Может ли в земном мире не хватать добываемого железа?

Вы все еще можете иметь такое же содержание железа, как и на Земле, без образования каких-либо полезных отложений. Мы думаем, что большая часть месторождений железа, которые мы добываем сегодня, возникла в период с относительно низким содержанием кислорода, за которым последовало значительное выделение свободного кислорода. Два основных события на Земле соответствуют Кислородной катастрофе (когда фотосинтезирующие организмы впервые появились в крупном масштабе) и Снежному кому (когда почти весь фотосинтез на некоторое время прекратился, что привело к постепенному обескислороживанию океанов).

Чем короче период низкого содержания кислорода, тем меньше у вас будет крупных отложений железа. Таким образом, если бы фотосинтез развился раньше (правдоподобно) и не было бы снежного кома (правдоподобно), вы не получили бы массивных ленточных образований железа, но все равно было бы примерно такое же количество железа, рассеянного по всей земной коре. Это сделало бы добычу полезных ископаемых очень непрактичной, пока вы не сможете эффективно обрабатывать большие объемы земли. (В качестве альтернативы у вас могут быть периоды с очень большой активностью выветривания, которая рассеет уже сформировавшиеся отложения. Это может быть интересно, если вы хотите исследовать мир с помощью более поздних технологий — там все еще будут большие залежи железа, но единственные выжившие будут быть очень труднодоступным; под водой, глубоко в горах и т. д.)

Это не помешало бы формированию всех видов месторождений - только гигантских полосчатых железистых образований, на которые мы в настоящее время сильно полагаемся. Но в прежние времена люди использовали железо из самых разных мест — вулканов, бактериальных «сгустков» и т. д. Однако с ними гораздо сложнее обращаться (вулканы обычно производят много магнетита, который гораздо труднее очистить, бактериальный материал чрезвычайно опасен). низкая добыча), чего может быть достаточно, чтобы оттолкнуть людей от работы с железом — с хорошей рудой это достаточно сложно. Месторождения с большим количеством примесей, таких как сера (включая пирит), также очень трудно обрабатывать, поскольку ранние человеческие технологии не имели хорошего способа избавиться от лишней серы (которая делает железо хрупким и практически бесполезным).

Другой подход может заключаться в увеличении количества «бронзовых месторождений». Проблема с бронзой заключалась не в том, что она была хуже материала по сравнению с ранним железом/сталью — во многих отношениях она была немного лучше. Проблема заключалась в том, что нужно было добывать медь из одного региона, а олово из другого — их геологическое образование имеет тенденцию держать месторождения далеко друг от друга. Таким образом, бронза ассоциировалась с торговлей на большие расстояния, а когда торговые сети вышли из строя, производство бронзы прекратилось, и люди были вынуждены полагаться на железо, которого было в изобилии практически везде. Но даже на Земле есть (а раньше было больше) месторождения, которыев основном «бронзовая руда» (возможно, именно так люди впервые разработали бронзу) — смесь медной руды и мышьяка в правильном соотношении, которая в значительной степени случайно дает вам бронзу. Сделайте их в изобилии в своем мире, и люди, возможно, никогда не пойдут на железо в больших масштабах. Метеоритный металл по-прежнему будет полезен (из него получают отличную сталь), но больше не будет приводить людей к общей обработке железа.

Однако самым сложным может быть выход из этого «стазиса». Одним из многих факторов, положивших начало промышленной революции, были дешевые железо и сталь. Если ваши цивилизации так и не прошли через ранний железный век, они могут не получить технологии, необходимой для крупномасштабной добычи и обработки железа. Это особенно верно, если вы идете по пути «хорошие залежи железа редки и труднодоступны». Но если вы хотите сохранить свою историю в «стазисе», вы можете игнорировать это.

