¿Qué tan pesado de un gas podría formar una atmósfera en la luna?

Bueno, primero, puedes llenar un cráter o cubrir la superficie con un líquido respirable. ¿Pueden los humanos respirar líquido? Aunque no estoy seguro de si esto es bastante factible y seguro todavía. Además, aparte de los fluidos iónicos (que tienen una presión de vapor muy baja, propuesta para los telescopios de espejo líquido en la Luna), incluso los fluidos de alto peso molecular se evaporan al vacío. Por lo tanto, deberá cubrirlo con algo para evitar que el líquido se evapore. Puede ser una idea divertida de explorar en ciencia ficción.

Sin embargo, con gases livianos, oxígeno y nitrógeno como los que tenemos en la Tierra, es posible darle a la Luna una atmósfera de presión terrestre temporalmente. Depende de cuánto tiempo quieras que dure.

Una atmósfera delgada se desvanece rápidamente, en el orden de uno o dos años, a través del impacto de las partículas del viento solar que la arrastra.

Pero una atmósfera espesa podría durar mucho más tiempo, porque la atmósfera superior protege a la atmósfera inferior. Esto es de: Una atmósfera para la luna

Aquí hay algunos cálculos aproximados basados ​​en las cifras allí:

Solo alrededor de 10 ^ 8 kg al año serían arrastrados por el viento solar. La Luna tiene una superficie de 3.79 millones de kilómetros cuadrados, o 3.79 * 10 ^ 12 metros cuadrados. A diez toneladas por metro cuadrado, eso pesaría 3.79 * 10 ^ 16 kg.

Entonces, perdiendo 10 ^ 8 kg al año, duraría casi cuatro millones de años antes de que todo desaparezca por completo. Tomaría 100,000 años perder una décima parte de la atmósfera.

Esa es una atmósfera con una sexta parte de la presión de la Tierra en la gravedad lunar inferior. Para una presión total de la Tierra de 1 bar, necesitarías seis veces más, 60 toneladas de material por metro cuadrado, y llevaría 600,000 años perder una tienda de su atmósfera.

El artículo original al que se refiere aquí es de Richard Vondrak et al, y es de la década de 1970. Vea la página 342. Calcula que sería posible crear una atmósfera respirable en la Luna con una densidad superficial similar a la Tierra y que no alcanzaría demasiado alto fuera del pozo de gravedad de la Luna para ser estable, pero tendría que acumularse en masa 10 ^ 18 kg. La tasa de escape sería de 60 kg / segundo, por lo que sería de aproximadamente 1.9 * 10 ^ 9 kg por año. entonces una atmósfera tan masiva como esa, si pudiera crearse de alguna manera, duraría muchos millones de años, incluso decenas o cientos de millones potencialmente. (Tenga en cuenta que también escribió esto, Creación de una atmósfera lunar artificial, pero está detrás de un muro de pago para mí)

Entonces, una atmósfera lunar como la Tierra no es tan imposible como podrías pensar, al menos duraría un tiempo justo antes de que la pierda. Es posible que necesitemos un poco más de estudio.

Nick Hoekzema, un científico del instituto Max Plank sugiere que una industria lunar desarrollada en un futuro cercano que extrae rocas lunares para obtener metales podría producir fácilmente 10 ^ 9 a 10 ^ 10 kilogramos de oxígeno al año. Por lo tanto, podría mantenerse al día con la pérdida de los vientos solares, de hecho, continuaría engrosando la atmósfera. Un ambiente para la luna

Impresión artística de una luna terraformada

Terraformed Moon de Exospace en deviantART

Aquí hay un video conceptual de una Luna terraformada.

Hay muchos problemas para abordar. La superficie es muy seca, pero también las rocas no están hidratadas, por lo que si agrega agua también, obtendrá muchas reacciones químicas con ellas. Y también tiene hierro puro y otros materiales solo parcialmente oxidados. Por lo tanto, absorbería más oxígeno del que hay en la atmósfera de la Tierra antes de estabilizarse. Si hubiera agua, reaccionaría con la roca creando un océano alcalino con un pH de aproximadamente 10 u 11. Y las reacciones causarían que las rocas se expandan, causando probablemente terremotos fuertes durante miles de años.

