Освоение Венеры

[LonelyWanderer]

А сколько времени будут эти карбонаты создаваться - сотни миллионов лет? Этот механизм годится только для стабилизации ситуации, но не для терраформирования, которого придётся слишком долго ждать.

[crazy_terraformer]

нашёл ответ Чемберлену snickers'у (надо было самому посчитать)
http://3grko.livejournal.com/3946.html

в облаках Венеры

fortunatus пишет в 3grko
        20 июля, 2010

    Мне захотелось прикинуть, насколько велико "разъедающее действие" сернокислотных облаков Венеры. Результат оказался для меня неожиданным.

    В самой густой части облаков (как раз на уровне комнатной температуры) концентрация капелек доходит до 1500 на куб. см, средний диаметр капелек 0,4 мкм (источник - Ксанфомалити, "Планета Венера"). Зная плотность серной кислоты 1,83 г/см3, высчитываем плотность аэрозоля: 0,09 мг/м3.

    Насколько это много? Из Википедии (те же цифры повторяется на других сайтах): "ПДК аэрозоля серной кислоты в воздухе рабочей зоны 1,0 мг/м³, в атмосферном воздухе 0,3 мг/м³ (максимальная разовая) и 0,1 мг/м³ (среднесуточная)."

    Что мы видим? Содержание серной кислоты в венерианских облаках ниже ПДК!

    Выходит, что по крыше Эрикса можно разгуливать хоть голышом в кислородной маске (ну, не слишком долго). Правда, есть риск солнечного ожога.

gans2
2010-07-20 06:34 (UTC)
 
Как химик-технолог, работавший с серной кислотой расскажу Вам , что будет. Если поверхность реакционноспособная (продукт реакции уносится или растворяется в реагенте) и температура выше температуры замерзания реагента - пойдет реакция на поверхности - "потливая" коррозия. А скорость реакции увеличивается в два раза на каждые 10 градусов температуры. ПДК дано для +20 градусов Цельсия (нормальные условия). У нас на складе сульфата вполне можно было дышать и ходить без лепестка. Но вот всё железное оборудование гнило на глазах.

Значит надо использовать сплавы и металлы не реагирующие с разбавленной серной кислотой, что уже легче.

[AndrejM]

>Значит надо использовать сплавы и металлы не реагирующие с разбавленной серной кислотой, что уже легче.
Самые устойчивые вещества к фтористой кислоте это вещества содержащие фтор.
Возможно и здесь серо содержащие соединения можно подобрать.
Но на нужен аэростат. И он должен быть легким и упругим. На Земле и алюминий подошёл бы, а здесь поискать нужно.

[Фантазер]

Без воды углекислый газ в жидком виде карбонаты образовывать не будет, ибо он неполярный растворитель и не содержит карбонат-ионов. Нужна вода,чтобы появилась угольная кислота. А вот она и будет образовывать карбонаты.

Практически все химические реакции обратимы.Скажем карбонат железа распадается при 490 С.Стоит Т снизить и пойдет обратная реакция.А ведь в лавовых потоках распадаются и соединения более активных металлов.Карбонаты поглотят от 20 до 40 % СО2 по весу.Так что  морей СО2 скорее всего  не будет.Кстати с понижением Т  и падением давления вулканическая деятельность усилится,Будет огромное количество пепла.А другие варианты просто не пройдут по масштабам потребной энергии.И извиняюсь за ошибку.

[AndrejM]

Без воды углекислый газ в жидком виде карбонаты образовывать не будет, ибо он неполярный растворитель и не содержит карбонат-ионов. Нужна вода,чтобы появилась угольная кислота. А вот она и будет образовывать карбонаты.

Практически все химические реакции обратимы.Скажем карбонат железа распадается при 490 С.Стоит Т снизить и пойдет обратная реакция.А ведь в лавовых потоках распадаются и соединения более активных металлов.Карбонаты поглотят от 20 до 40 % СО2 по весу.Так что  морей СО2 скорее всего  не будет.Кстати с понижением Т  и падением давления вулканическая деятельность усилится,Будет огромное количество пепла.А другие варианты просто не пройдут по масштабам потребной энергии.И извиняюсь за ошибку.

