%d0%b0%d1%82%d0%bc — со всех языков на все языки
Все языкиАнглийскийРусскийКитайскийНемецкийФранцузскийИспанскийИтальянскийЛатинскийФинскийГреческийИвритАрабскийСуахилиНорвежскийПортугальскийВенгерскийТурецкийИндонезийскийШведскийПольскийЭстонскийЛатышскийДатскийНидерландскийАрмянскийУкраинскийЯпонскийСанскритТайскийИрландскийТатарскийСловацкийСловенскийТувинскийУрдуИдишМакедонскийКаталанскийБашкирскийЧешскийГрузинскийКорейскийХорватскийРумынский, МолдавскийЯкутскийКиргизскийТибетскийБелорусскийБолгарскийИсландскийАлбанскийНауатльКомиВаллийскийКазахскийУзбекскийСербскийВьетнамскийАзербайджанскийБаскскийХиндиМаориКечуаАканАймараГаитянскийМонгольскийПалиМайяЛитовскийШорскийКрымскотатарскийЭсперантоИнгушскийСеверносаамскийВерхнелужицкийЧеченскийГэльскийШумерскийОсетинскийЧеркесскийАдыгейскийПерсидскийАйнский языкКхмерскийДревнерусский языкЦерковнославянский (Старославянский)МикенскийКвеньяЮпийскийАфрикаансПапьяментоПенджабскийТагальскийМокшанскийКриВарайскийКурдскийЭльзасскийФарерскийАбхазскийАрагонскийАрумынскийАстурийскийЭрзянскийКомиМарийскийЧувашскийСефардскийУдмурдскийВепсскийАлтайскийДолганскийКарачаевскийКумыкскийНогайскийОсманскийТофаларскийТуркменскийУйгурскийУрумскийБурятскийОрокскийЭвенкийскийМаньчжурскийГуараниТаджикскийИнупиакМалайскийТвиЛингалаБагобоЙорубаСилезскийЛюксембургскийЧерокиШайенскогоКлингонский
Все языкиРусскийАнглийскийНемецкийЛатинскийИвритИспанскийНорвежскийКитайскийФранцузскийУкраинскийИтальянскийПортугальскийВенгерскийТурецкийПольскийДатскийТатарскийКурдскийСловенскийГреческийИндонезийскийВьетнамскийМаориТагальскийУрдуИсландскийХиндиИрландскийФарерскийБолгарскийЛатышскийАлбанскийАрабскийФинскийПерсидскийМонгольскийНидерландскийШведскийПалиЯпонскийКорейскийЭстонскийГрузинскийТаджикскийЛитовскийРумынский, МолдавскийХорватскийСуахилиКазахскийМакедонскийТайскийБелорусскийГалисийскийКаталанскийЧеченскийКарачаевскийСловацкийЧешскийСербскийАрмянскийАзербайджанскийУзбекскийКечуаГаитянскийМайяАймараШорскийЭсперантоКрымскотатарскийОсетинскийАдыгейскийЯкутскийАйнский языкКхмерскийДревнерусский языкЦерковнославянский (Старославянский)ТамильскийКвеньяАварскийАфрикаансПапьяментоМокшанскийЙорубаЭльзасскийИдишАбхазскийЭрзянскийИнгушскийИжорскийМарийскийЧувашскийУдмурдскийВодскийВепсскийАлтайскийКумыкскийТуркменскийУйгурскийУрумскийЛожбанЭвенкийскийБашкирскийМалайскийМальтийскийЛингалаПенджабскийЧерокиЧаморроКлингонскийБаскскийПушту
Атмосфера техническая и физическая — Справочник химика 21
Объем газа (так же как его удельный объем и плотность) зависит от условий, в которых находится газ (давление и температура). Поэтому часто для характеристики объемного количества газа пользуются понятием нормальные условия . Различают нормальные физические условия, характеризуемые давлением 760 мм рт. ст. и температурой 0° С, а также нормальные технические условия — давление 735,6 мм рт. ст. (одна техническая атмосфера) и температура 15° С. [c.21]Большинство приведенных единиц давления мало и в технике пользуются более удобными единицами атмосфера физическая, атмосфера техническая, миллиметр ртутного столба, миллиметр и метр водяного столба.
Одной ИЗ первых единиц давления, введенных в науку и технику, является физическая атмосфера, равная давлению на горизонтальную плоскость столба ртути высотой 760 мм при плотности ртути 13,5951 Г/см , температуре 0° и ускорении силы тяжести 980,665 см/сек . Физическая атмосфера в СССР не применяется в технике и заменена близкой ей по величине технической атмосферой. Техническая атмосфера равна давлению, создаваемому равномерно распределенной силой 1 кГ, действующей на площадь 1 см , т. е она равна 1 кГ/см . [c.171]
Удельное давление измеряют в атмосферах (аг), миллиметрах ртутного столба мм рт. ст.), в метрах или миллиметрах водяного столба м или мм вод. ст.). При этом различают атмосферу физическую и техническую. Физическая атмосфера, соответствует давлению столба ртути высотой 760 мм при 0° С или давлению столба воды высотой 10,33 ж при 4° С и равна давлению 1,033 кг на 1 см поверхности. В технике дл я удобства вычислений принимают так называемую техническую а Мосферу, равную давлению 1 /сг на 1 см поверхности или 981 ООО дин. [c.25]
При отсчетах высоких давлений в качестве единицы измерения ранее применяли атмосферу. Различали физическую (атм) и техническую (ат) атмосферы. Первая равна давлению 760 мм рт. ст. (или 101 325 Па или 1,01325 бар), вторая 1 кгс/см (98 067 Па). Переход между ними дает соотношение 1 атм = 1,033 ат. На наибольших глубинах океана (11 км) давление превышает 1000 атм (100 МПа). [c.32]
В практике различают физическую атмосферу или нормальное давление и метрическую или т е х и и ч е с к у ю атмосферу. Физическая атмосфера — это давление, которое оказывав столб ртути высотой 76 см (760 мм) и поперечным сечением 1 см», оно равно 1,033 кгс/см (10330 кгс/м ). Техническая атмосфера соответствует давлению в I кГ/см и равно давлению столба ртути высотой 735,6 мм и поперечного сечения 1 см .
Давление паскаль Па миллиметр ртутного столба (133,322), атмосфера техническая (9,80665-10 ), атмосфера физическая (1,01325 1С >) [c.560]
Давление в 1 кг/сл2 (один килограмм на один квадратный сантиметр) называют технической атмосферой. Техническая атмосфера несколько меньше физической атмосферы, которая равна давлению 1,033 ке/см , что соответствует давлению столба ртути высотой 760 мм при 0°С. В заводской практике давление обычно измеряют не в физических, а в технических атмосферах. [c.14]
V—объем 7—объем моля газа тс—осмотическое давление атм—атмосфера физическая (1,0333 кг/см ) ат—атмосфера техническая (1 кг/см ) мм Hg—давление в мм ртутного столба [c.4]
Наименование единиц давления Ньютон на квадратный метр Физическая атмосфера Техническая атмосфера Миллиметр ртутного столба Милли- метр ВОДЯ- НОГО столба [c.12]
Для измерения давления часто применяют различные внесистемные единицы измерения техническая атмосфера 1 ат= = 1 кгс/сл[c.55]
Бар (бар) (1 дн/см») Пьеза (из) (1 СЯ/Л2) Гекто пьеза (гпз) Миллиметр ртутного столба (мм рт. ст. или мм Hg) Миллиметр водяного столба (мм вод. ст. или мм Н..О) Метр водяного столба (м вод. ст. или ж Н..О) кГ/см (атмосфера техническая) Атмосфера нормальная или физическая [c.495]
Атмосфера техническая Атмосфера физическая Килограмм-сила на кубический метр Грамм-сила на кубический сантиметр Килограмм-сил а-секун-да на квадратный метр [c.316]
Бар вар 1 дн/сла н/м Миллиметр ртутного столба ят рт. ет. Миллиметр водяного столба мм вод. ст. Метр водяного столба м еод. ст. Атмосфера техническая ат, кес/с Атмосфера нормальная или физическая атм
Давление часто выражают также в мм рт. ст., мм вод. ст., технических (ат) и физических (атм) атмосферах или в барах. [c.366]
В расчетах давление часто выражают также в физических и технических атмосферах или в единицах высоты Н столба манометрической жидкости (воды, ртути и др.). [c.25]
Социальное планирование на предприятии — это метод управления социальными процессами в жизни его коллектива. Оно способствует регулированию социальных последствий научно-технического прогресса, преодолению различий между умственным и физическим трудом, повышению материального благосостояния и культурного уровня трудящихся, созданию атмосферы товарищества, доверия, уважения и вместе с тем коллективной ответственности. [c.242]
При измерении давления выпарщику приходится иметь дело только с вакуумметром и манометром. В технике для упрощения ьведена единица измерения — техническая атмосфера — вместо физической атмосферы. Техническая атмосфера равна давлению [c.14]
Па 1 кгс/м 1 техническая атмосфера (ат.) 1 физическая атмосфера (атм) 1 мм рт. ст. 1 бар 1 9,80665 9,80665-10 1,01325-10″ 133,322 10 0,750064-10-2 0,0735561 735,561 760,000 1 750,064 10 98,0665 9,80665-10 1,01325-10 1333,22 10 0,986223-10- 0,967841-10-» 0,967841 1 1,315579-10 0,986923 [c.296]
Па 1 дин/сМ 1 физическая атмосфера (атм) 1 техническая атмосфера (ат) 1 мм вод ст. 1 мм рт. ст. 1 0,1 1,01325-10″ 9,80665- Ю» 9,80665 133,332 7.50064-10-2 7.50064-10- 760,000 735,561 0,0735561 1 10 1 1,01325-10 9,80665-10= 98,0665 1333,22 0,986923-10- 0,986923-10 1 0,967841 9,67841-10- 1,31579- 10- [c.132]
Единица измерения Сокращенное обозначение Н ьютон на квадратный метр Дина на квадратный сантиметр Килограмм-сила на квац-ратный метр Бар Пьеза Атмосфера физическая Атмосфера техническая Миллиметр ртутного столба
