空氣中的氮氣會不會是史前文明核戰的結果?

2020-07-27 魯超

​一下解決了,為什麼沒有史前文明遺蹟,為什麼地球有那麼多氮氣。為什麼其他行星上面氮氣這麼少而地球氮氣這麼多。

根據我的第六感,這應該是真的!請幫忙求證

以下是各大行星的大氣成分說明(來自百度)

水星只有微量的大氣。水星的大氣極其稀薄。實際上,水星大氣中的氣體分子與水星表面相撞 的頻密程度比它們之間互相相撞要高。出於這些原因,水星應被視為是沒有大氣的。「大氣」主要由氧,鉀和鈉組成。

金星大氣中,二氧化碳最多,佔97%以上。同時還有一層厚達20到30公裡的由濃硫酸組成的濃雲。金星表面溫度高達465至485度,大氣壓約為地球的90倍。

至於地球、、、、不解釋

火星大氣中,二氧化碳最多,佔95%以上。,其次是氮2-3%、氬1-2%,此外還有少量的氧和水蒸氣。火星大氣層與地球大氣層都有氮存在,這是火星與地球最大的相似之處。火星大氣的密度不到地球大氣的百分之一,表面大氣壓500~700毫帕。火星大氣溫度垂直分布與地球不同:由表面至50公裡高度

木星與土星都屬於巨行星,它們體積、質量大,表面溫度低,主要由氫、氦、氖等物質組成。衛星數目多,有光環。

天王星大氣組成:83±3%氫分子 (H2)  15±3%氦   2.3%甲烷   0.009%(0.007-0.015%)重氫化合物 (HD)   氨硫化氫 (NH4SH)   甲烷 (CH4)

海王星的外面一層是氫、氦、水和甲烷組成的氣體的混合物,而甲烷賦予了海王星雲層藍色的外觀。

​樓主的腦洞有點大啊,可是我喜歡~~~。

其實,氮元素在宇宙中真的很稀少,具體見下圖。

空氣中的氮氣會不會是史前文明核戰的結果?

氮元素不僅比鄰近的碳、氧少很多,就是和比它更重的氖、鐵相比,都要少很多,這是我們討論一切的前提。至於氮元素怎麼來的,其他答主講過了CNO循環,我們就不多說了。

按照目前的理論,我們的太陽系來自第二代恆星爆發後的產物,所以在46億年前各大行星形成之初,大體上元素組分是一樣的,氫和氦最多,然後是氧、碳、氖、鐵、氮、矽、鎂、硫。然而之後為什麼八大行星各自不同呢,我們首先大致了解一下這幾種元素的化學性質:

氦最慘,不能和其他元素化合,因此最輕(4)。

氫其實還好,它容易和氧、氮、碳化合,形成水(18)、氨(17)和甲烷(16)。

再看看碳,碳會和氫結合形成甲烷,碳還可以跟氧生成較重的二氧化碳(44),並進而和其他元素生成碳酸鹽。碳酸鹽基本都是固體,一部分可溶於水。碳元素還會搭起長鏈有機物的骨架,分子量大的有機物都不太容易揮發。

空氣中的氮氣會不會是史前文明核戰的結果?

氮和碳類似,最簡單的化合物是氫化物:氨(17)。單質氮氣(28)比較穩定,氮可以形成硝酸鹽,幾乎都可以溶於水。

氧氣(32)的反應活性很強,很容易和各種元素形成氧化物,金屬氧化物大多是固體,非金屬的氧化物一般也比較重,氧還容易形成含氧酸和含氧酸鹽。

氖(20)和氦一樣,幾乎沒有任何反應性。

鎂是金屬固體,不容易揮發,而且由於矽酸鎂的熔點超級高,當別的礦物已經處於熔融狀態,密度降低的情況下,它卻仍然保持固體本色,不斷往下沉,終於沉底到地幔。所以地球上的鎂元素基本保留,讓它穩坐地球元素排行榜第四把交椅。

空氣中的氮氣會不會是史前文明核戰的結果?

單質矽是固體,其主要的化合物中,只有氟矽烷、氯矽烷和氫矽烷是氣體,這些矽烷的反應活性還很強,很容易生成矽酸鹽或者氟矽酸鹽。

此外,矽的氧化物二氧化矽是固體,熔點1650度,碳化矽是超級難熔的固體,熔點大約2700度,各種各樣的矽酸鹽更是固體,也都是超級難熔的物質,只有到了地幔中的高溫才會熔融。

這裡插播一個笑話,矽元素:「來吧,氧mm,不要總在外惹事了,來跟我一起過日子吧。」於是氧元素和矽元素結合成了穩定的矽酸鹽礦物,過起了安安穩穩的小日子,氧順便帶來了一幫矽的小姨子們:「那家美女」(鈉、鉀、鎂、鋁)。

硫是一種親銅元素,容易和各種金屬形成硫化物礦物。另外硫也容易和氫形成硫化氫(34)。

鐵就不用說了,妥妥的固體,最重,鐵定沉入星球的最核心了。

空氣中的氮氣會不會是史前文明核戰的結果?

