arXiv:0906.1204: Состав атмосфер горячих земель

[vika vorobyeva]

Двое товарищей из Вашингтонского Университета промоделировали состав атмосферы горячих суперземель, имея в виду в основном планету CoRoT-7 b. Они использовали код MAGMA, который рассматривает элементы Na (натрий), K (калий), Fe (железо), Mg (магний), Si (кремний), Ti (титан), Ca (кальций), Al (алюминий) and O (кислород) и их соединения (т.е. моделировали планету земного типа). Они рассмотрели температуры в диапазоне 1500-3000К (т.к. считается, что температура подсолнечной точки CoRoT-7 b составляет 1800-2600К). Кроме того, они волевым образом предположили, что планета полностью утратила летучие элементы, такие как водород, углерод, азот, серу и хлор (что совершенно справедливо в отношении водорода - но в отношении других элементов совсем не очевидно).
Они получили, что такая горячая суперземля будет обладать тонкой атмосферой, чье давление меняется от 0.1 бар при температуре поверхности 3000К до 10^-7 бар при температуре поверхности 1500К. Главной атмосферной состовляющей будет натрий Na и молекулярный кислород O₂, далее, в порядке уменьшения концентрации атомарный кислород, оксид кремния SiO и газообразный магний (при температурах выше 2200К).
В такой атмосфере могут конденсироваться облака из различных силикатов. Так, в применении к планете CoRoT-7 b авторы нашли, что при температуре ниже 2125К (высота ~ 2 км) конденсируется жидкий энстатит MgSiO₃, 90% которого сконденсируется на высотах ниже 4 км. 90% оксида алюминия сконденсируется в виде твердых корунда Al₂O₃ и шпинели MgAl₂O₄ на высотах ниже 6 км. Выше в атмосфере сконденсируются силикат кальция, титанат кальция и оксид железа FeO (7-15 км). Самыми высокими облаками будут: слой оксида натрия Na₂O на высоте 28 км и дымка металлического калия на высоте ~ 50 км
Авторы обсуждают, как можно наблюдениями проверить их модель. Они отмечают, что взаимодействие со звездным ветром должно приводить к появлению шлейфов из атомов натрия и калия вокруг таких планет. Судя по тому, что натрий был обнаружен в атмосферах горячих гигантов HD 209458 b и HD 189733 b, авторы делают вывод, что и вокруг горячих суперземель такие шлейфы вполне могут быть обнаружены. Также может быть обнаружен газообразный оксид кремния SiO по сильным полосам вблизи 4 и 8 мкм.
Потом авторы рассмотрели вариант, что сера и хлор все-таки были удержаны горячей планетой. Тогда сера в виде оксида SO₂ войдет в состав атмосферы третим по распространенности веществом (после натрия и кислорода). Хлор свяжется с натрием в газообразную поваренную соль NaCl и будет пятой по распространенности после натрия, кислорода, оксида серы и атомарного кислорода. Сера и натрий могут конденсироваться в облака из сульфата натрия Na₂SO₄, что приведет к обеднению верхней атмосферы натрием и отсутствию облаков Na₂O. В присутствии хлора калий будет конденсироваться в облака KCl на высоте ~ 35 км.

http://fr.arxiv.org/abs/0906.1204

[Dayan]

А эти товарищи рассматривали состояние атмосферы горячей суперземли только на дневной стороне? Интересно, что же будет происходить на ночной стороне, учитывая приливный резонанс один к одному? И, что будет в сумеречной зоне - на границе терминатора? Ведь, металлическая атмосфера при снижении температуры даже трудно сказать как будет себя вести! Постоянное течение на ночную сторону и затвердевание там, а на дневной - постоянное испарение? Какой же там круговорот вещества?

[vika vorobyeva]

А эти товарищи рассматривали состояние атмосферы горячей суперземли только на дневной стороне? Интересно, что же будет происходить на ночной стороне, учитывая приливный резонанс один к одному? И, что будет в сумеречной зоне - на границе терминатора? Ведь, металлическая атмосфера при снижении температуры даже трудно сказать как будет себя вести! Постоянное течение на ночную сторону и затвердевание там, а на дневной - постоянное испарение? Какой же там круговорот вещества?