Боковой подход может привести к дефициту древесины. Прежде чем вы узнаете, как производить кокс (технология индустриальной эпохи на Земле), уголь бесполезен для производства железа — см. выше «сера + железо = упс». В качестве дополнительного бонуса добыча большого количества угля сложна, так как вам нужны глубокие шахты, которые легко затопить. Так что, если древесины для производства древесного угля будет очень мало, железо станет еще дороже, чем на Земле. Это может быть идеальным решением для вас — оно сохраняет железные руды в основном такими же, как на Земле, но не делает их разумно пригодными для использования. Это делает метеоритное железо довольно крутым, но не требует крупномасштабной обработки железа. Он хранит там все ресурсы, готовые к использованию более развитой цивилизацией, не делая их полезными для «низкотехнологичных» (точно так же, как алюминия чрезвычайно много в земной коре, но больно уточнять). Еще одним преимуществом является то, что этот дефицит древесины может быть всего лишь крошечным периодом времени в геологических масштабах (поэтому никаких серьезных последствий для жизни и геологии за пределами лесов), но охватывать все существование вашего общества. Это может быть результатом изменения климата, или какого-то крупного паразита, к которому лесные массивы еще не приспособились, или даже древней цивилизации, которая уничтожила ресурсы и себя :P

Моя проблема в том, что я не знаю другого способа помешать людям добывать железо, кроме как сделать его чрезвычайно дефицитным, и я не знаю, будет ли это иметь растущие естественные последствия.

Людям требуется железо в организме — подумайте о крови. Без него мы не функционируем, а недостаточные запасы опасны с медицинской точки зрения , поэтому на практике люди не смогли бы жить в таком мире. Возможно, вид с другой биохимией.

Без того, чтобы железо было относительно распространенным в поверхностных слоях, люди не могли бы здесь функционировать, а для того, чтобы оно было достаточно распространенным в земле, необходимо, чтобы в какой-то момент оно появилось в крупномасштабных месторождениях, которые, по крайней мере, можно было бы добывать.

Итак, сразу же, отсутствие железа или исключительно редкое железо и люди - это не начало.

Вам нужно будет перейти к гуманоидам с другой биохимией.

Во-первых, будет ли планета с таким малым количеством железа, что его нельзя будет добывать, развиваться по-другому с геологической точки зрения? (Никакого никеля, конечно, для начала. Но меня это устраивает.)

Короткий ответ да, длинный ответ, вероятно, маловероятен.

Да, большинство вещей возможно, если они являются исключительными случаями на краю кривой нормального распределения.

Маловероятно, потому что такие планеты, как Земля, состоят из материала туманных облаков (мы думаем), которые не могут не быть богатыми железом (или, точнее, не могут избежать ожидаемого относительного изобилия элементов из-за того, как они будут созданы ). Как только там будет железо (а также будет и никель), вы получите планеты с железом, и оно, вероятно, сформируется на поверхности в результате геологической активности.

Во-вторых, мог ли я производить такое дефицитное железо, не меняя радикально земную биологию, заставляя моих существ использовать другой, менее эффективный минерал в качестве оксигенатора?

Не на мой взгляд.

Но поскольку я также предполагаю, что вы все равно не можете избегать железа, в этом нет необходимости.

Я хотел бы построить мир, похожий на Землю, в котором у людей не было бы доступа к железу, за исключением того, что можно собрать при ударах метеоритов, или, по крайней мере, до индустриализации. Это сделало бы сталь священным, «магическим» металлом, взятым с неба, и заставило бы их полагаться на бронзу в повседневном использовании.

Хотя железо, медь и сталь известны уже тысячи лет, большую часть этого времени основными металлами, обычно используемыми, были медные и железные сплавы.

Сталь, хотя и была известна, была чем-то вроде редкого и очень дорогого металла, предназначенного только для самых важных вещей: боевого оружия, жизненно важных инструментов. Это было бы похоже на Титаниум сегодня.

Ваша проблема в том, что люди любопытны. Если они найдут какое-то вещество, то тут же начнут пытаться его расколоть, смешать с другими вещами и черт знает чем. Они найдут Сталь случайно или намеренно, и после этого, поскольку они не умеют хранить секреты, это распространится. Появится сталь.

В доиндустриальные времена, чтобы сделать сталь (в частности) такой особенной вещью для людей, вам просто нужно было затруднить легкое получение хорошего железа. Это может легко означать, что самые легкие залежи качественного железа были, например, из метеорита и просто не так легко добывались.

Или вы могли просто заставить туземцев неправильно ассоциировать месторождение железа, которое они разрабатывают, со случайным метеором или кометой, которая «привела их к нему». Ничто не сравнится с хорошим случайным астрономическим событием, чтобы играть со склонностью человеческого разума находить связи, когда их на самом деле нет.

Вы могли бы сделать открытие процесса изготовления стали вдохновленным богами . Возможно, сам процесс был открыт или контролировался могущественной религиозной организацией, что позволило бы им контролировать его, ограничить и, конечно же, назвать «священным». Может быть, господствующая религия запрещает это, и это становится культовым секретом. Есть много способов сделать это.