Если придумаем как атмосферу уменьшить. То это уже будет решаемо.

[Ruslan_Sharipov]

Значит надо использовать сплавы и металлы не реагирующие с разбавленной серной кислотой, что уже легче.

Есть подборка информации об исследовательских миссиях к Венере до 2005 года. Процент успешности удручающе низкий. Спускаемые аппараты достигали поверхности. Согласно Википедии корпус спускаемого аппарата Венера-8 был сделан из титана. Толщина стенки в нижней части 12 мм, в верхней — 5,7 мм. Наличие толстой стенки говорит о том, что корпус изолировал внутренне содержимое от внешнего давления.

Предполагаю, что спускаемые аппараты нового поколения должны быть неизолированными. Нужна специальная высокотемпературная электроника. Такая электроника возможна. Вот цитата (см. Высокотемпературная электроника позволит передавать данные прямо из жерла вулкана):

Новый вид высокотемпературной электроники, изготовленной на основе карбида кремния, теоретически может оставаться работоспособным при температуре 900 градусов Цельсия.


На основе такой электроники может быть построен долгоживущий ровер.

[Ruslan_Sharipov]

Если придумаем как атмосферу уменьшить, то это уже будет решаемо.

Карбид кремния хорошо горит в горячем кислороде.

Забавно, но имеется вещество с формулой SiCO₄. Это вещество уж точно не горит в кислороде. И оно связывает углекислый газ с диоксидом кремния. Неясно только насколько оно само устойчиво. О нём мало сведений в интернете. Получено при низких температурах в твёрдом аргоне.

[crazy_terraformer]

Если придумаем как атмосферу уменьшить, то это уже будет решаемо.

Карбид кремния хорошо горит в горячем кислороде.

Забавно, но имеется вещество с формулой SiCO₄. Это вещество уж точно не горит в кислороде. И оно связывает углекислый газ с диоксидом кремния. Неясно только насколько оно само устойчиво. О нём мало сведений в интернете. Получено при низких температурах в твёрдом аргоне.

Скорее всего это не точная формула и это вещество чрезвычайно не стабильно.
В любом случае для терраформирования Венеры, оно не подходит из-за условий образования и хранения.

Без воды углекислый газ в жидком виде карбонаты образовывать не будет, ибо он неполярный растворитель и не содержит карбонат-ионов. Нужна вода,чтобы появилась угольная кислота. А вот она и будет образовывать карбонаты.

Практически все химические реакции обратимы.Скажем карбонат железа распадается при 490 С.Стоит Т снизить и пойдет обратная реакция.А ведь в лавовых потоках распадаются и соединения более активных металлов.Карбонаты поглотят от 20 до 40 % СО2 по весу.Так что  морей СО2 скорее всего  не будет.Кстати с понижением Т  и падением давления вулканическая деятельность усилится,Будет огромное количество пепла.А другие варианты просто не пройдут по масштабам потребной энергии.И извиняюсь за ошибку.

Все соединения металлов там или в силикатах, или в алюмосиликатах,или в сульфатах и сульфидах. Карбонаты без воды не образуются. Силикаты и алюмосиликаты в большинстве своём мало или слабо растворяются в воде. Миллионов лет не избежать.

[Ruslan_Sharipov]

Все соединения металлов там или в силикатах, или в алюмосиликатах, или в сульфатах и сульфидах.

Все, кроме сульфидов, что вы перечислили - это оксидные формы. Они неспособны связывать углекислый газ при венерианских температурах хоть с водой, хоть без воды. Сульфиды можно переделать в сульфаты. Но весь вопрос в том, много ли этих сульфидов? Достаточно ли для того, чтобы связать весь кислород, ныне входящий в диоксид углерода в атмосфере? Кто может ответить на этот вопрос?

Миллионов лет не избежать.