Да, они предполагают, что на ночной стороне CoRoT-7 b будет температура 150К. Часть сконденсировавшися веществ будет перенесено ветрами на ночную сторону и там захоронено, но часть будет выпадать осадками над лавовыми морями дневной стороны. Вообще, если интересуют подробности, то имеет смысл прочитать оригинал

К слову, лично я сомневаюсь, что планета с массой 5-6 земных полностью утратит летучие. Допустим, водородные соединения и правда будут утрачены, но молекулы угарного газа CO очень прочны и вполне могут остаться в атмосфере (а также молекулярный азот и углекислый газ).

[hele]

Атмосфера из натрия и калия (как одни из основных составляющих) - удивительно... Непохожие на наш миры.
А поверхность твердая?

[Dayan]

Да, они предполагают, что на ночной стороне CoRoT-7 b будет температура 150К. Часть сконденсировавшися веществ будет перенесено ветрами на ночную сторону и там захоронено, но часть будет выпадать осадками над лавовыми морями дневной стороны. Вообще, если интересуют подробности, то имеет смысл прочитать оригинал
К слову, лично я сомневаюсь, что планета с массой 5-6 земных полностью утратит летучие. Допустим, водородные соединения и правда будут утрачены, но молекулы угарного газа CO очень прочны и вполне могут остаться в атмосфере (а также молекулярный азот и углекислый газ).

Прочитать оригинал пока времени не было. Но, обязательно прочитаю.
Я тоже считаю, что какие-то летучие образования все равно будут даже при температуре около 2000К, да хотя бы взять азот. Думаю, заметной частью состава атмосферы будут, как Вы сказали, соединения углерода, а также инертные газы, как аргон, неон и т.п., а в верхних слоях атмосферы может еще присутствует гелий. Но, это чисто интуитивные выводы.

Атмосфера из натрия и калия (как одни из основных составляющих) - удивительно... Непохожие на наш миры.
А поверхность твердая?

В этой статье (о которой сообщила Виктория), говорится о моделировании условий в атмосфере горячих суперземель, т.е. твердых планет. Однако, при достаточно плотной атмосфере и высокой температуре, на таких планетах, думаю, возможно существование озер расплавленных легкоплавких материалов, или раскаленных докрасна и размягченных как пластилин металлов.

[KBOB]

Атмосфера из натрия и калия (как одни из основных составляющих) - удивительно... Непохожие на наш миры.
А поверхность твердая?

С чего она твердая?
Кварц плавится при 2000К, силикаты еще меньше. Поверхность планеты будет представлять океан расплавленной магмы. Глобальная циркуляция в таком океане выроняет температуру на дневной и ночной стороне. Дегазация и дифференциация недр планеты будет почти полной.
Летучих соединений натрия при 2000К хватает
http://onx.distant.ru/elements/11-Na_soed.html
но основную долю соединений натрия в атмосфере составляет оксид. Также согласен с авторами что в атмосфере будет много SiO, а в верхних слоях атмосферы продукты диссоциации Na, O, Si, SiO2. Последние два твердые и приводят к образованию пылевых облаков в верхних слоях атмосферы.

[Dayan]

Атмосфера из натрия и калия (как одни из основных составляющих) - удивительно... Непохожие на наш миры.
А поверхность твердая?

С чего она твердая?
Кварц плавится при 2000К, силикаты еще меньше. Поверхность планеты будет представлять океан расплавленной магмы. Глобальная циркуляция в таком океане выроняет температуру на дневной и ночной стороне. Дегазация и дифференциация недр планеты будет почти полной.
Летучих соединений натрия при 2000К хватает
http://onx.distant.ru/elements/11-Na_soed.html
но основную долю соединений натрия в атмосфере составляет оксид. Также согласен с авторами что в атмосфере будет много SiO, а в верхних слоях атмосферы продукты диссоциации Na, O, Si, SiO2. Последние два твердые и приводят к образованию пылевых облаков в верхних слоях атмосферы.

