Возможно ли, чтобы почва пустынной экзопланеты была настолько богата медью, что ее поверхность в основном покрыта зелено-голубыми пустынями?

Соединения никеля.

источник

Никель почти так же распространен во Вселенной, как и железо; Я отсылаю вас к прекрасной таблице, опубликованной голландцами. Ядро Земли состоит из никеля и железа, из них же состоят многие металлические астероиды. Оксид никеля (на фото) потрясающего зеленого цвета, но многие соединения никеля имеют желаемый оттенок синего и зеленого.

. _

Соединения никеля

Никель известен прежде всего своими двухвалентными соединениями, так как наиболее важной степенью окисления элемента является +2. Однако существуют определенные соединения, в которых степень окисления металла находится в диапазоне от -1 до +4. Синий и зеленый цвета являются характерными цветами соединений никеля, и они часто гидратируются.

Гидроксид никеля обычно представляет собой зеленые кристаллы, которые могут осаждаться при добавлении водного раствора щелочи к раствору соли никеля (II). Он нерастворим в воде, но легко растворяется в кислотах и ​​гидроксиде аммония.

Оксид никеля представляет собой порошкообразное твердое вещество зеленого цвета, которое при нагревании становится желтым. Это соединение трудно получить простым нагреванием никеля в кислороде, его удобнее получать нагреванием гидроксида, карбоната или нитрата никеля. Оксид никеля хорошо растворяется в кислотах, но не растворяется в горячей и холодной воде.

Я мог представить себе, что планета, подвергшаяся поздней бомбардировке богатыми никелем метеоритами, могла бы иметь поверхность, обогащенную соединениями никеля.

Оливин.

https://en.wikipedia.org/wiki/Оливин

Минерал оливин (/ˈɒl.ɪˌvin/) представляет собой силикат магния и железа с химической формулой (Mg2+, Fe2+) 2SiO 4. Это разновидность несиликата или ортосиликата. Основной компонент верхней мантии Земли, [8] это обычный минерал в недрах Земли, но быстро выветривается на поверхности.

Оливин получает свой зеленый цвет от магния и железа. Это не редкость. Я подумал, что где-то должен быть песок зеленого цвета, потому что он состоит из оливина. Ага.

https://amazing.zone/green-sand-beach

Удачно названный зеленый песчаный пляж на Гавайях получил свой цвет от оливина.

Кажется, это сложно.

С точки зрения содержания меди примерно на 3 порядка меньше, чем железа, если мы посмотрим на Солнечную систему.

Это означает, что в среднем на каждый моль меди приходится около 1000 молей железа.

Что еще хуже, медь (8,96$g/cm^3$@RT, 8.02$g/cm^3$в жидком состоянии) также более плотный, чем железо (7,87$g/cm^3$@RT, 6.98$g/cm^3$когда она жидкая), это означает, что на дифференцированной планете железо будет плавать над медью, что сделает медь еще более дефицитной на поверхности, даже если вы начали с равным начальным содержанием.

Возможно, она пришла извне:

как правильно заметил Л. Датч, такое количество меди на поверхности планеты может быть не так уж распространено, и это можно отнести только к образованию планеты. Но как насчет импорта извне на более позднем этапе?
Я имею в виду: в метеоритах была обнаружена медь:

https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0032063320303056

В этой статье мы сообщаем о содержании и минеральных проявлениях меди в H-хондритах, идентифицируем минералы-носители Cu и интерпретируем их распределение в контексте процессов, которые должны были повлиять на родительские тела. Это приводит нас к предположению, что некоторые части астероидов S-типа содержат Cu в форме и количестве, которые удовлетворяли бы требованиям потенциально более экономически и экологически более эффективной эксплуатации.

Таким образом, вы могли бы создать в истории планеты событие, когда прилетело много астероидов с медью и заселило поверхность минералом.

Или помогла вулканическая активность:

да, медь обычно задерживается внутри планеты, а не на поверхности. Но вулканическая активность может консолидировать в них большие месторождения меди:

https://www.sciencedaily.com/releases/2015/02/150209113220.htm

Медь образуется вместе с вулканами, например, вокруг Тихоокеанского огненного кольца.

Профессор Бланди и его коллеги предполагают, что залежи меди формируются сегодня под многими действующими вулканами, включая вулкан Суфриер-Хиллз на крошечном карибском острове Монтсеррат, который извергается с 1995 года.

А затем, через несколько столетий, вам просто нужно землетрясение, или разлом дрейфа континентов, или (почему бы и нет?) еще один метеорит, чтобы обнажить эти большие залежи меди и создать вашу голубую пустыню.