Печальный вывод для Вас, как терраформера. Целая планета уплывает из под ног. Поищите информацию о SiCO₄. Есть ещё вещество SiCO₂. Оно упоминается в американском патенте по электронике Method for manufacturing an optical waveguide and sensor arrangement, US 20110112769 A1. Значит оно устойчиво. Такое вещество свяжет Вам половину высвобождаемого кислорода. Всяко лучше, чем совсем ничего. Будьте настойчивей в поисках!

[crazy_terraformer]

SiCO2 это скорее всего нанослои графена и диоксида кремния, нанесённые один на другой

[Фантазер]

Все соединения металлов там или в силикатах, или в алюмосиликатах,или в сульфатах и сульфидах. Карбонаты без воды не образуются. Силикаты и алюмосиликаты в большинстве своём мало или слабо растворяются в воде. Миллионов лет не избежать.

Как то все привыкли к т н Нормальным условиям.При повышенном давлении и Т идут совсем другие реакции.И с другой скоростью.Кто то забыл о залежах гематита на Земле.И еще о том что породы могут быть основными.И о вуканическом пепле Я не зря упомянул.Его будет выбрасывать тысячи кубокилометров в год.Мельком глянул в ВИКУ:СО2 напрямую реагирует с оокисью натрия.Надо смотреть физхимию,наверняка найдутся и условия для других окислов металлов и их основных соединений.

[Ruslan_Sharipov]

Кто-то забыл о залежах гематита на Земле.

Мировые разведанные запасы железной руды на Земле составляют порядка 160 млрд. тонн (см. Википедия), то есть 1.6·10¹⁴ кг. Масса земной атмосферы 5·10¹⁸ кг. Из них углекислый газ 0.04 процента, что составляет  2·10¹⁷ кг. То есть земных гематитов не хватит даже для того, чтобы затормозить парниковый эффект на Земле. Не говоря уже о Венере с её многократно более плотной углекислой атмосферой.

СО₂ напрямую реагирует с окисью натрия

Это значит окиси натрия там нет. Вся уже прореагировала.

И еще о том что породы могут быть основными.

Основные породы, среди них базальты, содержат окись натрия и окись магния в форме силикатов. Их можно перегнать в карбонаты, но только в водных растворах. В расплавах кремниевая кислота вытесняет угольную. То есть надо завезти воду и где-то локально создать условия, в которых вода была бы жидкой, и через этот райский уголок перегнать тонны базальтов и всю атмосферу Венеры.

[AndrejM]

Цитата: AndrejM от Сегодня в 01:08:34
Значит надо использовать сплавы и металлы не реагирующие с разбавленной серной кислотой, что уже легче.
Есть подборка информации об исследовательских миссиях к Венере до 2005 года. Процент успешности удручающе низкий. Спускаемые аппараты достигали поверхности. Согласно Википедии корпус спускаемого аппарата Венера-8 был сделан из титана. Толщина стенки в нижней части 12 мм, в верхней — 5,7 мм. Наличие толстой стенки говорит о том, что корпус изолировал внутренне содержимое от внешнего давления.

Предполагаю, что спускаемые аппараты нового поколения должны быть неизолированными. Нужна специальная высокотемпературная электроника. Такая электроника возможна. Вот цитата (см. Высокотемпературная электроника позволит передавать данные прямо из жерла вулкана):

Новый вид высокотемпературной электроники, изготовленной на основе карбида кремния, теоретически может оставаться работоспособным при температуре 900 градусов Цельсия.


На основе такой электроники может быть построен долгоживущий ровер.

