За счет чего поддерживается баланс кислорода в атмосфере
Атмосфера Земли медленно теряет кислород
Тропосфера — нижний очень тонкий слой атмосферы высотой 8-18 км, в котором сосредоточено 80% массы атмосферы Земли
Важность атмосферного O2 для биологических и геохимических процессов на Земле чрезвычайно высока. Поэтому учёные давно изучают, как изменялось содержание кислорода в истории нашей планеты. Это можно понять из расчёта парциального давления O2 и N2 в общем атмосферном давлении.
Несмотря на долгую историю вопроса, у специалистов до сих пор нет единого мнения об изменении атмосферного давления на протяжении последних 500 млн лет. Расчёты отличаются до 0,2 атм (см. диаграмму внизу). Даже за последние несколько миллионов лет нет ясной картины, как именно менялось атмосферное давление, парциальное давление и, следовательно, концентрация O2.
Вопрос непростой, ведь кислород из атмосферы постоянно потребляют животные, растения и даже камни. Группа учёных из Принстонского университета прояснила этот вопрос, изучив концентрацию воздушных пузырьков в ледяных кернах Гренландии и Антарктиды.
Ледяной керн с глубины 1837 м с видимыми годовыми слоями
На сегодняшний день ледяные керны — самый надёжный и точный источник данных об атмосферном давлении. Максимальный возраст льда в кернах — 800 тыс. лет, поэтому исследования ограничены этим временным интервалом.
Добыча ледяных кернов на научной станции «Восток» в Антарктиде
Оказалось, что в течение этого времени с Земли происходит довольно стабильная утечка кислорода со скоростью примерно 8,4 промилле за миллион лет. В частности, за последние 800 000 лет в атмосфере стало примерно на 0,7% меньше кислорода.
На диаграмме слева показано, как отличаются результаты научного моделирования соотношения O2/N2 в атмосфере и парциального давления. На диаграмме справа — изменение парциального давления по результатам измерения воздушных пузырьков в ледяных кернах за 800 тыс. лет
«Мы проделали эти измерения больше из интереса, чем для подтверждения теории, — сказал один из авторов научной работы Дэниель Столпер (Daniel Stolper). — Мы не знали, что получится: будет кислород увеличиваться с годами, уменьшаться или оставаться на постоянном уровне».
Уменьшение количества кислорода в атмосфере происходит довольно медленно. Вероятно, в ближайшие миллионы лет оно не угрожает человеческой жизни. Но информация о природе таких циклов очень важна для науки. Нам нужно знать, под влиянием каких факторов происходят изменения. Эту информацию можно использовать, в том числе, при терраформировании Марса, когда люди начнут заселение Красной планеты. Вероятно, нам придётся повышать количество кислорода в марсианской атмосфере.
На Земле тоже не было кислорода в первые пару миллиардов лет. Согласно наиболее вероятной теории, примерно 2,4 млрд лет назад уровень кислорода резко подскочил благодаря активности цианобактерий, известных также как сине-зелёные водоросли. Этот период резкого изменения состава атмосферы с последующей перестройкой биосферы и глобальным гуронским оледенением в истории Земли известен как кислородная катастрофа.
Сине-зелёные водоросли — причина, по которой 2,4 млрд лет назад на Земле появился кислород в большом количестве и возникла более продвинутая жизнь
Такую же кислородную катастрофу можно устроить на Марсе.
Учёные ещё не пришли к единому мнению, почему атмосфера Земли медленно теряет кислород. Есть две гипотезы. Одна из них — это происходит из-за увеличения скорости эрозии, в результате которой из почвы извлекается больше горных пород, которые окисляются и связывают больше кислорода. Другая теория связана с изменением климата: за последние несколько миллионов лет температура немного снизилась, несмотря на резкий рост в последние десятилетия. Из-за снижения температуры могла инициироваться цепочка экологических реакций, в результате которой больше кислорода стало растворяться и связываться в Мировом океане.
Пока что всё это лишь гипотезы, которые следует проверить.
