Освоение Венеры

[shuricos]

то за сотни миллионов и миллиарды лет под действием CO давно восстановились.

CO - лёгкий газ, вряд ли он болтается у поверхности или под поверхностью.

При температуре ниже 400С баланс 2СО<•>С+СО2 сдвинут вправо, а выше +1000°С влево. Распределение массовой доли СО и СО2 в промежутке от 400 до 1000°С я приводил в виде графика.

 На горах Максвелла (+10 км от среднего уровня) +380°С. Поэтому СО более концентрируется в нижних слоях атмосферы, где +470°С и доля СО может быть наибольшей, чем где-либо ещё в атмосфере.

Под поверхностью температура может быть ещё выше, поэтому проникающий туда СО2 сильнее диссипирует до СО.

[shuricos]

Температура поверхности складывается из двух факторов:
 - эффективной температуры планеты (температура тех слоёв атмосферы, которые излучают ИК в космос); она зависит от альбедо планеты и солнечной постоянной; на нынешней Венере эфф.темп. даже ниже, чем на Земле и равна 234°К;
- парникового эффекта (кратность увеличения температуры поверхности относительно эффективной температуры); он зависит от состава атмосферы и температуры поверхности; на Венере такая кратность составляет 3.2.

Давайте рассмотрим случай остужения поверхности до 300°С, при которых жидкая вода сможет существовать на поверхности и поможет ускорить поглощение СО2 почвой.
Понятно, что до этого момента состав атмосферы останется прежним (ещё ничего не поглощено грунтом). Соответственно, кратность разницы температуры грунта и эффективной температуры верхних слоёв атмосферы останется нынешней - 3.2 крат.
Соответственно, чтобы уменьшить температуру поверхности с 750°К до 573°К (на 177°), надо снизить эфф.темп. на 177/3.2=55°, т.е. с 235°К до 179°К.

Легко заметить, что обе температуры уменьшаются пропорционально. Поэтому изменение температуры поверхности так же зависит от альбедо, как и изменение эфф.темп. от альбедо.

[Прохожий]

Вывод из всего предыдущего ---- на Венеру надо гнать водокометы ---- и что-либо получится?

[shuricos]

Вывод из всего предыдущего ---- на Венеру надо гнать водокометы ---- и что-либо получится?

Похоже, что да.

Но тут надо очень внимательно считать.
Слишком мало воды - и не образуется достаточно молний, не появятся оксиды азота, не появится азотная кислота.
Слишком много воды - и облака серной и азотной кислот не смогут впитать достаточно воды, тогда водяная взвесь усилит парниковый эффект и увеличившееся из-за облаков альбедо будет компенсировано парниковым эффектом.

Думаю, что сначала надо закинуть воды ровно столько, чтобы хватило для преобразования имеющегося SO2 в Н2SO4 (т.е. по одному моль воды на моль SO2). Потом можно будет потихоньку добавлять воду, чтобы образовавшейся серной кислоте обеспечить максимальное использование её гигроскопиности (4 моль воды на 1 моль серной кислоты).

Облака серной кислоты (вместе с поглощённой ею водой) вызовут молнии и начнётся образование оксидов азота и, возможно, азотной кислоты в реакции с остатками свободной воды.

Когда поверхность остынет до 338,4С, серная кислота начнёт вступать в реакцию с грунтом и высвобождать воду. Эта вода пойдёт на образование азотной кислоты (надеюсь, в это время накопится достаточно оксидов азота в атмосфере). Так что, дополнительной воды для этого не понадобится.

А вот после понадобится очень много воды, чтобы напитать грунт (многие минералы очень гигроскопичны, образуют гидраты, поглощая по полдюжины моль воды на моль своего вещества!).

[shuricos]

Решил тут прикинуть количество воды из этих своих расчётов:

И если SO2 имеется 150 ppm, то воды можно забросить 211 ppm, т.е. 9.7×10¹⁴   тонн (шарик радиусом 61.5 км), а чтобы просто связать сернистый газ в серную кислоту - шарик радиусом 35.7 км.

9,7×10¹⁴ тонн - это в среднем 2,11 метра воды по всей поверхности Венеры (если бы она была идеальным шаром).
Для полного связывания всего сернистого газа в серную кислоту достаточно в 5 раз меньше - 42 см.

Помнится, AlexAV выкладывал работу с расчётом климата Венеры для случая наличия воды, эквивалентной 1 м и 50 м.

Update:
Нашёл: http://arxiv.org/abs/1404.4992v1
только там имеется в виду вода уже после того, как грунт напитается. А мои 2,11 м впитаются без остатка, как только для того сложатся условия (гидраты при 120С, по-моему, образуются).

