Возможно ли создание атмосферы на других планетах или спутниках? Терраформирование.

[Проходящий Кот]

Проблема этого проекта в том, что надо выбрасывать на Марс это вещество до создания там мало-мальски большого поселения ---- иначе поселенцам придется жить под постоянной метеоритной бомбардировкой.....

[idris]

Я спрашивал в теме про Марс, но ответа не получил.

Предполагается что большое количество воды на Марсе было сотни миллионов лет назад. Но там обнаружено огромное количество льда в грунте. Были исследования что этот лед долго не существует, а относительно быстро разрушается. Соответственно за эти сотни миллионов лет он бы уже давным давно разрушился.

В этой связи можно вспомнить гипотезу что на Землю вода попала с кометами.

Соответственно вопрос в том, не могла ли вода попасть и на Марс с кометами? При чем последняя комета могла упасть на планету относительно недавно (десятки тысяч лет). Вода ее распространилась и сейчас представлена там в виде льда, который активно разрушается. Просто на Земле даже если комета упадет в последние десятки тысяч - миллионы лет, то это никак не установить, воды тут слишком много и небольшую добавку не выявить.

А вот на Марсе при минимальных количествах воды. Добавление небольших количеств (сотни кубокилометров) воды могут иметь очень большое значение и их следы мы сейчас видим в виде водного льда в грунте Марса. Этот сценарий вероятен или нет?

[Константин ВАРБ]

Если бы на экватор Марса упала бы большая комета которая оставила бы огромный кратер до 10км глубины, да атмосферу бы усилила бы раз в 20 то что-то близкое к обитаемой зоне для земной жизни там было бы.
Однако и при реальном освоении, экваториальную зону надо будет углублять на многие километры.
То есть Марс это идеальный ресурсный объект для космических конструкций, чем более его будут использовать, тем более он для землян будет пригоден. 

[ivanij]

Вообще-то я начал эту тему, что бы понять - мог ли Марс в принципе быть в настоящее время пригодным для земной жизни и людей. Марс Берроуза, Уэллса, Толстого обитаем. Но это не соотносится с данными по эволюции планет, и с данными реальных исследований Марса. Вот я и решил для альтисторического рассказа в жанре твёрдой НФ придумать процесс, который мог бы сделать Марс пригодным для пребывания на его поверхности человека без скафандра за счёт чисто природного терраформинга.

Что касается того, что аммиачные льды на орбите Марса быстро испаряться - есть пример комет. Они столетиями приближаются к Солнцу, и тем не менее потери массы у них незначительны. Отсюда - если время выпадения материала кольца не более ста лет, то большая часть успеет выпасть на поверхность Марса.

 Действительно, в вашем изложении всё это выглядело красиво, только вот в этой картине не нашлось места для кислорода. А между тем, жизнь без него вряд ли возможна.

[SY]

в этой картине не нашлось места для кислорода

Избыток водорода востановит некоторые оксиды с образованием воды:

На самом деле освоению Марса сильно мешает именно отсутствие плотной атмосферы любого состава. Т.к. при ней многие параметры стали бы более благоприятными. Например, прекращение вымораживания углекислоты зимой.

[ivanij]

 Наверное. Как видим, реакция простая, на уровне школьного курса химии. Но каковы должны быть условия для её протекания? И хватит ли, получаемого таким образом кислорода?
 

[Arton]

не совсем ясно, почему океан мог бы образоваться только в северном полушарии Марса.

Потому, что там океаническая котловина, а в южном полушарии возвышается гранитный массив – единственный континент Марса в период существования гидросферы на красной планете.

[Константин ВАРБ]

Проблема естественного «терраформинга», не в недостатке кислорода, ибо его на Марсе вероятно много, его надо только выделить из грунта, это возможно при космическом ударе. Проблема в том, чтобы как-то осадить углекислый газ. Следовательно, надо: чтобы «шапки» не растаяли, но хотя бы несколько раз над планетой прошёл ливень. Вероятно, влажный марсианский грунт сможет поглотить достаточно много углекислоты, а если потом припорошить это снегом из воды и углекислоты, то в тёплом десятикилометровом котловане воздух, возможно, будет относительно пригодным для дыхания. 

[Arton]

кислорода ... на Марсе вероятно много, его надо только выделить из грунта, это возможно при космическом ударе.

При космическом ударе, из планеты можно выделить только вулканические газы. Это, в основном, СО₂ и Н₂О. А кислорода, практически, нету!

[Инопланетянин]

Это, в основном, СО2 и Н2О. А кислорода, практически, нету!

А кислород получать биогенным путём из CO2 и H2O. Как на Земле. Занести только и всё. Главное - всё уже и так окислено, что только можно, так что накопление О2 пойдёт сразу.

[Константин ВАРБ]

кислорода ... на Марсе вероятно много, его надо только выделить из грунта, это возможно при космическом ударе.

