Jak wyglądałby świat oparty na amoniaku?

Woda ma kilka efektów na Ziemi, które pochodzą z jego właściwości.

• Zamrażanie i rozmrażanie wody wiąże się z bardzo wysokimi kosztami energii, podobnie jak amoniak.
• Woda w stanie ciekłym ma największą gęstość przy 4 stopni, bez zamarzania
• Alkaliczna rozpuszczalność amoniaku
• Amoniak jest palny

Jedno założenie – z wyjątkiem amoniaku, skład planety jest głównie podobny do ziemi.

Stojąc na planecie, wyobrażam sobie, że zobaczysz bardzo ciemnoniebieskie oceany. Chociaż sam amoniak jest bezbarwny, śladowe ilości obecnych metali alkalicznych nadadzą amoniakowi ciemnoniebieski wygląd. „Oceany” i inne duże stężenia amoniaku do rozpuszczonych metali byłyby bardzo niebieskie. Jeziora i potencjalnie rzeki, w których rozpuszczono więcej metali, zaczną nabierać metalicznego wyglądu i bardzo łatwo zaczną przewodzić prąd. Może to spowodować interesujące burze z piorunami łukowymi na rzekach i jeziorach.

„Lód” zostanie zepchnięty w głąb tych jezior i oceanów, a nie na powierzchnię.

Klimat byłby dużo prościej … prądy i systemy dystrybucji ciepła na ziemi zależą w dużym stopniu od różnych gęstości wody w różnych temperaturach. W świecie amoniaku lód będzie znajdował się na dnie, a stopniowo cieplejszy amoniak będzie dochodził do powierzchni. Twoje słupy będą zamarznięte, a „tropik” będzie wyjątkowo wilgotny (wilgotny amoniak?). Prawdopodobnie istnieje wąskie pasmo między tymi dwoma regionami, w których jest ono przyjazne dla życia … tropikalne i polarne byłyby dostępne tylko dla nich ekstremofili.

Amoniak i woda są na bardzo podobnym poziomie, o ile ciepło entropii i fuzji odchodzi, więc można zobaczyć podobne tempo codziennego ocieplenia i ochłodzenia. Amoniak faktycznie zmienia swoją pojemność cieplną i zużywa więcej energii do ogrzania, gdy robi się cieplej … więc w rzeczywistości możesz zaobserwować mniejsze dzienne zmiany temperatury z powodu ogrzewania.

Brak pojęcia o wykonalności, ale amoniak jest dość łatwopalny . Jeśli w twojej atmosferze znajduje się składnik tlenu, amoniak spali się do wody i ostatecznie do NO2. Szczerze mówiąc, myślę, że świat amoniaku z definicji musi nie mieć tlenu, a jeśli tak, to prawdopodobnie zamieniłby się w atmosferę ciężką azotem z wodą (dużo ziemi?)

Dodano:

Rzeki mogą skończyć wcinając się znacznie głębiej w świecie amoniaku … woda poprzez wapń i metale alkaliczne rozpuszcza się trochę, ale niewiele. Z drugiej strony, amoniak będzie znacznie bardziej reaktywny i będzie kopał znacznie głębsze rowy.Gdyby ta hipotetyczna planeta i ziemia miały podobny skład, skaliste góry miałyby ogromne rowy wyrzeźbione głęboko przez przepływający amoniak z reakcji z wapieniem.

