidad no es algo malo para algo de lo que tengo en mente. Sí, el planeta tiene placas tectónicas.
@ user58697 ¿Qué pasa con la atmósfera que sería erosiva? ¿Te refieres a la gran cantidad de oxígeno? Por favor, elabore un poco.
Es más probable que las formas de vida evolucionen con una mayor tolerancia al oxígeno. Entonces el gigantismo por esa razón no será necesario. Una atmósfera erosiva que se debe al aumento de la actividad climática. Posiblemente cualquier mayor contenido de azufre estará en forma de sulfatos y ácido sulfúrico. La lluvia ácida contribuirá a la erosión. Más lluvia ácida, más erosión.

Presión parcial

Tenga en cuenta que no sé el gramos/mol de Otros entonces traté de hacer un promedio con sus gases reales.

| Gas % gramos/mol Moles Mol fractal Presión parcial (kPa) norte 2 67,20% 28.01 18.83 62,88% 121.37 O 2 27,40% 32.00 8.77 29,29% 56.53 CO 2 4,80% 44.01 2.11 0,53% 13.62 Arkansas 0,40% 39.95 0.16 0,06% 1.03 Como 0.024% 74.92 0.02 0,02% 0.12 Otros 0,18% 29.94 0.05 0,18% 0.34 Total 100% 248.83 29.94 100% 193 |

  • Nitrógeno (N 2 ): 121,37 kPa
    • Narcopsia por nitrógeno: No, no te preocupes, no tienes narcopsia por nitrógeno porque se desarrolla bajo presiones superiores a 240 kPa y 354 kPa , y solo tienes 121,37 kPa de N 2 .
  • Oxígeno (O 2 ): 56,53 kPa:
    • Toxicidad por oxígeno : cuando la presión parcialO 2 es superior a 50 kPa , el oxígeno se vuelve tóxico . También sufrirías hiperoxia .
      Síntomas:
      • Desorientación, problemas respiratorios, cambios en la visión como la miopía.
      • Las exposiciones prolongadas de O 2 PP más altas o exposiciones más cortas pero muy altas pueden causar daño oxidativo a las membranas celulares, colapso de los alvéolos en los pulmones, desprendimiento de retina y convulsiones.
      • Mucho más, haga clic en el enlace para obtener más información.
      • En esta pregunta puede obtener más información, también puede ver el diagrama de síntomas.
  • Dióxido de carbono (CO 2 ): 13,62 kPa
    • Hipercapnia (Intoxicación por dióxido de carbono): La hipercapnia severa es causada por un incremento de 10 kPa de CO 2 y tienes 13,62 kPa . Morirás en horas.
      • Si desea ver todos los síntomas de valores altos de CO 2 o una tabla sobre el % de CO 2 y la letalidad, puede consultar la misma pregunta anterior .
  • Argón (Ar): 1,03 kPa
  • Arsénico (As): 0,12 kPa:
    • En esta pregunta dije que es veneno pero tiene 0.93% de As, en tu caso As es demasiado bajo. La toxicidad del arsénico está por encima de los 10 μg/m³ y no tienes eso, no te preocupes.
  • Otros: 0,34 kPa
    • Son otros, no sé qué es...

Tus animales deben ser capaces de:

  • Soportar la acidosis respiratoria , tienen que ser capaces de soportar altos niveles de pH en sangre o tener un sistema interno para reducir el pH.
  • Apoyan la toxicidad del oxígeno , tendrán cierta capacidad para soportar el daño de la membrana celular (por ejemplo: pulmones y ojos) y los radicales libres del oxígeno: ROS que destruyen el ADN o los orgánulos de las células.

Además, ten en cuenta que harías de la pesadilla de toda la gente, el mayor miedo de todos... ... ... ¡INSECTOS MÁS GRANDES! . ¿Crees que ya tenemos arañas grandes, como esta ? Bueno, no quiero visitar tu planeta.... En esta respuesta te lo explico, los insectos no tienen sistema respiratorio*, respiran a través de su piel por lo que si los haces más grandes no tendrán suficientes cm 2 de superficie por gramo de insect, se asfixiarán. En vuestro planeta hay el doble de oxígeno en el aire por lo que los insectos podrían ser mucho más grandes sin asfixiarse.
* Los insectos tienen sistema respiratorio pero no tienen pulmones ni branquias, usan otras cosas .

Estabilidad

Lo siento, no sé mucho de esto, pero sé que el CO 2 y el O 2 no son estables.
¿Lo que esto significa?
Esto significa que necesita un flujo constante de ellos.