В данный момент атмосфера Земли содержит 78,09% азота, 20,95% кислорода, 0,93% аргона, 0,039% углекислого газа и небольшие примеси других газов. В ней также постоянно изменяется концентрация водяного пара, который считается одним из основных парниковых газов. На уровне океана концентрация H2O в атмосфере составляет около 1%, а в среднем — около 0,4%. Общая масса атмосферы — 5,5×10 18 кг, то есть 5,5 зеттаграммов или 5,5 петатонн.
Накопление кислорода в атмосфере Земли. Зелёный график — нижняя оценка уровня кислорода, красный — верхняя оценка. 1. 3,85-2,45 млрд лет назад. 2. 2,45-1,85 млрд лет назад: начало производства кислорода и поглощение его океаном и породами морского дна. 3. 1,85-0,85 млрд лет назад: окисление горных пород на суше. 4. 0,85-0,54 млрд лет назад: все горные породы на суше окислены, начинается накопление кислорода в атмосфере. 5. 0,54 млрд лет назад — настоящее время
Утечка кислорода из земной атмосферы происходит медленно. Но учёные подчёркивают, что в их исследовании нет данных по изменению уровня кислорода за последние 200 лет, после начала Индустриальной революции, когда люди начали активно окислять углеводороды из земных недр, получая энергию от этой химической реакции и связывая большое количество кислорода из атмосферы. «Мы потребляем кислород в тысячу раз активнее, чем раньше, — говорит Дэниель Столпер. — Человечество полностью замкнуло [кислородный] цикл, сжигая тысячи тонн углерода… Это ещё одно свидетельство, что совместными усилиями люди способны значительно ускорить естественные процессы на Земле».
Баланс газов в атмосфере
Наибольшее значение для живых организмов имеет относительно постоянный состав атмосферного воздуха в тропосфере. Баланс газов в атмосфере поддерживается за счет постоянно идущих процессов использования живыми организмами и поступления га- зон в атмосферу.
Азот выделяется при мощных геологических процессах (извержениях вулканов, землетрясениях), при разложении органических соединений. Изъятие азота из воздуха происходит за счет деятельности клубеньковых бактерий.
Увеличение использования запасов кислорода происходит одновременно с эквивалентным ростом выделения диоксида углерода в атмосферу. По данным ООН, за последние 100 лет количество СО в атмосфере Земли увеличилось на 10— 15 %. Если намеченная тенденция сохранится, то в З тысячелетии количество СО в атмосфере может возрасти на 25, т.е. с 0,0324 до 0,04% объема сухого 1 атмосферного воздуха.
Некоторое увеличение диоксида углерода в атмосфере сказывается положительно на продуктивности сельскохозяйственных растений. Так, насыщение воздуха теплиц углекислым газом повышает урожайность выращиваемых в них овощей за счет интенсификации процесса фотосинтеза. Однако увеличение СО2 в атмосфере:1 приводит к возникновению сложных глобальных проблем, речь о которых пойдет в следующих разделах настоящей главы.
Атмосфера является одним из основных метеорологических и климатообразующих факторов. Климатическая система включает в себя атмосферу, океан, поверхность суши, криосферу и биосферу. Подвижность и инерционные характеристики этих составляющих имеют разное время реакции на возмущения в смежных системах. Так, для атмосферы и поверхности суши оно составляет несколько недель или месяцев. С атмосферой связаны циркуляционные процессы переноса влаги и тепла, циклоническая деятельность.
Воздействие деятельности человека
КУЛЬТУРА ГРЯДУЩЕЙ ЭПОХИ (Culture of the Upcoming Аge)
Поиск по сайту
Кислород
На нашей планете запущен процесс изменения климата. И ведь действительно, кто станет отрицать, что с каждым годом становится как-то всё более некомфортно жить на матушке Земле. Вот уже и Северный морской путь стал вполне реальным проходом из Восточного полушария в Западное, кстати, более коротким по сравнению с Суэцким каналом.
Считается, что изменение климата в сторону потепления как-то связано с увеличением выбросов в атмосферу углекислого газа. В связи с этим я напомню недавнюю историю с так называемой «озоновой дырой», которая сначала появилась над Антарктидой, а потом стала разрастаться.
Как-то быстро была найдена причина этого опасного для человечества явления. Ею оказался газ фреон, который применялся в качестве хладоагента в холодильных установках.