При космическом ударе, из планеты можно выделить только вулканические газы. Это, в основном, СО₂ и Н₂О. А кислорода, практически, нету!

Arton, мне очень важен ваш компетентный ответ на теме  https://astronomy.ru/forum/index.php/topic,69118.msg2727211.html#msg2727211

Но тут я никак не могу с Вами согласиться.
Как принято полагать что на ранних этапах своего развития Марс имел много воды и плотную атмосферу.
Где-то со времени потери магнитного поля планета стала безвозвратно терять водород. Однако потерять столь значительные объёмы кислорода и азота Марс не мог, поэтому наиболее вероятно, что атмосферный азот окислился и связан в грунте, так же как и избыточный кислород. Грунт окислен и переокислен.
Современный атмосферный углекислый газ вероятно происходит из разложившихся под действием космической радиации карбонатов.

Под воздействием высоких температур кислород и азот опять выделятся в атмосферу.

По поводу же вулканов, то считается что вновь активировать вулканические процессы на Марсе не удастся.

[Arton]

наиболее вероятно, что атмосферный азот окислился и связан в грунте

А если задаться вопросом о том, почему этот «наиболее вероятный» процесс окисления атмосферного азота не идет на Земле?

[Константин ВАРБ]

наиболее вероятно, что атмосферный азот окислился и связан в грунте

А если задаться вопросом о том, почему этот «наиболее вероятный» процесс окисления атмосферного азота не идет на Земле?

К сожалению не найду нормальную статью чтобы дать ссылку, но на Земле, вкратце, это так:

1.Фиксация:
[Круговорот азота (рисунок 12.2) является одним из самых сложных круговоротов в природе. Охватывает всю биосферу, а также атмосферу, литосферу, гидросферу. Очень важную роль в круговороте азота играют микроорганизмы. В круговороте азота выделяют следующие этапы:
1-й этап (фиксация азота): а) азотфиксирующие бактерии связывают (фиксируют) газообразный азот с образованием аммонийной формы (NH и солей аммония) – это биологическая фиксация; б) вследствие грозовых разрядов и фотохимического окисления образуются оксиды азота, при взаимодействии с водой они образуют азотную кислоту, в почве она превращается в нитратный азот.
2-й этап – превращение в растительный белок. Обе формы (аммонийная и нитратная) фиксированного азота усваиваются растениями и превращаются в сложные белковые соединения.]

[Азот в форме аммиака и соединений аммония, получающийся в процессах биогенной азотфиксации, быстро окисляется до нитратов и нитритов. Этот процесс носит название нитрификации, он осуществляется нитрифицирующими бактериями. Однако нет такой бактерии, которая бы прямо превращала аммиак в нитрат. В его окислении всегда участвуют две группы бактерий : одни окисляют аммиак, образуя нитрит, а другие окисляют нитрит в нитрат. Наиболее известные виды нитрифицирующих бактерий- это Nitrosomonas и Nitrobacter. Nitrosomonas окисляет аммиак:
NH3 + 1½ O2 = (NO2-) + 2H+ + H2O
Nitrobacter окисляют нитрит:
(NO2-) + ½ O2 = NO3-
Бактерии, окисляющие аммиак, поставляют субстрат для бактерий, окисляющих нитрит. Поскольку высокие концентрации аммиака оказывают на Nitrobacter токсическое действие, Nitrosomonas, используя аммиак и образуя кислоту, тем самым улучшает и условия существования для Nitrobacter.]

2. Формирование азотной атмосферы:
[Продукты нитрификации — NO3- и (NO2-) в дальнейшем подвергаются денитрификации. Этот процесс целиком происходят благодаря деятельности денитрифицирующих бактерий, которые обладают способностью восстанавливать нитрат через нитрит до газообразной закиси азота (N2O) и азота (N2). Эти газы свободно переходят в атмосферу.
10 [ H ] + 2 H+ +2NO3- = N2 + 6 H2O
В отсутствие кислорода нитрат служит конечным акцептором водорода. Способность получать энергию путем использования нитрата как конечного акцептора водорода с образованием молекулы азота широко распространена у бактерий. Временные потери азота на ограниченных участках почвы, несомненно, связаны с деятельностью денитрифицирующих бактерий. Таким образом, круговорот азота невозможен без участия почвенной микрофлоры.]

Как это гео-(прото?)био-химически происходит на Титане – надо думать! Чтобы лететь и исследовать.
Но Вы же знаете, особенность человеческого разума: вначале делать, а потом думать; как наиболее складно в соответствии с текущими предрассудками, объяснить получившееся.
Ну, потому даже следы жизни на Марсе ищут не там, где следовало бы, а где марсоходами легче управлять.

