Можно ли использовать озон в биокуполе на Марсе?

Если мы имеем$O_2$при освещении УФ-излучением у нас на самом деле происходит много взаимодействующих реакций:

1. $O_2 + \gamma \rightarrow 2O$
2. $O_2 + O \rightarrow O_3$
3. $O_3 + \gamma \rightarrow O_2 + O$
4. $O + O_3 \rightarrow 2 O_2$
5. $O_3 + O_3 \rightarrow 3O_2$
6. $O + O \rightarrow O_2$

(1) производит зарождающийся кислород. Это медленно, и его скорость зависит от концентрации УФ.

(2) строит озон из зарождающегося кислорода. Это быстро.

(3) означает распад озона на нормальный кислород и зарождающийся кислород. Это очень легко сделать с помощью УФ-излучения (у него очень большое поперечное сечение).

(4), (5) и (6) приводит к распаду озона (или возникающего кислорода) обратно в нормальный кислород. Все они требуют, чтобы несколько$O$или$O_3$молекулы должны встретиться . Таким образом, это может произойти быстро только при высоком парциальном давлении озона.

Конечным результатом является то, что если вы зажжете$O_2$с УФ, вы получаете равновесную концентрацию$O$и$O_3$также. Если начать со всего озона или без одной молекулы озона, концентрация озона будет уменьшаться, потому что (4)-(6), или она будет нарастать, потому что (1), пока не достигнет этой равновесной концентрации. Эта равновесная концентрация будет зависеть от интенсивности УФ.

(2) и (3) не влияет.

Без него,$O_3$и$O + O_2$государства будут только наступать друг на друга, между тем они будут съедать много УФ-излучения. Но это может работать, только если есть много$O_2$также.

На Земле, даже в ионосфере, концентрация озона очень низкая: примерно 1:100000, а на высоте от 20 до 30 км. (Здесь есть большие различия, например, на южном полюсе гораздо меньше озона.)

Быстрый расчет: давление воздуха уменьшается вдвое примерно через каждые 5 км подъема. Таким образом, на высоте 20 км давление составляет около 1/16 атм. На 30 км это около 1/64 атм. Рассчитав со средним значением 1/32 и высотой 10 км, мы можем сжать его до 1 атм и высоты 300 м. Этот расчет неточен, но в нем нет абсолютной разницы.

Таким образом, нам потребуется слой чистого кислорода высотой около 300 м, чтобы получить такую ​​же защиту от ультрафиолета, как на Земле.

Примечание: одиночное стекло имеет лучшую защиту от ультрафиолета, чем этот озоновый слой, поэтому люди со светлой кожей не загорают и не обгорают за ними.

Таким образом, наилучшей защитой этого биодома от УФ-излучения было бы наличие в нем просто стеклянных стенок. Кроме того, озоновый слой не нужен.

Озоновый слой Земли имеет высоту около 10 км. Слой озона в несколько метров не блокирует УФ-излучение. Использование озона под высоким давлением потребует очень тяжелых куполов. Необходим тонкий И эффективный фильтр для УФ-излучения.