  • Oxígeno (O 2 ): El oxígeno tiene la capacidad pasiva de hacer óxidos , esto significa que si no tienes una fuente de oxígeno, es algunos millones de años (o menos...) todos los metales de la superficie serían óxidos y el oxígeno desaparecería de la atmósfera.
    Mi única idea para obtener una fuente de oxígeno es la fotosíntesis que produce oxígeno a partir del dióxido de carbono.
  • Dióxido de carbono (CO 2 ): Pero ahora tenemos otro problema.
    • El dióxido de carbono tiene la habilidad pasiva de combinarse lentamente con el agua para volverla más ácida, bueno, esto es muy lento, así que no tienes problema, pero...
    • La fotosíntesis usa dióxido de carbono por lo que lo perderás muy rápido, afortunadamente puedes usar volcanes para obtener una fuente constante de CO 2 .
  • Arsénico (As): No lo sabía, pero de la respuesta de Kingledion lo aprendí. (Tienes mi voto a favor).

Mezcla

Mmm, si, creo que es razonable, es casi una opinión personal pero lo veo posible, obviamente solo es posible si tienes fotosistesis (plantas) y volcanes de mi opinión personal.

La atmósfera debe ser estable.

Dióxido de carbono

Esta proporción de dióxido de carbono/oxígeno debería ser estable, siempre y cuando el ciclo del carbono en su planeta mantenga esa proporción. Tener volcanes para seguir agregando carbono a la atmósfera es definitivamente bueno. Necesitará vida fotosintética (o algún otro sustituto que produzca oxígeno) para mantener ese oxígeno libre en el aire; de lo contrario, terminará rápidamente en las rocas y lo que sea.

Arsénico

El arsénico no se quedará en el aire. de wikipedia,

Se oxida fácilmente en el aire para formar trióxido de arsénico y agua...

Como 2 O 3 es a su vez higroscópico y eventualmente terminará en solución. Terminaría con sus océanos siendo débilmente ácidos con arsenitos iónicos en solución.

Oxígeno a alta presión

En cuanto al nivel de oxígeno, probablemente fue al menos el 27% durante dos períodos (de decenas de millones de años) en la historia de la Tierra, incluso durante gran parte del Mesozoico.

Sin embargo, la alta presión me da un poco de pausa. Si la presión es 1,9 veces la de la Tierra y la concentración de oxígeno es del 27%, entonces la presión parcial de oxígeno es

1.9 27 20 = 2.6
veces la de nuestra Tierra, una presión parcial de unos 510 mbar. Hay afirmaciones de que la presión del aire era más alta en el Mesozoico, lo que haría que este problema fuera discutible al mostrar que la presión parcial de oxígeno, además de la concentración, había sido más alta en el pasado. Pero esas afirmaciones no me parecen legítimas, y voy a tener que encontrar pruebas contundentes antes de aceptarlas.

Las constantes de equilibrio para las reacciones gaseosas dependen de la presión parcial de ese gas, por lo que es la presión parcial, no la composición porcentual, lo que determina si las cosas se quemarán espontáneamente, al menos a presiones más altas. La figura 5 en la página 10 de este informe de la NASA muestra que la inflamabilidad disminuye para una presión parcial de oxígeno constante como gas inerte (N 2 ) la presión aumenta, pero que este efecto se detiene alrededor de 800 mbar. Dado que la diferencia entre nuestra atmósfera y la suya está por encima de ese límite, podemos esperar que la inflamabilidad aumente en función de la presión parcial de oxígeno.

Obtener números exactos sobre lo que se quemará en qué presiones de oxígeno es bastante difícil. El documento de la NASA vinculado muestra que para las mezclas de combustible gaseoso y aire, un 21 % de oxígeno (~230 mbar) es suficiente para la inflamabilidad y que el aumento de la presión parcial de oxígeno casi no tiene efecto (página 7).

Sin embargo, un enfoque más razonable para la atmósfera sería considerar que a medida que aumenta la concentración de oxígeno, aumentarán las reacciones de oxidación con los diversos materiales de la litosfera. Creo que estos serían más importantes que las reacciones de combustión espontánea. Sin ninguna otra evidencia, propongo que es lógico que haya algún 'límite superior' para la presión parcial de oxígeno, en cuyo punto la oxidación del oxígeno atmosférico con minerales superficiales supera la capacidad de la biosfera para crear ese oxígeno.

Para nuestro planeta, ese límite superior era probablemente alrededor del 30% o 300 mbar de oxígeno. Aplicar lo mismo a su planeta a 1900 mbar le daría una concentración de oxígeno de alrededor del 16%. Sugiero que el 27% es una presión parcial de oxígeno demasiado alta para desarrollarse naturalmente, y que debido a la meteorización química de la litosfera, la concentración de oxígeno en su planeta no debería superar el 20% como máximo.