Единицы измерения Физическая атмосфера (ат) Техническая атмосфера к Г/см- 1 ММ рт. ст. 1 кгс/м илн мм вод. ст. кг, м-сек ) 1 dHf .1t- н/м 1 [c.13]
В качестве основной единицы давления принимается давление в 1 ньютон на 1 (н1м ). Эта единица мала и можно применять к и л о н ь ю т о н на 1 (кн1м ) и м е г а н ь ю т о н на 1 (Мн(м ), а также б а р = 10 н1м и дольные единицы бара м и л-л и б а р (мбар) имикробар мкбар). Внесистемные единицы давления физическая атмосфера (1 атм = = 101325 = 1,01325 бар) и техническая атмосфера (1 ат=98066,5 = 0,980665 бар.). [c.22]
Обычные представления относительно образования смолистых компонентов нефти сводятся к окислительной гипотезе. Несомненно, что нефть, находящаяся в контакте с атмосферой, теряет свои легкие составные части в результате чисто физического процесса. Кроме того, несомненно, протекают и химические процессы дегидрирования, а также внедрения кислорода в молекулы углеводородов, преимущественно высокомолекулярных. Технические методы получения асфальта из нефтяных остатков являются примером подобного процесса, правда, идущего при температурах порядка 250—300°. Окисление нефтяных дистиллятов при обыкновенной температуре также приводит к частичному образованию кислородных соединений, вначале перекисного, а в дальнейшем преимущественно кислого характера. Естественные выходы нефти на поверхность часто сопровождаются твердыми или полутвердыми массами, близкими по внешним признакам к асфальтовым веществам, хотя и не имеется ни одного анализа, который показал бы, что это внешнее сходство распространяется и на химическую близость к нефтяным смолам. [c.155]
Еще раэ о переносе намагниченности. В конце данного технического раздела я, как и обещал, хочу вернуться к более детальному изучению вопроса о том, что происходит во время действия второго импульса. До сих пор мы весьма бойко говорили о намагниченности и переносе намагниченности, но все время обходили стороной саму концепцию, не предпринимая попыток разобраться в ней. Ясно, что без привлечения подходящей квантовомеханической модели невозможно дать детальное описание этнх понятий, а в особенности более общей концепции когерентности. По этой причине нмеино здесь обычно заканчивается не содержащее математических выкладок повествование о спектроскопии ЯМР, а на смену ему приходит заполняющая эту область атмосфера таинственности. Однако, хотя детали и будут ускользать от нас, мы сосредоточим свое внимание на определенных физических оценках явления. Эти понятия настолько важны для современного ЯМР, что, мне кажется, стоит попытаться объяснить нх в самых простых выражениях. Надеюсь, вы поймете, что я хочу лишь стимулировать ваше любопытство, а не удовлетворить его. Существует много подробных и полных описаний теории ЯМР для тех, кто найдет этот вопрос интересным.
Это и будет местное давление в точке А (или напряжение давления). Размерность давления — Паскаль [И/м ] в системе СИ или [ кГ/м ] в системе МКГСС следует из (1.2). Давление на практике часто измеряют в физических или технических атмосферах. [c.10]
Единицы измерения, сокращения и коэффициенты пересчета по международным номенклатурным стандартам нефтегазодобычи |
||||||
Параметры |
Фактические ед. измер-я нефтегазодобычи |
Сокращение (англ.) |
Коэффициент пересчета на стандартные условия |
Метрические единицы |
Сокращение (англ.) |
|
Глубина |
фут |
ft |
0.3048 |
метр |
m |
|
Давление |
фунт на кв.дюйм |
psi |
0.06894757 |
100 килопаскаль |
bar |
|
Вязкость |
сантипуаз |
cp |
1.0 |
миллипуаз |
cp |
|
Температура |
Фаренгейт |
deg F |
- |
Цельсий |
deg C |
|
Абс. темп. |
Ранкин |
deg R |
5/9 |
Кельвин |
deg K |
|
Плотность |
фунт на куб.фут |
lb/cu ft |
16.01846 |
кг/куб.метр |
kg/cu m |
|
Проницаемость |
миллидарси |
md |
0.9869233 |
кв.микрометр*103 |
md |
|
Пластовый объем |
баррель в пластовых условиях*103 |
MRB |
0.1589873 |
куб.метр пласта*103 |
kM3 |
|
Небольшие потоки и объемы |
||||||
Объем жидкости |
баррель нефти в ст.усл-х*103 |
MSTB |
0.15898731 |
куб.метр*103 |
kSM3 |
|
Поток жидкости |
баррель нефти в ст.усл-х/24 ч. |
STB/D |
0.15898731 |
куб.метр/24 ч. |
SM3/D |
|
Объем газа |
атмосфер∙фут3*106 |
MMSCF |
0.02863662 |
атмосфер∙кубметр*106 |
MSM3 |
|
Поток газа |
атмосфер∙фут3*103/24 ч. |
MSCF/D |
0.02863662 |
атмосфер∙кубметр*103/24 ч. |
kSM3/D |
|
Большие потоки и объемы |
||||||
Объем жидкости |
баррель нефти в ст.усл-х*106 |
MSTB |
0.15898731 |
куб.метр*106 |
MSM3 |
|
Поток жидкости |
баррель нефти в ст.усл-х*103/24 ч. |
STB/D |
0.15898731 |
куб.метр*103/24 ч. |
kSM3/D |
|
Объем газа |
атмосфер∙фут3*109 |
MMSCF |
0.02863662 |
атмосфер∙кубметр*109 |
GSM3 |
|
Поток газа |
атмосфер∙фут3*106/24 ч. |
MSCF/D |
0.02863662 |
атмосфер∙кубметр*106/24 ч. |
MSM3/D |
|
1 Необходимо добавить преобразование для стандартных условий от 60ºF (15.56°C) и 14.696 psi (1.013 бар.) до 15°C, и 1 бар. |
||||||
2 Включает преобразование для стандартных условий |
Типы давления: абсолютное давление, избыточное давление, дифференциальное давление
Наравне с температурой давление является одним из наиболее важных параметров, описывающих физическое состояние среды. Давление определяется как сила (FN), постоянно действующая на заданную площадь поверхности (A). Типы давления отличаются друг от друга только по отношению к выбранному эталонному давлению.
Абсолютное давление
Наиболее приемлемым эталонным давлением является нулевое, которое существует в безвоздушном космическом пространстве. Любое давление относительно данного известно как абсолютное давление. Абсолютное давление обозначается как “ abs”, что является сокращением от латинского слова “absolutus”, означающего отдельный, независимый.
Атмосферное давление
Наверное наиболее важным типом давления для жизни на земле является атмосферное давление, pamb (amb = ambiens = окружающий). Это давление образовано массой атмосферы, окружающей землю на высоте примерно до 500 км. До этой высоты, на которой абсолютное давление pabs = 0, его величина постоянно уменьшается. Тем не менее, атмосферное давление подвержено погодным колебаниям, что хорошо нам известно из ежедневного прогноза погоды. На уровне моря pamb в среднем составляет 1013,25 гектопаскаля (ГПа), что соответствует 1013,25 миллибара (мбар). Благодаря “циклонам” и “антициклонам” атмосферное давление может колебаться в пределах, примерно, 5 %.
Дифференциальное давление
Разница между двумя величинами давления p1 и p2 известна как перепад давления Δp = p1 — p2. В случаях, когда разница между двумя значениями представляет собой измеренное значение переменной процесса, говорят о дифференциальном давлении p1,2.
Избыточное (манометрическое) давление
К наиболее часто встречающемуся типу измеряемого давления на технологических объектах относится перепад атмосферного давления, Pe (e = excedens = превышение). Оно представляет собой разницу между абсолютным давлением Pabs и относительным (абсолютным) атмосферным давлением (pe = pabs – pamb), более известное как избыточное или манометрическое давление.
Понятие положительного избыточного давления используют, когда абсолютное давление превышает атмосферное. В противном случае говорят об отрицательном избыточном давлении.
Сокращения в формулах “abs”, “amb” и “e” однозначно указывают на тип измеряемого давления. Эти сокращения относятся в формулах к букве Р, но не к единицам измерения.
Неважно какое давление — абсолютное, избыточное или дифференциальное. С помощью WIKA вы подберете необходимый измерительный прибор для любого типа давления:
Свяжитесь с нами
Вам нужна дополнительная информация? Напишите нам:
Компания СИМАС Москва, Варшавское шоссе д.125 стр.1 +7 (495) 980 — 29 — 37, +7 (916) 942 — 65 — 95 [email protected] | Принятые единицы измерения и сокращенияПРИНЯТЫЕ СОКРАЩЕНИЯ И ЕДИНИЦЫ ИЗМЕРЕНИЯ Единицы измерения электротехнических величин
Единицы измерения механических величин
Единицы измерения термических и термодинамических величин
|
ПРИЧИНЫ ЗАГРЯЗНЕНИЯ ВОЗДУХА
Загрязнение атмосферы может произойти в отдельном районе, но в результате изменения погодных условий воздушные массы могут переместиться на значительные расстояния, иногда иногда пересекая целые континенты.
Никто не застрахован от загрязнения, которое поступает из пяти основных антропогенных источников. Из этих источников в атмосферу извергается целый ряд веществ, в том числе окись углерода, двуокись углерода, двуокись азота, окись азота, приземный озон, твердые частицы, двуокись серы, углеводороды и свинец, каждое из которых наносит вред здоровью человека.
