Долгосрочные перспективы ресурсного обеспечения технически развитой цивилизации

[AlexAV]

Чем фтор страшнее отходов ядерной энергетики, которые тоже перерабатывают?

Если его полностью уловить и перевести в форму безопасных соединений (скажем, CaF2) - ничем. Однако, объём перерабатываемого материала тут велик и полная очистка дымовых газов будет просто безумно дорогой (а от ряда компонентов, скажем того же CF4 - вообще непонятно как, он инертен и не взаимодействует с большинством растворов и твердых тел, его, в принципе, можно разрушать плазмохимически, но это требует очень больших затрат энергии).

[AlexAV]

Это несравнимые величины. В машинах за год сжигаются миллиарды тонн нефти, которые с лихвой заменяются несколькими миллионами тонн лития. Грузопотоки минимизируются в тысячу раз фактически.

CF4 в несколько тысяч раз более активный парниковый газ, чем CO2. И живёт в атмосфере практически геологически долго, т.е. 50 тыс. лет. И если воздействие углекислого газа на климат насыщается, т.е. следует слабо растущей логарифмической функции и каждый следующий его добавочный объём действует слабее предыдущего, то у фторсодержащих соединений такое насыщение при концентрациях представляющих реальный интерес не прослеживается. И при эмиссии рост концентрации CO2 в атмосфере сглаживается океаническим буфером и для достижения действительно больших его концентраций нужна эмиссия совсем гигантского объёма (измеряемая триллионами тонн), а фторсодержащие газы в морской воде практически не растворимы.

На самом деле, наоборот, накопление фторсодержащих газов (CF4, SF6) в атмосфере потенциально является более серьёзной проблемой, чем рост содержания углекислого. Если углекислый газ в любых разумных концентрациях не представляет угрозы для биосферы планеты. Т.е. в крайнем случае можно получить лишь климат термоэры, эоцена какого-нибудь, что в общем не очень страшно, в эоцене всё на планете было хорошо. А вот для фторсодержащих газов такой гарантии на самом деле нет. Их полосы поглощения сильно перекрывают полосу прозрачности воды, что потенциально может привести к последствиям куда более серьёзным, чем эмиссия любого мыслимого количества углекислого газа. Вплоть до каких-то совсем катастрофических. И самое неприятное - нужно их для этого не так уж много. Если концентрация CO2 даже в 1600 ppm точно безопасна для биосферы (они фактически были в эоцене), то для того же CF4 всё что выше 0.1 - 0.2 ppm - уже не факт, что безопасны. И что будет за этой границей лучше на собственном опыте не проверять.

При всём своём скептицизме относительно опасности глобального потепления, всё же нужно признать, что неопределённость и потенциальная опасность воздействия фторсодержащих газов (в отличие от СО2 и СН4) на биосферу планеты действительно существует. Их в значимом количестве в атмосфере нашей планеты никогда не было и в будущем они там тоже не нужны.

[AlexAV]

Значит надо извлекать каждый год 500 тысяч тонн лития в год или 100 тысяч тонн лития из графитовых катодов.

Углерода в электроде обычно раза в 3-4 больше по массе, чем лития. Т.е. на 500 тысяч тонн лития в год будет приходиться где-то 2 - 2.5 млн. тонн анодного материала. И это совсем не мало.

[AlexAV]

более 95% свинцовых батарей повторно перерабатываются. К вопросу о рециклинге.

Если посмотреть данные USGS (https://pubs.usgs.gov/periodicals/mcs2020/mcs2020-lead.pdf), то для США степень рециклинга свинца выглядит отнюдь не так оптимистично. В среднем около 70%. Это больше среднемирового уровня, но ни о каких 100% или 95% тут и близко речи не идёт.

[AlexAV]

Вы понимаете разницу между рециклингом свинца и рециклингом свиноцвых аккумуляторов?

В случае свинца эти вещи практически не различаются. Подавляющая часть свинца используется именно в аккумуляторах (в США 93% от всего потребления свинца). Если 93% свинца пошло на производство аккумуляторов, а вернулось с вторичным сырьём 73%, то реальный уровень рециклинга аккумуляторов никак не может быть больше 73/0.93=78.5%. Реально меньше, так как и из других областей применения что-то возвращается. В любом случае ни о каких 95% тут и речи не идёт. 