Химически медь обычно находится в тесной связи с серебром и золотом. Мне рассказывали, что когда-то (даже с 1960-х по 1970-е годы) платежные ведомости медного рудника Анаконда в Монтане (в то время крупнейшего медного рудника на Земле, как по объему производства, так и по площади/объему) были получены исключительно из серебра и золота, полученных как побочные продукты производства меди, что было причиной работы рудника.

Однако, как отмечено в другом ответе, меди относительно мало по сравнению с такими металлами, как железо, магний, алюминий и щелочные металлы - примерно в тысячу раз меньше, чем железа.

Один из способов обойти это — что-то поглотило большую часть железа в коре планеты в какой-то момент ее истории (возможно, нанодобыча расы Прародителей, которые колонизировали галактику миллиард лет назад, а затем исчезли). Большинство других более распространенных металлов имеют либо белые, либо слабоокрашенные оксиды. Объедините это с длительным периодом эрозии, которая приводит к образованию россыпных месторождений золота на земле, и вы можете получить низменные районы, первоначально речные поймы или дельты, которые обогащены соединениями меди, но со всей корой, бедной железом ( за исключением горячих вулканических регионов, где извержения пополняли бы железо из мантийных пород).

Теперь переход от влажного к сухому превратил бы эти поймы в плоский, засушливый ил, который вместо того, чтобы окрашиваться в бежевый или оранжевый цвет из-за железа, мог быть от зеленого до синего из-за аллювиального обогащения медью.

Ваши пустыни могут быть голубыми не из-за медной пыли, а из-за водорослей.

Точнее, особый вид диатомовых водорослей , произрастающих на вашей планете, который странно устойчив к биологическому или физическому разложению и имеет особенно насыщенный синий цвет из-за своих фикоцианиноподобных пигментов. За миллиарды лет они могли накопиться, чтобы стать основным компонентом пыли и ила на вашей планете, и сдуться с ветрами, образовав огромные разноцветные дюны в ваших пустынях.

Пигменты имеют тенденцию к фотообесцвечиванию со временем под воздействием света, особенно ультрафиолетового. Возможно, постоянное производство водорослей достаточно, чтобы покрыть выцветшие пески, или ваш вид сопротивляется этому эффекту из-за какой-то странности в его силикатной оболочке или в смеси дополнительных пигментов в его цитоплазме.

Это сложнее, чем кажется. Большинство красных песков или почв являются результатом оксида железа (III). Подобные полуторные оксиды являются чрезвычайно распространенным компонентом почвы из-за нескольких специфических аспектов геохимии Земли. Полутораоксид меди в настоящее время является только теоретическим как независимое соединение, а оксиды более низкого порядка не только не распространены в почвах, но и не имеют синего или зеленого цвета.

Поэтому нам нужно взглянуть на геохимию, отличную от земной, чтобы это сработало.

Возможности, которые приходят на ум, включают:

Основные карбонаты меди.

В частности, малахит и азурит. Оба могут встречаться в земной геохимии, но условия, необходимые для окраски пустыни ими, не всегда присутствуют здесь, на Земле. Цвет малахита варьируется от темно-зеленого до бледно-зеленого цвета морской пены, а азурит — темно-синего. Теоретически, на особенно засушливой планете у вас может быть форма пустыни, где «песок» состоит из этих двух минералов, а не кремнезема, как это принято здесь, на Земле, и он должен иметь прекрасный сине-зеленый цвет, если смотреть из космоса. .

Оксиды никеля и/или хрома

Оксид никеля (II) и оксид хрома (III) имеют довольно приятный оттенок зеленого, и оба могут вести себя так, как требуется для окраски пустыни. Они оба потребуют некоторых сдвигов в геохимии, чтобы стать достаточно распространенными для достижения такого результата, однако, в первую очередь, нетипично низкая доступность железа в планетарной коре. Вы не можете получить синий цвет таким образом, но из космоса зелень можно легко принять за земную растительность при ограниченном беглом осмотре.

Некоторые гидратированные соли металлов

Гидратированный хлорид меди (I) имеет красивый зеленоватый цвет (фактически довольно близкий к вышеупомянутому оксиду хрома (III), дигидрат хлорида меди (II) и пентагидрат сульфата меди (II) имеют классический «медно-синий цвет», и несколько Другие ионные соли меди также дают аналогичные цвета, когда в кристаллической матрице присутствует вода. Аналогично обстоит дело с солями железа (II) с водой в их кристаллической матрице, которые имеют довольно своеобразный зеленый цвет морской пены. Чтобы это работало, жидкая вода должна быть относительно редкой, но вода должна быть химически доступной, чтобы соли могли образовываться и не высыхать, поскольку безводные формы неизменно имеют разный цвет.