ДОМОХОЗЯЙСТВА
Основным источником загрязнения воздуха на уровне домохозяйств является сжигание внутри помещений ископаемых видов топлива, древесины и других видов биомассы в целях приготовления пищи, отопления и освещения домов. Из-за загрязнения воздуха в помещениях происходит 3,8 миллиона случаев преждевременной смерти в год, причем подавляющее большинство из них приходится на развивающиеся страны.
Из 193 стран мира в 97 странах доля домашних хозяйств, располагающих доступом к экологически более чистым видам сжигаемого топлива, превысила 85 процентов. Однако 3 миллиарда человек по-прежнему пользуются твердыми видами топлива и открытым огнем для приготовления пищи, отопления и освещения. Внедрение экологически более чистых современных печей и видов топлива может снизить уровень заболеваемости и спасти жизни людей.
ПРОМЫШЛЕННОСТЬ
Во многих странах мира производство электроэнергии является одним из основных источников загрязнения воздуха. Значительный вклад в загрязнение атмосферы вносят угольные электростанции. Все большую обеспокоенность вызывает использование дизельных генераторов в районах, не подключенных к общей энергосети. Промышленные производственные процессы и применение растворителей в химической и горнодобывающей отраслях также загрязняют воздух.
Политические меры и программы, направленные на повышение уровня энергоэффективности, и расширение масштабов производства электроэнергии на основе возобновляемых источников оказывают непосредственное влияние на качество воздуха в различных странах. На данный момент в 82 из 193 стран мира применяются стимулирующие меры, способствующие увеличению капиталовложений в использование возобновляемых источников энергии и экологически более чистых производственных процессов, а также в повышение энергоэффективности и/или контроль за загрязнением окружающей среды.
ТРАНСПОРТ
На глобальный транспортный сектор приходится почти четверть выбросов двуокиси углерода, связанных с потреблением энергии, причем эта доля продолжает увеличиваться. Такие выбросы на транспорте тесно связаны почти с 400 000 случаев преждевременной смерти. Почти половина всех летальных исходов по причине загрязнения воздуха транспортными средствами обусловлена выбросами дизельных двигателей, а у тех, кто проживает в непосредственной близости от транспортных магистралей, вероятность диагностирования деменции на 12 процентов выше.
Снижение транспортных выбросов — важный шаг для улучшения качества воздуха, особенно в городах. Политические решения и стандарты, требующие использования экологически чистых видов топлива, а также более строгие стандарты в отношении выбросов загрязняющих веществ в результате использования транспортных средств могут сократить выбросы загрязняющих веществ в транспортном секторе на 90 и более процентов.
СЕЛЬСКОЕ ХОЗЯЙСТВО
В сельском хозяйстве существуют два основных источника загрязнения воздуха: домашний скот, в процессе жизнедеятельности которого выделяются метан и аммиак, и сжигание сельскохозяйственных отходов. Выбросы метана способствуют образованию приземного озона, который вызывает астму и другие респираторные заболевания. Наряду с этим метан является более сильнодействующим фактором глобального потепления, чем двуокись углерода, поскольку за столетний период наблюдений уровень его воздействия на изменение климата оказался в 34 раза выше. По всему миру примерно 24 процента всех выбросов парниковых газов приходится на сельское хозяйство, лесное хозяйство и другие виды землепользования.
Существует множество способов сокращения загрязнения воздуха, вызванного сельскохозяйственной деятельностью. Многие люди могут перейти на растительный рацион питания и/или сократить объемы образующихся пищевых отходов, а фермеры могут сократить количество метана, выделяемого скотом, оптимизируя перевариваемость кормов и совершенствуя практику использования пастбищных и луговых угодий.
УТИЛИЗАЦИЯ ОТХОДОВ
Открытое сжигание мусора и захоронение органических отходов на свалках приводит к выбросам в атмосферу вредных диоксинов, фуранов, метана и сажистого углерода. По всему миру на открытом воздухе сжигается примерно 40 процентов отходов. Наиболее остро эта проблема стоит в регионах, где быстрыми темпами идет процесс урбанизации, а также в развивающихся странах. Открытое сжигание сельскохозяйственных и/или муниципальных отходов практикуется в 166 из 193 стран.
Совершенствование методов сбора, сортировки и удаления твердых отходов позволяет сократить количество отходов, которые направляются на сжигание или захоронение. Сепарация органических отходов и их переработка в компост или биотопливо повышает плодородие почвы и представляет собой один из альтернативных источников энергии. Сокращение примерно одной трети всей пищи, которая утрачивается или выбрасывается в отходы, также может повысить качество воздуха.
ДРУГИЕ ИСТОЧНИКИ
Не все виды загрязнения воздуха носят антропогенный характер. Извержения вулканов, пылевые бури и другие природные процессы также порождают проблемы. Особую обеспокоенность вызывают песчаные и пыльные бури. В результате этих бурь тонкодисперсные частицы пыли могут перемещаться на тысячи километров, а также переносить с собой патогены и вредные вещества, вызывающие острые и хронические респираторные заболевания.
Хотя информация о столь многочисленных источниках загрязнения воздуха может показаться ошеломляющей, мы в состоянии принять необходимые меры:
- На индивидуальном уровне вы можете заявить о своей позиции и проголосовать своим кошельком. Вы можете изменить свой образ жизни, с тем чтобы снизить потребление топлива и энергии, выбрасывать меньше продуктов и предпринять многое другое;
- Правительства могут ввести в действие экологические стандарты мирового уровня, способствующие использованию тех видов топлива и энергоэффективных транспортных средств, которые не загрязняют окружающую среду, а также обеспечить их соблюдение;
- В городах можно создать высокоэффективные системы общественного транспорта и реализовать планы упорядочения транспортных потоков, первоочередное внимание в рамках которых будет уделяться передвижению пешком, на велосипеде или на общественном транспорте;
- Предприятия могут принять меры прямого действия, сокращая свои выбросы и внедряя новые технологии, с тем чтобы помочь нам вести экологически более чистый и менее расточительный образ жизни.
Если мы будем действовать сообща, нам всем станет легче дышать. Но без вашего участия мы этого добиться не сможем.
аэр. | аэрозоль |
аэр. д/инг. | аэрозоль для ингаляций |
аэр. д/инг. дозир. | аэрозоль для ингаляций дозированный |
аэр. д/наруж. прим. | аэрозоль для наружного применения |
аэр. д/рот. полости | аэрозоль для ротовой полости |
аэр. дозир. | аэрозоль дозированный |
аэр. дозир. д/наруж. прим. | аэрозоль дозированный для наружного применения |
аэр. назал. | аэрозоль назальный |
бальзам д/инг. | бальзам для ингаляций |
бальзам д/наруж. прим. | бальзам для наружного применения |
бальзам д/перорал. прим. | бальзам для перорального применения |
бальзам жидк. д/наруж. прим. | бальзам жидкий для наружного применения |
внутримат. система | внутриматочная система |
вода д/ин. | вода для инъекций |
газ под давл. 50 атм | газ под давлением 50 атмосфер |
гастрокапс. | гастрокапсулы |
гель вагинал. | гель вагинальный |
гель глаз. | гель глазной |
гель д/десен | гель для десен |
гель д/местн. прим. | гель для местного применения |
гель д/наруж. прим. | гель для наружного применения |
гель д/перорал. прим. | гель для перорального применения |
гель дентал. | гель дентальный |
гель назал. | гель назальный |
гель ректал. | гель для ректального применения |
гель стомат. | гель стоматологический |
гель стомат. д/десен | гель стоматологический для десен |
гель трансдерм. | гель трансдермальный |
гель уретрал. | гель уретральный |
гран. | гранулы |
гран. гомеопат. | гранулы гомеопатические |
гран. д/п р-ра | гранулы для приготовления раствора |
гран. д/п р-ра д/внутр. прим. | гранулы для приготовления раствора для внутреннего применения |
гран. д/п р-ра д/перор. прим. | гранулы для приготовления раствора для перорального применения |
гран. д/п сир. д/перор. прим. | гранулы для приготовления сиропа для перорального применения |
гран. д/п сиропа | гранулы для приготовления сиропа |
гран. д/п сусп. | гранулы для приготовления суспензии |
гран. д/п сусп. д/перор. прим. | гранулы для приготовления суспензии для перорального применения |
гран. дозир. | гранулы дозированные |
гран. кишечно-раств. | гранулы кишечно-растворимые |
гран. п/о кишечно-раств. | гранулы, покрытые оболочкой, кишечно-растворимые |
гран. пролонг. п/о гастрорезист. | гранулы пролонгированного действия, покрытые гастрорезистентной оболочкой |
гран. раств. | гранулы растворимые |
депо-сусп. д/ин. | депо-суспензия для инъекций |
др. | драже |
жев. резинка | жевательная резинка |
желе д/перорал. прим. | желе для перорального применения |
жидкость д/наруж. прим. | жидкость для наружного применения |
жидкость д/перорал. прим. | жидкость для перорального применения |
жидкость орал. и накожн. | жидкость оральная и накожная |
имплантат д/ин. | имплантат для инъекций |