[AlexAV]

Может там учитываются какие-то мелкие батерии? А в других источниках только для автомобилей?

Может быть. Данные USGS естественно относятся ко всем типам аккумуляторов производимым в США.

Ещё ссылки, где говорится о почти 100% рециклинге свинцовых аккумуляторов.

Возможно, какие-то отдельные типы. Но видимо не все, так как в противном случае баланс производства и потребления не сходится.

Но в целом, как мы видим, регенерация даже свинца и даже по США очень далека от полной. Исходя из этого довольно глупо считать, что по литию возможен возврат через рециклинг более 70-80%, а реально даже цифра 50% будет очень оптимистичной (у свинца при переработки старых изделий технологические потери весьма низки, а у лития весьма значительны).

[AlexAV]

Да, цена лития в себестоимости литиевых аккумуляторах ничтожна.

Зависит от цены лития и цены аккумулятора. В акумаляторе смартфона - ничтожная, а в аккумуляторах большой ёмкости и низкой удельной ценой ёмкости уже не очень. На 1 кВтч ёмкости уходит приблизительно 1 кг карбоната лития. При цене карбоната лития 25$/кг (такая цена была в 2018 году, сейчас упала, но это всё очень временно, низкая цена на литий - следствие наличие очень простых в разработке месторождений Южной Америки и, отчасти, Австралии, но их запасы весьма ограниченны) и цене аккумулятора 100 $/кВтч - это уже будет 25% от стоимости аккумулятора. Величина отнюдь не ничтожная уже практически сейчас.

Эх, а кобальта с никелем полным полно в астероидах...

Вот только стоимость его добычи там будет превышать текущую рыночную стоимость платины.

Для аккумуляторов кобальт и никель с ценой более где-то 100$/кг (если речь об их применение в области большой энергетики и транспортных средств, для аккумуляторов портативной электроники предел, ясно, выше) интереса не представляет.

[AlexAV]

дития самого действительно при текущем потреблении много

Разве что для современных потребностей, когда большая часть производимых аккумуляторов используется в портативной электронике. А если попытаться все ДВС на планете заменить аккумуляторами - картина уже будет совсем другой.

Запасы лития в рапах солёных озёр оцениваются как 6.5-29.4 млн. тонн (ресурсы 21 - 65 млн.т.). В литий-содержащих минералах - 5.6 - 8 млн.т (ресурсы 12.8-30.7 млн.т.). Причём добыча большей части лития, содержащегося в литий-содержащих минералах может быть экономически рентабельна только при цене значительно (в разы) выше современной. При текущей цене на литий это в значительной части запасы добыча которых экономически нерентабельна. Я бы не сказал, что это много.

Хотя, конечно, никель и кобальт - на текущий момент проблема куда большая, чем литий. Тут правда есть такие типы аккумуляторов как LiFePO4 и LiTiO, которые могут могут обходиться без них (при этом, однако, их удельная ёмкость значительно меньше, чем у акумулятов с кобальт- и никельсодержащими анодами, что ограничивает возможную сферу их применения). Но чуть в более отдалённой перспективе (но исторически близкой, всего несколько десятилетий) и литий становится значимой проблемой. Причём литий в этой сфере вообще не заменим.

P.S. Цифры запасов отсюда: https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S0306261913002997

[AlexAV]

- невесомость

Это не преимущество, это бедствие. При очень малой силе тяжести даже просто взять породу с поверхности астероида в промышленных объёмах - очень не тривиальная и сложная техническая задача. Такие хорошо работающие на Земле решения вроде роторного экскаватора там работать не будут (при попытке что-то зачерпнуть экскаватор просто будет переворачиваться).

Без силы тяжести нет естественной конвекции. Это усложняет конструкцию плавильных печей, где обязательно потребуется искусственное перемешивание расплава. Кроме того, в отсутствии силы тяжести расплав не будет расслаиваться на не смешивающиеся  составляющие разной плотности. Скажем, если нужно будет отделить металл от шлака (что на Земле происходит естественным образом), тут придётся строить специальную печь-центрифугу. И такая конструкция просто сама по себе будет сложнее, дороже и менее надёжна (из-за большего количества механических элементов), чем печи используемые на Земле.

