Hoe zou een op ammoniak gebaseerde wereld eruit zien?

Water heeft een paar effecten op aarde die voortkomen uit zijn eigenschappen.

• Invriezen en ontdooien van water brengt zeer hoge energiekosten met zich mee, en dat geldt ook voor ammoniak
• Vloeibaar water is het dichtst bij 4 graden, niet bevriezend
• Alkalische oplosbaarheid van ammoniak
• Ammoniak is brandbaar

Eén aanname – met uitzondering van ammoniak, de samenstelling van de planeet is meestal aards.

Als ik op de planeet sta, stel ik me voor dat je zeer diepblauwe oceanen zult zien. Hoewel ammoniak zelf kleurloos is, zullen sporen van aanwezige alkalimetalen de ammoniak een diepblauw uiterlijk geven. “Oceanen” en andere hoge ammoniakconcentraties tot opgeloste metalen zouden erg blauw zijn. Meren en mogelijk rivieren waarin meer metalen zijn opgelost, zullen een metaalachtig uiterlijk gaan krijgen en zeer gemakkelijk elektriciteit gaan geleiden. Zou kunnen zorgen voor een aantal interessante vlambogen op rivieren en meren.

“IJs” zal worden verbannen naar de diepten van deze meren en oceanen, niet naar de oppervlakte.

Het klimaat zou veel zijn. eenvoudiger … stromingen en warmtedistributiesystemen op aarde zijn sterk afhankelijk van de verschillende dichtheden van water bij verschillende temperaturen. In een ammoniakwereld bevindt het ijs zich op de bodem met geleidelijk warmere ammoniak naar de oppervlakte. Je palen zullen bevroren zijn met de “tropen” die buitengewoon vochtig zijn (ammoniakvochtig?). Er is waarschijnlijk een smalle band tussen de twee regios waar het gastvrij is om te leven … tropen en poolgebieden zouden alleen beschikbaar zijn voor die extremofielen.

Ammoniak en water bevinden zich op zeer vergelijkbare niveaus wat betreft Heats van entropie en fusie gaan, dus je zou een vergelijkbare snelheid van dagelijkse opwarming en afkoeling zien. Ammoniak verandert feitelijk zijn specifieke warmtecapaciteit en kost meer energie om op te warmen naarmate het warmer wordt … dus je ziet mogelijk minder dagelijkse temperatuurveranderingen als gevolg van verwarming.

Geen idee over de haalbaarheid, maar ammoniak is behoorlijk brandbaar . Als er een zuurstofcomponent in uw atmosfeer zit, zal ammoniak afbranden tot water en uiteindelijk tot NO2. Om eerlijk te zijn, denk ik dat een Ammoniakwereld per definitie zuurstofgebrek moet hebben, als dat zo was, zou het “waarschijnlijk veranderen in een stikstofrijke atmosfeer met water (veel aarde?)

Toegevoegd:

Rivieren kunnen uiteindelijk veel dieper snijden in een ammoniakwereld … water door calcium en alkalimetalen lost een beetje op, maar niet veel. Aan de andere kant zal ammoniak veel reactiever zijn en veel diepere greppels graven.Als deze hypothetische planeet en aarde een vergelijkbare samenstelling hadden, zouden de rotsachtige bergen enorme geulen hebben die diep zijn uitgehouwen door ammoniak te laten stromen uit de reacties met kalksteen.