кап. | капли |
кап. глаз. | капли глазные |
кап. глаз. пролонг. | капли глазные пролонгированного действия |
кап. глаз./уш. | капли глазные/ушные |
кап. глаз./уш./д/носа | капли глазные, ушные, для носа |
кап. гомеоп. орал. | капли гомеопатические оральные |
кап. гомеопат. | капли гомеопатические |
кап. д/внутр. прим. | капли для внутреннего применения |
кап. д/носа | капли для носа |
кап. д/перорал. прим. | капли для перорального применения |
кап. д/перорал. прим. д/детей | капли для перорального применения для детей |
кап. назал. | капли назальные |
кап. назал. д/детей | капли назальные для детей |
кап. назал./глаз. | капли назальные/глазные |
кап. орал. | капли оральные |
кап. уш. | капли ушные |
кап. ушн./назал. | капли ушные/назальные |
каплеты п/о | каплеты, покрытые оболочкой |
капс. | капсулы |
капс. + табл. п/о | капсулы + таблетки, покрытые оболочкой |
капс. вагинал. | капсулы вагинальные |
капс. вагинал. мягкие | капсулы вагинальные мягкие |
капс. д/подкожн. введ. пролонг. | капсулы для подкожного введения пролонгированного действия |
капс. желат. | капсулы желатиновые |
капс. желат. тверд. | капсулы желатиновые твердые |
капс. замедл. высвоб. | капсулы с замедленным высвобождением |
капс. кишечно-раств. | капсулы кишечно-растворимые |
капс. мягкие | капсулы мягкие |
капс. мягкие желат. | капсулы мягкие желатиновые |
капс. мягкие кишечно-раств. | капсулы мягкие кишечно-растворимые |
капс. пролонг. дейст. | капсулы пролонгированного действия |
капс. с модиф. высвоб. | капсулы с модифицированным высвобождением |
капс. тв. с киш.-раств. гран. | капсулы твердые с кишечно-растворимыми гранулами |
капс. тверд. | капсулы твердые |
капс. тверд. кислотостойк. | капсулы твердые кислотостойкие |
капс. тверд. кишечно-раств. | капсулы твердые, кишечно-растворимые |
капс. тверд. пролонг. дейст. | капсулы твердые пролонгированного действия |
капс. тверд. с модиф. высвоб. | капсулы твердые с модифицированным высвобождением |
капс. тв. с киш.-раств. мини-табл. | капсулы твердые с кишечно-растворимыми мини-таблетками |
карамель гомеопат. | карамель гомеопатическая |
карандаш пластик. д/инг. | карандаш пластиковый для ингаляций |
кольцо вагинал. | кольцо вагинальное |
комб. набор д/орал. прим. | комбинированный набор для орального применения |
комб. набор д/перорал. прим. | комбинированный набор для перорального применения |
комби-уп. | комби-упаковка |
конц. | концентрат |
конц. д/ин. | концентрат для инъекций |
конц. д/ин. р-ра спирт. | концентрат для раствора для инъекций спиртовой |
конц. д/инф. | концентрат для инфузий |
конц. д/п ин. р-ра | концентрат для приготовления инъекционного раствора |
конц. д/п инф. р-ра | концентрат для приготовления инфузионного раствора |
конц. д/п р-ра д/ин. в/в | концентрат для приготовления раствора для внутривенных инъекций |
конц. д/п р-ра д/наруж. прим. | концентрат для приготовления раствора для наружного применения |
конц. д/р-ра д/инф. | концентрат для раствора для инфузий |
крем вагинал. | крем вагинальный |
крем д/наруж. прим. | крем для наружного применения |
крем назал. | крем назальный |
крем ректал. | крем ректальный |
крист. масса | кристаллическая масса |
леденцы д/сос. | леденцы для сосания |
линимент д/наруж. прим. | линимент для наружного применения |
лиофил. | лиофилизат |
лиофил. д/п р-ра в/в и в/м | лиофилизат для приготовления раствора для внутривенного и внутримышечного введения |
лиофил. д/п р-ра в/сосуд. введ. | лиофилизат для приготовления раствора для внутрисосудистого/внутрипузырного введения |
лиофил. д/п р-ра д/ин. | лиофилизат для приготовления раствора для инъекций |
лиофил. д/п р-ра д/инф. | лиофилизат для приготовления раствора для инфузий |
лиофил. д/п р-ра д/подкож. введ. | лиофилизат для приготовления раствора для подкожного введения |
лиофил. д/р-ра д/ин. | лиофилизат для раствора для инъекций |
лиофил. масса | лиофилизированная масса |
лиофил. оральн. | лиофилизат оральный |
лиофил. пор. | лиофилизированный порошок |
лиофил. пор. д/ин. | лиофилизированный порошок для инъекций |
лиофил. пор. д/интраназ. прим. | лиофилизированный порошок для интраназального применения |
лиофил. пор. д/инф. | лиофилизированный порошок для инфузий |
лиофил. пор. д/п глаз. кап. | лиофилизированный порошок для приготовления глазных капель |
лиофил. пор. для в/в инф. | лиофилизированный порошок для внутривеннных инфузий |
лиофил. д/р-ра д/интраназ.введ. | лиофилизат для приготовления раствора для интраназального введения |
листья резан.-прессов. | листья резано-прессованные |
лосьон д/ванн | лосьон для ванн |
лосьон д/наруж. прим. | лосьон для наружного применения |
мазь глаз. | мазь глазная |
мазь д/наруж. прим. | мазь для наружного применения |
мазь жирная д/наруж. прим. | мазь жирная для наружного применения |
мазь назал. | мазь назальная |
мазь ректал. | мазь ректальная |
масло д/наруж. прим. | масло для наружного применения |
масло д/перорал. прим. | масло для перорального применения |
микстура д/перорал. прим. | микстура для перорального применения |
настойка д/внутр. прим. | настойка для внутреннего применения |
настойка д/наруж. прим. | настойка для наружного применения |
настойка д/наруж./внутр. прим. | настойка для наружного и внутреннего применения |
настойка д/перорал. прим. | настойка для перорального применения |
паста д/п сусп. д/перор. прим. | паста для приготовления суспензии для перорального применения |
паста д/перорал. прим. | паста для перорального применения |
пастилки д/сос. | пастилки для сосания |
пастилки жев. | пастилки жевательные |
пессарии вагинал. | пессарии вагинальные |
пластина п/о 2,5х3х0,5 см | пластина, покрытая оболочкой, 2,5х3х0,5 см |
пластина п/о 4,8х4,8х0,5 см | пластина, покрытая оболочкой, 4,8х4,8х0,5 см |
пластина п/о 9,5х4,8х0,5 см | пластина, покрытая оболочкой, 9,5х4,8х0,5 см |
пластырь трансдерм. | пластырь трансдермальный |
пластырь трансдерм. (ТТС) | пластырь — трансдермальный (ТТС) |
пластырь — ТТС | пластырь — трансдермальная терапевтическая система |
пор. | порошок |
пор. д/внутр. прим. | порошок для внутреннего применения |
пор. д/инг. | порошок для ингаляций |
пор. д/инг. в капс. | порошок для ингаляций в капсулах |
пор. д/инг. дозир. | порошок для ингаляций дозированный |
пор. д/наруж. прим. | порошок для наружного применения |
пор. д/оральн. р-ра | порошок для орального раствора |
пор. д/п ин. р-ра | порошок для приготовления инъекционного раствора |
пор. д/п инф. р-ра | порошок для приготовления инфузионного раствора |
пор. д/п горяч. нап. д/перор. прим. | порошок для приготовления горячего напитка для перорального применения |
пор. д/п конц. д/р-ра д/инф. | порошок для приготовления концентрата для раствора для инфузий |
пор. д/п орал. сусп. | порошок для приготовления оральной суспензии |
пор. д/п р-ра в/в и в/м введ. | порошок для приготовления раствора для внутривенного и внутримышечного введения |
пор. д/п р-ра в/м и п/к ин. | порошок для приготовления раствора для внутримышечных и подкожных инъекций |
пор. д/п р-ра д/вагинал. прим. | порошок для приготовления раствора для вагинального применения |
пор. д/п р-ра д/внутр. прим. | порошок для приготовления раствора для внутреннего применения |
пор.д/п р-ра д/ин. и инф. | порошок для приготовления раствора для инъекций и инфузий |
пор. д/п р-ра д/ин., инф., инг. | порошок для приготовления раствора для инъекций, инфузий или ингаляций |
пор. д/п р-ра д/перор. прим. | порошок для приготовления раствора для перорального применения |
пор. д/п р-ра д/подкожн. ин. | порошок для приготовления раствора для подкожных инъекций |
пор. д/п р-ра для в/в ин. | порошок для приготовления раствора для внутривенных инъекций |
пор. д/п р-ра для в/в инф. | порошок для приготовления раствора для внутривенных инфузий |
пор. д/п р-ра для в/м ин. | порошок для приготовления раствора для внутримышечных инъекций |
пор. д/п р-ра для наруж. прим. | порошок для приготовления раствора для наружного применения |
пор. д/п сиропа | порошок для приготовления сиропа |
пор. д/п сиропа д/перор. прим. | порошок для приготовления сиропа для перорального применения |
пор. д/п сусп. | порошок для приготовления суспензии |
пор. д/п сусп. д/внутр. прим. | порошок для приготовления суспензии для внутреннего применения |
пор. д/п сусп. д/ин. | порошок для приготовления суспензии для инъекций |
пор. д/п сусп. д/перор. прим. | порошок для приготовления суспензии для перорального применения |
пор. д/п сусп. для в/м ин. | порошок для приготовления суспензии для внутримышечных инъекций |
пор. д/п сусп. пролонг. в/м | порошок для приготовления суспензии пролонгированного действия для внутримышечных инъекций |
пор. д/перорал. прим. | порошок для перорального применения |
пор. дозир. | порошок дозированный |
пор. кристаллич. | порошок кристаллический |
пор. лиоф. д/р-ра наруж. и вн. | порошок лиофилизированный для приготовления раствора для наружного и внутреннего применения |
пор. лиофил. д/п конц. в/в | порошок лиофилизированный для приготовления концентрата для внутривенного введения |
пор. лиофил. д/п конц. д/инф. | порошок лиофилизированный для приготовления концентрата для инфузий |