Вообще-то уже давно писали.
И даже много где. Например:
http://m.kp.ru/daily/26125/3017935/

[crazy_terraformer]

Некоторые реакции с CO2 и с CO без воды.
2Mg+CO2=2MgO+C                MgO+CO2=MgCO3
2Ca+CO2=2CaO+C                 CaO+CO2=CaCO3

2K+CO=K2O+C
4K+CO2=2K2O+C                    K2O+CO2=K2CO3
K+CO2=KO2+C                      4KO2+2CO2=2K2CO3+3O2
2K+CO2=K2O2+C                   2K2O2+2CO2=2K2CO3+O2

4Na+CO2=2Na2O+C                 Na2O+CO2=Na2CO3
2Na+CO2=Na2O2+C               2Na2O2+2CO2=2Na2CO3+O2 2Na2O2+2CO=2Na2CO3
Горят в углекислом газе:щелочные, щелочноземельные металлы. Почти наверняка - скандий, иттрий, лантан и лантаноиды. Возможно, актиноиды. - И всё.
Их оксиды с сухим углекислым газом реагируют, но после охлаждения и постепенно.
Редкие металлы не играют погоды для реакций с сухим углекислым газом, интересны только Mg, K, Na, Ca.
Также кремний, алюминий и железо, как элементы горящие в свободном кислороде,это элементы которых много.

[AlexAV]

А сколько времени будут эти карбонаты создаваться - сотни миллионов лет? Этот механизм годится только для стабилизации ситуации, но не для терраформирования, которого придётся слишком долго ждать.

Существую оценки для ранней марсианской атмосферы, откуда следует, что в присутствии жидкой воды и без пополнение в довольно прохладном климате она бы была связана за 30 млн. лет. На Венере же будет сильно теплее. А как известно при росте температуры на 10 градусов скорость большинства реакций увеличивается в 2–4 раза. Поэтому при оптимальной температуре процесса он там займёт существенно меньше. Скорее тысячи лет, но трансформирование вообще дело не быстрое.

[Ruslan_Sharipov]

2Mg+CO2=2MgO+C                MgO+CO2=MgCO3
2Ca+CO2=2CaO+C                 CaO+CO2=CaCO3

2K+CO=K2O+C
4K+CO2=2K2O+C                    K2O+CO2=K2CO3
K+CO2=KO2+C                      4KO2+2CO2=2K2CO3+3O2
2K+CO2=K2O2+C                   2K2O2+2CO2=2K2CO3+O2

4Na+CO2=2Na2O+C                 Na2O+CO2=Na2CO3
2Na+CO2=Na2O2+C               2Na2O2+2CO2=2Na2CO3+O2 2Na2O2+2CO=2Na2CO3

Металлов в свободном виде там нет и в помине. Реакции из левого столбика если могли произойти, то уже давно произошли. Но углекислого газа осталось в избытке. Оксиды металлов, если они имеются, то образовались в результате разложения нестойких карбонатов. Карбонаты калия, кальция и натрия относятся к термостойким. Карбонат магния тоже (T_разл=540°C). Пероксиды металлов? Им неоткуда взяться, как и свободным металлам.

Их оксиды с сухим углекислым газом реагируют, но после охлаждения и постепенно.

Нет там перечисленных вами оксидов. Вся надежда на термостойкие соединения кремния, углерода и кислорода, если такие существуют и образуются при расплавлении SiO₂ в углекислом газе при высоком давлении. Для проверки надо выполнить плавку SiO₂ внутри баллона с углекислым газом при 105 бар. Это сложно, но осуществимо. В Троицке Московской области есть институт ИФВД. Это их профиль. Обратитесь туда.

[crazy_terraformer]

А сколько времени будут эти карбонаты создаваться - сотни миллионов лет? Этот механизм годится только для стабилизации ситуации, но не для терраформирования, которого придётся слишком долго ждать.

Существую оценки для ранней марсианской атмосферы, откуда следует, что в присутствии жидкой воды и без пополнение в довольно прохладном климате она бы была связана за 30 млн. лет. На Венере же будет сильно теплее. А как известно при росте температуры на 10 градусов скорость большинства реакций увеличивается в 2–4 раза. Поэтому при оптимальной температуре процесса он там займёт существенно меньше. Скорее тысячи лет, но трансформирование вообще дело не быстрое.

Проблема в том, что на Марсе много воды, а на Венере её мгновенно высосет кора, стоит ей коснуться поверхности.
Второе для быстрого образования карбонатов необходимо,чтобы реагенты были в форме растворимых  в воде солей,либо источник ионов металла был в форме пыли,песка, щебня или гравия,т.е. имел большую поверхность при наименьшем объёме частиц.
Два фактора эрозии на Венере отсутствовали -это вода и перепады температур.

