Что может заставить ядовитый газ окутать мир?

В общем ничего.

Как я уже несколько раз упоминал подобный вопрос , ядовитые газы токсичны, потому что они легко вступают в реакцию. Это означает, что они, как правило, распадаются в короткие промежутки времени: например, диоксид серы имеет период полураспада в атмосфере около 24 часов, и даже долгоживущие вещества, такие как оксиды азота, не сохраняются более месяца или двух.

Чтобы получить постоянно ядовитую атмосферу, вам нужно выпустить столько выбранного вами яда, чтобы все, с чем он может среагировать, с ним среагировало. Это произошло один раз в истории Земли: Великое событие насыщения кислородом , и длилось где-то между 2000 и несколькими сотнями миллионов лет. Что касается более экзотических ядов, таких как хлор, их может не хватить во всем мире, чтобы выполнить эту работу.

Эта идея является темой романа Артура Конан Дойла « Ядовитый пояс » . В этой истории отравление вызвано прохождением Земли через ядовитый объем светоносного эфира . К сожалению, это, вероятно, больше не вариант для вас, поскольку было показано, что эфира не существует. Альтернативными вариантами могут быть земля, проходящая через плотное межзвездное облако цианистого водорода , или быстрорастущие бактерии, производящие токсичный газ, как во время Великого события оксигенации .

Другим примером из литературы является « Зодиак » Нила Стивенсона, в котором генетически модифицированные бактерии, способные высвобождать весь хлор, содержащийся в соленых океанах мира, высвобождаются в дикую природу.

Нанотехнологии.

Квазиживые самовоспроизводящиеся машины размером с клетку. По сути, это синтетические грибы, предназначенные для производства ферментов для добычи старых свалок и мусора.

Путем мутации или случайности они производят субъединицу дизассемблера, которая переносится в воздух. Он чрезвычайно токсичен, так как влияет на некоторые критические системы организма.

Псевдогрибы сбежали, попали в почву и распространяются по всему миру. Везде, где у вас есть компост, верхний слой почвы или мусор, они растут и выделяют этот смертельный газ в качестве побочного эффекта.

Давайте получим некоторые приблизительные цифры по этому поводу. Атмосфера Земли имеет массу примерно 5x10^18 кг. HCN кажется хорошим примером газа, смертельно опасного в низких концентрациях: рекомендуемый верхний предел воздействия в воздухе составляет 4,7 частей на миллион, а уровень непосредственной опасности — 50 частей на миллион. Та быстрая смерть, которую вы ищете, произойдет на более высоком уровне, скажем, 100 частей на миллион, что составляет 1/10 000. Итак, нам нужно примерно 5x10^14 кг HCN. Это действительно очень много.

Межзвездная среда действительно имеет низкую плотность. Примерно в 10^-13 раз больше плотности земной атмосферы, но давайте примем это в 100 раз больше, чем для необычного облака, 10^-11 атмосферы и 10^-4 атмосферы HCN смертельно опасны. Таким образом, Земля должна охватить в 10 ^ 7 раз больше объема атмосферы этого молекулярного облака. На самом деле это было бы возможно через несколько месяцев в этом облаке, поскольку Земля каждую секунду перемещается на расстояние, примерно в 3,5 раза превышающее эквивалентную глубину атмосферы.

(К счастью) причина, по которой это на самом деле не сработает, заключается в солнечном ветре, который поддерживает пузырь достаточно благоприятных условий вокруг Солнечной системы. Если бы система переместилась в плотное молекулярное облако, пузырь сжался бы, но я достаточно уверен, что Земля все еще была бы внутри него и не подвергалась воздействию молекулярного облака. В настоящее время он простирается далеко за пределы орбиты Плутона, назовем его сфероидом радиусом 50 а.е. Если оно уменьшится до радиуса 5 а.е., оно станет в тысячу раз плотнее, намного выше плотности облака.

Комета, состоящая из получистого HCN, упавшая на Землю, могла бы обеспечить достаточно. Нам нужно около 7,5x10 ^ 8 кубических метров замороженного HCN (плотность около 0,7 тонны на кубический метр), что составляет примерно 2-километровую комету. Это не вызовет массового вымирания, как импактор, а HCN вызовет. К счастью, кометы не бывают высокой чистоты.

Насколько реально ты этого хочешь? Достаточно реальным, чтобы это могло произойти (почему? — вы надеетесь это сделать?), или достаточно реальным, чтобы быть правдоподобным в художественном произведении?

Как вы, наверное, знаете, алмазы и графит («грифель» карандаша) — это чистый углерод . Они отличаются разной кристаллической структурой. Их называют аллотропами , а есть и другие.

Внимание: впереди спойлеры.