Дело в том, что холодильник есть в каждом доме либо квартире. Представляете, сколько всего на планете бытовых холодильников! А добавьте ещё кондиционеры и промышленные рефрижераторные установки.
Фреон легче воздуха, и постоянно улетучивающаяся гигантская масса этого газа, подымаясь в стратосферу, связывается там с озоном – трёхатомной молекулой кислорода.
Находящийся в стратосфере газ озон тонким слоем окружает нашу планету и, таким образом, создаёт защитный экран от жёсткого ультрафиолетового излучения.
В общем, как это обычно бывает, началась истерия. Дескать, исчезающий защитный озоновый слой над планетой приведёт к тому, что жёсткий ультрафиолет свободно теперь будет достигать поверхности планеты и уничтожит на Земле всё живое.
И тогда, испугавшись, все страны договорились, что прекратят применять газ фреон и заменят его другим газом, кажется, аммиаком, который к тому же тяжелее воздуха.
Сказано – сделано. Фреон запретили, промышленность перестроилась и начала выпускать новые холодильные агрегаты на другом хладоагенте.
То была АФЕРА ВЕКА! Короче, у производителя фреона заканчивался срок действия патента на этот газ, и, чтобы не терять прибыль, надо было перейти на другой хладоагент. Но как заставить производителей это осуществить? Вот и был придуман миф о постоянно расширяющейся «озоновой дыре».
Дело в том, что озоновая дыра над Антарктидой действительно тогда расширяла свои размеры, но это всего лишь природное явление, имеющее циклический характер. И когда пришло время изменить расширение границ озоновой дыры на её сжатие, всё так и произошло. И деятельность человека на этот процесс никак не влияет.
Так это я к чему, спросит читатель? Дело в том, что существует циклический процесс повышения и понижения средней температуры поверхности Земли, и в настоящее время мы находимся в процессе её повышения.
И вот нашёлся какой-то умник, который решился сыграть на понижение. Дескать, средняя температура на планете растёт потому, что люди стали много выделять углекислого газа, который создаёт парниковый эффект, и Земля становится как бы покрыта одеялом, удерживающим тепло под ним.
На первый взгляд всё кажется логично, но это только так кажется и именно на первый взгляд. Если присмотреться, то обнаруживается, что эту затею инициировали так называемые зелёные, которые подыгрывают определённым политикам и промышленникам тех стран, которые лишены природных энергоресурсов на собственной территории.
В планах зелёных – значительно уменьшить использование углеродсодержащего ископаемого сырья (в первую очередь угля, нефти) в качестве источника энергии, тем самым существенно уменьшить выбросы углекислого газа в атмосферу.
И вот уже главы крупнейших стран собираются на саммиты, принимают на себя обязательства сокращать выбросы углекислого газа, внедряя новые технологии получения электроэнергии.
Тем не менее процессы энергоперевооружения развиваются как-то вяло, а участившиеся холодные зимы в Европе и на Североамериканском континенте вообще сводят на нет решение проблемы с выбросом углекислого газа в атмосферу.
Да и не только холодные зимы оказали значительное влияние на замедление энергоперевооружения экономик. Усиливающаяся летняя жара также приводит к увеличению энергопотребления вследствие нагрузки на кондиционирование помещений.
Создаётся впечатление, что уже через год-два человечество пройдёт точку невозврата, когда невозможно будет справиться с ростом среднегодовой температуры на планете. Однако не всё так просто, и об этом моя статья.
Круговорот кислорода в природе
Как-то странно, но при увеличении роста углеродного выброса в атмосферу я не слышал, чтобы кто-то обмолвился об уменьшении содержания кислороде в воздухе. Как же так, ведь если рост средней температуры на планете связан с парниковым эффектом вследствие увеличения выброса углекислого газа, то одновременно должен нарастать дефицит кислорода в атмосфере. Углекислый газ – это ведь просто двуокись углерода (CO2), то есть один атом углерода связывает два атома кислорода.
Всё живое на нашей планете (за исключением некоторых бактерий) существует за счёт потребления кислорода. Другими словами, всё дышит и при этом, вдыхая кислород, выдыхают, как сказал А. Райкин, «…всякую гадость».
