Абиогенный атмосферный кислород?

[Haskell]

Почему отсутствует кислородная атмосфера на Венере и Марсе? Кислород-то уже отжат из гранитов.

Вот именно, отжат, так что ему больше неоткуда взяться.
<Оффтоп удален, В.В.>

[IGORЬ]

Слушайте, да ведь это махровая чушь. Какой нахрен аммиак и метан 4 млрд. лет назад?
Это уже кембрий!

        Вы запутались в самом элементарном.  Для кого я картинку с геохронологией приводил? А?
 
       4млрд  лет назад был докембрий, а кембрий начался примерно 540млн назад.

       Из вики:

Докембрий включает около 90 % геологического времени. Он продолжался от образования планеты (около 4,6 млрд лет назад) до начала кембрийского периода (541 млн лет назад).
 

       Из других источников:

Эпоха докембрия продолжалась с момента образования Земли до появления первых многоклеточных организмов примерно 570 млн лет назад. …
Ранняя атмосфера Земли не содержала кислорода. Она состояла в основном из газов метана и аммиака, меньшего количества сероводорода, водяного пара, азота и водорода, а также окиси и двуокиси углерода.


P.S.

У меня даже зародилось сомнение, что ранее приведённая вами стр. и документ на ней реальны.

А что вам мешает убедиться в реальности этой работы:

А. ЛЕТНИКОВ, Н. СИЗЫХ. Роль процессов гранитизации в формировании кислородной атмосферы Земли. "Доклады Академии наук" том 386, № 4, 2002, стр. 538-540.

Вот адрес Института земной коры СО РАН: Иркутск, ул. Лермонтова, 128, тел. 83952427000.

[IGORЬ]

Но я таки рискну повторить вопрос - уж больно любопытно, как оно выглядит в свете нового шариата
Почему отсутствует кислородная атмосфера на Венере и Марсе? Кислород-то уже отжат из гранитов.

       На Венере и Марсе весь «отжатый» абиогенный кислород оказался связанным в результате окислительных процессов. Там не было жизни, которая могла бы поддержать кислородную атмосферу по биогенному механизму.

       Концентрация кислорода на Земле достигла максимума примерно 400млн лет назад. В отличие от Марса и Венеры,  на Земле жизнь была. Земная жизнь постепенно сумела приспособиться к новой кислородной атмосфере. Первые наземные растения появились примерно 370млн лет назад. В течение последующих 100млн лет в результате преобладающих окислительных процессов  концентрация кислорода снизилась примерно на два порядка, см. рис.  Второй пик кислорода (примерно 110млн лет назад), скорее всего, был уже биогенным. 

[AlexAV]

Первые наземные растения появились примерно 370млн лет назад.

Водные растения (и цианобактерии) выделяют кислород ни чуть не менее эффективно чем наземные. В чём привязка к  этим 400 млн. лет? Цианобактериям минимум три миллиарда.

[AlexAV]

течение последующих 100млн лет в результате преобладающих окислительных процессов  концентрация кислорода снизилась примерно на два порядка, см. рис.

Это явно какая-то чушь. Если бы было бы так – вся многоклеточная жизнь в перми - триасе должна была бы погибнуть, что, мягко говоря, не соответствует действительности.

Реально падение было в 2-2,5 раз, до 12-15%.

[-Asket-]

