Может ли Луна сохранять атмосферу?

Когда мы думаем о терраформировании тела в нашей галактике , Марсу уделяется много внимания как ближайшему потенциальному телу. Но как насчет Луны?

В настоящее время мы не в состоянии добавить атмосферу планете или луне, но это не невозможно и, вероятно, будет сделано в будущем.

Если мы добавим атмосферу к земной Луне, насколько она будет стабильной? Украдет ли его гравитация Земли? Защитит ли его магнитное поле Земли ?

Вопрос, навеянный ОЧЕНЬ неправильным ответом на недавний вопрос. Вы знаете, кто вы, спасибо за вдохновение.
Мои познания ограничены, а проблема массовая. Луне не хватает массы, чтобы поддерживать атмосферу.
@JamesJenkins: мне было интересно, сколько времени пройдет, прежде чем кто-то что-то сделает с этим конкретным ответом...
@PearsonArtPhoto, а теперь мне любопытно...
@JanDvorak: Скажем так, человек, который должен был лучше знать, хотя сайт space.stackexchange.com/q/12556/25 был о Луне...
Пояса Ван Аллена находятся намного ниже орбиты Луны, поэтому они не защитят.

Ответы (4)

Он может сохранять атмосферу, что и делает . Атмосфера чем-то похожа на высокосортный земной вакуум. Но это, вероятно, не то, что вы ищете.

Итак, что произойдет, скажем, с атмосферой размером с Землю на Луне? На самом деле произойдет много действительно интересных вещей. Во-первых, в самые длинные ночные дни атмосфера может замерзнуть. Он также будет иметь высокий уровень ветра в терминаторе день/ночь. Он потерял бы большую часть своей атмосферы (см. этот вопрос по физике ) из-за солнечного ветра и просто потерял бы из-за слишком большого количества энергии.

В итоге атмосфера останется, но только на 1000 лет (см. эту статью ). Купола, вероятно, лучший способ в обозримом будущем на Луне.

Чтобы проиллюстрировать это, Википедия предоставляет действительно четкую диаграмму , показывающую атмосферные частицы, которые будут прилипать, в зависимости от температуры и размера.

Диаграмма, показывающая, какие молекулы останутся в зависимости от температуры и размера

Не могла ли Луна получить ионосферу, которая несколько защищает ее от солнечного ветра, как Венера? И скорости ветра, которые супервращают атмосферу относительно Солнца намного быстрее, опять же, как погода на поздней Венере, чем вращается сама Луна, чтобы выровнять дневную/ночную температуру. 60% массы Луны составляет кислород, поэтому, хотя разнообразие потенциальных летучих веществ ограничено (нет углерода или азота), по крайней мере, нет недостатка в элементарном сырье для пополнения пригодной для дыхания атмосферы по мере ее выделения. Масса земной атмосферы составляет лишь миллионную часть массы планеты.
Солнечный ветер является менее серьезным эффектом, который в основном приводит к более мелким частицам. Частицы меньшего размера легче уплывают в ходе обычных процессов.
Но O2 не так уж и легок, и в любом случае у него есть потенциал пополнения, продолжающийся во времена эволюции. Антилопы в стадах могли дышать, размножаться, высоко прыгать и питаться оплодотворенными грибами в таком управляемом безумном мире.
O2 все еще слишком светлый для Луны. Смотрите мое последнее редактирование. Его можно было бы пополнить, но на самом деле ксенон — это та масса частицы, которая необходима, чтобы оставаться на Луне без пополнения.
Я думаю, что дневная температура Луны может достигать ~ 400 К, поэтому даже ксенон получит достаточно энергии, чтобы сбежать. Я подозреваю, что это будет медленный процесс (миллионы лет?), но не бесконечный.
Да, диапазон высоких температур Луны делает это сложным. Все еще...
В статье Universetoday говорится: «Огромная гравитация Земли будет тянуть лунные океаны вокруг планеты с 20-метровыми приливами». Мне очень жаль, но я не думаю, что статья, содержащая такие утверждения, заслуживает цитирования :-(
Это предполагает, что там был океан, и я не думаю, что это звучит неразумно... Если у вас есть сомнения, не стесняйтесь задать вопрос по этому конкретному вопросу.
Вероятно, Луну можно использовать для очистки воздуха и получения высококонцентрированного ксеона. :|
В связанной статье не говорится, что атмосфера сохранится только на тысячу лет. Откуда вы взяли эту информацию?

