Некоторые публикации на канале порождают у читателей вопросы. И иногда, что приятно, правильные. Не, скажем, что именно курил автор в моём лице (это никого не касается), а – по сути дела. В данном же случае речь пойдёт о статье, в которой затрагивается тема «химического истощения» планет. Необратимой потери ими определённых химических элементов.
Если повторить содержание публикации вкратце, – при дифференциации недр землеподобной планеты тяжёлые элементы опускаются в «железное» ядро. Там, поскольку температура высока, вещество сильно ионизировано, и химические связи не образуются. С другой стороны, элементы относительно лёгкие выдавливаются в нижнюю мантию. Где вещество переходит в твёрдую фазу и образует химические соединения. В том числе, рождаются и молекулы газов, но они остаются «растворёнными» в камне.
Условия для разделения фракций складываются лишь в верхней жидкой мантии, откуда, через жерла вулканов, газы (в том числе и водяной пар) поступают в атмосферу. И уже из атмосферы могут уйти в космос. Таким образом, планета постоянно теряет водород, углерод, азот… Спутник Юпитера Ио приводился в качестве примера того, чем дело может кончиться. Из газов на этом теле остался только самый тяжёлый – сернистый. Чего-либо водородсодержащего на Ио уже давно нет в принципе.
...А сернистый газ ещё есть. Вырвавшись из вулканов, он разлагается радиацией (такое возможно только на Ио, летящей в сверхмощном радиационном поясе Юпитера) на кислород и серу. Причём первый уходит в космос, а сера оседает в виде снега, расцвечивающего кору спутника в мерзкие тона…
И, кстати, о вопросах. Некоторых, умеющих считать читателей сразу удивило, почему после разрушение молекулы SO2 кислород – О2 (атомная масса 32) улетает, а буква S (атомная масса 32) падает вниз. Это всё потому что О2 – газ, а сера – твёрдое вещество. В условной атмосфере Ио кислород присутствует в форме отдельных молекул, которые легко выбиваются из гравитационной ямы попаданиями закрученных в радиационном поясе частиц солнечного ветра. Сера же образует наночастицы – пыль или «снег». Снежинку так-то просто не выбить.
Второй вопрос, – не кончится ли на Ио кислород, если сера гоняется по кругу, выпадая на поверхность, расплавляясь вместе с корой в мантии и снова образуя там летучий SO2? Не кончится. Кислорода слишком много, – больше 30% от массы тела.
...Но и сера – не редкий элемент. На Земле её почти 3%. Столько примерно и на Ио… За десять циклов весь кислород может быть извлечён… К счастью, 3% серы именно в составе Ио, а не в составе коры и верхней мантии спутника. Там её с хорошей точностью 0%. Так, чтобы только поверхность запачкать… Сера – тяжёлый элемент и она концентрируется в ядре. Покрывая, в частности, земное железное ядро подобием океана.
На более холодных и «лёгких» планетах сера в железе ядра растворена. Основным материалом мантии в любом случае оказывается кремнезём – SiO2 – очень стойкое соединение. Даже той сере, которая в мантии есть, нужно сильно потрудиться, чтобы добыть кислород, восстановив что-то.
То есть, потери кислорода малы, потому что ничтожна и масса извергаемого газа. В основном вулканы Ио, как и земные, плюются магмой – жидким камнем. И даже более того, сравнительно с земной лавой, иоанская очень «сухая» – летучих компонент в ней крайне мало.
И тут может быть задан ещё один вопрос. Почему это кремнезём (атомная масса 60) всплывает, а железо с атомной массой 56, – тем более сера с массой 32 – тонут?.. Но ответ на него уже был дан выше. Там где химические соединения существуют вообще, не «всплывает» и не «тонет» ничего. Там-то всё застряло в унылой статичности... Дифференциации предшествуют расплавление и ионизация вещества, так что, сравнивать надо чистое железо с чистым же кремнием.