También el vacío actual es un activo valioso. Podríamos encontrar que la Luna es más valiosa como un lugar cercano a la Tierra, de fácil acceso, con niveles muy altos de vacío fácilmente disponibles. Contaminación del aire en la luna

Por otro lado, una pequeña atmósfera en la Luna, por ejemplo, producida al explotar el 1% del arsenal estadounidense de armas nucleares, sería suficiente para detener los micrometeoritos, lo que podría ser una ventaja. Vea este artículo de Nick Hoekzema, científico del instituto Max Plank: Una atmósfera para la luna

Entonces también, al menos para empezar, la Luna es de gran interés científico como es. Seguramente queremos explorar primero el hielo en sus polos, las cuevas, etc. en las condiciones actuales de vacío, solo para ver qué hay allí y cómo funciona como está ahora, también para estudiar el registro conservado del sistema solar en los núcleos de hielo. , que puede retroceder miles de millones de años y estudiar procesos en las capas superficiales del viento solar, etc.

Pero a medida que descubramos más al respecto, ¿tal vez decidamos que está bien transformarlo?

Además, solo por mencionar esto, está el problema de: ¿qué pasa si la futura Luna pierde tecnología? Nuevamente, esto podría ser una divertida historia de ciencia ficción: medio millón de años en el futuro Luna sin tecnología, pero criaturas inteligentes adaptadas biológicamente a cada vez menos oxígeno, pero finalmente, no pueden evitar su eventual extinción.

O, si dura millones de años al reponer continuamente la atmósfera, ¿qué sucede en esos plazos más largos si finalmente la civilización que la creó pierde tecnología?

No sé qué tan probable es en escalas de tiempo cortas (más probable si hay tiempo para que evolucionen nuevas criaturas, por ejemplo, inteligentes pero sin manos). Pero algo en lo que deberías pensar si estás guiando a nuestra Luna hacia un nuevo futuro como ese.

Como alternativa más fácil, los humanos podrían vivir en cuevas o ciudades con cúpulas o podría cubrir toda la superficie lunar con un “invernadero”, en segmentos para lidiar con los principales impactos de asteroides en la Luna, llamados paraterraformación. Esto es algo que podríamos hacer de inmediato, y nos encontraríamos con algunos de los problemas, como los efectos de la atmósfera de la Tierra en el suelo y las rocas lunares, en una etapa temprana de esta manera, como algo que seguramente podría enfrentar a una escala tan pequeña. como una ciudad abovedada o cueva.

Vea, por ejemplo, la imagen conceptual de este artista de un Phobos paraterraformed (luna de Marte mucho más pequeña): Phobos paraterraformed

Ver también ¿Podemos terraformar la luna? Si es así, ¿qué tan difícil es? ¿Es posible con la tecnología actual, y cuáles son los principales desafíos que podríamos enfrentar al terraformar? (aquí en quora)

¿Cómo terraformamos la luna? – Universo hoy

¿Podemos terraformar la luna? ¿Un segundo hogar, al lado?

A Terraformed Moon de Gregory Benford sería un montón horrible como Florida

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De acuerdo, este es un cálculo al final de la lista, y un químico real puede demostrar que estoy equivocado, pero aquí va. La luna tiene 1/6 de la gravedad de la Tierra. Por lo tanto, necesitaría un gas seis veces más masivo que el aire para obtener el mismo nivel de presión en la superficie de la luna. (Esto ignora el hecho de que, sin un campo magnético, la radiación solar elimina los gases de la luna).

Según esta página web: Peso molecular: gases y vapores

… el aire pesa 28.966 kg / kilomole. Entonces, necesitamos un gas que pese seis veces más, o 173.976 kg / kilomole. El más cercano que puedo encontrar a ese peso es un refrigerante de clorofluorocarbono prohibido llamado R-114. Pesa 170.93 kg / kilomole. Sin embargo, no es transpirable y no hay una buena manera de hacer lo suficiente o llevarlo a la luna para darle una atmósfera.

1,2-diclorotetrafluoroetano

Según algunos trabajos de investigación que he leído, la Tierra puede haber tenido una atmósfera desde el momento en que era del tamaño de la luna. Hubiera sido una mezcla más o menos uniforme de vapor y dióxido de carbono, con algunas perdidas cada año por el viento solar, pero con una desgasificación continua que mantuviera cierto equilibrio. Según recuerdo, la presión no era tan alta, tal vez tres o seis veces la presión actual.

Mientras tanto, ocasionalmente nos golpearían asteroides hasta el tamaño de Ceres y Vesta, y probablemente al menos dos objetos del tamaño de Marte. Esas cosas entregarían más agua e hidroxilo, enriqueciendo así nuestra atmósfera, ya que eran más pequeñas que nosotros y habían desgasificado menos. (En objetos grandes, el calor de la radiactividad queda atrapado y hace que la temperatura aumente).

Si desea proporcionar a la luna una atmósfera, su mejor opción sería transportarla a un sistema solar que todavía tenga un disco protoplanetario, o al menos un disco de escombros, para que las cosas puedan chocar contra él.