СВЕРХГЛУБИННЫЕ ФЛЮИДНЫЕ СИСТЕМЫ ЗЕМЛИ Ф. А. Летников, 2006 г.
...Одной из загадок развития планеты Земля является природа кислорода в ее атмосфере.
Детальный анализ развития биосферы Земли, который провел П. Клауд [15], показал, что биологические процессы в водной среде начались ~3,8 млрд. лет назад, когда в атмосфере кислород отсутствовал. Такая ситуация просуществовала более 1,0 млрд. лет, когда на рубеже 2,8 млрд. лет в атмосфере содержание O₂ составляло <1% от современного, и только ~2 млрд. лет назад эта величина достигла ~1% и с этого момента начала неуклонно повышаться. Около 1,4 млрд. лет получили распространение первые красноцветные толщи, когда содержание O₂ в атмосфере стало >1%, и лишь спустя почти 730 млн. лет достигло 7%. В фанерозое темп накопления кислорода в атмосфере стремительно нарастал. В кембрии (~550 млн. лет) в водной среде появляются многоклеточные организмы с наружным скелетом и роющие животные, а содержание кислорода в атмосфере достигает ~10% от современного, т. е. не превышает 2,1%. В такой ситуации не было наземных растений, жизнь зарождалась только в водной среде. Рубеж около 400 млн. лет знаменовался необъяснимо стремительным ростом содержания O₂ в атмосфере, отвечающего современному, что привело к появлению первых наземных растений, которые начали выделять биогенный кислород. Иными словами, если стать на точку зрения о биогенной природе кислорода в атмосфере Земли, то мы сталкиваемся с непреодолимым парадоксом, а именно: атмосфера более чем на 1/5 стала кислородной до появления наземных растений, когда за 150 млн. лет содержание O₂ в атмосфере Земли в общепланетарном масштабе увеличились в 10 раз (!). Подобное обстоятельство заставляет рассмотреть проблему альтернативных небиогенных источников кислорода в формировании кислородной атмосферы Земли.
Исходя из анализа имевшегося в нашем распоряжении банка данных газовых хроматографических анализов горных пород и петрологогеохимических моделей формирования оболочек Земли, мы пришли к выводу о взаимосвязи процессов гранитизации базитовой протокоры с формированием ее кислородной атмосферы [16]. Суть этой концепции заключается в том, что гранитизация, сформировавшая гранитогнейсовый слой Земли, является метасоматическим процессом, когда под воздействием глубинных гранитизирующих растворов происходило метасоматическое замещение породообразующих минералов меланократовых пород более легкими минералами с большим молекулярным объемом — кварцем, кислым плагиоклазом и калиевым полевым шпатом. При замещении «объема на объем» количество кислорода во вновь образованных минералах оказалось меньше по сравнению с исходными минералами меланократовых пород. Судя по расчетам, содержание атомов кислорода в единице объема (10000¯) от перидотита до гранита монотонно уменьшается (рис. 4). Так, образование диоритов по габбро, гранулитам и перидотитам сопровождается переходом в свободное состояние от 12 до 41 атомов кислорода на 10000¯ или соответственно от 1993 до 6808 молей кислорода в расчете на 1 м³. И чем больше разница по химическому составу между исходными и конечными продуктами гранитизации, тем большее количество кислорода перейдет в свободное состояние. Сопоставление мегациклов гранитизации и гранитообразования в истории Земли [17] с ростом содержания кислорода в атмосфере подтверждает сделанный вывод (рис. 5). Исходя из этой модели очевидно, что атмосферы кислородного типа могут возникать лишь на планетах земного типа с длительным общепланетарным проявлением процессов гранитизации по породам базитгипербазитового состава...

[AlexAV]

атмосфера более чем на 1/5 стала кислородной до появления наземных растений

Гм… А какая связь именно с наземными растениями? Чем водные хуже?

Так, образование диоритов по габбро, гранулитам и перидотитам сопровождается переходом в свободное состояние от 12 до 41 атомов кислорода на 10000¯ или соответственно от 1993 до 6808 молей кислорода в расчете на 1 м3.

А какая разница, какая объёмная плотность кислорода? Ну изменилась плотность породы при изменении фазового состояния/химического состава в следствии дифференциации. Свободный кислород откуда?

Вообще здесь большие проблемы с термодинамикой. Область параметров, характерная для верхней мантии (температур и давлений) достаточно хорошо изучена. И в эксперименте здесь выделения кислорода из силикатов/ низших окислов железа никто и никогда не наблюдал.

[Nucleosome]

интересно, как вообще такое возможно:

~2 млрд. лет назад эта величина достигла ~1% и с этого момента начала неуклонно повышаться. Около 1,4 млрд. лет получили распространение первые красноцветные толщи, когда содержание O2 в атмосфере стало >1%, и лишь спустя почти 730 млн. лет достигло 7%. В фанерозое темп накопления кислорода в атмосфере стремительно нарастал. В кембрии (~550 млн. лет) в водной среде появляются многоклеточные организмы с наружным скелетом и роющие животные, а содержание кислорода в атмосфере достигает ~10% от современного, т. е. не превышает 2,1%.

то есть около 700 млн лет назад было 7%, а потом упало до 2,1%? но при этом неуклонно повышаясь?

[-Asket-]

7% от современных 21%, а 2,1% это уже 10% от 21%

Чем водные хуже?

А вот это надо у Летникова спросить.

Вообще здесь большие проблемы с термодинамикой.

У них вообще своеобразный подход там, речь не только о кислороде, с размахом подошли: ГЛУБИННЫЕ ФЛЮИДЫ ЗЕМЛИ Ф.А. Летников

[Golossvyshe]

Почему отсутствует кислородная атмосфера на Венере и Марсе? Кислород-то уже отжат из гранитов.