Komentarze

• Wapień raczej nie istniałby w świecie opartym na amoniaku. Wapień powstaje z wapnia w skorupach organizmów morskich – istoty morskie w ciekłym amoniaku nie używałyby wapnia właśnie z tego powodu, więc musiałyby użyć czegoś innego lub w ogóle nie mieć muszli.
• Dlaczego myślisz, że rzeki i jeziora miałyby więcej rozpuszczonych materiałów niż oceany? Z wodą na ziemi jest ' dokładnie na odwrót: oceany są słone, ponieważ wszystkie rzeki umieszczają tam swoje minerały (sole), ale parowanie nie ' t je usunąć; rzeki i jeziora są generalnie mniej zmineralizowane, ponieważ woda w nich jest odświeżana przez (niesolony) deszcz, podczas gdy wypływająca woda zabiera ze sobą rozpuszczone minerały.
• Wydaje mi się, że wolny tlen w atmosfera jest mało prawdopodobna w świecie amoniaku, szybko reagowałaby z amoniakiem.
• @irigi – dokładnie, ' mam na myśli przez ' amoniak jest palny '. Wolny tlen w jakimkolwiek stopniu reaguje z amoniakiem i przekształca się w wodę / NO2. Istnieje ' wiele informacji dotyczących postępowania z niebezpiecznymi materiałami, związanych z palnością amoniaku … najwyraźniej pojawia się także w późniejszych czasach.
• @Twelfth Chciałem tylko powiedzieć, że ' amoniak jest palny ' nie ' nie oznacza tylko zagrożenia pożarów. Oznacza to, że po kilku (tysiącach) lat albo nie będzie wolnego amoniaku, albo wolnego tlenu. Ale może miałeś to samo, chciałem tylko zwrócić uwagę.

Jako solidna odpowiedź amoniak jest znacznie gęstszy niż w postaci płynnej (patrz wikipedia). Tak więc wszelki zestalony amoniak tworzyłby się na dnie jezior. Byłoby to szkodliwe dla wszystkich ryb amoniakalnych w pobliżu, ponieważ lód tworzący się na szczytach jezior wodnych zapobiega ich dalszemu zamarzaniu, chroniąc w ten sposób ryby. W jeziorze amoniakalnym byłoby nie do pomyślenia, żeby cała rzecz zamarzła od dołu do góry.

Więcej „łykanie:” Cn-Ped to z zapomnianego źródła. Chociaż Haldane zajął się tym w 1954 roku, uważam, że nauka jest słuszna:

W 1954 roku JBS Haldane, przemawiając na Symposium on the Origin of Life, zasugerował, że można opracować alternatywną biochemię w którym wodę jako rozpuszczalnik zastąpiono ciekłym amoniakiem. Część jego rozumowania opierała się na obserwacji, że woda ma wiele analogów amoniaku. Na przykład, analogiem amoniaku metanolu, CH3OH, jest metyloamina, CH3NH2. Haldane wysunął teorię, że możliwe jest zbudowanie opartych na amoniaku odpowiedników złożonych substancji, takich jak białka i kwasy nukleinowe, a następnie wykorzystanie faktu, że cała klasa związków organicznych, peptydów, mogłaby istnieć bez zmiany w system amoniaku. Cząsteczki amidu, które zastępują normalne aminokwasy, mogą następnie ulegać kondensacji, tworząc polipeptydy, które byłyby prawie identyczne w formie jak te występujące w ziemskich formach życia. Ta hipoteza, rozwinięta dalej przez brytyjskiego astronoma V. Axela Firsoffa, jest szczególnie interesująca przy rozważaniu możliwości ewolucji biologicznej na światach bogatych w amoniak, takich jak gazowe olbrzymy i ich księżyce (patrz Jowisz, życie dalej).

Z drugiej strony ciekły amoniak ma pewne uderzające podobieństwo chemiczne do wody. Istnieje cały system chemii organicznej i nieorganicznej, która zachodzi w amoniaku zamiast w roztworze wodnym.4,5 Amoniak ma kolejną zaletę polegającą na rozpuszczaniu większości związków organicznych równie dobrze lub lepiej niż woda 6 i ma bezprecedensową zdolność do rozpuścić wiele pierwiastków metali, w tym sód, magnez i glin, bezpośrednio w roztworze; ponadto kilka innych pierwiastków, takich jak jod, siarka, selen i fosfor, jest również w pewnym stopniu rozpuszczalnych w amoniaku przy minimalnej reakcji. Każdy z tych elementów jest ważny dla chemii życia i ścieżek syntezy prebiotyków. Często podnosi się zarzut, że zakres płynności ciekłego amoniaku – 44 ° C przy ciśnieniu 1 atm – jest raczej niski jak na biologię. Ale podobnie jak w przypadku wody, podniesienie planetarnego ciśnienia powierzchniowego rozszerza zakres płynności. Na przykład przy 60 atm, czyli poniżej ciśnień dostępnych na Jowiszu lub Wenus, amoniak wrze w 98 ° C zamiast -33 ° C, co daje zakres płynności 175 ° C. Życie na bazie amoniaku nie musi koniecznie oznaczać życia w niskich temperaturach!

