Chemia atmosfery wybranych ciał U.S.
Układ Słoneczny zadziwia różnorodnością barw, temperatur albo kształtów. W sporej części różnice te mają związek ze składem chemicznym obiegających Słońce ciał niebieskich. Przyjrzyjmy się gazom współtworzącym atmosferę wybranych obiektów.
1. Wenus
W głównej mierze dwutlenek węgla (ok. 96,5%). CO2 to bezwodnik kwasotwórczy. Z wodą formuje słaby oraz nietrwały kwas węglowy (H2CO3). Poza tym ok 3,5% azotu w postaci dwuatomowych cząsteczek N2 (takich jak w atmosferze ziemskiej) i niewielkie ilości dwutlenku siarki (SO2), a także kwasu siarkowego (IV) i (IV). Atmosfera planety jest niezwykle obfita. Ziemia i Wenus mają podobne rozmiary ale łączna masa gazów otulających Wenus jest aż 93 razy większa od masy powietrza na Ziemi.
2. Jowisz
Atmosfera największej z planet U.S. może nie jest aż tak kwaśna jak wenusiańska, ale za to mocno wybuchowa i toksyczna. Wodór to najlżejszy pierwiastek. Nie jest szczególnie reaktywny, za wyjątkiem reakcji z tlenem. Mieszanina gazowego wodoru i tlenu w stosunku objętościowym 2:1 po zainicjowaniu płomieniem lub iskrą gwałtownie wybucha. Atmosfera Jowisza składa się aż w 86% z wodoru (w formie cząsteczek dwuatomowych H2). Blisko 13,6% stanowi hel. Ten z kolei jest całkowicie nieaktywny chemicznie i oczywiście niepalny (tzw. gaz szlachetny). Niespełna 0,2% to metan. CH4 jest z kolei palnym gazem, najprostszym związkiem organicznym, wysokoenergetycznym paliwem ropopochodnym. Tworzy z tlenem podobne mieszaniny wybuchowe jak wodór. Oprócz tego m.inn. śladowe ilości siarkowodoru (H2S), amoniaku (NH3) czy arsenowodoru (AsH3). Są to cuchnące i silnie toksyczne związki niskoutlenionych pierwiastków bloku p. Do tego palne. Ale na Jowiszu nie płoną- wyłącznie dzięki braku obecności tlenu w stanie wolnym w atmosferze Jowisza.
3. Io
Jeden z galileuszowych księżyców Jowisza zasłynął żółtym kolorem, związanym z ogromną zawartością siarki. Ale siarka ta znajduje się na powierzchni i we wnętrzu obiektu. Atmosfera zaś zawiera gazowe połączenia siarki, głównie SO2, wyrzucany z wnętrza czynnych wulkanów, który z racji niskich temperatur panujących na Io , okresowo ulega sublimacji oraz resublimacji. Można zatem przyjąć, że na Io pada śnieg z dwutlenku siarki. Żrący kwaśny szkodliwy śnieg opadający na powierzchnię księżyca w postaci delikatnych bielusich płatków…
4. Ganimedes
Atmosfera Ganimedesa- największego spośród znanych księżyców U.S. co prawda cienka, ale niemal w całości złożona z cząsteczkowego tlenu O2 oraz atomowego. (a na Ziemi blisko 21% objętościowych powietrza). Jakże skrajne właściwości. Jowisz: palny wodór. Ganimedes (oraz podobnie: księżyc Europa) czysty tlen. Jak dobrze, że atmosfery obu tych ciał nie mają bezpośredniej styczności ze sobą.
5. Tytan
W nadzwyczaj obfitej atmosferze Tytana (księżyc Saturna) przeważa azot (podobnie jak na Ziemi). Ale drugim składnikiem jest metan i niewielkie ilości innych lekkich parafin. U nas gazy te stanowią produkt ropopochodny, paliwo. Na Tytanie: naturalny składnik atmosfery, podlegający cyklom parowania i skraplania (formowanie się chmur i deszcze). Można rzec, że na Tytanie „paliwo spada z nieba”. Metan utrzymuje się w atmosferze Tytana dzięki nieobecności tlenu. W przeciwnym razie drobny impuls, np. w postaci wyładowania atmosferycznego zainicjowałby zapłon i wybuch palnych gazów.