Opmerkingen

• Het is onwaarschijnlijk dat kalksteen bestaat in een op ammoniak gebaseerde wereld. Kalksteen wordt gevormd uit calcium in de schelpen van het zeeleven – zeeleven in een ammoniakvloeistof zou om precies deze reden geen calcium gebruiken, dus zou je iets anders moeten gebruiken of helemaal geen schelpen hebben.
• Waarom zou je denk je dat rivieren en meren meer opgeloste materialen zouden bevatten dan oceanen? Met water op aarde is het ‘ precies andersom: oceanen zijn zout omdat alle rivieren hun mineralen (zouten) daar plaatsen, maar verdamping niet ‘ t verwijder ze; rivieren en meren zijn over het algemeen minder gemineraliseerd omdat het water erin wordt ververst door (niet-zoute) regen, terwijl het wegstromende water de opgeloste mineralen meeneemt.
• Het lijkt mij dat vrije zuurstof in de atmosfeer is vrij onwaarschijnlijk in de ammoniakwereld, het zou snel reageren met de ammoniak.
• @irigi – precies, het ‘ is wat ik bedoelde met ‘ ammoniak is brandbaar ‘. Vrije zuurstof zal in welke mate dan ook reageren met ammoniak en water / NO2 worden. Er is ‘ een aanzienlijke hoeveelheid informatie over de hantering van gevaarlijke stoffen rond de brandbaarheid van ammoniak … blijkbaar komt dit ook pas in recentere tijden naar voren.
• @Twelfth Ik wilde alleen maar zeggen dat ‘ ammoniak brandbaar is ‘ betekent niet ‘ t alleen gevaar betekenen van branden. Het betekent dat er na enkele (duizenden) jaren ofwel geen vrije ammoniak meer zal zijn, ofwel geen vrije zuurstof. Maar misschien bedoelde je hetzelfde, ik wilde het er gewoon op wijzen.

Als een solide, ammoniak is aanzienlijk dichter dan in vloeibare vorm (zie wikipedia). Dus elke ammoniak die stolde zou zich op de bodem van meren vormen. Dit zou slecht zijn voor alle ammoniakvissen in de buurt, omdat het ijs dat zich vormt op de toppen van watermeren voorkomt dat ze verder bevriezen, waardoor de vissen behouden blijven. In een ammoniakmeer zou het niet ondenkbaar zijn dat het hele ding van onder naar boven bevriest.

Meer “cribbing:” Ik Cn-Ped dit vanuit een vergeten bron. Hoewel Haldane dit in 1954 deed, geloof ik dat de wetenschap geldig is:

In 1954 suggereerde JBS Haldane, sprekend op het Symposium over de oorsprong van het leven, dat er een alternatieve biochemie zou kunnen worden bedacht waarin water als oplosmiddel werd vervangen door vloeibare ammoniak. Een deel van zijn redenering was gebaseerd op de waarneming dat water een aantal ammoniakanalogen heeft. Het ammoniakanaloog van methanol, CH3OH, is bijvoorbeeld methylamine, CH3NH2. Haldane theoretiseerde dat het mogelijk zou zijn om de op ammoniak gebaseerde tegenhangers van complexe stoffen, zoals eiwitten en nucleïnezuren, op te bouwen en vervolgens gebruik te maken van het feit dat een hele klasse van organische verbindingen, de peptiden, zou kunnen bestaan zonder verandering in de ammoniak systeem. De amidemoleculen, die de normale aminozuren vervangen, zouden dan condensatie kunnen ondergaan om polypeptiden te vormen die in vorm vrijwel identiek zijn aan die gevonden in aardse levensvormen. Deze hypothese, die verder werd ontwikkeld door de Britse astronoom V. Axel Firsoff, is van bijzonder belang bij het overwegen van de mogelijkheid van biologische evolutie op ammoniakrijke werelden zoals gasreuzen en hun manen (zie Jupiter, leven aan).

Aan de positieve kant heeft vloeibare ammoniak een aantal opvallende chemische overeenkomsten met water. Er is een heel systeem van organische en anorganische chemie dat plaatsvindt in ammonium, in plaats van waterige, oplossing.4,5 Ammoniak heeft verder het voordeel dat het de meeste organische stoffen oplost, evenals of beter dan water, 6 en het heeft het ongekende vermogen om los veel elementaire metalen, waaronder natrium, magnesium en aluminium, direct op in oplossing; bovendien zijn verschillende andere elementen, zoals jodium, zwavel, selenium en fosfor, ook enigszins oplosbaar in ammoniak met minimale reactie. Elk van deze elementen is belangrijk voor de levenschemie en de routes van prebiotische synthese. Vaak wordt het bezwaar gemaakt dat het liquiditeitsbereik van vloeibare ammoniak – 44 ° C bij 1 atm. Druk – voor de biologie vrij laag is. Maar, net als bij water, vergroot het verhogen van de planetaire oppervlaktedruk het liquiditeitsbereik. Bij 60 atm bijvoorbeeld, wat lager is dan de druk die beschikbaar is op Jupiter of Venus, kookt ammoniak bij 98 ° C in plaats van -33 ° C, waardoor een liquiditeitsbereik van 175 ° C ontstaat. Levensduur op basis van ammoniak hoeft niet noodzakelijk een levensduur bij lage temperaturen te zijn!