好了,說完了化學性質,讓我們看看都有哪些因素會影響行星的大氣演變。

1,自然散逸

最多的幾種元素中,鐵、矽、鎂的化合物主要都是固體,因此牢牢的固定在類地行星上。比如它們在地球上分別是地核、地幔和地殼裡除了氧以外最多的元素。


而其他元素就比較「輕浮」了,首先是最輕的氦(4),然後是甲烷(16)和氖(20),氨(17)和水(18)由於氫鍵的原因,沸點較高,因此多留了一點。

也就是說,即使把一個星球孤零零的放在那,大氣也會自動分出輕重高低,輕的就更容易散逸到太空。各種氣體散逸速度大致排序如下:

氦(4)、甲烷(16)、氖(20)、氮氣(28)、氧氣(32)、二氧化碳(44)、氨(17)、水(18)

這裡氨和二氧化碳排序不確定,請大神指教。

空氣中的氮氣會不會是史前文明核戰的結果?

散逸比率,純粹按照氣體計算。考慮整個星球的大氣演變還需要考慮氫鍵、反應性等。(本圖引用土豆泥,感謝!

2,太陽風

太陽在無時不刻向外「吹風」,其實吹的是帶電粒子,靠近的星球比較慘,大氣每天受到衝擊,較輕的元素(主要是氫、氦)就這樣被「吹」跑了。

最近的水星根本形成不了大氣。

沒有磁場的星球尤其慘,比如金星轉速太慢,形成不了磁場,太空探測器發現了一條向地球軌道延伸的彗星狀尾巴。

地球比較好,有磁場保護,平常時候大部分帶電粒子偏轉,但太陽風力過強還是會「擊穿」它,讓我們看到美麗的極光。

火星比水星大,距離太陽的距離是水星的四倍,但人們認為太陽風已經將其原有大氣的三分之一剝離,只留下了地球大氣密度的百分之一。

據測定,火星大氣剝離的速度約為每秒100克。

因此,靠近太陽的四顆類地行星表面很難找到大量的氫和氦,就好像幾個被太陽風剝光氫氦衣服後,只剩下幾個石質裸核。

而較遠處的類木行星受太陽風影響極小,因此還能披上厚厚的氫氦衣服。

空氣中的氮氣會不會是史前文明核戰的結果?

太陽風把類地行星上的輕元素吹走了好多……

太陽風實質是加速了自然散逸。

3,引力

沒錯,就是引力。越大的星球「抓住」較輕物質的能力越強,比如質量最大的木星和土星的大氣幾乎全由最輕的氫、氦組成,中間一層厚厚的金屬氫,最中間是一個相對較小的石質內核。

空氣中的氮氣會不會是史前文明核戰的結果?

而較輕的天王星海王星的大氣成分和木星差不多,也主要以氫氦組成,厚度卻薄了很多,內部是一個冰、氨和甲烷組成的中間層,所以也稱為「冰巨星」。

空氣中的氮氣會不會是史前文明核戰的結果?

引力實質是阻擋自然散逸。


好了,根據以上幾種效應的疊加,我們再把八大行星一個個過目,看看有沒有什麼神跡,兼回答樓主的問題。

水星,沒啥說的,離太陽最近,該吹的都被太陽風吹光了,只剩那麼小一點。

空氣中的氮氣會不會是史前文明核戰的結果?

看看水星被太陽摧殘成什麼樣子?

金星,沒有磁場,小分子都被太陽風吹光了,連水分子都被紫外線切割成氫氣和氧氣,然後再吹走。只剩下二氧化碳,引起了溫室效應。

之所以大氣如此之厚,可以理解為氣溫失控以後,把地殼(似乎應該是金殼哦)裡的碳酸鹽都「蒸」出來二氧化碳,又加劇了溫室效應。

空氣中的氮氣會不會是史前文明核戰的結果?

空氣中的氮氣會不會是史前文明核戰的結果?

地球,相當合理啊,不是嗎?該走的走了,不該走的都留下來了,只能用人擇原理來解釋了。

什麼?你問地球上為什麼這麼多氮氣?

地球的大氣層質量很大嗎?有人計算過,約為5.3*10^15噸。而地球質量呢?約為6*10^21噸。這中間就查了6個數量級啊。

地殼裡的氮元素只有17ppm,簡直和鈮、鎵、鋰等稀有元素差不多了。

氮元素對生命堪稱營養元素,然而生物圈能需要多少氮元素呢。氮循環和氧循環、碳循環相比,是在是不值一提了。

空氣中的氮氣會不會是史前文明核戰的結果?

地球上的氮循環。

火星,相對於地球,引力還是稍小了點,氮氣沒留住,氧氣一部分吹走了,一部分結合成二氧化碳,一部分固化於氧化鐵表面。

空氣中的氮氣會不會是史前文明核戰的結果?

木星,土星等類木行星就更簡單了,越大的星球裡面氫氦基數越大。就那麼多氮元素做分子,就看你能留下多少氫氦做分母咯。

空氣中的氮氣會不會是史前文明核戰的結果?

這才是我們行星界的驕傲,原始元素保存的最完好。

其實,樓主不如從下面這個思路開腦洞,生命可能來自火星,理由就是固氮。

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有人說直接貼結論,其實很顯而易見了啊:

1,宇宙中的氮本來就不多,就看誰能留得住咯。

2,自然散逸,考慮化學性質,能形成化合物的更容易留下

3,具體到每個行星上,還要考慮以下因素:

a)太陽風(距離太陽遠近、磁場等)

b)引力(行星大小)

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