Проблем от этой невесомости масса, а вот особой пользы не видно. С вакуумом во многом аналогично.

доступная солнечная энергия

Тут тоже не всё так однозначно. Да, нет влияние погоды и поглощения атмосферой, но цена этому достаточно велика. Деградация солнечных батарей в космосе на много сильнее, чем на поверхности Земли. Да и сами эти солнечные батареи не вполне обычные, там используются специальные материалы, что делает их очень дорогими по сравнению с аналогами предназначенными для использования на Земле.

Применение установок термического типа тоже в космосе сталкивается со специфическими техническими проблемами. Это и достаточно сильная деградация металлических зеркал (в основном под действием микрометеоритов), и сложность механических углов, способных работать в вакууме, где требуются специальные смазочные материалы.

Космос -это очень агрессивная среда и любая деятельность там сталкивается с массой технических проблем, решение которых часто оказывается достаточно сложным и дорогим. 

[AlexAV]

Извините, но про кларк никеля и кобальта в метеоритах почитайте еще раз.

В хондритах обычно 1 - 1.5%.

И они все в металлической фазе, вместе с железом.

Только в H, L, LL и, отчасти, С3 хондритах.

В С1 и С2 хондритах вообще металлической фазы практически нет, в них большая часть никеля содержится в виде изоморфной примеси в оливине.

[AlexAV]

Свежая работа по балансу фосфора пахотных земель: https://www.nature.com/articles/s41467-020-18326-7

В общем картина выражается следующей таблицей:



И выглядит ну очень так себе.

Первый вывод - дефицит фосфорных удобрений существует уже сегодня. В целом по миру и в большинстве регионов (кроме Австралии и некоторых Азии без Китая) внесение фосфорных удобрений уже сейчас не покрывают потери фосфора почвой. Причём, интересно, что отрицательный баланс фосфора в почве имеет место не только в бедных регионах, но и в Западной Европе и Северной Америке. Хотя, в наибольшей мере, эта проблема имеет место сейчас всё же в Африке, Южной Америке и, почему-то, Восточной Европе (тем, что в таблице обозначено как NEU11, авторы в эту группу стран включили Польшу, Болгарию, Чехию, Венгрию, Словакию, Словению, Хорватию, Литву, Латвию, Эстонию, Румынию), причём Восточная Европа по скорости деградации почв не сильно уступает Южной Америке.

Второй. Возврат фосфора, который попадает в состав растительной биомассы снимаемой  в виде урожая обратно на поля везде в мире осуществляется неэффективно. Эта составляющая баланса (Organic P management) отрицательна для всех регионов. Лучше всего тут дело обстоит в Азии, хуже всего в западной Европе, но везде эта составляющая даёт серьёзный отрицательный вклад в баланс фосфора пашни.

Третий. Эрозия почв в глобальном масштабе даёт приблизительно 56.6% потерь фосфора с сельскохозяйственных угодий, в абсолютном объёме это около 6.3 млн.т. в год. Соответственно полные потери 11.1 млн.т. в год.

Отсюда следует, что сельское хозяйство в современном виде без внесения фосфорных удобрений абсолютно нежизнеспособно, причём их уже не хватает. Собственно большой новости тут нет, но в работе даны количественные оценки масштаба бедствия. Если исходить из них в отсутствие внесения фосфорных удобрений при существующем темпе потерь фосфора почвы придут к состоянию абсолютно непригодному для земледелия лет за 60. В общем, момент истощения месторождений фосфоритов от момента начала тотальной катастрофы современного сельского хозяйства будет отделён ничтожным по историческим меркам сроком всего в несколько десятилетий. Соответственно, очевидно, что за этим пределом или площадь сельскохозяйственных угодий, урожайность и, соответственно, население должны будут сократиться по крайней мере к средневековому уровню (когда, вероятно, геохимический баланс биогенных элементов почвы был более замкнут). Или каким-то принципиальным образом должна измениться сама модель сельского хозяйства и расселения таким образом, чтобы радикально сократить потери биогенных элементов с сельскохозяйственных полей. Причём это сокращение должно быть очень большим. Устойчивая модель сельского хозяйства в целом требует, чтобы эти потери были равны или меньше поступления фосфора с атмосферными осадками, а это лишь 0.3 кг/га в среднем, при современных потерях (без учёта внесения минеральных удобрений) на уровне 10.7 кг/га. 