И все-таки твердая, в смысле не так как у газовых планет. Такой вопрос: "с чего твердая?" - да с того, что речь идет о суперземлях. касательно свергорячих планет типа  CoRoT-7 b, то да - есть возможность там существования металлического океана, но не думаю, что вся поверхность целиком занята им. и к тому же, другие горячие земли могут находится не в таком пекле.

[KBOB]

Атмосфера из натрия и калия (как одни из основных составляющих) - удивительно... Непохожие на наш миры.
А поверхность твердая?

С чего она твердая?
Кварц плавится при 2000К, силикаты еще меньше. Поверхность планеты будет представлять океан расплавленной магмы. Глобальная циркуляция в таком океане выроняет температуру на дневной и ночной стороне. Дегазация и дифференциация недр планеты будет почти полной.
Летучих соединений натрия при 2000К хватает
http://onx.distant.ru/elements/11-Na_soed.html
но основную долю соединений натрия в атмосфере составляет оксид. Также согласен с авторами что в атмосфере будет много SiO, а в верхних слоях атмосферы продукты диссоциации Na, O, Si, SiO2. Последние два твердые и приводят к образованию пылевых облаков в верхних слоях атмосферы.

И все-таки твердая, в смысле не так как у газовых планет. Такой вопрос: "с чего твердая?" - да с того, что речь идет о суперземлях. касательно свергорячих планет типа  CoRoT-7 b, то да - есть возможность там существования металлического океана, но не думаю, что вся поверхность целиком занята им. и к тому же, другие горячие земли могут находится не в таком пекле.

А почему океан металлический, а не силикатный. Граниты плавятся при 900С.

[Dayan]

А почему океан металлический, а не силикатный. Граниты плавятся при 900С.

Ну, может и не 100% металлический, но на заметную долю. В земной коре скажем того же алюминия 15% по массе, кальция и его соединений 5%, магния и его оксидов 4%, а также натрия, калия, железа, титана и свинца вместе около 12%. Еще есть небольшое процентное содержание меди, кобальта, хрома, никеля, бериллия, бора, вольфрама (который не расплавится при 2000К) и молибдена. Но, если убрать органические соединения, то в совокупности металлическая доля будет выше. Правда, трудно сказать, в каких пропорциях на суперземлях между собой металлы и неметаллы. Если на сверхгорячей суперземле есть подобный океан, то он будет как силикатный, так и металлический.

[KBOB]

А почему океан металлический, а не силикатный. Граниты плавятся при 900С.

Ну, может и не 100% металлический, но на заметную долю. В земной коре скажем того же алюминия 15% по массе, кальция и его соединений 5%, магния и его оксидов 4%, а также натрия, калия, железа, титана и свинца вместе около 12%. Еще есть небольшое процентное содержание меди, кобальта, хрома, никеля, бериллия, бора, вольфрама (который не расплавится при 2000К) и молибдена. Но, если убрать органические соединения, то в совокупности металлическая доля будет выше. Правда, трудно сказать, в каких пропорциях на суперземлях между собой металлы и неметаллы. Если на сверхгорячей суперземле есть подобный океан, то он будет как силикатный, так и металлический.

Металлический это который состоит из металла в неокисленном состоянии, например расплавленное железо. Металлы в окисленном состоянии входят в состав силикатов, например силикат магния и железа - оливин

[Dayan]

Металлический это который состоит из металла в неокисленном состоянии, например расплавленное железо. Металлы в окисленном состоянии входят в состав силикатов, например силикат магния и железа - оливин

Но, останется ли металл в окисленном состоянии при столь высокой температуре? Я думаю, что нет. А силикаты на Земле - это в основном оксид кремния, который не является металлом.

[Fredagar]

...Они использовали код MAGMA, который рассматривает элементы Na (натрий), K (калий), Fe (железо), Mg (магний), Si (кремний), Ti (титан), Ca (кальций), Al (алюминий) and O (кислород) и их соединения (т.е. моделировали планету земного типа)...