Даже жадность: я узнаю, как делать сталь. Должен ли я (а) спешить и рассказывать всем или (б) держать это в семейной/клановой/религиозной тайне и пытаться заработать много денег и власти на этом знании? И если история говорит нам что-то, так это то, что (b) является выбранным вариантом для людей, столкнувшихся с этой «дилеммой».

Поэтому я бы посоветовал обратить внимание на социальную инженерию и психологию, чтобы сделать сталь такой важной вещью в вашем мире, вместо того, чтобы вносить множество неправдоподобных изменений, чтобы заставить железо быть таким редким. Политика, религия, жадность — это гораздо более мощные способы изменить мир, чем попытки переписать физику и биологию.

Вы могли бы затруднить добычу железа, если бы люди не были первой разумной жизнью на планете, если бы большая часть легкодоступной руды была добыта (и, возможно, доставлена ​​в космос). Большого или легко добываемого железа не будет, для этого потребуется очень продвинутая раса-предшественник. Однако это сделает дефицитными и другие материалы. Вы не найдете много ископаемого топлива или каких-либо других металлов на такой планете, так что это, вероятно, не сработает. Однако...

Был период в истории, когда стальные/железные инструменты в основном производились из метеоритов . Изготовление стали сложно, особенно на первом этапе, плавке, но многие железные метеориты не нужно плавить, так как в них уже мало примесей. Их не нужно сначала плавить, и плавка — это сложная часть, большая часть остального изготовления железных инструментов довольно проста и уже понятна. Конечно, это лишь временное состояние, и оно не продлится долго, технологии идут вперед, и люди будут продолжать попытки, как только узнают, насколько это полезно.

или, по крайней мере, не может добывать до полномасштабной индустриализации. Они могут собирать очень небольшие количества от ударов метеоритов, чтобы делать «волшебное» стальное оружие.

Конечно. Легко добываемая руда должна быть:

1. слишком глубоко под землей, чтобы современные технологии добычи могли достичь, или
2. связаны в минералах с высокими «термодинамическими барьерами», или
3. в высококачественных рудах, находящихся в местах, где не живут люди.

Конечно, животным нужно железо для гемоглобина, но не так уж много . Он может быть в почве, но не в извлекаемых количествах.

Я не знаю другого способа помешать людям добывать железо, кроме как сделать его чрезвычайно дефицитным.

Это совершенно разумно. Очевидно, вы отредактировали свой вопрос, поскольку, хотя «без железа» невозможно ... «трудно достать в пригодных для использования количествах» вполне разумно.

Опять же, экономика спасает положение.

У вас может быть планета с большим количеством железа, но железо находится в грязи, а не в руде. В чем разница между грязью и рудой? В руде достаточно железа, и она достаточно доступна, чтобы вы могли добывать ее с прибылью. Грязи нет.

(Это влечет за собой забавное последствие, заключающееся в том, что руда может превратиться в грязь, а грязь в руду только из-за стоимости товара или технологии, используемой для его получения, изменения или улучшения.)

Короче говоря, вы добываете любой минерал, только если он того стоит. Таким образом, если ваше железо было равномерно распределено по коренной породе, то потребовалось бы безумное количество дорогостоящих усилий, чтобы обработать достаточное количество породы, чтобы получить какое-либо железо, то есть: у вас есть грязь, а не руда.

Ваше железо может быть найдено в высоких концентрациях, но только в невероятно негостеприимной среде.

Все, что вам нужно сделать, это найти любой способ, чтобы затраты, необходимые для его извлечения, превышали ценность его обладания.

Вы можете возразить, что ваши люди не пользуются деньгами, у них нет экономики — это вообще не имеет значения. Время (и ресурсы, и риск), которые кто-то тратит на переработку грязи, как если бы это была руда, можно потратить на что-то другое. Если трата этого времени на что-то другое приносит больше пользы человеку (или племени), чем трата времени на извлечение железа из верхнего слоя почвы, они перестанут добывать железо из верхнего слоя почвы.

Ты сделал один железный меч в два раза лучше бронзового? И вам потребовалось в пятьдесят раз больше времени, и 5 парней погибли, чтобы это сделать? Будем придерживаться бронзы! (И вы уволены.)