PearsonArtPhoto освещает основную проблему, заключающуюся в том, что молекулы света движутся так быстро, что достигают космической скорости Луны.

Средняя скорость молекул конкретного газа пропорциональна квадратному корню из (температура в Кельвинах, деленная на молекулярную массу) .

Я предлагаю пару газов с молекулярной массой выше ксенона (mw 54) , которые могли бы поддерживать атмосферу на Луне, учитывая, что в Солнечной системе очень мало ксенона.

Я думаю, что шансы на терраформирование Луны атмосферой очень малы, но это интересный мысленный эксперимент.

Бутан (mw 58). Состоит из обильных элементов. Со временем может разлагаться на более легкие углеводороды, особенно при взаимодействии с водородом солнечного ветра. Бутены или более тяжелые ненасыщенные углеводороды (например, бензол) могут храниться дольше.

Хлор Cl 2 (молекулярная масса 71). Не входит в десятку наиболее распространенных элементов Солнечной системы, поэтому его необходимо специально добывать или импортировать (земная морская вода содержит около 2% хлора по массе). Был бы стабилен сам по себе. , но будет окислять породы и, таким образом, покидать атмосферу, если в породах будет дефицит кислорода. Образует ряд газообразных оксидов, но они неустойчивы по отношению к разложению на хлор и кислород, поэтому не накапливаются. Будет реагировать с водородом солнечного ветра с образованием хлористого водорода, который имеет более низкую молекулярную массу.

РЕДАКТИРОВАТЬ 1: согласно Википедии, солнечный ветер представляет собой массовый поток около 10 9 к грамм с , большую часть которого составляет водород. При радиусе орбиты Земли 150 ⋅ 10 6 к м , это только:

10 9 4 ⋅ π ⋅ ( 150 ⋅ 10 6 ) 2 знак равно 3,54 ⋅ 10 − 9 к грамм к м 2 ⋅ с

или же 0,11 к грамм к м 2 ⋅ у е а р . Радиус Луны составляет 1740 км, поэтому она представляет собой 9.511 ⋅ 10 6 к м 2 поверхности солнечному ветру. Таким образом, общее количество водорода, полученного Луной от солнечного ветра, составляет около 3,367 ⋅ 10 − 2 к грамм с таким образом, скорость пополнения хлора Cl 2 , который был преобразован в HCl, была бы совершенно тривиальной по сравнению с невообразимо сложной задачей создания хлорной атмосферы на Луне. Я удивлен, что это число настолько мало.

Фотодиссоциация Cl 2 на два радикала Cl· (каждый из которых имеет меньшую массу, чем CO 2 ) может быть гораздо более важным механизмом потери хлора, но я не знаю, как его количественно определить.

РЕДАКТИРОВАТЬ 2: другая возможность - диоксид серы SO 2 (молекулярная масса 64) . Это, вероятно, химически более стабильно, чем любое из моих предыдущих предложений. Есть также возможный непреднамеренный источник: если масштабные строительные программы на Луне проводились с использованием серобетона , он мог бы разлагаться в присутствии кислорода до SO 2 . Серобетон похож на обычный бетон тем, что содержит заполнитель, но в качестве связующего используется расплавленная сера вместо традиционного цемента.