Ammoniak heeft een diëlektrische constante van ongeveer ¼ die van water, waardoor het een veel slechtere isolator is.Aan de andere kant is de smeltwarmte van ammoniak hoger, dus het is relatief moeilijker om bij het smeltpunt te bevriezen. De soortelijke warmte van ammoniak is iets groter dan die van water, en het is veel minder stroperig (het is vrijer). De zuur-base-chemie van vloeibare ammoniak is uitgebreid bestudeerd, en het is gebleken dat het bijna net zo gedetailleerd is als dat van het watersysteem. In veel opzichten is ammoniak als een oplosmiddel voor het leven nauwelijks inferieur aan water. Overtuigende analogen van de macromoleculen van het aardse leven kunnen worden ontworpen in het ammoniaksysteem. Een op ammoniak gebaseerde biochemie kan zich echter langs geheel andere lijnen ontwikkelen. Er zijn waarschijnlijk evenveel verschillende mogelijkheden in koolstof-ammoniak als in koolstof-watersystemen. Het vitale oplosmiddel van een levend organisme moet in staat zijn te dissociëren in anionen (negatieve ionen) en kationen (positieve ionen), waardoor zuur-base-reacties kunnen plaatsvinden. In het ammoniakoplosmiddelsysteem zijn zuren en basen anders dan in het watersysteem(zuurgraad en basiciteit worden bepaald in functie van het medium waarin ze worden opgelost). In het ammoniaksysteem lijkt water, dat reageert met vloeibare ammoniak om het NH + -ion op te leveren, een sterk zuur te zijn – nogal vijandig tegenover het leven. Astronomen op het gebied van ammoniak die naar onze planeet kijken, zouden de oceanen van de aarde ongetwijfeld beschouwen als weinig meer dan vaten met heet zuur. Water en ammoniak zijn chemisch niet identiek: ze zijn gewoon analoog. Er zullen noodzakelijkerwijs veel verschillen zijn in de biochemische bijzonderheden. Molton suggereerde bijvoorbeeld dat op ammoniak gebaseerde levensvormen cesium- en rubidiumchloriden kunnen gebruiken om het elektrische potentieel van celmembranen te reguleren. Deze zouten zijn beter oplosbaar in vloeibare ammoniak dan de kalium- of natriumzouten die door het aardse leven worden gebruikt.

Aan de andere kant zijn er problemen met de notie van ammoniak als basis voor het leven, die voornamelijk gebaseerd zijn op het feit dat de verdampingswarmte van ammoniak slechts de helft is van die van water en de oppervlaktespanning slechts een derde. Bijgevolg zijn de waterstofbruggen die bestaan tussen de ammoniakmoleculen veel zwakker dan die in water, zodat ammoniak minder in staat zou zijn om niet-polaire moleculen te concentreren door een hydrofoob effect. In feite hangen er vragen over hoe goed ammoniak prebiotische moleculen voldoende bij elkaar zou kunnen houden om de vorming van een zichzelf reproductiesysteem mogelijk te maken.

Opmerkingen

• Dit is van daviddarling.info/encyclopedia/A/ammonialife.html , die het zelf lichtjes heeft aangepast (met attributie) van ‘ Xenology: An Introduction to the Scientific Study of Extraterrestrial Life, Intelligence and Civilization door Robert A. Freitas, Jr. ‘ xenology.info/Xeno/8.2.2.htm
• Welkom bij WorldBuilding.SE! Interessante start, zeer gedetailleerd antwoord.

