Dlaczego argon zamiast innego gazu szlachetnego?

Zauważyłem, że w atmosferze Ziemi i Marsa jest trochę argonu (1–2%). Sprawdziłem także Wenus, która ma 0,007% argonu, ale to wciąż więcej niż jakikolwiek inny gaz szlachetny w wenusjskiej atmosferze.

Sprawdziłem 4 zewnętrzne planety gazowe plus księżycowy Tytan i w większości nie udało mi się znaleźć Argonu wymienionego w ich składzie atmosferycznym. Jowisz jest wymieniony jako mający bardzo niewielką ilość śladowego argonu, który jest trudny do interpretacji, ponieważ umieszcza go w odniesieniu do helu, a następnie do Jowisza / Słońca, cokolwiek to znaczy. Księżycowy Tytan jest wymieniony jako mający śladowy argon bez określania żadnych liczb. Inni nie wspominali o argonie.

Dlaczego więc planety skaliste mają zwykle argon, a planety gazowe nie?

Dlaczego właśnie argon? Przypuszczalnie hel jest zbyt lekki i unosi się na szczycie i zostaje odtrącony przez wiatr słoneczny. Jest jednak jeden gaz szlachetny między helem a argonem, a mianowicie neon. Dlaczego więc nie mamy neonu w atmosferze zamiast argonu?

Edit: Może zewnętrzne planety nie mają argon, ale to wszystko opadł na dno, a tym samym nie wykrywa go? Jestem również ciekawy, gdzie Argon leży w „łańcuchu pokarmowym” syntezy jądrowej dla przeciętnej gwiazdy takiej jak nasze Słońce. Trudno mi jednak dostrzec, jak Argon-40 byłby bardziej zaludniony niż Neon-20.

Czytając trochę o tym, mogę uzyskać odpowiedź, chociaż kredyt, gdzie należy się kredyt, odpowiedź nie jest tak naprawdę moja:

https://www.reddit.com/r/askscience/comments/3wsy99/why_is_neon_so_rare_on_earth/

Kiedy planety połączyły się, prawdopodobnie wokół ich wewnętrznych planet było bardzo mało lodu / gazu, a atmosfera ziemska i woda (CH4, NH3, CO2 i H2O były 4 najczęstszymi poza lodowymi liniami mrozu ). Prawdopodobnie pochodziły one z asteroid i meteorów, które powstały poza linią mrozu, a później spadły na ziemię.

Neon jest piątym najczęstszym pierwiastkiem w Drodze Mlecznej, ale ponieważ wszystkie gazy szlachetne mają bardzo niskie punkty zamarzania, prawdopodobnie nie będzie to zbyt powszechne nawet w kometach lub meteorytach z tego samego powodu, że woda lub CO2 nie są wspólne w linii mrozu , Neony i inne gazy szlachetne prawdopodobnie pozostają wolne i nie gromadzą się w dużych kometach lub meteorach. (Szukałem, ale nie mogłem znaleźć artykułu, który by to zweryfikował).

Ale jeśli komety mają niską zawartość gazu szlachetnego, musimy szukać alternatywnego źródła. Mając to na uwadze, wracając do pierwszego ogniwa, argon powstaje w wyniku rozpadu radioaktywnego potasu 40, co tłumaczyłoby jego względną obfitość w porównaniu z bardziej powszechnym gazem szlachetnym, neonem. Hel (cząstki alfa) jest również wytwarzany w ziemi, a radon jest zbyt mały, ale radon również ulega rozpadowi - nie ma to jednak związku z twoim pytaniem.

Jeśli argon na planetach pochodzi głównie z potasu 40, należy spodziewać się, że ilość argonu będzie miała mniej więcej podobny stosunek do ilości potasu na planecie i nie będzie zależna od procentu atmosfery. Czynnikiem drugim jest również to, jak bardzo zdmuchuje się planetę przez długi czas. Ogólnie Wenus powinna być w stanie zatrzymać znaczną część swojego argonu w oparciu o masę atomową (40) podobną do CO2 (44), ale jeśli z czasem straci nawet niewielki procent swojego argonu, to też byłby czynnik.

Teraz, aby zobaczyć, czy jest to możliwe, powinienem sprawdzić kilka liczb, ale ostrzegam was, moja matematyka może być trochę zardzewiała.

