Экзопланеты: другая химия
Есть мнение, что космос велик и все стерпит. В том смысле, что в космосе возможно все, и мы даже не можем представить себе, что именно. Данным мнением, в частности, руководствуются художники, подбирающие цвета для изображения экзопланет, исходя из собственных представлений о прекрасном. В целом же это мнение очень распространено со времен Аристотеля, постулировавшего наличие разных законов для «земного» и «небесного».
Для Земли и для человека особых физических законов не предусмотрено. Мы живем по законам космоса. Если что-то и как-то устроено в Солнечной системе, то лишь потому, что везде так… Таблица Менделеева – одна на всех. Получите и распишитесь.
Какие цвета могут иметь другие планеты
Цвет планеты при взгляде из космоса определяется прежде всего составом ее атмосферы. А выбор атмосферообразующих газов не так уж велик. Это либо вещества небулярные, образующие основу туманностей, либо вулканические газы. Либо – свободный кислород.
Небулярные газы – это водород и гелий с небольшой примесью соединений других наиболее распространенных во Вселенной элементов с водородом. Соответственно, кислород (третье место по количеству атомов после водорода и гелия), углерод (четвертое место) и азот (пятое) дают водяной пар, метан и аммиак. Для порядка стоит упомянуть производные от метана высокомолекулярные вещества, служащие основой жизни. И примкнувшую к компании лидеров серу. Сера – единственный из относительно тяжелых, но при том «массовых» химических элементов, охотно образующих летучее вещество – сероводород…
Вот, собственно, и вся исходная палитра природы. Водород и гелий можно не считать – эти газы способны удержать только планеты-гиганты. В остальном же углерод и сера отвечают за оттенки красного, а азот и кислород – за синий цвет. Желтый и зеленый в наборе для «раскраски» планет отсутствуют.
Планеты, таким образом, «одеваются» в белое, розовое и голубое. Бледно-голубой цвет Урана и более насыщенный оттенок Нептуна – это азот – аммиак. Кремовый на Юпитере и Сатурне – просвечивающий через аммиачные облака красный гидросульфид аммония. Атмосферы молодых Марса и Земли были углекислотными – розовыми.
Когда (и если) первичная атмосфера планеты сменяется вторичной, ситуация не меняется. Под воздействием космической радиации небулярные соединения «выгорают» – теряют водород, покидающий атмосферу планеты. Аммиак, таким образом, превращается в молекулярный азот, метан же и водяной пар в сумме дают углекислоту. Вулканические выбросы, опять-таки, состоят из водяного пара и углекислого газа по преимуществу. Таким образом, снова получаем голубой азот и розовую углекислоту, смешанные в той или иной пропорции.
...И тут надо сосредоточиться на двух моментах. Во-первых, речь об атмосферах. Если сквозь атмосферу просвечивает поверхность, то там могут быть желтоватый, бурый, серый, синий (кислород в составе воды) и зеленый цвета. Но зеленый – это наверняка хлорофилл – сложное биогенное соединение.
Во-вторых, речь, опять-таки, об атмосферах. А не о явлениях. Таких как «зеленые облака» на Земле. В определенных условиях преломление на минуты, и только при взгляде с определенной точки, может окрасить облака в салатовый цвет… В общем случае облака в атмосфере будут. Может, даже и из капель серной кислоты, как на Венере. Но цвет даже таких облаков – белый.
Почему все-таки не зеленый?
Планет с атмосферами из дающих зеленый цвет газов – фтора и хлора – нет. Это слишком редкие во Вселенной элементы… Но, казалось бы, мало ли? Жизнь, например, тоже во Вселенной должна быть редка, однако один пример мы наблюдаем. Фтор же в качестве атмосферного газа был бы не только приятен для глаз: считается, что зеленый цвет приятен, но и интересен. Ведь химически это ближайший аналог кислорода, даже превосходящий его активностью.
Тем не менее так получилось, что процессы синтеза, протекающие в недрах звезд, благоприятствуют появлению только определенных ядер. Кислород занимает третье по распространенности место, а фтор – никакое. В товарных количествах этот элемент звездами не производится.
Но проблема не в том, что фтора мало. И даже не в том, что нет ни химического, ни физического механизма концентрации этого элемента в определенном протопланетном облаке. Исключает существование планет с зеленым небом не нехватка фтора, а необходимость убрать из их состава кислород…
Как избавиться от третьего по популярности элемента? Разве что в порядке мысленного эксперимента. Но постановка такового требует корректности. Если уж менять кислород на фтор, то придется проделать это везде. Не только в составе атмосферы. Атмосфера, гидросфера и литосфера связаны круговоротом веществ.