Пара мыслей:

В книге «Война с Землей» газовый гигант, поджаренный соседней сверхновой, визуализируется таким образом, что металлическое ядро ​​при охлаждении разделяется на отдельные слои в зависимости от массы, так что каждый элемент образует получистый слой. В таком случае вся медь будет осаждаться в виде слоя, и если снять верхние слои такого тела, то в результате получится почти чистая медь. Учитывая время, атмосферу и износ, это может означать, что мир/звездная система, начинающаяся с чего-то подобного, может быть очень богатой медью.

Чуть более реалистично, если жизнь на планете сильно зависит от меди, тогда организмы могут изолировать всю возможную медь на планете, переваривая минералы и так далее. Теперь, если у вас есть вымерший или биологически отложившийся слой мертвых организмов, поверхность, которая станет вашей пустыней, может быть сильно обогащена соединениями меди (медный эквивалент диатомовой земли).

Оксиды меди бывают красными ( Cu ₂ O , также известными как куприт) или черными ( CuO ). Я работаю с купритом, и он тоже может выглядеть черным. Грунтовка красной оксидной краской основана на оксидах меди, как пример того, как они выглядят измельченными; остаток от полировки куприта очень похож на цвет ржавчины.

Однако карбонаты меди (основные , хлориды, сульфаты и ацетаты имеют синий или зеленый цвет. Некоторые из моих купритов имеют зеленоватые включения. Если вы сможете создать достаточное количество меди в своем мире, это не должно быть слишком сложно объяснить. Карбонат, например, образуется в (земных) условиях окружающей среды, как и хлорид в присутствии поваренной соли .

Подобно тому, как насыщение земных океанов кислородом, вызванное эволюцией фотосинтеза, привело к массивным полосчатым отложениям железа здесь, на Земле, возможно, что какая-то форма микроба могла вызвать и поддерживать концентрацию больших отложений зеленых соединений меди в течение несколько миллиардов лет. В отсутствие тектоники плит такие отложения не могли бы быть разрушены естественными процессами, поэтому даже очень медленно действующий биологический процесс мог бы со временем оказать огромное влияние.

Комбинация микробов, растений и даже животных может быть использована для объяснения концентрации почти всего, что в противном случае было бы маловероятным из-за чистой геофизики.

Мы используем бактерии для извлечения меди из руд , мы животные, использующие бактерии для концентрации соединений меди на поверхности планеты, которые в противном случае смешались бы с мантией на уровне, близком к среднему содержанию в Солнечной системе.

См. также: https://www.nature.com/articles/ismej200775 .

Просто чтобы дать другое представление - обратите внимание, что все на вашей планете может казаться зеленым (выглядящим) не из-за отражающих/поглощающих свойств материала (поверхности), на который вы смотрите, а из-за того, что свет, достигающий материала, не чисто белый, например:

• если выходной сигнал звезды голубоватый (не может быть полностью зеленым) , вместо того, чтобы распределяться по всему видимому спектру, все, на что вы смотрите, будет искажено в сторону этого цвета (представьте себе кого-то, чья рубашка ярко-красная под полуденным солнцем - под синим светом отражателя диско он будет выглядеть другим цветом)

• если атмосфера планеты блокирует часть светового спектра (также можно комбинировать с вышеизложенным), воспринимаемый цвет также изменится (обратите внимание, как большие пожары или извержения вулканов меняют цвета, тоже связанные, но разные: фотография, сделанная в полдень, по сравнению с восходом/закатом )

Вы можете комбинировать оба со всеми предыдущими ответами (например, вы можете иметь комбинацию голубоватой звезды + желтоватого песка, чтобы песок казался зеленоватым и т. д.).

Также учтите, что цветовосприятие в биологии вещь . Вспомните, когда появились те первые светодиоды (а до них — компактные люминесцентные лампы), какая у них была температура «холодного белого», например. были голубоватыми . Тем не менее, когда вы смотрели на клочок бумаги через несколько минут при включенном свете, вы могли бы поклясться, что бумага выглядела белой, а не голубоватой (тот же и более выраженный эффект, но в противоположном направлении, можно увидеть при оранжевом / красноватом свете свечи). Это потому, что ваш мозг выполнил автоматическую коррекцию баланса белого в соответствии со своим ощущением / памятью о том, как должна выглядеть бумага .