[crazy_terraformer]

то за сотни миллионов и миллиарды лет под действием CO давно восстановились.

CO - лёгкий газ, вряд ли он болтается у поверхности или под поверхностью.

При температуре ниже 400С баланс 2СО<•>С+СО2 сдвинут вправо, а выше +1000°С влево. Распределение массовой доли СО и СО2 в промежутке от 400 до 1000°С я приводил в виде графика.

 На горах Максвелла (+10 км от среднего уровня) +380°С. Поэтому СО более концентрируется в нижних слоях атмосферы, где +470°С и доля СО может быть наибольшей, чем где-либо ещё в атмосфере.

Под поверхностью температура может быть ещё выше, поэтому проникающий туда СО2 сильнее диссипирует до СО.

В атмосфере присутствует SO₂ и по видимому пополняется, но согласно реакции SO₂+2CO->S+2CO₂.
Если у поверхности есть CO , как объяснить наличие SO₂ и SO₃.
Кстати говоря, в реакции CO₂+C=2CO под действием давления равновесие сдвигается влево, т.е. из угарного газа под действием высокого давления должен образовываться углерод и CO₂.

[shuricos]

SO2+2CO=S+2CO2 идёт при 500°С и при наличии катализатора. Поэтому на Венере она редка.

[shuricos]

Решил тут прикинуть - сколько энергии надо отвести от Венеры.

Здесь температура на поверхности составляет +470С.
Нам надо остудить всю массу атмосферы на 200 градусов (чтобы карбонаты на поверхности поглощали по 100 г СО2 на тонну базальта, нужна температура ниже +270С при 93 бар).
Теплоёмкость СО2 = 846 Дж/(кг·К). Т.е. чтобы остудить 1 кг СО2 на 200 градусов, нужно отвести 169,2 кДж.
Масса атмосферы Венеры - 4,8*10^20 кг.
Т.е. всего надо отвести от Венеры 812,16*10^20 кДж.

Площадь диска Венеры = 115*10^12 кв.м.
Солнечная постоянная на орбите Венеры = 2,7 кВт/кв.м.
Из них 65% отражаются (альбедо 0,65), т.е. реально поступает на Венеру только 0,945 кВт/кв.м.
Т.е. каждую секунду Венера получает 109*10^12 кДж.

Стало быть, чтобы остудить атмосферу Венеры на 200 градусов, надо её полностью заслонить от Солнца на 7,45*10^8 секунд, т.е. на 23,61 земных года.

Повышение температуры верхних слоёв атмосферы за счёт конвекции позволит ускорить этот процесс.
Серная кислота будет обеспечивать этот процесс с самого начала.
При остывании атмосферы уже на 80 градусов на высоте 60 км сложатся условия для конденсации СО2 (давление примерно 0,23 бар, температура ниже -90С). Это создаст колоссальную конвекцию с переносом тепла из глубин атмосферы в верхние слои.

[shuricos]

812,16*10^20 кДж.

Пришёл в голову ещё безумный  вариант.

Метан СН4 окисляется СО2 с поглощением 248 кДж/моль метана. При этом образуется СО+2Н2.
Чтобы поглотить потребные 812,16*10^20 кДж, потребуется 3,275*10^20 моль метана, т.е. 3,275*10^18 кг. 

[shuricos]

Посчитал эффективную температуру Венеры. У меня она получилась в +87°С. Это значит, что мы фактически видим ИК излучение слоёв атмосферы, находящихся на высоте 47...48 км.

Это также значит, что до тех пор, пока атмосфера не начнёт поглощаться поверхностью планеты, планета будет излучать столько, сколько излучают эти слои. И если нам удастся поднять температуру этих слоёв, то мы увеличим отвод тепла от планеты.  Причём, это повышение будет исключительно эффективным, так как с повышением температуры  светимость возрастает в 4 степени. Если мы поднимем температуру этих слоёв всего на 10% (на 36°), то Венера начнёт излучать на 46% больше тепла.

Образование облаков из воды и серной кислоты даст оба эффекта сразу: повысится альбедо, т.е. снизится нагрев планеты; усилится конвекция, появится влажная адиабата, температура верхних слоёв поднимется, планета будет сильнее отдавать тепло.