Potas jest 7th najczęściej element w litosferze Ziemi na poziomie około 0,26% i około 0,0117% tej potasu potasu 40. Stosując bardzo szacunkowe o $2.3 \times 10^{19}$$(2.3 \times 10^{19}) \times (2.5 \times 10^{-3}) \times (1.17 \times 10^{-4}) =$$6.7 \times 10^{12}$lub 6,7 trylionów ton potasu 40 obecnie w skorupie ziemskiej. (Prawdopodobnie jest nieco więcej w płaszczu, więc te liczby są przybliżone)

Z okresem półtrwaniaokoło 1,248 miliardów lat, to wystarczy na ponad 3 pół życia, jeśli zaczniemy po późnym ciężkim bombardowaniu, co sugeruje, że nieco ponad 7/8 pierwotnego potasu 40 w skorupie ziemskiej rozpadło się na argon 40, więc powinno być , biorąc pod uwagę wiek Ziemi i obfitość potasu 40, nieco ponad 7 razy 6,7 trylionów ton lub, pozwólmy sobie grać w piłkę i powiedzieć nieco ponad 50 trylionów ton argonu, które powstały na ziemi w wyniku rozpadu potasu. (Ignoruję wszystko, co mogło powstać przed późnym ciężkim bombardowaniem, ponieważ zakładam, że mogło zrzucić część atmosfery z Ziemi lub ogrzać atmosferę na tyle, aby słońce mogło ją zdmuchnąć). Ponadto, przeprowadzając trochę badań, tylko 11% potasu 40 rozpada się na argon 40, 89% ulega rozkładowi beta w wapń 40, więc aby to zadziałało,

Masa atmosfery wynosi około 5 140 bilionów ton, a 1,288% z tego (według masy, a nie objętości) = około 66 bilionów ton, więc argonu, którego powinniśmy się spodziewać po rozpadzie potasu 40, a ilość argonu w atmosferze jest dość bliska . Część gazu argonowego mogła uciekać, a część nadal powinna być uwięziona w ziemi, ale liczby są wystarczająco blisko, aby zadziałać i myślę, że to bardzo prawdopodobne. Sugeruje również, że Ziemia straciła stosunkowo mało argonu w kosmos, co również pasuje do artykułu o ucieczce z atmosfery.

Drugi sposób, by na to spojrzeć, polega na tym, że Argon 40 stanowi 99,6% argonu w atmosferze, a nuklearna gwiezdna prawdopodobnie nie odpowiadałaby za stosunek zbliżony do tego (nie jest to typowe ogniwo gwiazdowe, ale Wikipedia twierdzi, że argon 36 jest najbardziej izotop wspólny). Rozpad potasu 40 wyjaśnia stosunek 99,6% argonu 40.

Jeśli zastosujemy podobne oszacowanie do Wenus, przy atmosferze Wenus około 94 razy większej od masy Ziemi i założymy, że podobna ilość Argonu-40 powstaje w skorupie Wenus, moglibyśmy z grubsza oczekiwać 1,28% / 60 lub około 0,02% argonu na podstawie masy w atmosferze Wenus, a być może, jeśli Ziemia straci dość duży udział swoich lżejszych elementów skorupy po gigantycznym uderzeniu, możemy spodziewać się nieco więcej niż na Wenus, może 0,03% lub 0,04% w przybliżeniu. Używając twojej liczby 0,007%, jest to mniej niż powinienem, ale powinien Wenus stracić większy udział argonu niż Ziemi, a także może wolniej uwalniać uwięziony gaz w skorupie niż Ziemia, ponieważ nie ma płytowe tektoniki, więc liczba Wenus również wygląda „w prawo”. To Potas 40 w skorupie. JA'

Interesujące pytanie. Nauczyłem się czegoś, badając to.

dlaczego konkretnie argon?

Zarówno hel, jak i neon są dość lekkie, mają tendencję do łatwego odparowywania nawet w niskich temperaturach i są chemicznie obojętne. Z tych wszystkich powodów razem nie zapadają w pułapkę, gdy powstają planety - a kiedy wpadają w pułapkę, łatwo wyciekają.

Argon jest po prostu wystarczająco ciężki, aby nie mógł łatwo uciec w kosmos, więc jego część może pozostać w atmosferze na dłużej.