[AlexAV]

Это ж дохрена как много.

Силикатные руды никеля с содержанием последнего 1% на Земле считаются крайней бедным и неудобным сырьём, и в основном относятся к забалансовым, таким разработка которых сейчас нерентабельна (вот с сульфидными - другая история, они хорошо обогащаются и поэтому извлечение никеля из них рентабельно и при низких концентрациях, а вот силикатные - сырьё весьма неудобное). А тут такая гадость которая и не Земле мало кому была бы нужна, да ещё в космосе...

Конечно говорилось про большинство метеоритов/астероидов.

Судя по количеству астероидов с очень низким альбедо, углистые хондриты (для которых металлическая фаза не типична) - крайне распространённая порода на астероидах, т.е. это совсем не что-то редкое.

И тут ещё один момент... Вода и вообще летучие вещества в весомых количествах на астероидах (исключая Цереру, хотя это и не астероид, а малая планета) есть только в углистых хондритах. Т.е. тут вот такая альтернатива вырисовывается. Или астероид с более-менее приличным никелевым сырьём, но без воды, где никакое ISRU невозможен вообще, не из чего (в этом случае вообще непонятно как от туда возвращаться и возвращать грузы). Ну или есть вода (С-хондриты), но качество никелевого сырья такое, что даже будь оно на Земле, оно не особо было кому-нибудь нужно.   

А вот астероиды, где есть и то и другое - явно будут явлением крайне редким (и вообще не факт, что такие на орбитах куда можно долететь с вменяемым ХС вообще есть).

[AlexAV]

Так в астероидах никель с кобальтом вообще в металлической фазе находятся. 1% никелевая руда закончиться очень скоро.

Не во всех. Как раз в углистых хондритах металлической фазы нет или почти нет. Там почти весь никель - изоморфная примесь в оливине.

И да, хоть в углистых хондритах их может и меньше, зато в металле там они гораздо более сконцетрированы.

По никелю углистые хондриты - самый бедный тип. В среднем 1 - 1.3% никеля. Причём обычно практически весь никель не в металлической фазе, а в силикатах. Т.е. это по сути та самая бедная силикатная никелевая руда, которая даже на Земле не очень-то кому-то нужна.

Никель в форме металла (никелистого железа) - это обыкновенные хондриты (H, L и LL-тип), но в них воды почти нет.

[AlexAV]

частности оно вполне окисляется водяным паром до закиси

Железоникелевые сплавы довольно коррозиеустойчивые. Заставит их реагировать с водяным паром с заметной скоростью не так уж просто. Проще, наверное, использовать хлор. FeCl3 и NiCl2 имеют очень существенно различающиеся температуры кипения, что их позволяет легко разделить.

Но проблема тут не в этом. Тут скорее проблема как это потом на Землю доставить. Обыкновенные хондриты (в отличие от углистых) практически абсолютно сухие, соответственно ни о каком производстве ракетного топлива на месте не может быть и речи. И топливо на обратный путь придётся тянуть с Земли. Всего 5 градусов наклонения орбиты астероида к эклиптики (а обычно оно больше) - и для возвращения вам уже нужно заведомо больше 2.6 км/с ХС. А это значит, что чтобы отправить этот никель-железный сплав (или никель) на Землю сначала от Земли к астероиду нужно будет направить не менее 2 кг ракетного топлива на 1 кг возвращаемого материала. Стоимость 1кг на поверхности астероида - заведомо больше, чем 1кг на ГСО (так как ХС больше, по крайней мере для большинства). Собственно на этом о каких-то экономических перспективах такой добычи можно и закончить. Один путь от астероида к Земле делает всё это заведомо абсурдной деятельностью с экономической точки зрения.