Получается, что кислород буквально поддерживает жизнь на планете. Мы греемся у костра, согреваясь от огня, который поддерживается за счёт сгорания углеродсодержащих дров. То есть жизнь нам даёт окислительная реакция кислорода.
А вот теперь самое главное. Численность населения за последнее время многократно возросла, и, таким образом, многократно выросло потребление кислорода человечеством.
К тому же для каждого человека необходимо что-то есть. Нужна животная и растительная пища. А значит, многократно возросло производство сельхозпродукции, для производства которой также необходим кислород.
Тем не менее это не самое основное, что привело к значительному росту потребления кислорода. Смотрите, человек изобрёл средства передвижения и стал колесить по планете. Таким образом, на единицу личности стало тратиться всё больше и больше энергии. Гужевой транспорт, автомобили, самолёты, пароходы и прочая техника для передвижения потребляет кислород.
Вот и получается, что вся энергия на планете – это энергия, полученная за счёт окисления углеродного сырья. Безусловно, из этого списка следует исключить атомную энергетику, электричество, полученное за счёт ветряков, солнечных батарей, а также за счёт потенциальной энергии падающей воды.
Следует добавить расход кислорода из-за многочисленных лесных пожаров, вулканической деятельности. Вот такой расклад постоянного роста потребления кислорода на планете.
Итак, согласитесь, за весь ХХ век человечество многократно нарастило потребление кислорода. По идее к настоящему времени процент его содержания в атмосфере должен был сократиться. Но не тут-то было. Количество кислорода практически не изменилось. В частности, за последние 800 000 лет в атмосфере стало примерно на 0,7% меньше кислорода. О как! Не странно ли это?
Возникает вопрос: за счёт чего поддерживается баланс кислорода в атмосфере и к тому же фактически нет колебаний его содержания ни при каких обстоятельствах?
Для начала следует ответить на вопрос: а откуда, в общем-то, берётся кислород? Когда я учился в школе, нам говорили, что за счёт лесов идёт воспроизводство кислорода на планете. Не тут-то было.
Я вас удивлю, но растительность фактически не добавляет кислорода в атмосферу. Да, днём под действием солнечного света листьями растений поглощается углекислый газ и выделяется кислород. Однако ночью все растения потребляют практически весь тот кислород, который они выделили днём. Так откуда же тогда он берётся?
Ответ на этот вопрос человечество смогло получить только лишь когда полетело в космос. Вот почему, – когда я был маленький, – мне объясняли, что кислород на планете появился от растений – ввиду отсутствия космонавтики.
Итак, когда были сделаны фотографии из космоса, стало понятно, что кислород нам даёт ОКЕАН. Но простите, а в океане-то какие такие деревья растут? И вот тут-то и начинается непонятка.
Всё свалили на фитопланктон – это такие микроскопические водоросли, живущие в океане на глубине до 100 метров, улавливая солнечный свет, они за счёт потребления углекислого газа очень быстро растут, выделяя при этом кислород.
Неплохо, но, как известно, и на старуху бывает проруха. Дело в том, что фитопланктоном питается зоопланктон, который служит источником пищи всего, что живёт в океане. И вот это всё живущее там дышит растворённым в воде кислородом, который произвёл фитопланктон и которым тут же поживился зоопланктон. Так что если что и доходит до человека, так это малые крохи кислорода.
Если учесть, что и над океаном бывают пасмурные дни, а также случаются ночи и солнечный свет не так уж глубоко проникает в толщу воды, выходит, что никакой фитопланктон не смог бы обеспечить постоянно растущее потребление кислорода человеком.
Научный мир сам загоняет себя в тупик. Сначала рассказывая сказки про леса, которые, дескать, лёгкие планеты. Когда эта теория рассыпается в прах, придумывается новая, будто нас спасают микроводоросли.
Причина научных неудач кроется в том, что учёные почему-то считают, что только с помощью фотосинтеза на планете Земля можно получить газообразный кислород. Маленькая деталь: на Марсе обнаружили кислород в атмосфере. Откуда он? Загадка.
Вот что я прочёл в одном научном журнале: в атмосферном воздухе 23,15% по весу, или 20,93% по объёму, кислорода. Такая концентрация кислорода в атмосфере поддерживается ПОСТОЯННОЙ благодаря процессу фотосинтеза. Я специально выделил слово «постоянной». Запомните это.