Amoniak ma stałą dielektryczną około ¼ wartości stałej wody, co czyni go znacznie gorszym izolatorem.Z drugiej strony, ciepło topnienia amoniaku jest wyższe, więc stosunkowo trudniej jest zamarznąć w temperaturze topnienia. Ciepło właściwe amoniaku jest nieco większe niż wody i ma znacznie mniejszą lepkość (jest wolniejszy Kwaśno-zasadowa chemia ciekłego amoniaku została szeroko zbadana i okazała się prawie tak bogata w szczegóły, jak w systemie wodnym. Pod wieloma względami, jako rozpuszczalnik życia, amoniak nie jest gorszy od wody. Istotne analogi makrocząsteczek życia ziemskiego można zaprojektować w układzie amoniaku. Jednak biochemia oparta na amoniaku mogłaby się rozwijać w zupełnie innych kierunkach. Prawdopodobnie istnieje tak wiele różnych możliwości w układach węgiel-amoniak, jak w układach węgiel-woda. Istotny rozpuszczalnik żywego organizmu powinien mieć zdolność dysocjacji na aniony (jony ujemne) i kationy (jony dodatnie), co umożliwia reakcję kwasowo-zasadową. W układzie rozpuszczalników amoniaku kwasy i zasady są inne niż w układzie wodnym(kwasowość i zasadowość są definiowane w odniesieniu do środowiska, w którym są rozpuszczone). W układzie amoniaku woda, która reaguje z ciekłym amoniakiem, dając jony NH +, wydaje się być mocnym kwasem – dość wrogim życiu. Astronomowie zajmujący się amonami, obserwując naszą planetę, niewątpliwie postrzegaliby oceany Ziemi jako niewiele więcej niż kadzie z gorącym kwasem. Woda i amoniak nie są chemicznie identyczne: są po prostu analogiczne. Koniecznie będzie wiele różnic w szczegółach biochemicznych. zasugerowali na przykład, że formy życia oparte na amoniaku mogą wykorzystywać chlorki cezu i rubidu do regulowania potencjału elektrycznego błon komórkowych. Sole te są lepiej rozpuszczalne w ciekłym amoniaku niż sole potasu lub sodu używane przez życie na Ziemi.

Z drugiej strony, istnieją problemy z pojęciem amoniaku jako podstawy życia, głównie z powodu tego, że ciepło parowania amoniaku jest tylko o połowę mniejsze niż wody, a jego napięcie powierzchniowe tylko o jedną trzecią. W konsekwencji wiązania wodorowe, które istnieją między cząsteczkami amoniaku są znacznie słabsze niż te w wodzie, więc amoniak byłby mniej zdolny do koncentracji niepolarnych cząsteczek poprzez efekt hydrofobowy. Brak tej zdolności Owszem, pytania zależą od tego, jak dobrze amoniak może utrzymywać razem cząsteczki prebiotyków wystarczająco dobrze, aby umożliwić utworzenie się samoodtwarzającego się układu.

Komentarze

• To pochodzi z daviddarling.info/encyclopedia/A/ammonialife.html , który sam nieznacznie go zmodyfikował (z przypisaniem) z ' Xenology: An Introduction to the Scientific Study of Extraterrestrial Life, Intelligence and Civilization by Robert A. Freitas, Jr. ' xenology.info/Xeno/8.2.2.htm
• Witamy w WorldBuilding.SE! Ciekawy początek, bardzo szczegółowa odpowiedź.