Als het ammoniak regent, ziet het eruit als Saturnus:

De bovenste atmosfeer van Saturnus is voornamelijk ammoniakkristallen terwijl de onderste water of ammoniumhydrosulfide is. – Atmosfeer van de planeten

@Tim B “s commentaar over het leven:

Een van de meest veerkrachtige organismen bekend zijn tardigrades (“waterberen”). Tardigrades kunnen in een sluimerstand gaan – de zogenaamde tun-toestand – een modus die meer lijkt op “onderbroken animatie”, waarbij het temperaturen van -253 ° C tot 151 ° C , evenals blootstelling aan röntgenstraling en vacuümomstandigheden. – Leven in extreme omgevingen

Als er zoiets bestond als “ ammoniak beren “, zouden ze het heel mooi vinden.

Na het lezen van de antwoorden hier, zou ik aannemen dat elke planeet met een voldoende hoge ammoniakconcentratie ofwel zijn eigen vaste oppervlak zou hebben opgelost, voldoende materiaal zou hebben afgebroken zodat het nu water bevat, of uiteindelijk geen solide oppervlak om mee te beginnen, zoals onze gasreuzen.

JUPITER AND SATURN CLOUD LAYERS :

Ammonia clouds (150° K) Ammonium Hydrosulfide clouds (200° K) Water clouds (270° K) 

~ Bewolkt, met een kleine kans op dood.

Opmerkingen

• Waterberen zijn een goed voorbeeld, maar ik denk dat ze niet actief zijn bij de temperaturen die we bespreken. Dat ‘ is prima hier, want ze kunnen wachten op een dooi. Als de dooi echter nooit komt, ‘ niet echt helpen …

Ik ben niet zeker van ammoniak, maar bijvoorbeeld op de maan Titan zijn er meren van vloeibaar methaan, theoretisch is er in de chemie niets dat de vorming van leven verhindert op basis van vloeibaar methaan als medium in plaats van water, maar we begrijpen toch niet wat leven is om daar een definitief antwoord over te hebben. Wetenschappers hebben gevonden van de Cassini- Huygens missie dat waterstofniveaus nabij het oppervlak van Titan lager zijn dan het zou moeten zijn en veel hoger in de bovenste atmosfeer, die bestaat uit een eerdere voorspelling gemaakt door Chris McKay en Heather Smith dat als er op methaan gebaseerd leven op Titan is, ze dat zouden doen adem waterstof in en giet het met acetyleen om energie te produceren. Er is een bestaande stroom waterstof van de bovenste atmosfeer naar het oppervlak van Titan, maar het verdwijnt gewoon. een interessante voorspelling voor zon levensvorm is dat het een heel langzaam metabolisme zal hebben, way langzamer dan planten.

Het probleem met het vervangen van ammoniak door water is dat ammoniakijs, in tegenstelling tot water, dichter is dan vloeibare ammoniak en daarom zinkt in plaats van drijft zoals ijs in water doet.

De ijslaag die zich op het water vormt, isoleert het water eronder en voorkomt dat het verder bevriest, maar met ammoniak bevriest de bovenkant, zinkt, legt de volgende laag bloot die bevriest, zinkt enzovoort totdat het hele het lichaam van ammoniak is bevroren vast. In principe, als je ammoniak in de zee zou hebben in temperatuurbereiken die analoog zijn aan water op aarde, zou de hele oceaan waarschijnlijk uiteindelijk vastvriezen en daarmee de planeet.

Dus, om te beginnen, als je oceanen op je ammoniakwereld wilt, zou het relatief warm en gelijkmatig moeten zijn, aangezien ijsvorming erg gevaarlijk zou zijn voor het hele ecosysteem. Een mogelijke manier om dit probleem te omzeilen, zou zijn om te veronderstellen dat de planeet een zeer hete kern heeft zoals Europa en daarom ammoniakijs dat zinkt, smelt als het neerdaalt. Dat zou ook veel energie leveren aan het ecosysteem, zelfs als de planeet ver van de zon verwijderd is.