пор. лиофил. д/п назал. кап. | порошок лиофилизированный для приготовления назальных капель |
пор. лиофил. д/п р-ра | порошок лиофилизированный для приготовления раствора |
пор. лиофил. д/п р-ра в/в | порошок лиофилизированный для приготовления раствора для внутривенного введения |
пор. лиофил. д/п р-ра в/в ин. | порошок лиофилизированный для приготовления раствора для внутривенных инъекций |
пор. лиофил. д/п р-ра в/м ин. | порошок лиофилизированный для приготовления раствора для внутримышечных инъекций |
пор. лиофил. д/п р-ра д/ин. | порошок лиофилизированный для приготовления раствора для инъекций |
пор. лиофил. д/п р-ра д/инф. | порошок лиофилизированный для приготовления раствора для инфузий |
пор. лиофил. д/п р-ра д/инф. в/в | порошок лиофилизированный для приготовления раствора для внутривенных инфузий |
пор. лиофил. д/п сусп. внутр. | порошок лиофилизированный для приготовления суспензии для внутреннего применения |
пор. лиофил. д/п сусп. д/ин. | порошок лиофилизированный для приготовления суспензии для инъекций |
пор. лиофил. д/п сусп. ин. пролонг. | порошок лиофилизированный для приготовления суспензии для инъекций пролонгированного действия |
пор. лиофил. д/перорал. прим. | порошок лиофилизированный для перорального применения |
пор. лиоф. д/р-ра д/ин. д/инф. | порошок лиофилизированный для приготовления раствора для инъекций и инфузий |
пор. шип. д/р-ра д/перор. прим. | порошок шипучий для приготовления раствора для перорального применения |
пористая масса д/п сусп. | пористая масса для приготовления суспензии |
р-ль д/парентерал. прим. | растворитель для парентерального применения |
р-р | раствор |
р-р (глаз. кап.) | раствор (глазные капли) |
р-р (кап. глаз./ушн.) | раствор (капли глазные/ушные) |
р-р вагинал. | раствор вагинальный |
р-р водно-спирт. д/нар. прим. | раствор водно-спиртовой для наружного применения |
р-р д/внутр. и наруж. прим. | раствор для внутреннего и наружного применения |
р-р д/внутр. прим. | раствор для внутреннего применения |
р-р д/внутрисосуд. введ. | раствор для внутрисосудистого введения |
р-р д/гемофильтр./гемодиализа | раствор для гемофильтрации и гемодиализа |
р-р д/ин. | раствор для инъекций |
р-р д/ин. в этилолеате | раствор для инъекций в этилолеате |
р-р д/ин. и инф. | раствор для инъекций и инфузий |
р-р д/инг. | раствор для ингаляций |
р-р д/инг. анестезии | раствор для ингаляционной анестезии |
р-р д/инф. | раствор для инфузий |
р-р д/инф. в/в | раствор для внутривенных инфузий |
р-р д/мест. прим. | раствор для местного применения |
р-р д/наруж. прим. | раствор для наружного применения |
р-р д/наруж. прим. водн. | раствор для наружного применения водный |
р-р д/наруж. прим. гелеобразн. | раствор для наружного применения гелеобразный |
р-р д/наружн. прим. пленкообр. | раствор для наружного применения пленкообразующий |
р-р д/наружн. и местн. прим. | раствор для наружного и местного применения |
р-р д/перитонеал. диализа | раствор для перитонеального диализа |
р-р д/перорал. прим. | раствор для перорального применения |
р-р д/перорал. прим. водн. | раствор для перорального применения водный |
р-р д/перорал. прим. и инг. | раствор для перорального применения и ингаляций |
р-р д/перф. | раствор для перфузий |
р-р д/питья | раствор для питья |
р-р д/подкож. и в/в ин. | раствор для подкожных и внутривенных инъекций |
р-р д/пол. ротов. пол. и горла | раствор для полоскания ротовой полости и горла |
р-р д/полоскан. ротов. полости | раствор для полоскания ротовой полости |
р-р д/разв. д/перф. | раствор для разведения для перфузий |
р-р д/ректал. прим. | раствор для ректального применения |
р-р д/ротов. полости | раствор для ротовой полости |
р-р д/ротов. полости и десен | раствор для ротовой полости и десен |
р-р для в/в введ. | раствор для внутривенного введения |
р-р для в/в ин. | раствор для внутривенных инъекций |
р-р для в/м ин. | раствор для внутримышечных инъекций |
р-р интраназал. | раствор интраназальный |
р-р инф. | раствор инфузионный |
р-р ирригац. | раствор ирригационный |
р-р конц. д/инф. | раствор концентрированный для инфузий |
р-р масл. | раствор масляный |
р-р масл. д/внутр. прим. | раствор масляный для внутреннего применения |
р-р масл. д/ин. | раствор масляный для инъекций |
р-р масл. д/наруж. прим. | раствор масляный для наружного применения |
р-р масл. д/наруж. перор. прим. | раствор масляный для наружного и перорального применения |
р-р масл. д/перорал. прим. | раствор масляный для перорального применения |
р-р масл. для в/м введ. | раствор масляный для внутримышечного введения |
р-р масл. орал. | раствор масляный оральный |
р-р накожный | раствор накожный |
р-р накожный спирт. | раствор накожный спиртовой |
р-р оральный | раствор оральный |
р-р офтальм. д/орошен. | раствор офтальмологический для орошения |
р-р спирт. | раствор спиртовой |
р-р спирт. д/наруж. прим. | раствор спиртовой для наружного применения |
р-р спирт. д/перорал. прим. | раствор спиртовой для перорального применения |
р-р стерил. | раствор стерильный |
р-р ушн. | раствор ушной |
ректал. капс. | ректальные капсулы |
рыльца резан.-прессов. | рыльца резано-прессованные |
салфет. пропит. гелем | салфетки, пропитанные гелем |
сироп д/детей | сироп для детей |
сироп д/перорал. прим. | сироп для перорального применения |
сок д/наруж. прим. | сок для наружного применения |
спрей д/горла | спрей для горла |
спрей д/инг. | спрей для ингаляций |
спрей д/местн. прим. | спрей для местного применения |
спрей д/местн. прим. дозир. | спрей для местного применения дозированный |
спрей д/наруж. прим. | спрей для наружного применения |
спрей д/ротов. полости | спрей для ротовой полости |
спрей дозир. | спрей дозированный |
спрей дозир. подъязычн. | спрей дозированный подъязычный |
спрей назал. | спрей назальный |
спрей назал. водн. | спрей назальный водный |
спрей назал. водн. дозир. | спрей назальный водный дозированный |
спрей назал. дозир. | спрей назальный дозированный |
спрей орал. | спрей оральный |
супп. | суппозитории |
супп. вагинал. | суппозитории вагинальные |
супп. ректал. | суппозитории ректальные |
сусп. | суспензия |
сусп. глаз. | суспензия глазная |
сусп. д/внутр. прим. | суспензия для внутреннего применения |
сусп. д/ин. | суспензия для инъекций |
сусп. д/ин. в/м | суспензия для внутримышечных инъекций |
сусп. д/инг. | суспензия для ингаляций |
сусп. д/инф. | суспензия для инфузий |
сусп. д/орал. прим. | суспензия для орального применения |
сусп. д/п р-ра д/инф. | суспензия для приготовления раствора для инфузий |
сусп. д/перорал. прим. | суспензия для перорального применения |
сусп. д/перорал. прим. педиатр. | суспензия для перорального применения педиатрическая |
сусп. д/подкож. введ. | суспензия для подкожного введения |
сусп. д/эндотрахеал. введ. | суспензия для эндотрахеального введения |
сусп. орал. | суспензия оральная |
сусп. ректал. | суспензия ректальная |
сусп. стерил. водн. | суспензия стерильная водная |
сух. в-во | сухое вещество |
сух. в-во д/п сусп. для в/м ин. | сухое вещество для приготовления суспензии для внутримышечных инъекций |
табл. | таблетки |
табл. быстрораств. | таблетки быстрорастворимые |
табл. вагинал. | таблетки вагинальные |
табл. гастрорезист. | таблетки гастрорезистентные |
табл. гомеопат. | таблетки гомеопатические |
табл. д/жев. | таблетки для жевания |
табл. д/имплант. | таблетки для имплантации |
табл. д/п р-ра д/наруж. прим. | таблетки для приготовления раствора для наружного применения |
табл. д/рассасывания | таблетки для рассасывания |
табл. д/сос. | таблетки для сосания |
табл. делим. | таблетки делимые |
табл. делим. п/о | таблетки делимые, покрытые оболочкой |
табл. делим. пролонг. д-я п/о | таблетки делимые пролонгированного действия, покрытые оболочкой |
табл. дисперг. | таблетки диспергируемые |
табл. жев. | таблетки жевательные |
табл. жев. или п/сусп. перорал. | таблетки для жевания или приготовления суспензии для перорального применения |
табл. защечн. | таблетки защечные |
табл. кишечно-раств. | таблетки кишечно-растворимые |
табл. п/о | таблетки, покрытые оболочкой |
табл. п/о киш.-раств. пролонг. | таблетки, покрытые кишечно-растворимой оболочкой, пролонгированного действия |
табл. п/о кишечно-раств. | таблетки, покрытые кишечно-растворимой оболочкой |
табл. п/о с замедл. высвоб. | таблетки, покрытые оболочкой, с замедленным высвобождением |
табл. п/о с контролир. высвоб. | таблетки, покрытые оболочкой, с контролируемым высвобождением |
табл. п/плен. оболочкой | таблетки, покрытые пленочной оболочкой |
табл. п/плен. обол. киш.-раств. | таблетки, покрытые пленочной оболочкой, кишечно-растворимые |
табл. п/сах. обол. киш.-раств. | таблетки, покрытые сахарной оболочкой, кишечно-растворимые |
табл. п/сах. оболочкой | таблетки, покрытые сахарной оболочкой |
табл. подъязычные | таблетки подъязычные |
табл. пролонг. высвоб. | таблетки пролонгированного высвобождения |
табл. пролонг. дейст. | таблетки пролонгированного действия |
табл. пролонг. дейст. п/о | таблетки пролонгированного действия, покрытые оболочкой |
табл. пролонг. п/плен. обол. | таблетки пролонгированного действия, покрытые пленочной оболочкой |
