Как у моей криопланеты, похожей на Титан, может быть чистое небо?

Я собираю воедино биологию и экосистему криопланеты, похожей на Титан. И я хочу, чтобы небо было ясным или почти ясным вместо сложной углеводородной дымки Титана, чтобы мои формы жизни, основанные на этане, могли использовать видимый свет для фотосинтеза.

Немного планетарной информации:

  • Магнитное поле примерно в две трети силы земного.
  • Давление на поверхности 120-150 кПа.
  • Атмосферный состав:
  • 90-95% азота.
  • 5-10% метан или водород, или их смесь.
  • 1-4% Этана (за счет испарения из озер, морей и океанов).
  • Следовые количества (< 1%) кислорода или какого-либо другого окисляющего газа или жидкости. Выбрасывается растениями в виде отходов.

Какие соединения могли образоваться естественным или биологическим путем, которые могли бы функционировать как прозрачный слой, поглощающий УФ-излучение? То есть эквивалент озонового слоя.

Достаточно ли менее 1% кислорода или другого окисляющего газа (при 120-150 кПа) для образования озонового слоя, способного поглощать 90-99% УФ-С и УФ-В света? Или требуется большее процентное содержание кислорода?

Может ли метан естественным образом реагировать с образованием прозрачных соединений, поглощающих УФ-С и УФ-В, концентрация которых была бы достаточной, чтобы действовать как эквивалент озонового слоя?

Добро пожаловать в Worldbuilding SE, FutureBoy, и поздравляем с хорошо изученным вопросом. Извините меня. Вы хотите добавить 1% кислорода в атмосферу с 5-10% метана и 1-4% этана? Это может быть пожароопасно.
Спасибо. Кислород находится в концентрации менее 1%. Фигура достаточно низкая, чтобы ничего не сгорело :)

Ответы (2)

Старый добрый водяной пар, H2O, поможет. На больших высотах падающее ультрафиолетовое излучение может расщеплять молекулы воды на водород и кислород. Кислород, в свою очередь, может ионизироваться и образовывать озон. если содержание воды в атмосфере увеличится, это естественным образом приведет к образованию озонового слоя.

Учитывая, что ОП хочет планету, подобную Титану, с ясным небом, стоит посмотреть на причину мутного неба реального Титана.

Оранжевый цвет, видимый из космоса, должен быть вызван другими более сложными химическими веществами в небольших количествах, возможно, толинами, смолоподобными органическими осадками. Считается, что углеводороды образуются в верхних слоях атмосферы Титана в результате реакций, происходящих в результате распада метана солнечным ультрафиолетовым светом, в результате чего образуется густой оранжевый смог.

Это говорит о том, что предположение о том, что метан может действовать как поглотитель УФ-излучения, не сработает. Фактически, метан, поглощающий УФ-излучение, заполняет небо Титаниана смогом.

Итак, мы вернулись к водяному пару и его способности образовывать озоновый слой.

Хороший ответ, но при температуре Титаниана вода замерзнет. Так что что-то, возможно криовулканические извержения, должно было поднять аэрозоли водяного льда в верхние слои атмосферы. Осуществимо... Все же я думаю, что газообразный слой был бы лучше.
Да, жидкая вода замерзнет. Это не предотвращает попадание водяного пара в атмосферу. Водяной пар представляет собой газ и в основном свободные молекулы воды. Ледяные вулканы — это самый простой способ поднять молекулы воды в верхние слои атмосферы. УФ-излучение расщепляет молекулы воды в верхних слоях атмосферы на кислород и водород. Кислород станет озоном.
Возможно... Почему этого не происходит на Титане?
Хороший вопрос. Похоже, что в атмосфере Титаниана очень мало водяного пара. Следовательно, если в вашем титаноподобном мире был значительный ледяной вулканизм (много ледяных вулканов), водяного пара могло быть достаточно. Низкая гравитация может означать, что извержения достигают его атмосферы выше, чем на Земле.
Сколько потребуется криовулканизма? Сколько льда нужно поднять в верхние слои атмосферы?
Я предполагаю справедливый немного. В основном вам нужно работать в обратном направлении. Оцените плотность озонового слоя, препятствующего превращению метана в толины в УФ-фотолиз. Это даст количество кислорода, образованного из воды, выброшенной в верхние слои атмосферы. Теперь вы знаете, сколько воды извергается из криовулканов. На самом деле будет выброшено больше воды, чем достигнет верхних слоев атмосферы. Вам также необходимо учитывать скорость потери озона и его пополнения.
Вы знаете, что на Плутоне есть дымка из водяного льда. Ведущая гипотеза состоит в том, что ветры взрывают горы, поднимая кристаллы льда высоко в атмосферу. Вероятно , это не сработает для планеты с более существенной гравитацией — марсианской или выше, — но, возможно, несколько гигантских гор (вулканов?), похожих на вулканы Марса, могут сработать. Или, возможно, облака наковальни высотой в стратосферу от экваториальных штормов...
@FutureBoy Интересная гипотеза о тумане водяного льда на Плутоне. Плутон оказался очаровательной планетой.
Несомненно, это оказалась очень интересная планета. Вот источник гипотезы о горах: ссылка Интересно, могут ли еще не открытые криовулканы на Плутоне извергать ледяную дымку вместо/вдобавок?

Для фотосинтеза может использоваться некоторая узкая метка в спектре дымки, где он прозрачен. Посмотрите на историю попыток исследовать Венеру и Титан, чтобы обсудить открытие таких окон и создание соответствующих инструментов.

Точно так же глаза любых местных жителей будут эволюционировать, чтобы использовать в своих интересах фактически доступный свет.

Обратите внимание, что небо может быть матовым и не давать связного изображения того, что находится на другой стороне, но все же пропускать полезное количество света. Вы получите общее свечение, а не узкий прожектор солнца.

Дымка Титана поглощает синий свет, оставляя только красный и немного желтого, которые могут пройти сквозь него. Я думал, что растения могут использовать ближний инфракрасный свет (который проходит сквозь дымку). Однако, если я выберу этот путь, моя планета будет просто безликим оранжевым шаром в космосе :/