Это они лаптем щи хлебали. Для моделирования магмы такой набор элементов, наверное, достаточен (99%, практически). Но в атмосфере вполне могут накопиться элементы, не играющей большой роли в литосфере. Медь, олово, мышьяк, сурьма и масса других прелестей, которых вполне хватит на приличную атмосферу.

[KBOB]

Металлический это который состоит из металла в неокисленном состоянии, например расплавленное железо. Металлы в окисленном состоянии входят в состав силикатов, например силикат магния и железа - оливин

Но, останется ли металл в окисленном состоянии при столь высокой температуре? Я думаю, что нет. А силикаты на Земле - это в основном оксид кремния, который не является металлом.

Силикаты это соли кремневой кислоты. Типичные представители: оливин (MgFe)2[SiO4], циркон Zr [SiO4], фенакит Be2[SiO4], не вижу я в них никакого оксида кремния! Анион ортокремневой кислоты вижу и катионы маталлов вижу.

[Dayan]

Силикаты это соли кремневой кислоты. Типичные представители: оливин (MgFe)2[SiO4], циркон Zr [SiO4], фенакит Be2[SiO4], не вижу я в них никакого оксида кремния! Анион ортокремневой кислоты вижу и катионы маталлов вижу.

Не знаю, что Вы там видите, разбираетесь в химии - это замечательно, но оксид кремния (его радикал!) входит в силикаты и отдельно является им (кварцевые минералы). SiO - это не оксид кремния по-Вашему? А что такое катионы и анионы - это положительно или отрицательно заряженные ионы, а они в свою очередь входят в "недостроенные" (или "перестроенные", хотя не всегда) молекулы - радикалы! Из соединений кремния и кислорода земная кора в основном и состоит. Но, мы говорили не об этом! А о том, что будет представлять собой океан на свергорячих твердых планетах. А при таких температурах подобные соединения распадутся на составляющие! А Вы утверждаете, что будет силикатный океан!

[KBOB]

Силикаты это соли кремневой кислоты. Типичные представители: оливин (MgFe)2[SiO4], циркон Zr [SiO4], фенакит Be2[SiO4], не вижу я в них никакого оксида кремния! Анион ортокремневой кислоты вижу и катионы маталлов вижу.

Не знаю, что Вы там видите, разбираетесь в химии - это замечательно, но оксид кремния (его радикал!) входит в силикаты и отдельно является им (кварцевые минералы). SiO - это не оксид кремния по-Вашему? А что такое катионы и анионы - это положительно или отрицательно заряженные ионы, а они в свою очередь входят в "недостроенные" (или "перестроенные", хотя не всегда) молекулы - радикалы! Из соединений кремния и кислорода земная кора в основном и состоит. Но, мы говорили не об этом! А о том, что будет представлять собой океан на свергорячих твердых планетах. А при таких температурах подобные соединения распадутся на составляющие! А Вы утверждаете, что будет силикатный океан!

В неорганической химии Радикал это группа связанных между собой атомов, характеризующиеся наличием неспаренного электрона. В силикатах радикалов нет, есть ионы. SiO (ен путать с SiO2) это — смолоподобное аморфное вещество, при обычных условиях устойчиво к действию кислорода. Относится к несолеобразующим оксидам. В природе (на земле) SiO не встречается. Газообразный моноксид кремния обнаружен в газопылевых облаках межзвездных сред и на солнечных пятнах.
http://dic.academic.ru/dic.nsf/ruwiki/136784
Силикаты при плавлении не рападаются, примерами являются стекла различных составов. При высоких давлениях и температурах в силикатах могут растворятся летучие вещества включая воду, фтористый водород, диоксид серы.

[Dayan]

В неорганической химии Радикал это группа связанных между собой атомов, характеризующиеся наличием неспаренного электрона. В силикатах радикалов нет, есть ионы.

Есть! Именно радикалы SiO4, а не ионы! http://ru.wikipedia.org/wiki/Силикаты_(минералы)

SiO (ен путать с SiO2) это — смолоподобное аморфное вещество, при обычных условиях устойчиво к действию кислорода...