табл. пролонг. п/сах. обол. | таблетки пролонгированного действия, покрытые сахарной оболочкой |
табл. рапид-ретард п/о | таблетки рапид-ретард, покрытые оболочкой |
табл. раств. | таблетки растворимые |
табл. резист. к жел. соку | таблетки, резистентные к желудочному соку |
табл. ретард п/о | таблетки ретард, покрытые оболочкой |
табл. с модиф. высвоб. | таблетки с модифицированным высвобождением |
табл. сублингвал. | таблетки сублингвальные |
табл. форте п/о | таблетки форте, покрытые оболочкой |
табл. форте п/плен. обол. | таблетки форте, покрытые пленочной оболочкой |
табл. шип. | таблетки шипучие |
табл. шип. д/детей | таблетки шипучие для детей |
табл. шип. д/п перорал. р-ра | таблетки шипучие для приготовления раствора для перорального применения |
табл. дисперг. в рот. полости | таблетки, диспергируемые в ротовой полости |
табл. п/о с модиф. высвоб. | таблетки, покрытые оболочкой, с модифицированным высвобождением |
табс. п/о | табсулы, покрытые оболочкой |
тампон вагинал. | тампон вагинальный |
трава резан.-прессов. | трава резано-прессованная |
ТТС | трансдермальная терапевтическая система |
фрукт. куб. | фруктовые кубики |
цветки обмолоч. | цветки обмолоченные |
шампунь мед. дерматол. | шампунь медицинский дерматологический |
экстракт д/перорал. прим. | экстракт для перорального применения |
экстракт жидк. | экстракт жидкий |
экстракт жидк. д/внутр. прим. | экстракт жидкий для внутреннего применения |
экстракт жидк. д/ин. | экстракт жидкий для инъекций |
экстракт жидк. д/перорал. прим. | экстракт жидкий для перорального применения |
экстракт жидк. перорал. спирт. | экстракт жидкий для перорального применения спиртовой |
экстракт спирт. | экстракт спиртовой |
эликсир д/перорал. прим. | эликсир для перорального применения |
эмул. | эмульсия |
эмул. д/ин. | эмульсия для инъекций |
эмул. д/инг. и интратрахеал. | эмульсия для ингаляционного и интратрахеального введения |
эмул. д/интравагинал. введ. | эмульсия для интравагинального введения |
эмул. д/интраназал. прим. | эмульсия для интраназального применения |
эмул. д/инф. | эмульсия для инфузии |
эмул. д/наруж. прим. | эмульсия для наружного применения |
эмул. для в/в введ. | эмульсия для внутривенного введения |
эмульгель д/наруж. прим. | эмульгель для наружного применения |
эмульс. д/интратрахеал. введ. | эмульсия для интратрахеального введения |
восстановительная атмосфера
восстановительная атмосферавосстановительная атмосфера
(атмосфера без кислорода или других окислителей)В восстановительной атмосфере отсутствует газообразный кислород или другие окисляющие газы. (т.е. отсутствуют газы с высокой степенью окисления). В отличие от атмосферы Земли такая атмосфера не позволяет окисление веществ, контактирующих с атмосферой. Это состоит из неокисляющие газы, потенциально включая восстановительные газы.
Планеты могут иметь восстанавливающую атмосферу, и ранняя Земля теоретизируется иметь такую атмосферу до того, как появились биологические процессы кислород.Химические процессы в восстановительной атмосфере являются потенциальными источник сложных органических химикатов и теоретическая атмосфера ранней Земли могло быть фактором развития жизни. Искусственно созданный восстановительные атмосферы используются в некоторых процессах обработки металлов, таких как отжиг.
окислительно-восстановительная реакция или окислительно-восстановительная реакция — это химический реакция, в которой одно химическое вещество окисляется , т.е. теряет электроны, и другой — уменьшенный , т.е.е., получает электроны. Химическое вещество, которое имеет тенденцию терять электроны (т.е. сам подвергается окислению и способствует восстановление другого химического вещества) называется восстановителем , а если это газ, то восстановительный газ . И наоборот, химическое который имеет тенденцию получать электроны (т.е. и способствует окислению другого химического вещества) представляет собой окислитель (например, кислород), а если газ, окисляющий газ .
Термин окисление впервые был использован для обозначения реакции кислорода. к другим химическим веществам, но этот термин стал использоваться, когда элементы помимо кислорода играли роль (похищение электронов).Термин сокращение был впервые принят для описания добычи чистого металла из руд, «доведя» его до металла, удалив кислород из соединения. Это было сделано с помощью редуцирующего агент настолько сильный, что сначала «восстанавливает» кислород оксида металла (оставляя сам металл), чтобы кислород и восстановитель могли провести их окислительно-восстановительную реакцию.
Термин восстановительная атмосфера используется для атмосферы, включая восстановительные газы , такие как водород, а также могут включать газы, которые ни восстанавливающий, ни окисляющий, например углекислый газ.Этот термин также стал включать газовые смеси без восстановителя. газы, если нет окисляющих газов. Если бы в атмосфере присутствовали как восстанавливающие и окисляющих газов, он будет нестабильным и склонен к химически реагировать до тех пор, пока одно или другое не исчезнет.
( химия, атмосфера, астробиология ) Дополнительная литература:
https://en.wikipedia.org/wiki/Reducing_atmosphere
https://en.wikipedia.org/wiki/Reducing_agent
https://en.wikipedia.org/wiki/Redox
Ссылка на страницах:
образование атмосферы
степень окисления
Индекс
органическая химия — Что означает словосочетание «восстановительная атмосфера» в количественном выражении?
Я не уверен, что мой ответ будет лучшим, но, возможно, я смогу начать.
Короткий ответ — да, окислительно-восстановительные потенциалы являются ключом к определению степени восстановления или окисления реакции. Чего не показывает ваше простое сбалансированное уравнение окислительно-восстановительного потенциала (которое является правильным), так это различных половинных реакций, которые производят полную реакцию.
Большая половина реакции окисления в вашем уравнении — это классическое восстановление кислорода:
$ \ ce {2O2 + 8H + + 8e- -> 2h3O}, E_0 = + 1,23V $
Я уже вычислил эту половину реакции для вашего уравнения сгорания.Положительное значение E0, равное 1,23 В, говорит о том, что эта реакция имеет тенденцию происходить спонтанно (с учетом некоторой энергии активации).
Однако другая половина реакции, окисление углерода в метане, вероятно, НАМНОГО сложнее, поскольку включает в себя много стадий. Здесь мой ответ не совсем правильный. Ниже приведена одна возможных последовательностей полуреакций:
$ \ ce {Ch5 + h3O -> Ch4OH + 2H + + 2e-}, E_0 = -0,50V $ $ \ ce {Ch4OH -> HCHO + 2H + + 2e-}, E_0 = -0,13V $ $ \ ce {HCHO + h3O -> HCOOH + 2H + + 2e-}, E_0 = + 0.03V $ $ \ ce {HCOOH -> CO2 + 2H + + 2e-}, E_0 = + 0.11V $
Во-первых, обратите внимание, что полуреакция окисления метана до метанола имеет отрицательный потенциал -0,50 вольт и поэтому не является спонтанной; ему нужен окислитель, такой как кислород, чтобы начать работу. В последовательности полуреакций, которые я перечисляю, потенциалы постепенно увеличиваются, так что к тому времени, когда мы окисляем муравьиную кислоту до углекислого газа, полуреакция становится слегка спонтанной (положительный потенциал).
Итак, это показывает, что вы были правы, что реакция включает создание и разрушение различных соединений, но последовательность (механизм ) зависит от окислительно-восстановительных реакций, которые действительно переносят электроны.
Наконец, причина, по которой мой ответ может быть не лучшим, заключается в том, что предлагаемый мной механизм может быть неправильным. Хотя все эти половинные реакции действительно существуют и производят спонтанную сумму, общий потенциал составляет 0,74 вольт. По крайней мере, один источник, который я прочитал, предположил, что фактический потенциал окисления метана до диоксида углерода составляет 0,92 вольт. Так что может быть какая-то другая последовательность полуреакций, которую я не смог отследить, что является лучшим механизмом, чем тот, который я предлагаю. Тем не менее, я думаю, что мой ответ правильно отражает принципы.
Расчетыв пользу восстановительной атмосферы для ранней Земли — Источник
Используя примитивные метеориты, называемые хондритами, в качестве моделей, ученые-земледельцы и планетологи из Вашингтонского университета в Сент-Луисе выполнили расчеты дегазации и показали, что ранняя атмосфера Земли была восстановительной, наполненной метаном, аммиаком, водородом и водяным паром.
Сделав это открытие, Брюс Фегли, доктор философии, профессор Вашингтонского университета наук о Земле и планетах в области искусств и наук, и Лаура Шефер, лаборант, оживляют одну из самых известных и противоречивых теорий происхождения жизни, 1953 г. Эксперимент Миллера-Юри, в результате которого были получены органические соединения, необходимые для развития организмов.
Брюс Фегли рассматривает метеорит, а Лаура Шефер наблюдает за ним.Хондриты — это относительно неизменные образцы материала солнечной туманности. По словам Фегли, возглавляющего Лабораторию планетарной химии Университета, ученые долгое время считали их строительными блоками планет. Однако никто никогда не определял, какую атмосферу будет создавать примитивная хондритовая планета.