[AlexAV]

Каждый раз как это читаю вспоминаю "Час быка" и возлагаю надежды на поднятие фосфора с абиссальных глубин.

Тут вопрос достаточно сложный. Если взять какую-нибудь геохимическую модель (я далее буду в основном пользоваться этой https://agupubs.onlinelibrary.wiley.com/doi/abs/10.1029/JC094iC02p01979), то там вырисовывается следующая картина. Окончательное захоронение фосфора жёстко связано с первичной продуктивностью океана и идёт через биологический лифт. Причём кроме первичной продуктивности на него вообще ничего не влияет. Если посмотреть математику модели, то искусственный подъём глубинных вод может влиять на форму профиля концентрации фосфора, но вообще никак не скажется на скорости его захоронения. В общем получается, что все эти идеи с искусственным апвеллингом - мартышкин труд. Это может повлиять на концентрацию фосфора в морской воде локально, но на общий баланс фосфора в океане не повлияет никак.

Вторая проблема - фосфор осадков это в основном карбонатфтораппатит. Он очень устойчив к морской воде и даже когда она не насыщена по апатиту его растворение происходит столь медленно, что даже в геохимических моделях, которые должны моделировать процессы в океане на масштабе тысяч лет этим процессом полностью пренебрегают. Скажем из этой работы (https://www.nature.com/articles/s41467-020-15673-3):

Following the approach of previous studies [8,10] the dissolution of CFA under Ω(CFA) < 1 is not included, as CFA is highly insoluble in marine sediments.

(CFA - карбонатфтораппатит)

Заметная часть фосфора там осаждается ещё за счёт сорбции на частицах оксида железа, но с ним картина не сильно лучше.

Т.е. мало того, что фосфор тонет, он ещё там накапливается в виде крайне прочных и инертных в морской воде соединений. Это создает определённые сомнения в том будет ли вообще хоть какая-то польза от подъёма глубинных осадков на поверхность. В общем, геохимические данные и модели вызывают определённый скепсис относительно вообще физической реализуемости такого подъёма фосфора.

С другой стороны окончательное захоронение фосфора идёт довольно медленно. Фосфор, попавший в морскую воду, довольно долго там циркулирует и от туда он вполне извлекаем.

Балансное уравнение, показывающее скорость осаждения фосфора имеет простой вид:

\[ \alpha \beta \eta_P NP = L \]

\( \alpha = 0.03 \) и  \( \beta = 0.1 \) - геохимические коэффициенты в модели, \( \nu_P \) - соотношение P/C в биомассе (\( \eta_P = 1/106  \)если говорить о мольном отношение, или, соответственно, 0.024 - если о массовом),  \( NP \) - первичная продуктивность океана, \( L  \)- поступление фосфора в океан с речным стоком. Видно, что ежегодно окончательно тонет лишь 0.3% фосфора ассимилированного морскими организмами. Оставшиеся 99,7% возвращаются в оборот и снова поднимаются на поверхность океана (сами, без нашего участия). Такая относительная замкнутость цикла фосфора в океанической воде (не абсолютная, но достаточно высокая) в принципе позволяет оттуда что-то возвращать.

Чтобы понять что и как введём в приведённое выше уравнение баланса добычу морепродуктов в океане и дополнительный антропогенный сток фосфора с материков в океан. Получится, что-то такое

\[
\alpha \beta \eta_P (NP - I) +  \eta_P I= L + k \eta_P I + M \]

\( I \) - тут добыча морепродуктов, \( k \) - доля фосфора морских морепродуктов, которая возвращается обратно в океан (дело в том, что часть извлеченного из океана фосфора может накапливаться в каких-то резервуарах суши, глубинных слоях почвы, осадках бессточных бассейнов, осадках на дне водохранилищ и в понижениях местности), \( M \) - дополнительный антропогенный сток фосфора, не связанный с добычей в океане морепродуктов. 