Полиморфы похожи на аллотропы, но термин аллотроп применяется только к элементам, а полиморф относится только к соединениям. Полиморфы чаще всего встречаются в минералах и органических соединениях (например, в фармацевтических препаратах). Существуют полиморфы льда (твердые$\mathrm{H_2O}$), но обычный лед, который зимой образуется на лужах (и который мы делаем в наших морозильных камерах и добавляем в наши напитки), - единственный, который может существовать при нормальном давлении. Однако в романе Курта Воннегута « Колыбель для кошки» говорится, что есть и другие, которые могут существовать при стандартном давлении. В частности, лед под названием «лед-девять» имеет температуру плавления$\mathrm{45.8\:°C}$ $(\mathrm{114.4\:°F})$, поэтому он стабилен при комнатной температуре — и, действительно, на большей части Земли. Он обладает тем дополнительным свойством, что если какая-либо жидкость (или газ)$\mathrm{H_2O}$соприкасается со льдом-девять, тут же замерзает и тоже становится льдом-девять. На протяжении большей части книги ледяная девятка тщательно контролируется и запирается. Но в конце концов он ускользает в окружающую среду и заставляет все океаны замерзать, и это в значительной степени завеса для человечества.

У кислорода тоже есть аллотропы . Самые известные из них – обычный атмосферный кислород.$(\mathrm{O_2})$и озон$(\mathrm{O_3})$, но есть и другие, включая тетраоксиген$(\mathrm{O_4})$, который является нестабильным (или метастабильным ). Википедия отмечает:

Трехатомный кислород (озон, O ₃ ) представляет собой очень реактивную аллотропную форму кислорода, которая разрушает такие материалы, как резина и ткани, а также повреждает легочную ткань. Следы его можно обнаружить по резкому хлороподобному запаху, исходящему от электродвигателей, …

Теперь предположим, что$\mathrm{O_5}$стабилен при стандартном атмосферном давлении и температуре. И предположим, что, подобно льду-девяти, он действует как катализатор, превращая$\mathrm{O_2}$(а может быть и$\mathrm{O_3}$) в$\mathrm{O_5}$, и что это преобразование очень трудно отменить (вспомните ускоритель частиц). Было бы вполне разумно ожидать$\mathrm{O_5}$не вступать в химическую реакцию$\mathrm{O_2}$делает (вспомните различия между характеристиками алмазов и графита). Как только это вещество попадет в легкие кислородного дышащего, оно превратит весь обычный кислород (включая, в конечном счете, вещество в гемоглобине) в$\mathrm{O_5}$, что не дало бы клеткам того, что им нужно. Вы бы задохнулись.

Или, может быть, это просто очень, очень плохо для вас — как озон.

я не знаю как$\mathrm{O_5}$был бы создан по довоенной технологии, но существование тетракислорода$(\mathrm{O_4})$впервые было предсказано в 1924 году в результате экспериментов с жидким кислородом — так что тогда существовала такая технология. Вам понадобится совсем немного ручного удара, чтобы объяснить, как кто-то охладил кислород до точки, где он конденсируется в жидкость, до температуры, близкой к температуре замерзания, и это вызвало$\mathrm{O_5}$кристаллы для образования. Когда им позволили оттаять, они не разложились, а скорее запустили цепную реакцию, подобную кошачьей колыбели , которая превратила весь кислород на планете в токсичные вещества.$\mathrm{O_5}$.

Глобальное потепление приводит к тому, что океаны становятся бескислородными, что приводит к образованию большого количества сероводорода. Предполагается, что это произошло во время пермско-триасового вымирания. См., например , http://geology.gsapubs.org/content/33/5/397.abstract Конечно, не все смертельно, по крайней мере, версия PT, потому что некоторые виды выжили.

Ничего не добавляйте, просто удалите кислород. Если парциальная концентрация кислорода в воздухе упадет, наши легкие не смогут удерживать кислород в крови. Действительно, выход в атмосферу с низким содержанием кислорода приведет к быстрой потере кислорода в нашей крови. Эффекты будут такими же, как если бы воздух был ядовитым, несмотря на то, что на самом деле процесс работает в обратном направлении.

Потеря самого кислорода довольно проста, просто сожгите что-нибудь, и свободный кислород будет израсходован. Единственная проблема заключается в том, что это не может быть углерод, так как фотосинтезирующие бактерии могут восстанавливать углекислый газ, поэтому у нас в первую очередь есть свободный кислород.

Двумя допустимыми альтернативами являются водород и железо. Два действительных источника либо из космоса, либо из земных месторождений. Выбор имеет значение, выходящее за рамки этого вопроса, поскольку все альтернативы имеют огромные «побочные эффекты». Я не буду подробно объяснять их здесь. Я имею в виду, что вопрос старый, и лучше спросить подробности в последующем вопросе.

Альтернативой водороду являются выбросы корональной массы или их серия, высвобождающая огромное количество водорода, который затем попадает на Землю, и огромное количество метана или сероводорода, выбрасываемого вулканизмом. Или просто глобальное потепление.

Железо на Землю могли принести металлические метеориты. Если отдельные метеориты достаточно малы, они будут гореть в атмосфере, связанной кислородом. Металлическая пыль или обломки могут быть остатками от формирования Солнечной системы или результатом успешного предотвращения падения астероида на уровне вымирания. Вулканизм может высвободить огромное количество железа, если все пойдет «как надо». Железо там внизу, просто вряд ли его что-то поднимет.

Такой глубокий вулканизм может также вызвать множество других вещей, которые сжигают и связывают кислород. Кремний и алюминий, например, довольно распространены и связывают кислород в силикаты или алюмосиликаты (также известные как горные породы), из которых жизнь не может высвобождать кислород.