[Ксавье]

Существует очень много теорий как преобразовать ближайшую к Земле планету и превратить из настоящего кошмара в цветущий рай. Среди всего прочего предлагают бомбардировать планету астероидами, запустить на Венеру ядерное оружие, заселить сине-зелеными водорослями. Но проблему устранения огромного количества углекислого газа в атмосфере это не решает. А ведь это основная задача для колонизации нашей соседки. Многие начинают пасовать и разводить руками. Но выход есть. Мы можем преобразовать углекислый газ в метан и воду. Да. Метан. Именно метан я считаю выходом из ситуации. Но как же, можете спросить вы, ведь метан является более сильным парниковым газом, чем углекислый газ? Это так, но есть одно "но". Метан, находясь в атмосфере, подверженной воздействию ультрафиолета, преобразуется в химически активный радикал с формулой СН3- и вступает в реакцию. При наличии в атмосфере большого количества метана, образуется органика. Два радикала СН3- вступают в реакцию и образуется этан. Далее под действием ультрафиолета этан также превращается в радикал с формулой С2Н5- и вступает в реакцию. Если реагирует с метил-радикалом, то получается пропан, а если с таким же радикалом, то получается бутан и т.д. К чему я клоню? К тому что сложная органика, образовавшаяся в атмосфере Венеры создаст туман или смог и не будет поглощать тепло, излучаемое Солнцем, а будет наоборот охлаждать поверхность, так как молекулы сложных органических соединений не поглощают инфракрасное излучение, а отражают его в космос. Именно такой механизм действует на Титане, приводя к охлаждению поверхности из-за плотной завесы органических соединений. Но вот только для того чтобы преобразовать такое огромное количество углекислого газа нам потребуется очень много водорода

[shuricos]

нам потребуется очень много водорода

И эпические мощности по метаногенезу.

[Ксавье]

Этим могут заняться бактерии

[crazy_terraformer]

SO2+2CO=S+2CO2 идёт при 500°С и при наличии катализатора. Поэтому на Венере она редка.

Есть ли на Венере катализатор, или нет катализатора сие науке неизвестно. А недостаток температуры может заменить высокое давление,а для этой реакции высокое давление эффективно, и на Венере оно имеет место быть.

[crazy_terraformer]

Этим могут заняться бактерии

Будет множество поджаренных бактерий жёстким излучением Солнца.

для того чтобы преобразовать такое огромное количество углекислого газа нам потребуется очень много водорода

Чтобы потерять его в результате фотолиза углеводородов ультрафиолетом, который на орбите Венеры гораздо интенсивнее, чем на орбите Сатурна.

[Ксавье]

Будет множество поджаренных бактерий жёстким излучением Солнца.

А вы настолько наивны, что предполагаете, что бактерии будут распыляться на поверхностью атмосферы Венеры? С таким же успехом можно было бы отправить эти бактерии сразу на Солнце

Чтобы потерять его в результате фотолиза углеводородов ультрафиолетом, который на орбите Венеры гораздо интенсивнее, чем на орбите Сатурна.

А при этом по вашему не образуются органические молекулы? Обоснуйте:)

[shuricos]

Ксавье, метаногенным бактериям ещё надо создать условия.
Тогда уж лучше создать условия для фотосинтезирующих организмов (чтобы осаждать С и высвобождать О2).
Тем более, что метаногены не напрямую СО2 и Н2О преобразуют в метан. Сначала фотосинтетики должны создать органику, которую метаногены превратят в метан.
Чесание левого уха правой коленкой.

[crazy_terraformer]

А вы настолько наивны, что предполагаете, что бактерии будут распыляться на поверхностью атмосферы Венеры?

Где же вы будете содержать гигатонны бактерий? Где возьмёте для них водород для синтеза воды и метана и минеральные вещества (кроме азота, соли железа,меди, магния,натрия,калия,кальция,фосфаты и т.д.  ) ?

[crazy_terraformer]

Чтобы потерять его в результате фотолиза углеводородов ультрафиолетом, который на орбите Венеры гораздо интенсивнее, чем на орбите Сатурна.

А при этом по вашему не образуются органические молекулы? Обоснуйте:)

В результате фотолиза углеводородов образуются свободные углеводородные радикалы и атомарный водород, малая часть соединится обратно в углеводород,  большая часть водорода улетит в верхние слои и либо покинет атмосферу в атомарном или молекулярном виде или частично рекомбинирует с гидроксильным радикалом.
Свободные углеводородные радикалы рекомбинируя с друг другом образуют длинную углеводородную цепь,а с гидроксильным радикалом спирт.
Итак, образуются высокомолекулярные углеводороды и спирты, а куча привнесённого из далёких глубин солнечной системы водорода будет улетать в космос.
Тяжёлые углеводороды будут выпадать на поверхность и подвергаться термическому крекингу, образуются алканы и алкены с меньшей молекулярной массы чем исходные. Лёгкие алканы и алкены будут подниматься в верхние слои атмосферы и опять терять водород.

[Проходящий Кот]

И всё это будет мало по малу охлаждаться......