Gdyby padał amoniak, wyglądałby jak Saturn:

Górna atmosfera Saturna to głównie kryształy amoniaku podczas gdy dolnym jest woda lub wodorosiarczek amonu . – Atmosfera planet

Komentarz @Tim B „o życiu:

Jednym z najbardziej znanych organizmów są niesporczaki („niedźwiedzie wodne”). Niesporczaki mogą przejść w tryb hibernacji – zwany stanem tun – przypominający bardziej „zawieszoną animację”, w którym mogą przetrwać temperatury od -253 ° C do 151 ° C , a także ekspozycja na promieniowanie rentgenowskie i warunki próżni. – Życie w ekstremalnych warunkach

Gdyby istniało coś takiego jak „ amoniak niedźwiedzie ”, uznaliby to za całkiem niezłe.

Po przeczytaniu odpowiedzi tutaj, założyłbym, że każda planeta o wystarczająco wysokim stężeniu amoniaku albo rozpuściłaby własną stałą powierzchnię, rozbiła wystarczająco dużo materiału, aby teraz zawierała wodę, albo ostatecznie nie miałaby solidna powierzchnia, na której można stanąć, jak nasi giganci gazowi.

WARSTWY CHMUR JOWISKA I SATURNA :

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

~ Pochmurno z niewielką szansą na śmierć.

Komentarze

• Niedźwiedzie wodne są dobrym przykładem, ale uważam, że nie są aktywne w temperaturach, o których rozmawiamy. To ' jest w porządku, ponieważ mogą czekać na odwilż. Jeśli odwilż nigdy nie nadejdzie, to jednak nie ' naprawdę nie pomaga …

Nie jestem pewien co do amoniaku, ale na przykład na Księżycu Tytanie są jeziora ciekły metan, teoretycznie nie ma w chemii nic, co uniemożliwiałoby tworzenie się życia w oparciu o ciekły metan jako medium zamiast wody, ale nadal nie rozumiemy, czym jest życie, aby mieć na to ostateczną odpowiedź. Naukowcy odkryli z Cassini– Misja Huygens, że poziom wodoru w pobliżu powierzchni Tytana jest niższy niż powinien, a jego poziom w górnej atmosferze jest znacznie wyższy, co składa się z wcześniejszej prognozy Chrisa McKaya i Heather Smith, że gdyby na Tytanie istniało życie oparte na metanie, wdychać wodór i natchnąć go acetylenem, aby wytworzyć energię. Wodór wypływa z górnych warstw atmosfery na powierzchnię Tytana, ale po prostu znika. Jedną z interesujących prognoz dla takiej formy życia jest to, że będzie miała naprawdę powolny metabolizm. wolniej niż rośliny.

Problem z zamianą amoniaku na wodę polega na tym, że w przeciwieństwie do wody lód amoniakalny jest gęstszy niż ciekły amoniak i dlatego tonie zamiast unosić się, jak lód w wodzie.

Warstwa lodu, która tworzy się na wodzie, izoluje wodę znajdującą się pod spodem, zapobiegając jej dalszemu zamarzaniu, ale z amoniakiem góra zamarza, tonie, odsłania następną warstwę, która zamarza, tonie i tak dalej, aż do całkowitego amoniak jest zamarzniętym ciałem stałym. W zasadzie, gdyby morze amoniaku było w temperaturach analogicznych do wody na Ziemi, cały ocean prawdopodobnie zamarzłby w postaci stałej, a wraz z nim planeta.

Więc na początek, jeśli chcesz, aby oceany w twoim świecie amoniaku musiały być względnie ciepłe i jednolite, ponieważ tworzenie się lodu byłoby bardzo niebezpieczne dla całego ekosystemu. Możliwym sposobem obejścia tego problemu byłoby postulowanie, że planeta ma bardzo gorące jądro, takie jak Europa, a zatem lód amoniakalny, który tonie, topi się w miarę opadania. Zapewniłoby to również dużo energii ekosystemowi, nawet jeśli planeta jest daleko od Słońca.