«Мы предполагаем, что планеты сформировались из хондритового материала, и мы разделили планету на слои, и мы использовали состав смеси метеоритов для расчета газов, которые могли бы образоваться из каждого из этих слоев», — сказал Шефер.«Мы обнаружили очень восстановительную атмосферу для большинства смесей метеоритов, поэтому в них много метана и аммиака».
В восстановительной атмосфере присутствует водород, но отсутствует кислород. Чтобы эксперимент Миллера-Юри работал, необходима восстановительная атмосфера. Окислительная атмосфера делает невозможным получение органических соединений. Тем не менее, значительная часть геологов полагает, что бедная водородом и богатая углекислым газом атмосфера существовала, потому что они используют современные вулканические газы в качестве моделей для ранней атмосферы.Вулканические газы богаты водой, диоксидом углерода и диоксидом серы, но не содержат аммиака или метана.
«Геологи оспаривают сценарий Миллера-Юри, но они, кажется, забывают, что когда вы собираете Землю из хондритов, вы получаете немного другие газы, которые образуются в результате нагрева всех этих материалов, которые собрались, чтобы сформировать Землю. . Наши расчеты дают естественное объяснение получения этой восстановительной атмосферы », — сказал Фегли.
Шефер представил результаты на ежегодном собрании Отделения планетных наук Американского астрономического общества, состоявшемся 9 сентября.4-9 в Кембридже, Англия.
Шефер и Фегли изучили различные типы хондритов, которые, по мнению земных и планетарных ученых, сыграли важную роль в создании Земли. Они использовали сложные компьютерные коды для химического равновесия, чтобы выяснить, что происходит, когда минералы в метеоритах нагреваются и вступают в реакцию друг с другом. Например, когда карбонат кальция нагревается и разлагается, он образует газообразный диоксид углерода.
«Различные соединения в хондритовой Земле разлагаются при нагревании и выделяют газ, который сформировал самую раннюю атмосферу Земли», — сказал Фегли.
Эксперимент Миллера-Юри показал устройство, в которое была помещена атмосфера восстановительного газа, которая, как считается, существовала на ранней Земле. Смесь нагревается и получает электрический заряд, и образуются простые органические молекулы. Хотя эксперимент обсуждался с самого начала, никто не проводил расчетов для предсказания ранней атмосферы Земли.
«Я думаю, что эти вычисления раньше не проводились, потому что они очень сложны; мы используем специальный код », — сказал Фегли, чья работа с Шефером по дегазации Ио, крупнейшего спутника Юпитера и самого вулканического тела в Солнечной системе, послужила источником вдохновения для нынешней ранней работы над атмосферой Земли.
Институт астробиологии НАСА поддержал эту работу.
Была ли у ранней Земли восстанавливающаяся атмосфера?
Изучив предположения эволюционистов о происхождении жизни, Клемми и Бэдхэм говорят: «… возникла догма, что ранняя атмосфера Земли была бескислородной …» 1 Под «бескислородной» они подразумевают атмосферу без свободного кислорода. газ (O 2 ), сильно отличающийся от окислительной смеси, которой мы дышим. Общепринятая модель эволюции атмосферы 2 предполагает, что раньше около 1.9 миллиардов лет назад земная атмосфера была восстановительной смесью азота (N 2 ), метана (CH 4 ), водяного пара (H 2 O) и, возможно, аммиака (NH 3 ). По мнению эволюционистов, солнечная радиация и разряды молний в смеси газов-восстановителей привели к образованию природных органических соединений и, в конечном итоге, самой жизни. Причина, по которой эволюционисты постулируют бескислородную и восстанавливающую атмосферу, упоминается Миллером и Оргелем: «Мы полагаем, что должен был быть период, когда земная атмосфера уменьшалась, потому что синтез соединений, представляющих биологический интерес, происходит только в восстанавливающих условиях.» 3
Если догма о докембрийской восстановительной атмосфере верна, мы ожидаем найти геологические свидетельства в архейских и нижних слоях протерозоя (которые, по мнению эволюционистов, старше 1,9 миллиарда лет). Хотя самые старые осадочные породы изменены диагенезом и метаморфизмом, они должны обладать отличительным химическим составом и необычными минеральными ассоциациями.
РАЗМЕЩЕНИЯ НЕСТАБИЛЬНЫХ МЕТАЛЛИЧЕСКИХ МИНЕРАЛОВ
Отложения россыпей гальки и песка верхнего архея и нижнего протерозоя встречаются на юге Канады, Южной Африки, юга Индии и Бразилии.Известно, что некоторые из них цементированы матрицей, содержащей минеральные зерна пирита (FeS 2 ) и уранинита (UO 2 ). Пирит имеет восстановленное состояние железа (без кислорода, но с серой), которое нестабильно в виде осадочных зерен в присутствии кислорода. Уранинит имеет частично окисленное состояние урана, который окисляется до UO 3 в присутствии современной атмосферы. Некоторые геологи утверждали, что эти нестабильные минеральные зерна в концентратах гравия и песка указывают на восстановительную атмосферу во время отложения.
Хотя древние россыпи нестабильных металлических минералов встречаются в разных местах, это ни в коем случае не единственные типы концентратов тяжелых минералов, известные из архея и нижнего протерозоя. Davidson 4 изучал тяжелые минеральные концентраты совершенно современного вида в пластах, почти совпадающих с нестабильными концентратами. Если осаждение происходило в восстановительной атмосфере, все отложения, как ожидается, будут содержать пирит. Нормально окисленные концентраты лучше использовать в качестве аргумента в пользу окислительной атмосферы с нестабильными скоплениями, которые накапливаются в локально восстановительных условиях.
Clemmey and Badham 5 достаточно смелы, чтобы предположить, что нестабильные минералы были дезагрегированы механическим выветриванием, с ограниченным химическим и биологическим выветриванием, в окислительной атмосфере. Поддержка исходит от Зешке 6 , который показал, что уранинит переносится окислительной водой современной реки Инд в Пакистане. Grandstaff 7 показал, что древние россыпи уранинита содержат форму уранинита, богатого торием, который является наиболее устойчивым в современных окислительных условиях.Пирит также обнаружен в современных аллювиальных отложениях, особенно в холодном климате. 8 Примечательно, что магнетит, оксид железа, нестабильный в современных атмосферных условиях, является наиболее распространенным минеральным компонентом концентратов черного песка на современных пляжах. Очевидно, что кратковременного воздействия особых окислительных условий недостаточно для окисления многих нестабильных минералов. Таким образом, эти россыпи металлических минералов не требуют восстановительной атмосферы.
ЖЕЛЕЗНЫЕ МЕСТОРОЖДЕНИЯ
Еще одно часто цитируемое свидетельство ранней восстановительной атмосферы происходит из древних месторождений железной руды, которые называются «пластами полосчатого железа».«Они обычны в архейских и протерозойских слоях, наиболее известными из которых являются руды в районе озера Верхнее. Месторождения железа обычно состоят из тонких пластин мелкокристаллического кремнезема, чередующихся с тонкими пластинами железных минералов. Магнетит (Fe 3 O 4 ), не полностью окисленный минерал железа, и гематит (Fe 2 O 3 ), полностью окисленный минерал железа, распространены в полосчатых формациях железа. Магнетит можно рассматривать как смесь равных частей FeO (железо в менее окисленном, двухвалентном состоянии) и Fe 2 O 3 (железо в окисленном, трехвалентном состоянии).Поскольку магнетит был бы более стабильным в атмосфере с более низким давлением кислорода, некоторые эволюционисты утверждали, что полосчатое железо накопилось во время перехода от восстановительной к полностью окислительной атмосфере около 1,9 миллиарда лет назад. Они полагают, что растворимое двухвалентное железо, присутствующее в изобилии в раннем море-восстановителе, осаждалось, когда кислород производил нерастворимое трехвалентное железо современного моря-окислителя.
Перед гипотезой перехода стоят три проблемы. Во-первых, полосатое железо не является прямым доказательством наличия восстановительной атмосферы. это только предполагает , что могла существовать более ранняя восстановительная атмосфера.Конечно, возможны и другие варианты. Железные образования содержат окисленного железа и потребуют окислительной атмосферы или другого обильного источника кислорода!
Вторая проблема заключается в том, что образования железа не фиксируют одновременное всемирное выпадение осадков, но известно, что они происходят в более старых слоях, когда предполагалось, что атмосфера восстанавливается, и в более молодых слоях, когда атмосфера, несомненно, была окислительной. Димрот и Кимберли 9 сравнивают архейские железные образования (которые, как полагают, были отложены одновременно с россыпями нестабильных металлических минералов, более двух.3 миллиарда лет назад) с палеозойскими железными образованиями (считается, что они отложились в окислительной атмосфере менее 0,6 миллиарда лет назад). Сходство можно использовать, чтобы утверждать, что атмосфера архея была окислительной.
Третья проблема заключается в том, что красные песчаные осадочные породы, называемые «красными пластами», встречаются вместе с полосчатыми железными образованиями. Красный цвет в породе придает полностью окисленный минерал железа гематит, и для пород характерен дефицит неокисленных или частично окисленных минералов железа (например.г., пирит и магнетит). Известно, что красные пласты встречаются на ниже отметки , одной из крупнейших в мире протерозойских железных формаций, и были зарегистрированы в архейских и нижнепротерозойских породах. 10 Красные пласты, связанные с образованиями железа, также указывают на окислительные условия.