Вот именно, отжат, так что ему больше неоткуда взяться.

А зачем больше?
Того, что отжато, должно хватить, не?
Уж на Венере-то законные 200 мбар О2 всяко должны быть, по аналогии с Землёй.
А на Марсе? Гранитов полно, значит, и кислород обязан быть в изобилии. А не едва уловимые следы от фотолиза.

<Оффтоп удален, В.В.>

[Golossvyshe]

Но я таки рискну повторить вопрос - уж больно любопытно, как оно выглядит в свете нового шариата
Почему отсутствует кислородная атмосфера на Венере и Марсе? Кислород-то уже отжат из гранитов.

       На Венере и Марсе весь «отжатый» абиогенный кислород оказался связанным в результате окислительных процессов. Там не было жизни, которая могла бы поддержать кислородную атмосферу по биогенному механизму.

Ать! Вот уже и жисть-жестянка в ход пошла. Никак без неё, выходит?

А опыты ставить не пробовали? 25-30 тыс атм - вполне доступно. Как, попрёт кислород из гранита?
Правильно, такие вопросы задавать нельзя.   


 

     Концентрация кислорода на Земле достигла максимума примерно 400млн лет назад. В отличие от Марса и Венеры,  на Земле жизнь была. Земная жизнь постепенно сумела приспособиться к новой кислородной атмосфере. Первые наземные растения появились примерно 370млн лет назад. В течение последующих 100млн лет в результате преобладающих окислительных процессов  концентрация кислорода снизилась примерно на два порядка, см. рис.  Второй пик кислорода (примерно 110млн лет назад), скорее всего, был уже биогенным. 

Вы вот зачем всё это громоздите?
И нет уж, догола так догола - в приведённом вами документе явно все лавры приписываются абиогенному механизму

[Golossvyshe]

Слушайте, да ведь это махровая чушь. Какой нахрен аммиак и метан 4 млрд. лет назад?
Это уже кембрий!

        Вы запутались в самом элементарном.

Да не придирайтесь к опечатке, вы прекрасно меня поняли. 4,54-4=0,54 млрд. лет - кембрий пошёл

  .

Для кого я картинку с геохронологией приводил? А?.

Даже без понятия. Для себя наверное - мне-то такие картинки нафиг не нужны.


 

У меня даже зародилось сомнение, что ранее приведённая вами стр. и документ на ней реальны.

А что вам мешает убедиться в реальности этой работы:

А. ЛЕТНИКОВ, Н. СИЗЫХ. Роль процессов гранитизации в формировании кислородной атмосферы Земли. "Доклады Академии наук" том 386, № 4, 2002, стр. 538-540.

Вот адрес Института земной коры СО РАН: Иркутск, ул. Лермонтова, 128, тел. 83952427000.

Всё-всё, вопрос закрыт.

Сейчас я ринусь звонить. 

p.s. Видите ли, так уж вышло, что данный вопрос (о происхождении жизни на Земле, палеоклимате, составе атмосферы) я копал достаточно глубоко. И вдруг приходит трщ и заявляет: "да вся эта ваша арифметика фуфло. Вот правильная таблица умножения!"
В общем, оставляю вас наедине с работами трща Сотникова.

[Golossvyshe]

атмосфера более чем на 1/5 стала кислородной до появления наземных растений

Гм… А какая связь именно с наземными растениями? Чем водные хуже?

Тут связь имеется в самом деле.

Дело в том, что даже высшие водоросли (морская капуста - типичный представитель) не в состоянии держать баланс СО2/О2 на том уровне, как наземные леса. Тому целый ряд причин. И площадь обитания ограничена прибрежной литоралью не глубже 20-25 м, и парциальное давление газа в атмосфере и в водном растворе разное и т. п.

Собственно, резкий рост О2 наметился в девоне, с появлением примитивных береговых лесов. В карбоне произошла та самая "вторая кислородная катастрофа" - леса покрыли всю сушу и буквально сожрали все запасы С02. Что и привело, кстати, к позднекарбоновому оледенению. Хотя в раннем карбоне даже на полюсах господствовал субтропический климат.

Далее содержание О2 опять снизилось, вероятно, вследствие лимитирования по СО2. Поскольку кислород газ активный и вымывается мгновенно, а поступление углекислоты уже определяется лишь геологией. Вообще начиная с карбона растения ведут непрерывную борьбу за СО2. Современные леса на базе цветковых и хвойных могут уверенно вегетировать при 0,03% СО2 - те первые девонские растения немедленно погибли бы при столь ничтожном содержании углекислого газа.