Jak zauważono po dwunastym, amoniak tworzy wiele stabilnych kompleksów z wieloma metalami, więc prawdopodobne jest, że oceany amoniaku będą bardzo złożone mieszaniny lub czysty amoniak i różne związki amoniaku. Co ciekawsze, niektóre z tych związków są wzajemnie zanurzalne, tj. Nie mieszają się i zamiast tego tworzą warstwy, gdy są rzucane razem, więc ocean amoniaku może mieć różne warstwy, pęcherzyki lub kieszenie o bardzo różnych właściwościach.

Teraz Po prostu kula śnieżna, ale silnie przewodzące elektrycznie masy wody mogą stanowić podstawę dla form życia, które bezpośrednio przenoszą elektrony, ponieważ prąd zamiast długich łańcuchów reakcji chemicznych przenosi się, np. cykl Krebsa.

Cieplne chmury w głębokim oceanie może napędzać rozdzielanie ładunków poprzez przemieszczanie ogromnych mas przewodzących metalicznych związków amoniaku, które mogłyby wytwarzać energię elektryczną, która stanowi podstawę ekosystemu, podobnie jak światło słoneczne na Ziemi. Ponadto energia przekazywana związkom, które rozkłada się i reformuje ciepło, również w końcu zostać uwolniony elektrycznie.

Organ, który poruszał elektrony bezpośrednio, mógłby pochłaniać i zużywać dużo energii nawet w temperaturach kriogenicznych. Zamiast czegoś powolnego jako lodowiec, który dostałbyś z kriogenicznego transferu energii chemicznej, dostałbyś coś zimnego, ale szybkiego, prawdopodobnie coś działającego jak nadprzewodnik, który staje się bardziej wydajny, szybszy i zabójczy, gdy robi się zimniej.

Cała inna klasa stworzeń z twoich standardowych worków węgla wypełnionych wodą, które poruszają się z prędkością dyfuzji przynajmniej twarzą w twarz.

Taki organizm prawdopodobnie miałby mniej komórek lub przedziałów niż nie potrzebowaliby aż tylu kieszeni na izolacje chemiczne. Mogą to być kolekcje gigantycznych, czyli prawie widocznych komórek. Ponieważ poruszające się elektrony są ich podstawową formą modu, prawdopodobnie wszystkie komórki są długie i włókniste. Wygląda na to, że stworzenia te są zbudowane z plecionych pasm neuronów z polimerowymi membranami amoniakowo-metalicznymi. Fizycznie wyglądając na stosunkowo proste, mogłyby ożywić proste szmaciane lalki w porównaniu ze złożonym życiem na Ziemi, ich złożoność polegałaby na ich niewidzialnych polach elektrycznych i obwodach utworzonych na, między i wewnątrz ich gigantycznych błon komórkowych.

Jeśli wszystkie masy wody są możliwe do przewodzenia z różnymi zanurzalnymi kanałami kierującymi prądy, to prawdopodobnie biosfera lądowa może ewoluować również jako połączona elektrycznie. Na Ziemi twierdzono, że życie na lądzie wciąga w sobie mniej więcej morze. Te same podstawowe zjawiska połączyłyby również biosferę lądową z obiegiem planetarnym.

Cała biosfera może bardziej przypominać planetę samoreprodukcyjnych robotów, które zawsze szukają prądu do podsłuchiwania i kradzieży.Zamiast zjadać zdobycz dla energii związanej z wiązaniami chemicznymi jej ciała, po prostu zwierałyby organizm ofiary i wysysałyby jej ładunek, zabierając niewiele lub wcale od zabicia. Ale zwarcie błon może spowodować rozpad olbrzymich komórek lub tkanek, pozostawiając pył surowców.

Dobry potencjał fabularny. Zwykle pomysł organicznych form życia stanowiących jakiekolwiek poważne zagrożenie dla zaawansowanego technicznie statku kosmicznego i załogi lądującej na planecie jest głupi. Zgasiliśmy ziemską megafungę spiczastym kijem, a najgorszy drapieżnik, który każdy chodził po ziemi, nie wytrzymałby 60 sekund w stosunku do typowego marine i nie mógł przejść przez najmniejszą metalową barierę.