Zoals opgemerkt door Twelth, vormt ammoniak veel stabiele complexen met veel metalen, dus het is waarschijnlijk dat ammoniakoceanen zeer complexe mengsels of zuivere ammoniak en verschillende ammoniakverbindingen zijn. Interessanter is dat sommige van deze verbindingen met elkaar kunnen worden ondergedompeld, dwz dat ze niet mengen en in plaats daarvan lagen vormen wanneer ze samen worden gegooid, zodat een ammoniakoceaan verschillende lagen, bellen of holtes met enorm verschillende eigenschappen kan hebben.

Nu alleen maar sneeuwballen, maar sterk elektrisch geleidende watermassas zouden de basis kunnen vormen voor levensvormen die elektronen direct verplaatsen, als stroom in plaats van lange ketens van chemische reacties te gebruiken, bijvoorbeeld de Krebs-cyclus.

Thermische pluimen in de diepe oceaan zou de scheiding van ladingen kunnen stimuleren door enorme massas geleidende ammoniakmetaalverbindingen te verplaatsen die de elektriciteit zouden kunnen creëren die de basis van het ecosysteem vormen, net zoals zonlicht dat op aarde doet. Ook energie die wordt afgegeven aan verbindingen die door de warmte uiteenvallen en hervormingen zouden uiteindelijk ook elektrisch worden vrijgegeven.

Een orgaan dat elektronen direct verplaatst, zou zelfs bij cryogene temperaturen veel energie kunnen absorberen en verbruiken. In plaats van iets traag als een gletsjer die je zou krijgen met cryogene chemische energieoverdracht, zou je “iets kouds maar snel krijgen, waarschijnlijk iets dat werkt als een supergeleider die efficiënter en sneller en dodelijker wordt naarmate het kouder wordt.

Een heel andere klasse van beestjes dan je standaardzakken met koolstof gevuld met water die bewegen met de snelheid van diffusie, tenminste als je er naar kijkt

Een dergelijk organisme zou waarschijnlijk minder cellen of compartimenten hebben dan ze zouden niet zoveel zakken voor chemische isolatie nodig hebben. Het kunnen verzamelingen zijn van gigantische, d.w.z. bijna zichtbare cellen. Omdat bewegende elektronen hun primaire vorm van modus zijn, zijn alle cellen waarschijnlijk lang en vezelachtig. De wezens lijken te zijn gemaakt van geweven strengen neuronen met ammoniak-metaalachtige polymeermembranen. Fysiek gezien relatief eenvoudig, zouden ze de levenskracht kunnen geven van simplistische lappenpoppen in vergelijking met het complexe aardse leven, hun complexiteit zou liggen in hun onzichtbare elektrische velden en circuits gevormd op, tussen en en binnen hun gigantische celmembranen.

Als alle watermassas mogelijk geleidend zijn met verschillende afzinkbare kanalen die stromen leiden, dan zou de landbiosfeer waarschijnlijk ook elektrisch verbonden kunnen evolueren. Op aarde wordt beweerd dat het leven op het land de zee min of meer meesleept. Dezelfde fundamentele verschijnselen zouden de landbiosfeer ook aansluiten op het planetaire circuit.

De hele biosfeer zou meer kunnen lijken op een planeet van zichzelf reproducerende robots die altijd op zoek zijn naar stroom om af te tappen en te stelen.In plaats van prooi te eten voor de energie in de chemische bindingen van het vlees van de prooi, zouden ze het prooi-organisme gewoon kortsluiten en zijn lading afvoeren, waarbij ze weinig of geen materie van de prooi gebruikten. Maar door kortsluiting van de membranen kunnen de gigantische cellen of weefsels gewoon uit elkaar vallen en een stof van ruwe materialen achterlaten.

Goed verhaalpotentieel. Gewoonlijk is het idee dat organische levensvormen een serieuze bedreiging vormen voor een hightech ruimteschip en de bemanning die op een planeet landen, dwaas. We snoven de megafunga van de aarde af met een puntige stok en het slechtste roofdier dat iedereen op aarde bewandelde, zou niet 60 seconden duren tegen je typische marinier en kon niet voorbij de minste metalen barrière komen.