Tytan posiada w swej atmosferze pewną chemiczną niezwykłość. W śladowych ilościach występuje tam tzw. diacetylen. Dwa wiązania potrójne w niewielkim węglowodorze. Substancja wybitnie niestabilna, urzekająca swoją budową, którą to wyobraża poniższy wzór półstrukturalny:
Prócz wyżej wymienionych komponentów, Tytan zawiera również benzen, karbokationy oraz cyjanowodór (wybitnie trujący gaz znany jako kwas pruski). Poza tym rozproszone tholiny (podobne do tych, które pokrywają powierzchnię niektórych ciał niebieskich, głównie odległych, lodowych, np. Plutona i Charona, tworząc charakterystyczne czerwonawe zabarwienie).
6. Księżyc ziemski
Ciało to posiada szczątkową atmosferę, której łączna masa nie przekracza dziesięciu ton. Złożona jest głównie z helowców (gazów szlachetnych XVIII grupy UOP), czyli. m.inn. helu, agonu, neonu, jak i również z niedużej ilości metali alkalicznych I grupy: sodu oraz potasu, a także bardzo drobnego pyłu zawieszonego w atmosferze. Metale alkaliczne, jak podaje literatura, występują tam również w stanie wolnym. Niskie stężenie, nieobecność utleniaczy, to wszystko umożliwia pozostawanie tych nadzwyczaj aktywnych pierwiastków w stanie wolnym. Na ziemi byłoby to trudne. Sód i potas są silnie reaktywne, rozkładają wodę. Ich kontakt z wodą skutkuje gwałtowną reakcją i nierzadko zapłonem (wydzielonego wodoru wobec silnego ogrania układu w atmosferze powietrza). Spośród helowców istniejących na Księżycu warto wymienić radon, a konkretnie jego izotop Rn-222. Nuklid ten jest również obecny atmosferze ziemskiej. Jest promieniotwórczy (okres półrozpadu blisko 4 dni, rozpad alfa).
7. Mars
Atmosfera Marsa jest bardzo cienka, ok. 100x mniej obfita niżeli ziemska. Znaczna jej część, bo aż ponad 95% objętościowych to dwutlenek węgla. Reszta to azot (3%) jak i argon (2%). Reszta komponentów to składniki śladowe. Interesującym jest fakt, iż atmosfera Marsa jest, tuż obok ziemskiej jedyną w US, która jest przezierna. Za wyjątkiem okresów występowania burz piaskowych, podczas których pył i drobne ciała stałe unoszą się w atmosferze czerwonej planety czyniąc ów atmosferę nieprzejrzystą. Poniżej zdjęcie Marsa z przejrzystą atmosfera oraz tą podczas burzy piaskowej:
8. Uran oraz Neptun
Odległe planety US., dwie ostatnie pod względem odległości planet od Słońca. Są zbliżone masą oraz wielkością, mają też nieco podobne składy chemiczne. Te gazowe olbrzymy składają się przede wszystkim z cząsteczkowego wodoru (H2): Uran posiada go aż 72,5% w swojej atmosferze, a Neptun: 80%. Drugie miejsce stanowi hel: 15,2 oraz 19%. Szczególnym gazem jest w obu przypadkach metan, CH4. Dla Urana jest to 2,3%, a dla Neptuna ok. 1%. Niewiele, ale wystarczająco, aby nadać tym obiektom piękne turkusowe i niebieskie kolory. Metan posiada zdolność do absorbowania fal świetlnych czerwonych, emitując błękitną barwę.
Istnieje grupa ciał niebieskich, które posiadają bardzo cienką atmosferę, w dodatku pojawiającą sie okresowo. Dzieje się tak m.inn. u planet karłowatych z Pasa Kuipera, które są zbudowane głównie z zestalonego azotu oraz metanu i w chwili zbliżania się do Słońca ich powierzchnia ulega lekkiemu ogrzaniu i zamarznięte gazy sublimują, aby wraz z ponownym oddaleniem się tych ciał od Słońca zresublimować osiadając na powierzchni w postaci azotowego i metanowego lodu.
96 views