Ale istota w świecie opartym na elektro-amoniaku, a wszystko to w upiornym wiecznym skręcie z dala od jakiegokolwiek słońca.

1. Bardzo zimne środowisko, które sprawia, że metale i tworzywa sztuczne są kruche,

2. Organizmy, które nie mają krążenia i prawdopodobnie nie mają żadnych krytycznych, ważnych obszarów, w których ostre patyki lub kule mogłyby przebić dziury.

3. Porusza się pod napięciem prędkości biologiczne,

4. który prawdopodobnie faktycznie ma opancerzony metaliczny korpus

5. Jego siła jest określana przez napięcie i natężenie prądu zamiast mięśni, więc im więcej dostaje soku, tym jest silniejszy.

6. Który może zarówno pochłaniać, jak i wydzielać energię elektryczną.

7. mieć zmysły radiowe lub magnetyczne

8. To może być dostosowane do s Wyciągnij elektronikę, radar i radia.

9. To widzi człowieka w skafandrze jako chodzącą baterię na lunch

10. i postrzega statek kosmiczny jako bufet all you can eat.

Cóż, teraz, kiedy to wszystko sprawiłoby, że cała kwaśna istota, Ellen Ripley, miała taką bójkę i wyglądała jak trochę bratek, czyż nie? puszysta kula po prostu goniła ludzi po całym statku, nie próbowała zniszczyć systemów statku, wyczerpać jego mocy, a może wchłonąć kadłub, niszcząc wszelką nadzieję na przetrwanie.

Elektroniczna forma życia prawdopodobnie całkowicie zignorowałaby ludzi, ale skierowałaby się prosto do technologii, która czyni nas ludźmi badassami zamiast zamrożonych worków z mięsem na kriogenicznym świecie. Metal, elektryczność, broń plazmowa (choć plazma przewodzi prąd elektryczny) itp. Nie byłyby przeszkodą dla stworzenia, ale jedzeniem. Im więcej zaawansowanej technologii przyniesiesz na planetę i wykorzystasz do obrony, tym silniejsze i bardziej przyciągane będą potwory .

Mogą nawet nie zauważyć ludzi, ale jeśli ludzie nie mogliby powstrzymać stworzeń przed rozrywaniem skafandrów kosmicznych, wysysaniem mocy statku lub rozrywaniem jej na czyste metale, załoga zginęłaby tak samo jak okropnie, jakby rzeczy rzeczywiście próbowały je zjeść.

Komentarze

• Chciałbym ' uzyskać więcej informacji na temat działania elektrycznych form życia. Jaka ' jest dla nich dobra nazwa naukowa? Po prostu nazywam je elektroniką. Mam 1 gatunek, który żyje w gigantycznych metalowych ulach w kosmosie i buduje na nim wydobycie metali z przelatujących asteroid. I jeden, który żyje na zamarzniętym świecie krążącym wokół czerwonego karła i lata z wieloma wirującymi ostrzami na swojej wężowej dolnej połowie. Czy elektryczne formy życia miałyby jakiekolwiek organy? Jakikolwiek mózg centralny? Jak działałby wzrok i czy byłyby w stanie pracować w cieplejszym otoczeniu? Co masz na myśli mówiąc o prędkościach elektrycznych? Czy są jakieś artykuły na ten temat?
• W jaki sposób energia została dodana do takiego świata? Czy istniałyby metaliczne rośliny podobne do roślin wykonujących fotosyntezę? Czy do przeżycia potrzebowaliby płynu? Jakieś krwawe wnętrze? Mam nadzieję, że zadawanie tylu pytań nie jest niegrzeczne. Jestem ich absolutnie pełen i jestem sfrustrowany, że trochę googlowania nie ' nie daje mi odpowiedzi.

Chciałbym wskazać jednego z moich ulubionych autorów, Roberta L. Forwarda, opisał taki świat w Flight of the Dragonfly (później Rocheworld ). Zestrzelony samolot badawczy, trzepoczący w morzu amoniaku, miał najczystsze okna od dziesięciu lat świetlnych.