Чтобы поддерживать что-то постоянно, нельзя опираться на растительность. Может случиться: непогода, растения могут заболеть, прочие природные катаклизмы. Получается, чтобы поддержать на планете постоянным такой важный фактор, как процент содержания кислорода, фотосинтез здесь не подходит.
Притом, как так может быть, что при росте численности человечества и возросшей его активности процент кислорода не изменился? Тогда ведь многократно должна была бы возрасти масса фитопланктона, но такого не может быть, потому что в природе видовая численность саморегулируется.
И ещё, где расположен тот самый датчик, определяющий процент кислорода в атмосфере Земли? Притом, надо ведь учесть, что где-то на планете кислорода в атмосфере больше, где-то меньше, а значит, должно быть много датчиков, которые к тому же будут усреднять показания.
Чем больше вопросов возникает с этим кислородом, тем всё больше становится непонятно. Попробую зайти с другой стороны этой проблемы – может, это поможет с ответом.
Кругооборот нефти в природе
Вот сколько раз мы уже слышали, что нефть на Земле скоро закончится и наступит промышленный коллапс. Потом как-то притихли – надоело, что ли. Смотрите, мы наращиваем добычу нефти, а её не становится меньше. Откуда тогда она берётся? Кстати, то же самое относится и к газу. Наука и на это даёт ответ.
У учёных до сих пор нет единого мнения о том, как образовалась нефть. Существуют две принципиально разные теории её происхождения.
Согласно первой – органической, или биогенной, нефть произошла из останков древних организмов и растений, которые на протяжении миллионов лет осаждались на дне морей или захоронялись в континентальных условиях.
Останки эти затем перерабатывались сообществами микроорганизмов и преобразовывались под действием температуры и давления. В дальнейшем вся эта органическая масса, подвергаясь тектоническому воздействию, опускалась вглубь недр, формируя богатые органическим веществом нефтематеринские породы.
Необходимые условия для превращения органики в нефть возникают на глубине 1,5–6 км в так называемом нефтяном окне – при температуре от 70 до 190 °C. В верхней части пласта температура недостаточно высока, и нефть получается «тяжёлой»: вязкой, густой, с высоким содержанием смол и асфальтенов.
Внизу же температура пластов поднимается настолько, что молекулы органического вещества дробятся на самые простые углеводороды, образуя природный газ. Затем под воздействием различных сил, в том числе давления, углеводороды мигрируют из нефтематеринского пласта в верхние слои или нижележащие породы.
Весь цикл природного процесса образования нефти из органических останков занимает в среднем от 10 до 60 млн лет. Как видно, именно органическая теория образования нефти явно приводит к мысли о её ограниченных запасах, и на этом строились прогнозы запасов нефти.
Однако оказалась, что нефть не заканчивается, и тогда была выработана вторая гипотеза происхождения нефти, основанная на неорганическом, или минеральном, её происхождении.
Суть этой гипотезы в том, что углеводороды образуются из содержащихся в мантии Земли воды и углекислого газа в присутствии закисных соединений металлов на глубинах 100–200 км.
На такой глубине давление и температура достигают настолько высоких значений, что молекулы воды и углекислого газа в присутствии катализаторов образуют сложные молекулы углеводородов.
Скорость такой реакции при достижении оптимальных температур и давлений может достигать буквально нескольких часов.
Казалось бы, что вторая гипотеза – неорганического происхождения нефти – побеждает. Ведь она объясняет быстрое восполнение запасов нефти в недрах. Однако не всё так просто.
Проведённые учёными опыты показали, что получаемые таким образом углеводороды могут содержать не более пяти атомов углерода, а нефть представляет собой смесь более тяжёлых соединений, и этому противоречию объяснений пока нет.
В итоге загадка нефти так и осталась нераскрытой.
Как возникновение нефти и образование кислорода
на Земле оказались взаимосвязанными процессами
Вот и подошли к важному открытию. Два непонятно как происходящих процесса – образование кислорода в атмосфере Земли и нефти в её недрах – суть взаимосвязанные химические реакции, проходящие где-то в толще Земли.