Maar een beest in een op elektro-ammoniak gebaseerde wereld allemaal in griezelig eeuwigdurend keperstof ver van de zon.

1. Een ultrakoude omgeving die metalen en kunststoffen broos maakt,

2. Organismen die geen circulatie hebben, en mogelijk geen echt kritieke vitale gebieden waar scherpe stokken of kogels gaten in kunnen prikken.

3. Dat beweegt op elektrische en niet biologische snelheden,

4. die mogelijk daadwerkelijk gepantserd metaalachtig vlees heeft

5. Wiens kracht wordt bepaald door spanning en stroomsterkte in plaats van spier hoe meer sap het krijgt, hoe sterker het wordt.

6. Die zowel elektriciteit kunnen absorberen als projecteren

7. die waarschijnlijk hebben radio- of magnetische zintuigen zintuigen

8. Dat kan worden aangepast aan s schakel elektronica uit en stoorradar en radios.

9. Dat ziet een mens in een ruimtepak als een wandelende batterij voor de lunch

10. en ziet het ruimteschip als een onbeperkt buffet.

Nou, nu dat zou maken dat alle zuur-voor-bloed-beest Ellen Ripley zon worsteling had met het uiterlijk van een beetje viooltje zou het niet zijn? Fluff Ball achtervolgde gewoon mensen rond het schip, het probeerde niet de scheepssystemen te beschadigen, zijn kracht af te voeren en misschien zijn romp te absorberen, waardoor alle hoop op overleving werd vernietigd.

De electro-levensvorm zou de mensen waarschijnlijk volledig negeren, maar zou recht op de technologie afgaan die ons mensen tot slechteriken maakt in plaats van bevroren vleeszakken op een cryogene wereld. Metaal, elektriciteit, plasmawapens (plasma hoewel heet elektriciteit geleidt) enz. Zouden geen belemmering voor het wezen zijn, maar voedsel. Hoe meer hightech je naar de planeet bracht en uitschakelde voor de verdediging, hoe sterker en meer aangetrokken de monsters zouden worden. .

Ze merken de mensen misschien niet eens op, maar als zij niet zouden kunnen voorkomen dat de wezens hun ruimtepakken uit elkaar scheuren, de stroom van het schip leegzuigen of het uit elkaar scheuren voor pure metalen, zou de bemanning net zo goed omkomen als vreselijk alsof de dingen ze echt probeerden op te eten.

Opmerkingen

• Ik ‘ wil graag meer informatie over hoe elektrische levensvormen zouden werken. Wat is ‘ een goede wetenschappelijke naam voor hen? Ik noem ze gewoon electronica. Ik heb 1 soort die in gigantische metalen kasten in de ruimte leeft en daarop voortbouwt door metalen te delven uit passerende asteroïden. En 1 die leeft op een bevroren wereld die in een baan om een rode dwerg draait en rondvliegt met meerdere spinnebladen op zijn slangenachtige onderste helft. Zouden elektrische levensvormen enige soort organen hebben? Een centraal brein? Hoe zou het gezichtsvermogen werken, zouden ze in warmere omgevingen kunnen werken? Wat bedoel je met elektrische snelheden? Zijn er artikelen over dit onderwerp?
• Hoe zou energie aan zon wereld worden toegevoegd? Zouden er metalen plantachtige dingen zijn die fotosynthese uitvoeren? Zouden ze vloeistof nodig hebben om te overleven? Elke bloedachtige binnenkant? Ik hoop dat het niet onbeleefd is om zoveel vragen te stellen. Ik ben er absoluut vol van en gefrustreerd dat een beetje googelen me geen ‘ antwoorden geeft.

Ik “wil graag wijzen op een van mijn favoriete auteurs, Robert L. Forward, die zon wereld beschreef in Flight of the Dragonfly (later Rocheworld ). Het neergestorte verkenningsvliegtuig, spartelend in de ammoniakzee, had de schoonste ramen in tien lichtjaren.