А что это за смолоподобное вещество? Вот какое-то аморфное вещество, и все тут! Это оксид кремния! А SiO2 - диоксид кремния. Почитайте в химии определение оксида!

Силикаты при плавлении не рападаются, примерами являются стекла различных составов. При высоких давлениях и температурах в силикатах могут растворятся летучие вещества включая воду, фтористый водород, диоксид серы.

Да, не все силикаты распадаются при температуре около 2000К, но все же большинство - и собенно те, в которые входят металлы!

ПС Мы не придем к взаимному согласию, и это не из-за моего упорства (а терпения уже нет!), а из-за Вашего невежества.

[vika vorobyeva]

ПС Мы не придем к взаимному согласию, и это не из-за моего упорства (а терпения уже нет!), а из-за Вашего невежества.

А нельзя ли без переходов на личности?

Истину в последней инстанции (в том числе и о планете CoRoT-7 b) пока никто не знает.

[KBOB]

В неорганической химии Радикал это группа связанных между собой атомов, характеризующиеся наличием неспаренного электрона. В силикатах радикалов нет, есть ионы.

Есть! Именно радикалы SiO4, а не ионы! http://ru.wikipedia.org/wiki/Силикаты_(минералы)

SiO (ен путать с SiO2) это — смолоподобное аморфное вещество, при обычных условиях устойчиво к действию кислорода...

А что это за смолоподобное вещество? Вот какое-то аморфное вещество, и все тут! Это оксид кремния! А SiO2 - диоксид кремния. Почитайте в химии определение оксида!

Силикаты при плавлении не рападаются, примерами являются стекла различных составов. При высоких давлениях и температурах в силикатах могут растворятся летучие вещества включая воду, фтористый водород, диоксид серы.

Да, не все силикаты распадаются при температуре около 2000К, но все же большинство - и собенно те, в которые входят металлы!

ПС Мы не придем к взаимному согласию, и это не из-за моего упорства (а терпения уже нет!), а из-за Вашего невежества.

В вашей ссылке на википедию безграмотный перевод! Сравните
http://en.wikipedia.org/wiki/Silicate

silicate minerals are divided according to structure of their silicate anion into the following groups:

Я непонял про SiO, что вы хотите доказать, это не радикал - неспаренных электронов в молекуле нет, а вот например NO это радикал - один электрон не спарен.
[SiO4]4- тоже не радикал - нет не спареных электронов, поскольку заряд отрицательный то это анион.

Это что за силикаты такие в которые не входят металлы, вы наверное перепутали с силиконом!
А вашу фразу "силикаты распадаются" зя бы заменил на "плавятся инконгруентно", а то уж больно както по дилетантски звучит.
Да и вообще прочитайте учебник по химии - помогает.

[polar]

Модераторское: пожалуйста, не надо накалять страсти!

[Dayan]

В вашей ссылке на википедию безграмотный перевод! Сравните
Я непонял про SiO, что вы хотите доказать, это не радикал - неспаренных электронов в молекуле нет, а вот например NO это радикал - один электрон не спарен.

Я написал, что SiO - это оксид кремния, а не какое-то аморфное вещество как Вы сказали!

[SiO4]4- тоже не радикал - нет не спареных электронов, поскольку заряд отрицательный то это анион.

Опять повторю, что [SiO4]^4- - это именно радикал в форме тетраэдра  http://www.cultinfo.ru/fulltext/1/001/008/102/082.htm

Это что за силикаты такие в которые не входят металлы, вы наверное перепутали с силиконом!

Я ничего не перепутал. Разве в чистый кварц входят металлы? И причем здесь силикон? Ну не надо только мне приписывать то, чего нет!

А вашу фразу "силикаты распадаются" зя бы заменил на "плавятся инконгруентно", а то уж больно както по дилетантски звучит.
Да и вообще прочитайте учебник по химии - помогает.

Я уже почитал, теперь Ваша очередь!