Тут можно обратить внимание на следующее свойство полученного соотношения. Если выполняется условие

\[ \eta_P I = k \eta_P I + M \]

то для первичной продуктивности океана будет выполняться равенство:

\[ NP = NP_0 + I \]

т.е. первичная продуктивность океана оказывается равна сумме первичной продуктивности без антропогенного влияния вообще и изымаемого объёма морепродуктов. Т.е. получается интересная ситуация - мы в океане что-то выловили, а при этом меньше (разность первичной продуктивности и вылова) не стало! Эту точку можно рассматривать как точку оптимального баланса между извлечением из океана фосфора и сохранением устойчивости экосистем самого океана.

Отсюда два вывода. Первый - из океана можно без ущерба для экосистем океана извлечь количество фосфора равное дополнительному антропогенному стоку фосфора в океан (но не больше, извлечение фосфора выше этого предела будет сокращать то количество биомассы, которое достаётся морским экосистемам, а это не хорошо). А вот ту часть фосфора, которую поля потеряли, но она не стекла в океан - океан без вреда для себя возместить не может. Её нужно возмещать из каких-то иных источников, не из океана. Второй - проблема возврата фосфора в отмеченном объёме решается просто развитием маринокультуры (прежде всего водорослей вроде ламинарии и различных фильтраторов), искусственный подъём чего-то со дна океана не имеет никакого смысла.

Чему равна доля фосфора теряемого с полей, но не оказывающаяся в океане — вопрос открытый. Но едва ли слишком много (по крайней мере если вести речь о той части, которую трудно или невозможно вернуть в оборот, какой-нибудь ил на дне водохранилища с технической точки зрения вполне доступен, извлечь его оттуда и вернуть на поля не представляет особой технической сложности). Это позволяет аккуратно предположить, что фосфор извлекаемый из морской воды с маринокультурой (вместе с фосфором илистых отложений на дне озёр и водохранилищ и другие подобные источники) теоретически позволяет закрыть фосфорную проблему процентов на 70% - 90%.

Однако, применительно к современному сельскому хозяйству тут есть проблема… 11.1 млн.т. в год потерь — это просто безумно много. Чтобы вернуть столько маринокультура должна производить  1140 млн. тонн сухой массы морепродуктов, что уже должно быть соизмеримо с современным производством зерновых. В принципе это только  3% первичной продуктивности океана. Так что с точки зрения биологических и геохимических ограничений тут ничего невозможного нет (по крайней мере пока мы ведём речь о водорослях, уже с консументами даже первого порядка тут уже картина не такая очевидная, ну а получить столько консументов второго порядка и выше (к которым относятся большинство промысловых рыб) — просто невозможно). Цифра вполне соизмеримая с современным производством зерна.

А вот возможен ли такой подвиг экономически — не уверен. Вся эта маринокультура довольно трудозатратна. Всё же ощущение, что без радикального (хотя бы раз в пять, лучше на порядок) сокращения потерь биогенов с сельскохозяйственных угодий тут будут проблемы. 

[AlexAV]

А добывать топливо и сопутствующий фосфор вот из этого:

Топливо - сложно. Ловить самим эти одноклеточные водоросли дело неблагодарное. А вот вернуть биогены и получить пищевые калории - вполне, причём не так уж и сложно. Просто разместить плоты к которым бы могли крепится фильтраторы (мидии, другие двустворчатые моллюски, голотурии, некоторые креветки, какие-то фильтраторы есть в водоёмах с любой солёностью и любыми клматическими условиями, что-то можно найти всегда) и, может быть, ещё соответствующих личинок выпустить. Ну а эти фильтраторы уже сами переработают эту зелень в более удобный и полезный продукт.

[AlexAV]

А данные по воде у Вас  практические или теоретические?

Данные по воде и прочему основаны на анализе выпадающего на Землю метеоритного вещества (тут я в основном пользуюсь данными из сборника Cosmochemistry: Meteorites, Part 1
By Brian Harold Mason).

Химические двигатели можно на угарным газе с кислородом использовать.

Так с углеродом в хондритах типа H, L, LL тоже как-то не очень. Типичная концентрация лишь 0.09 - 0.12%. Это на много меньше, чем никеля (и тем более никелистого железа) и углерода, получаемого попутно, для производства топлива точно не хватит.

Из относительно летучих элементов там больше всего серы (в среднем 2 - 2.3%).

Он не может образовывать месторождения на морском дне?