Не будет ли бутан плохо фотодиссоциировать?
Стабильность бутана @LorenPechtel является проблемой, я уже упоминал об этом. Но хлор фотодиссоциирует гораздо сильнее, чем углеводороды, отчасти потому, что он окрашен, а отчасти из-за меньшей прочности связи, см. cem.msu.edu/~reusch/OrgPage/bndenrgy.htm и en.wikipedia.org/wiki/Bond-dissociation_energy .
Я отправил space.stackexchange.com/questions/12597/… с упором на ксенон, поскольку это благородный газ, но я бы посоветовал вам опубликовать ответ, основанный на газе по вашему выбору.
@ Джеймс - я предполагаю, что это следствие формирования солнечной системы. Другими словами, разница температур в протопланетном диске. Я не могу найти температурные диаграммы, но, возможно, поэтому ксенон более редок в некоторых частях Солнечной системы.
@steverrill Вау! Я думал, что бутан разлагается легче, чем хлор.
@spacer Ксенон редко встречается в Солнечной системе по той же причине, по которой он редко встречается во Вселенной. Все элементы, кроме водорода, производятся путем ядерного синтеза, и этот процесс редко доходит до (умеренно) тяжелых элементов, таких как ксенон. Есть много аномалий, но обычно чем тяжелее элемент, тем он реже. en.wikipedia.org/wiki/Изобилие_из_химических_элементов
@steveverrill, и после введения атмосферы SO2 мы бы переименовали Moon в Stinky :).
@MatasVaitkevicius - Вонючие тухлые яйца - это H2S, а не SO2. Однако я бы не сказал, что какой-либо из них, включая хлор, можно квалифицировать как «терраформирование» Луны.
Хлора нет — неважно, если в породах не хватает кислорода, хлор займет его место. У вас не может быть хлорной атмосферы, пока вы не хлорируете всю доступную породу и не хлорируете вытесненный кислород. Обратите внимание, что для этого требуется в 2 раза больше хлора, чем кислорода.
@LorenPechtel Не так. Фтор вытеснил бы кислород, но хлор и кислород очень похожи по реакционной способности. С кремнием и алюминием кислород вытеснит хлор, а не наоборот. Общеизвестно, что реакции 2 AlCl3 + 3 H2O -> Al2O3 + 6 HClи протекают в прямом направлении. SiCl4 + 2 H2O -> SiO2 + 4 HClСледуя вашему комментарию, я только что проверил crct.polymtl.ca/reacweb.htm и обнаружил, что реакции с участием элементарного кислорода/хлора протекают (в направлении отрицательного deltaG) следующим образом: 2 AlCl3 + 1.5 O2 -> Al2O3 + 3 Cl2иSiCl4 + O2 -> SiO2 + 2Cl2
@LevelRiverSt Цвет меня удивил - я думал, что реакция с хлором протекает, но далеко не так быстро, как реакция с фтором.
Истинная термодинамическая реактивность @LorenPechtel Oxygen маскируется его странной электронной структурой, которая представляет собой значительный кинетический барьер для реакции en.wikipedia.org/wiki/Triplet_oxygen . Вот почему хлор и перекись водорода отбеливают органический материал при температуре окружающей среды, а кислород не вступает в реакцию до температуры горения около 250°С. Несмотря на то, что теплота образования CCl4 в два раза меньше, чем у CO2.
@LorenPechtel Обычно полезно взглянуть на таблицу электроотрицательности, чтобы получить общее представление о том, какой элемент вытесняет какой. Кислород имеет более высокую электроотрицательность по шкале Полинга, чем хлор (3,44 для кислорода против 3,16 для хлора), что означает, согласно этой шкале, что он является более сильным окислителем. Отказ от ответственности: это грубое сравнение, в котором игнорируется множество, иногда существенных, деталей. Например, различные возможные степени окисления.

Если я правильно помню, роман Стивена Бакстера «Лунное семя» (1998) исследует этот вопрос и дает ответ «да», он может поддерживать атмосферу, достаточную для поддержания человеческой жизни на поверхности в течение пары сотен лет, прежде чем она испарится. Вряд ли окончательно, но он не ленится, когда дело доходит до исследований.

Не упомянута пара моментов:

  1. У Луны действительно была атмосфера, когда на ней был лавовый океан. Оно длилось около 70 миллионов лет, и я думаю, что оно составляло около 100-1000 паскалей, или чуть меньше или чуть больше атмосферного давления на Марсе. Существует ряд различных оценок плотности и возраста лунной атмосферы.

  2. Луна полна невосстановленного железа, поэтому добавление кислорода в атмосферу заставит его реагировать с железом, создавая оксид железа. Ржавчина, другими словами. Так что вам понадобится еще больше кислорода, и луна начнет краснеть в богатых железом регионах.

Ссылка: Было ли окно ранней обитаемости для земной Луны? Ссылка: [Модель изначальной лунной атмосферы 2

Этот ответ будет улучшен за счет добавления ссылок.
Неправильный блок? Атмосферное давление на Марсе составляет около 0,006 бар.
Спасибо. Внесены исправления по обоим пунктам. Да, единицей измерения должны быть паскали, а не бары. Кроме того, я добавил дополнительную информацию о диапазоне и неопределенности, так как я не думаю, что числа все еще так хорошо ограничены в литературе. Цифры, которые я разместил, будут близки к минимальным значениям. По другим оценкам продолжительность достигает 70 миллионов лет.
Может ли Луна сохранять атмосферу?
СпросиСетьПолитика конфиденциальности1y, 0v