Я не думаю, что вы можете даже стать похожей на Землю планетой, не производя пригодных для добычи месторождений железной руды. Большая часть железной руды, которую мы добываем, поступает из формаций полосчатого железа https://en.wikipedia.org/wiki/Banded_iron_formation , которые в основном были созданы как часть Великого события оксигенации. Без GOE в атмосфере нет кислорода, и, следовательно, планета не похожа на Землю.

Рассмотрим формирование планет. Бесчисленные астероиды сталкиваются друг с другом и образуют большой перегретый расплавленный камень. Естественно, более тяжелые элементы (металлы) со временем опускаются к ядру, поэтому Земля имеет (в основном) железное ядро. По мере того как частота ударов замедляется, а планета в конечном итоге остывает и начинает затвердевать, более поздние удары будут иметь тенденцию откладывать свои минералы близко к поверхности, что приводит к довольно обильному запасу минералов в верхних планетарных слоях.

Если вы хотите меньше поверхностных металлов, сделайте так, чтобы на этой планете после ее остывания происходило меньше столкновений с астероидами. Возможно, он образовался относительно поздно в результате столкновения двух или более крупных планетоидов в одну перегретую массу, так что к тому времени, когда поверхность остыла, астероидов осталось относительно немного. Я предполагаю, что это также уменьшит изобилие других металлов, но это может быть то, с чем вы можете работать.

Подойдет сочетание бедных руд, таких как таконит, и отсутствия топлива для его переработки. Возможно, большинство полосатых железных образований в вашем мире затоплены очень мелкими морями из-за давнего таяния ледников. Развитое общество могло бы рыть туннели на побережье, чтобы добывать железо, но им нужно было бы железо, чтобы создавать инструменты для добычи большего количества железа.

Кроме того, не забывайте, что без железа будет сложнее строить корабли, такие как галеоны, из-за трудностей деревообработки и многих частей корабля, сделанных из железа, и что ваше сельское хозяйство пострадает без железных инструментов, таких как лемехи, использующие железо на критических части.

Недавно терраформированный родовой мир без железных бактерий.

Современные концентрированные формы железа возникают в результате биологической активности: полосчатые образования железа возникают в результате большого события оксигенации из-за кислого исходного PH океана, поэтому железо может осаждаться в полосчатые образования железа; болотное железо происходит от автотрофных железобактерий, которые окисляют ионы двухвалентного железа в болотной воде.

Если бы растения были достаточно сильны в захвате/удержании железа или если бы бактерии не развили маталлореспирацию (процесс, который восстанавливает ионы трехвалентного железа до ионов двухвалентного железа) (растения получали бы железо с кислотой из камней), тогда было бы быть либо недостатком растворимого железа в воде, либо отсутствием возможности высоко концентрировать растворенное железо в пресной воде, ускользая от него в моря. Кроме того, если песчинки слишком мелкие/содержат избыток хрома/титана/алюминия, любое болотное железо будет непригодно для использования в буровых установках (поскольку оно не будет плавиться).

Для любой планеты, которая была безжизненной/безводной, только недавно терраформированной либо кометной водой (которая необычайно окислительна из-за УФ-излучения и космических лучей, поэтому не имеет растворимого железа), либо засеянием жизни, не было бы большого события оксигенации, связанного с с растворенным железом, слишком мало времени для образования залежи/терраформированные забыли внедрить железобактерии/внедрение растений, запирающих железо из болот/болота вообще не могли образоваться из планетарного рельефа, концентрированных железных руд не будет более 3 %, но не будет дефицита железа или других металлов.

Что касается культуры, то она может возникнуть в результате неудачной попытки колонизации, или мир может быть покинут какими-то другими цивилизациями, или мир заселен в результате какой-то межпланетной панспермии; в то время как какая-то эволюционная случайность предотвратила развитие металлодыхания у бактерий. Или колонисты не вызвались добровольцами, и мир должен быть обозначен как (позже покинутый) сельскохозяйственный мир; следовательно, намеренное лишение любых пригодных для использования месторождений железа / металла, кроме тех, к которым можно было получить доступ с помощью технологий космической эры, для имперской империи, которая отправила туда культуру.

Металлы для биохимии или планетарное магнитное поле? Да.

Металлы, которые станут доступными после масштабной индустриализации? Да.

Металлы, которые можно выплавлять с помощью примитивных технологий, создавая культуру железного века? Нет.