В некоторых местах образуют скопления фосфоритной конкреции. Однако, как всегда в этом случае, то что скапливается в месторождениях - лишь ничтожная часть того, что захоранивается в слое осадочных отложений на дне океана.

[AlexAV]

Таки какой есть запас летучих веществ в полярных ловушках астероидов, оттуда не почерпнёшь!

У небольших астероидов неправильной формы собственно и устойчивой оси вращения не будет и, соответственно, полюсов в нашем понимание. У таких тел вектор угловой скорости сильно не совпадает с вектором момента импульса в результате чего их свободное вращение представляет собой достаточно сложные и беспорядочные кувырканья тела в пространстве.

А в отсутствие устойчивой оси вращения и говорить о полярных кратерах бессмысленно. Кроме того, наполнение полярных кратеров на Луне и Меркурии летучими веществами было бы невозможно без наличия достаточно заметной гравитации этих тел. Молекулы воды выделяемые при дегазации недр и за счёт взаимодействие протонов солнечного ветра с минералами поверхности не сразу улетает в космос (так как тепловая скорость молекулы воды на много меньше второй космической Луны или тем более Меркурия), а достаточно долго мигрирует вблизи поверхности планеты, оказываясь с достаточной высокой вероятностью не выметенной в космос за счёт взаимодействия с солнечным ветром, а захваченной холодной ловушкой полярного кратера. На телах, где вторая космическая существенно меньше тепловой скорости молекулы воды (около 645 м/с при 300K) - этот механизм аккумуляции воды в холодных ловушках работать не будет.

В общем из-за беспорядочного вращения мелких астероидов такой феномен как кратеры вечной тьмы там маловероятны, а даже если были бы, тот механизм, благодаря которому в таких кратерах на Луне и Меркурии накапливаются летучие вещества на астероидах не работает (из-за слишком низкой второй космической скоростью возникающая молекула воды не будет мигрировать вдоль поверхности астероида (как на Луне или Меркурие), а сразу улетит в межпланетное пространство). Исходя из этого на такого рода источники летучих веществ на астероидах рассчитывать не приходится.     

[AlexAV]

Удивили. Но, насколько я понял, там речь идет про растворение из глин на дне. А в случаи суспензии глинистых частиц процесс должен происходить более чем на 10 порядков быстрее.

Не только. При моделирование если в океане образуется слой пересыщенный по апатиту, то убыль растворимого фосфора за счёт кристаллизации апатита в уравнениях учитывается. А вот если под слоем пересыщенным фосфатами находится слой не насыщенный по апатиту, то обратным растворением того что падает из вышележащего слоя полностью пренебрегают.

Т.е., на сколько я понял, принимается, что растворение апатита в морской воде идёт на столько медленно, что даже тонущая свежеобразованная взвесь проходя через ненасыщенный слой растворяется столь медленно, что процессами обратного растворения можно полностью пренебречь. В этом случае задача растворения апатита донных осадков (где он находится в куда более крупных кристаллах, чем в свежеобразованной взвеси) выглядит делом уже совсем безнадёжным.     

[AlexAV]

Фосфор в океане выпадает в осадок на дно не в виде микронных взвесей, а в основном в виде пеллетного транспорта, т.е. относительно крупными кусками.

Поток фосфора ассоциированного с органическим веществом - это другое, он учитывается отдельно.

Я о вкладе члена:

\( -q([PO_4^{3-}] - [PO_4^{3-}]_0) \) при \( [PO_4^{3-}] > [PO_4^{3-}]_0 \) (при [\( PO_4^{3-}] < [PO_4^{3-}]_0 \) этот член принимается равным нулю).

\( [PO_4^{3-}]_0 \) - предел насыщения морской воды по апатиту, \( q \) - константа скорости кристаллизации. Этот член - обычная кристаллизация из пересыщенного раствора. А такая кристаллизация даёт как раз тонкую взвесь. Куски относятся к тому, что связано с биологическим транспортом (она учитывается другим членом потоков и источников в уравнениях), а этот член связан с небиологической кристаллизацией из пересыщенного раствора и тут кускам взяться неоткуда. Причём обратного процесса для фосфора связанного таким образом в уравнениях тоже нет.