[crazy_terraformer]

2Mg+CO2=2MgO+C                MgO+CO2=MgCO3
2Ca+CO2=2CaO+C                 CaO+CO2=CaCO3

2K+CO=K2O+C
4K+CO2=2K2O+C                    K2O+CO2=K2CO3
K+CO2=KO2+C                      4KO2+2CO2=2K2CO3+3O2
2K+CO2=K2O2+C                   2K2O2+2CO2=2K2CO3+O2

4Na+CO2=2Na2O+C                 Na2O+CO2=Na2CO3
2Na+CO2=Na2O2+C               2Na2O2+2CO2=2Na2CO3+O2 2Na2O2+2CO=2Na2CO3

Металлов в свободном виде там нет и в помине. Реакции из левого столбика если могли произойти, то уже давно произошли. Но углекислого газа осталось в избытке. Оксиды металлов, если они имеются, то образовались в результате разложения нестойких карбонатов. Карбонаты калия, кальция и натрия относятся к термостойким. Карбонат магния тоже (T_разл=540°C). Пероксиды металлов? Им неоткуда взяться, как и свободным металлам.

Их оксиды с сухим углекислым газом реагируют, но после охлаждения и постепенно.

Нет там перечисленных вами оксидов.

А кто говорит, что это есть на Венере? Эти металлы надо извлекать из пород Меркурия. И отправлять в атмосферу Венеры электромагнитными катапультами в виде металлических болванок.

Вся надежда на термостойкие соединения кремния, углерода и кислорода, если такие существуют и образуются при расплавлении SiO₂ в углекислом газе при высоком давлении. Для проверки надо выполнить плавку SiO₂ внутри баллона с углекислым газом при 105 бар.

Таких материалов нет из-за свойств химических связей. А даже если бы были, то быстрее осуществить добычу материалов в необходимых объёмах на лишённом атмосфере и более близком к Солнцу Меркурии. Или распотрошить астероиды пояса.После падения температуры поверхности на плоскогорьях до 300^oC(573 K) есть возможность синтеза полимера (C3O2)n (стабилен до 320^oC при н.у.), а полученный избыток кислорода можно связать меркурианскими и астероидными кремнием, алюминием и железом. Брикеты полимера придётся защищать от кислорода ,допустим,слоем оксидированного алюминия. В последствии этот полимер станет источником органических соединений и углекислого газа.

[AlexAV]

Проблема в том, что на Марсе много воды, а на Венере её мгновенно высосет кора, стоит ей коснуться поверхности.

Так ведь чтобы получить на Венере стабильную климатическую систему, способную сохранять комфортный для человека климат геологически долго - океан всё равно нужен. И воды в любом случае придётся доставить столько, чтобы и для гидратации верхней литосферы и на формирование этого океана хватило. А без океана ничего хорошего там не получится.

[crazy_terraformer]

Проблема в том, что на Марсе много воды, а на Венере её мгновенно высосет кора, стоит ей коснуться поверхности.

Так ведь чтобы получить на Венере стабильную климатическую систему, способную сохранять комфортный для человека климат геологически долго - океан всё равно нужен. И воды в любом случае придётся доставить столько, чтобы и для гидратации верхней литосферы и на формирование этого океана хватило. А без океана ничего хорошего там не получится.

Человек вполне может жить в искусственных биосферах, герметичных для воды и водяного пара куполах, пока количества завезённой воды вырастет настолько, что появится океан. И этими биомами он сможет замостить всю Венеру за гораздо меньшее время, чем нужно для доставки таких количеств воды. Поступление света в биом, а в последствии альбедо планеты при расширении площади биомов до значимых значений, будет регулироваться с помощью свойств стёкол или их покрытий, меняющих альбедо и прозрачность в ответ на поступающее излучение, либо в ответ на воздействие электрического поля.