Я выше не строил фантазий по поводу аэробной жизни на Марсе (возможно была, а возможно и нет), а обрисовал схему последовательно распада марсианской гидро и атмосферы после потери магнитосферы. Вы не хуже меня понимаете, что у планет земного типа при формировании водород – отсутствует!  А свободный кислород после формирования наличествует изначально.
Поэтому, как только Марс перестал захватывать солнечный ветер, так сразу процесс дегидрогенизации стал необратимым.
Ещё раз повторю основные этапы:
1. Разложение воды.
2. Окисление азота.
3. Современное состояние.

Именно на этом и строится «естественный терраформинг» вернуть термическим путём часть атмосферы в состояние 2 и добавить частично недостающее до состояния 1.
Разумеется, что и в этом случае, противогаз с фильтрами потребуется с высокой долей вероятности, или хотя бы маска.

[Arton]

это гео-(прото?)био-химически происходит на Титане – надо думать!

Не надо так думать.
В атмосфере Азот накапливается за счет фоторазложения Аммиака. И даже дичайшие условия на Венере не смогли Азот «окислить».

у планет земного типа при формировании водород – отсутствует!  А свободный кислород после формирования наличествует изначально.

При формировании атмосфер планет земной группы Водород быстро улетучивается в открытый космос (у Земли водородная оболочка прослеживается на тысячи километров от поверхности). А Кислород, столь же быстро, окисляет поверхностные породы.

[Константин ВАРБ]

это гео-(прото?)био-химически происходит на Титане – надо думать!

Не надо так думать.
В атмосфере Азот накапливается за счет фоторазложения Аммиака. И даже дичайшие условия на Венере не смогли Азот «окислить».

На Земле вполне нормально окисляется см. выше:
[ б) вследствие грозовых разрядов и фотохимического окисления образуются оксиды азота, при взаимодействии с водой они образуют азотную кислоту, в почве она превращается в нитратный азот.]

По поводу Титана то все свидетельства криоорганического синтеза и циркуляции там налицо.
Насколько то что там происходит можно назвать "жизнью" это вопрос как говорится интересный,  возможно и имеющий непосредственное отношение к обитаемым планета в системах красных или коричневых карликов, но сейчас обсуждать не хочу.

[SY]

почему этот «наиболее вероятный» процесс окисления атмосферного азота не идет на Земле?

Нитраты - не очень стабильные соединения - сразу вспоминаем дымный порох и TNT.

[Константин ВАРБ]

почему этот «наиболее вероятный» процесс окисления атмосферного азота не идет на Земле?

Нитраты - не очень стабильные соединения - сразу вспоминаем дымный порох и TNT.

Вопрос в том где ныне марсианский азот.
То что марсоходы сразу же нашли: Оливин. Прозрачная разновидность — хризолит (за рубежом — перидот) используется как драгоценный камень.
Или как сейчас "горячий пончик" свидетельствует лишь о том что средств для системного исследования Марса было выделено крайне недостаточно.

[EvilShurik]

Собственно говоря, как только Марс потерял магнитное поле и солнечный ветер стал непосредственно взаимодействовать с его атмосферой, так и пошёл процесс связывания азота. Под действием быстрых электронов и протонов солнечного ветра молекулы азота и углекислоты в верхних слоях атмосферы разбивались на атомы, а те взаимодействовали с другими молекулами углекислоты. Атомарный азот - сильный окислитель, и образовавшиеся тяжёлые молекулы оседали вниз, где связывались в грунте. За миллиард лет этот процесс мог полностью очистить атмосферу Марса, которая более не пополнялась существенным количеством газа из его недр из-за угасшей вулканической активности, от азота. Остался лишь углекислый газ, который теперь находится в равновесии со своими продуктами распада.
Скорее всего, в грунте Марса не только много перхлоратов, что кстати, очень прозрачно указывает на возможность вышеупомянутого связывания азота, но и нитраты, в которых и зарохонен азот атмосферы Марса. В условиях холодного климата и отсутствия сколь-нибудь заметной биологической активности нитраты будут лежать в земле миллиарды лет. Как это имеет место быть и на Земле - те же месторождения чилийской селитры.
Так что будущим колонистам нужно их всего лишь открыть и добывать - и два в одном: отличное удобрение для с/х культур и источник азота для атмосферы купольных поселений.

[Константин ВАРБ]

Собственно говоря, как только Марс потерял магнитное поле и солнечный ветер стал непосредственно взаимодействовать с его атмосферой, так и пошёл процесс связывания азота.

Я тоже убеждён в этом.
Поэтому будем надеяться, что естественный шанс этой осенью реализуется.
Возможно это заставит международное сообщество большие средства уделять космонавтике и науке.

[Arton]

Собственно говоря, как только Марс потерял магнитное поле и солнечный ветер стал непосредственно взаимодействовать с его атмосферой, так и пошёл процесс связывания азота.

Так почему же на Венере, в условиях отсутствия магнитного поля, тот же самый азот не «связался»?