Вообще-то кислород легко получается из воды методом электролиза:
Как видно из формулы, две молекулы воды распадаются на две молекулы водорода и молекулу свободного кислорода. Всё просто – только добавь воды.
Следующий этап – утилизация углекислого газа. Не такая уж и сложная задача.
Это старая технология получения газа метана (CH4) из смеси двух газов – водорода и углекислого газа. Её изобрёл французский химик Поль Сабатье в 1912 году и получил за это Нобелевскую премию в области химии.
Эта реакция идёт при повышенной температуре и давлении в присутствии никелевого катализатора. В качестве более эффективного катализатора может применяться рутений с оксидом алюминия.
Второй компонент, вода, направляется на процесс электролиза для получения водорода, который идёт на утилизацию углекислого газа, а свободный кислород направляется в атмосферу на поддержание необходимой концентрации его в атмосфере.
Всё. цикл замкнулся. Вот только для его постоянного действия необходимо подливать водички. Потому что гидролиз воды даёт лишь две молекулы водорода, а на получение метана затрачивается четыре его молекулы.
Ничего страшного: под землёй воды достаточно, а дополнительный её расход в два раза повысит выход кислорода – дышать станет легче.
Вот такая компактная установка замкнутого цикла с добавлением воды, находящаяся где-то на глубине под землёй, уже на протяжении тысячелетий осуществляет утилизацию углекислого газа и непрерывную подкачку кислорода в атмосферу Земли, а заодно поставляет природный газ и нефть. ЧТОБЫ ЧЕЛОВЕКУ ХОРОШО ЖИЛОСЬ. Все пребывают в восхищении.
Ну и где она, эта установка, предъявите её всему миру – воскликнет читатель. В том-то и дело, что она везде и нигде одновременно. Это я так образно выразился, указав на некую «установку».
Вообще-то весь описанный процесс – он не локализован, а буквально рассредоточен по всей планете. Дело в том, что на самом деле не существует в планетарном масштабе как такового процесса электролиза воды, так же как нет и никакого каталитического способа получения газа метана из углекислого газа.
Вышеприведённые формулы приведены только лишь для наглядности описания протекающих химических реакций в лабораторных условиях. Формулами я показал возможность существования этих химических процессов, и только….
На самом деле описанные мною процессы реально существуют в планетарном масштабе, но они запускаются с помощью ЗВУКА. Я больше скажу, «…вся современная химия пребывает пока в младенчестве, но уже переходит в детский возраст». Со временем человек
«…сведёт формулы наших химиков и учёных к ЗВУКУ, а не будет их формулировать на бумаге при помощи экспериментов. В этом утверждении даётся (для тех, кто готов воспринять) самый просветляющий намёк, какой только возможен в настоящее время».
Из Архива Учителей
Вот так! ЗВУК откроет человеку неисчерпаемый источник энергии, создаст тела, способные противостоять любым болезням, раскроет тайну левитации, тем самым уйдут в прошлое железнодорожные и судоходные грузоперевозки – их заменит воздушная транспортировка грузом с помощью левитации.
Всё это запланировано осуществить в наступающей эпохе Водолея. Подробности вы прочтёте ЗДЕСЬ
Я ещё хочу кое-что добавить к кислороду не с точки зрения химии или его физических свойств – это вы и без меня найдёте в свободном доступе. Я приоткрою дверь в метафизику.
Задумывались ли вы над тем, что кислород – это фактически сама жизнь на нашей планете? Из метафизики известно, что жизнь – это прана, которая приходит к нам из Солнца.
Прана – это такой флюид, который достигает планеты в эфирном пространстве. Далее эта солнечная прана преобразуется эфирным телом планеты в прану и далее распределяется всем формам. За счёт этого на Земле есть жизнь в прямом метафизическом смысле.
Так вот, кислород – это и есть символическое представление праны. Солнечный Логос устремил Свой Взор на нашу планету, и на ней образовалась ЖИЗНЬ. Его Ученик, Планетарный Логос Земли, воплотился на нашей Земле, и на планете появился ЧЕЛОВЕК.
Что-то грандиозное произойдёт на Земле, и очень скоро.