Так, образование диоритов по габбро, гранулитам и перидотитам сопровождается переходом в свободное состояние от 12 до 41 атомов кислорода на 10000¯ или соответственно от 1993 до 6808 молей кислорода в расчете на 1 м3.

А какая разница, какая объёмная плотность кислорода? Ну изменилась плотность породы при изменении фазового состояния/химического состава в следствии дифференциации. Свободный кислород откуда?

Вообще здесь большие проблемы с термодинамикой. Область параметров, характерная для верхней мантии (температур и давлений) достаточно хорошо изучена. И в эксперименте здесь выделения кислорода из силикатов/ низших окислов железа никто и никогда не наблюдал.

Вот и вы норовите обидеть безответных британских учёных отечественного производства. Люди старались, статью писали, а им - бац! Опыты где, мол?

<Оффтоп удален, В.В.>

[armadillo]

И площадь обитания ограничена прибрежной литоралью не глубже 20-25 м

почему? и что по этому поводу думает планктон?

[AlexAV]

Дело в том, что даже высшие водоросли (морская капуста - типичный представитель) не в состоянии держать баланс СО2/О2 на том уровне, как наземные леса. Тому целый ряд причин. И площадь обитания ограничена прибрежной литоралью не глубже 20-25 м, и парциальное давление газа в атмосфере и в водном растворе разное и т. п.

Первичная продуктивность экосистем океана сегодня по разным оценкам составляет 30%-40% общей. Это определяет отнюдь не малый их вклад в генерацию кислорода.

Собственно, резкий рост О2 наметился в девоне, с появлением примитивных береговых лесов.

По другим моделям уже в раннем кембрии он был близок с современному уровню (http://www.cee.mtu.edu/~nurban/classes/ce5508/2007/Readings/berner06.pdf).

[IGORЬ]

Первые наземные растения появились примерно 370млн лет назад.

Водные растения (и цианобактерии) выделяют кислород ни чуть не менее эффективно чем наземные. В чём привязка к  этим 400 млн. лет? Цианобактериям минимум три миллиарда.

         Аскет прямой ссылкой на Летникова Ф.А. (ИЗК СО РАН) подробно ответил. К сказанному добавить нечего.

течение последующих 100млн лет в результате преобладающих окислительных процессов  концентрация кислорода снизилась примерно на два порядка, см. рис.

Это явно какая-то чушь. Если бы было бы так – вся многоклеточная жизнь в перми - триасе должна была бы погибнуть, что, мягко говоря, не соответствует действительности.
Реально падение было в 2-2,5 раз, до 12-15%.

         Согласен, что падение концентрации кислорода в 2-3 раза выглядит более правдоподобным.
 
         Однако модели допускают 30 кратное снижение, см. рис.

[AlexAV]

Однако модели допускают 30 кратное снижение, см. рис. 

Палеонтологические данные не допускают. Высшие тетроподы при таком содержании кислорода выжить бы не смогли. А они тем не менее тогда жили.

Аскет прямой ссылкой на Летникова Ф.А. (ИСЗ СО РАН) подробно ответил.

По той ссылке это никак не объясняется. Т.е. совсем никак.

Кроме того Латников совершенно не даёт физического механизма генерации кислорода. Причём, образование кислорода из силикатов в условиях верхней мантии попросту противоречит всем имеющимся термодинамическим данным.

[-Asket-]

У Летникова по ссылке только общие фразы о роли плюмов в процессе, на подробное объяснение это точно не тянет:

Нарушение стационарности внешнего ядра сопровождается тепловыми взрывами со спонтанными массовыми выбросами газов и формированием на их основе плюмов и суперплюмов. С позиций теории самоорганизации, развиваемой школой С. П. Курдюмова, тепловые взрывы на границе жидкого ядра и мантии могут быть квалифицированы как режимы с обострением. Режим с обострением — распространение тепла в среде с постоянной теплопроводностью в условиях, когда на границе среды температура или поток тепла обращаются в бесконечность за конечное время обострения.
Подходя с позиций синергетики к явлениям теплового взрыва в жидком ядре очевидно, что именно нелинейность приводит к новым не экспоненциальным законам роста неустойчивости — к возникновению новых структур, каковыми и являются плюмы. Именно не экспоненциальный характер затухания любых тепловых возмущений является следствием вступления системы в область нелинейности, где в открытых неравновесных динамических системах проявляется неустойчивость и развиваются процессы самоорганизации, сопровождаемые возникновением новых структур. Одним из элементов такого структурообразования является отделение флюида от той матрицы, в которой он был заключен: это может быть как силикатный расплав, так и расплав на базе металлов в жидком ядре.
При этом возникает один очень важный вопрос. Как известно, в горных породах при высоких Т и Р флюиды перемещаются по ослабленным трещинным зонам или зонам глубинных разломов. Как известно, разломы и трещинные зоны могут длительно существовать только в жестких породах, а в средах, где преобладают пластические деформации, этот процесс невозможен. А поскольку породы мантии на прилегающих к жидкому ядру сферах характеризуются низкой вязкостью, то о никаких зонах, проходящих от границы с жидким ядром к земной коре, речи быть не может. И суть поставленного вопроса заключается в следующем: как в условиях отсутствия разломов флюид, отделяющийся от жидкого ядра, проходит более 2000 км радиуса Земли? Отделившийся от жидкого ядра плюм обладает огромным энергетическим потенциалом (давление >1300 кбар, температура >4000°С, а энтальпия водорода изменяется от 1200—1000 кДж/г) [9].
Если вспомнить, что кислородно-ацетиленовое пламя, которым в технике разрезают любые металлические изделия, имеет давление всего лишь несколько атмосфер и Т≈3000°С, то газовый плюм, отделяющийся от жидкого ядра, будет «прожигать» породы мантии, переводя их в газовую фазу. Это эндотермический процесс, и он требует значительных затрат тепловой энергии. На первый взгляд, это должно помешать дальнейшему развитию плюма и привести к его исчезновению. Но если учесть, что от 60 до 80% объема породообразующих минералов, слагающих породы мантии, занимают крупные атомы кислорода, то это противоречие снимается. Плюм состоит преимущественно из водорода и восстановленных газов, взаимодействие которых с кислородом горных пород будет сопровождаться выделением тепла. Это экзотермические процессы. Так восполняется тепловая энергия плюма, что предопределяет его дальнейшее продвижение в верхние горизонты мантии и далее в земную кору без существенных потерь тепловой энергии [5, 9].
Такой механизм приведет к переводу преимущественного плюма в водородно-водный с накоплением в газовой фазе летучих соединений, заимствованных из сублимируемых пород мантии, что, с одной стороны, увеличит его объем, а с другой — восполнит тепловую энергию плюма.
Исходя из представлений о плюмах, отделяющихся от жидкого ядра, мы неизбежно приходим к представлениям о гипербарических флюидных системах, когда плюмы выступают в роли газовых потоков, обладающих громадной мощностью и энергоемкостью. Энергоемкость плюмов в значительной степени зависит и от их массоемкости. Отличительной чертой глубинных и сверхглубинных флюидов является то, что они на больших глубинах находятся в закритическом состоянии, где фазовая граница между твердой фазой или расплавом, с одной стороны, и плотным сжатым газовым флюидом, с другой, исчезает. Уникальность таких систем для петрологии, геохимии и теории рудообразования исключительно важна. В закритической области происходит гомогенизация системы, и она переходит в особое состояние, когда вблизи него могут наблюдаться большие флуктуации плотности вещества и самопроизвольно образовываться термодинамически стабильные высокодисперсные системы, например, аэрозоли. С позиции синергетики это область, где система теряет устойчивость и широко проявляются процессы самоорганизации. В соответствии с уравнением критического состояния вещества (∂P/∂V)_кр=0, (∂²P/∂V²)_кр=0, ему отвечает бесконечно высокая сжимаемость вещества, что соответствует максимуму изотермической сжимаемости [5]. Иными словами, для рассматриваемой ситуации это будет означать в закритической области резкое увеличение массоемкости и энергоемкости флюида.
Именно закритические флюидные системы способны к экстракции из твердых, расплавных и жидких фаз и к последующему переносу громадных количеств вещества, намного превосходящих величины, характерные для равновесных систем в докритической области.

[Golossvyshe]

<Оффтоп удален, В.В.>

Да, признаться, феномен научных фриков ("британских учёных") меня с некоторых пор здорово заинтересовал.  У меня даже скопилась целая коллекция сногсшибательных "революционных открытий" сих персонажей. Начиная с А. Вейника.
Но всё равно спасибо. За пополнение коллекции отжатым из гранита кислородом.

[Combinator]

У Летникова по ссылке только общие фразы о роли плюмов в процессе, на подробное объяснение это точно не тянет:

Зато с юмором у уважаемого академика всё в порядке: "...от 60 до 80% объема породообразующих минералов, слагающих породы мантии, занимают крупные атомы кислорода".