СУЛЬФАТНЫЕ МЕСТОРОЖДЕНИЯ
Когда сера соединяется с металлами в восстановительных условиях, в результате образуются сульфидные минералы, такие как пирит (FeS 2 ), галенит (PbS) и сфалерит (ZnS).Когда сера соединяется с металлами в окислительных условиях, в результате образуются сульфатные минералы, такие как барит (BaSO 4 ), целестит (SrSO 4 ), ангидрит (CaSO4) и гипс (CaSO 4 2H 2 O). Если бы на Земле была восстановительная атмосфера, мы могли бы ожидать обширных слоистых сульфидных осадков в архейских осадочных породах. Они образовались бы не в результате вулканических процессов (как некоторые сульфидные минералы даже сегодня), а непосредственно из морской воды (что невозможно в нашем современном окислительном океане).Таких месторождений не обнаружено. Вместо этого, сульфат с архейским слоем был зарегистрирован в западной Австралии, Южной Африке и южной Индии. 11 Барит, по-видимому, заменил гипс, который был исходным минералом, отложившимся в виде химического осадка. Это свидетельствует о древних окислительных условиях на поверхности и окислительных грунтовых водах. Степень окислительной сульфатной среды и ее связь с древним атмосферным составом являются предположениями, но мы снова видим доказательства архейского кислорода.
ОКИСЛЕННЫЕ КОРЫ ВЫВЕДЕНИЯ
Когда откладывается обломок породы, его поверхность контактирует с внешней средой и может быть изменена химическим путем. Таким образом, галька и лава текут в условиях современной атмосферной погоды, образуя на своей поверхности оксидные минералы. Это выветривание происходит даже в океане. Подобным образом Димрот и Кимберли 12 сообщают об окислительном выветривании гальки, происходящем под полосчатым железным пластом, и описывают гематитовые коры выветривания на подушечном базальте архейского периода (который, как полагают, представляет собой подводный поток лавы).И снова указывается архейский кислород.
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
О древней атмосфере можно было бы написать гораздо больше. Концентрированные в воде нестабильные металлические минералы не являются диагностическими для восстановительных условий. Многочисленные минеральные формы двухвалентного и трехвалентного железа в архейских и нижнепротерозойских породах больше всего указывают на богатые кислородом условия. Сульфат в самых старых породах указывает на наличие кислорода в воде. Корки выветривания на древних породах, по-видимому, нуждаются в кислороде как в воздухе, так и в воде.На вопрос: «Была ли у ранней Земли восстановительная атмосфера?» мы можем сказать, что доказательств сокращения не было зарегистрировано в горных породах. Эволюционист может утверждать, что восстановительная атмосфера существовала до образования любых доступных для изучения горных пород, но такая вера — это просто вопрос веры. Утверждение Уокера верно: «Самое убедительное доказательство — это условия происхождения жизни. Требуется восстановительная атмосфера». 13 Доказательство эволюции полностью основывается на предположении об эволюции!
ССЫЛКИ
1.Клемми, Х., Бэдхэм, Н., «Кислород в докембрийской атмосфере: оценка геологических данных». Геология , т.10, 1982 г., с.141.
2. Там же, с.142.
3. Миллер С.Л., Оргел Л.Е., Истоки жизни на Земле : Энглвудские скалы, Прентис Халт, 1974, с. 33.
4. Дэвидсон, К.Ф., Докембрийская атмосфера: Nature , том 197, 1963, стр.893.
5. Loc. соч., стр. l42.
6. Зешке Г. Транспортировка уранинита в реке Инд, Пакистан: Trans.Геол. Soc. Южная Африка , т.63, стр.87.
7. Грандстафф Д.Э. Кенетическое исследование растворения уранинита: Economic Geology , v.71, 1976, pp.1493-1506.
8. Клемми и Бэдхэм, loc. соч., с.142.
9. Димрот, Э., Кимберли, М.М., Докембрийский атмосферный кислород: данные о распределении углерода, серы, урана и железа в осадках: Canadian Journal Earth Science , v.13,1976, pp.1161-1185.
10. Клемми и Бэдхэм, loc.соч., стр. 143.
11. Ламберт И.Б., Доннелли Т.Х., Данлоп Дж.С.Р. и Гровс Д.И. Стабильные изотопные составы сульфатных отложений раннего архея с вероятным эвапоритовым и вулканогенным происхождением: Nature , v.276,1978, p.808.
12. Loc. соч., стр. 1176.
13. Уокер Дж. К. Г., Эволюция атмосферы : Нью-Йорк, Макмиллан, 1977, стр.224.
Редукционная атмосфера — CreationWiki, энциклопедия науки о сотворении
Газовые гиганты внешних планет (Юпитер, Сатурн, Уран, Нептун) имеют восстанавливающую атмосферу.Восстановительная атмосфера , также известная как восстановительная атмосфера , представляет собой атмосферу без значительных количеств свободного кислорода (O 2 ) и других окисляющих газов или паров, предотвращающих окисление. [1] Химики называют атмосферу с изобилием атомов водорода или других веществ, которые легко выделяют электроны, а также нехватку атомов кислорода и азота, «восстановленной». [2] Восстановительная атмосфера содержит восстановители или молекулы, насыщенные атомами водорода, такие как аммиак (NH 3 ) и метан (CH 4 ), которые способны восстанавливать другие молекулы. Так, например, углерод появляется в своей наиболее восстановленной форме (CH 4 ), но не в окисленной форме (CO) или полностью окисленной форме (CO 2 ).Обсуждение степени окисления ранней атмосферы Земли — одна из фундаментальных тем возникновения моделей происхождения жизни.
Первобытная атмосфера
Изображение плана эксперимента Миллера-Юри, показывающее предполагаемую ими примитивную атмосферуТеории происхождения жизни изначально предполагали, что примитивная атмосфера должна быть восстанавливающей, чтобы предотвратить окислительное разрушение компонентов «изначального супа». [3] Итак, эволюционисты теоретизируют раннюю атмосферу без кислорода.Опарин считал, что ранняя атмосфера Земли состояла из водорода (H 2 ), метана (CH 4 ), аммиака (NH 3 ) и водяного пара (H 2 O) и не содержала кислорода. [1] Холдейн постулировал ту же теорию, и его наиболее важные выводы были представлены в короткой статье для Rationalist Annual . [4] Другими учеными, подтвердившими эту модель атмосферы, были Миллер и Юри. Они пришли к выводу, что небольшое, но значительное количество H 2 осталось в первичной атмосфере и вступило в реакцию с атомами углерода, азота или кислорода, образуя такую атмосферу. [5] Соединяя вместе водород, метан, аммиак и водяной пар, они произвели несколько аминокислот, строительных блоков органической жизни. [6]
В настоящее время среди специалистов существует почти всеобщее мнение о том, что примитивная атмосфера не содержала восстановительных газов, таких как метан, аммиак или водород. [7] Напротив, атмосфера содержала углекислый газ и азот. [7] Согласно Хьюберту Йоки, современный взгляд на атмосферу ранней Земли состоит в том, что она была нейтральной и состояла из азота (N 2 ), углекислого газа (CO 2 ), воды (H 2 ). O) и, возможно, немного аммиака (NH 3 ). [8]
Атмосфера без кислорода связана с некоторыми трудностями, связанными с проблемой происхождения жизни. Майкл Дентон отмечает, что в атмосфере без кислорода не было бы озонового слоя в верхних слоях атмосферы, и ультрафиолетового потока, достигающего Земли, было бы достаточно для разрушения органических соединений так же быстро, как они были произведены. [9] В последнее время некоторые ученые (например, Р. Т. Брикманн и Дж. Х. Карвер) полагают, что изначальная атмосфера Земли не была столь сильно восстановительной и, вероятно, содержала некоторое количество кислорода, образующегося в результате фотодиссоциации воды. [10] [11]
Список литературы
- ↑ 1,0 1,1 Dembski, William A .; Уэллс, Джонатан (2008). Как быть интеллектуально развитым атеистом (или нет) . Уилмингтон, Делавэр: ISI Books. п. 18. ISBN 978-1-933859-84-2.
- ↑ Шапиро, Роберт (1987). Происхождение: Руководство скептика по созданию жизни на Земле . Торонто: Bantam Books. п. 65. ISBN 0-553-34355-6.
- ↑ Ав, С. Э (1982). Химическая эволюция . Сан-Диего, Калифорния: Master Books. п. 4. ISBN 0-89051-082-2.
- ↑ Кларк, Рональд В. (1969). J B S: Жизнь и творчество Дж. Б. С. Холдейна . Нью-Йорк: Coward-McCann, Inc., стр. 93-94. Номер карточки в каталоге Библиотеки Конгресса: 68-11875.
- ↑ Thaxton, Charles B .; Брэдли, Уолтер Л .; Олсен, Роджер Л. (1984). Тайна происхождения жизни: переоценка современных теорий . Нью-Йорк: Философская библиотека. п. 74. ISBN 0-8022-2447-4.
- ↑ Смит, А. Э. Уайлдер (1970). Создание жизни: кибернетический подход к эволюции . Уитон, Иллинойс: Издательство Гарольда Шоу. п. 49. ISBN 0-87788-144-8.
- ↑ 7,0 7,1 Сарфати, Джонатан (2008). По замыслу: свидетельство разумного конструктора природы — библейского Бога . Паудер-Спрингс, Джорджия: Издательство Creation Book. ISBN 978-0-949-4.
- ↑ Йоки, Хуберт П. (2005). Теория информации, эволюция и происхождение жизни .Кембридж: Издательство Кембриджского университета. п. 146. ISBN 978-0-521-80293-2.
- ↑ Дентон, Майкл (1985). Эволюция: теория кризиса . Чеви Чейз, доктор медицины: Адлер и Адлер. п. 261. ISBN 0-1-52-X.
- ↑ Оверман, Дин Л. (1997). Дело против несчастного случая и самоорганизации . Лэнхэм: издательство Rowman & Littlefield. п. 41-42. ISBN 0-8476-8966-2.
- ↑ Уэллс, Джонатан (2000, 2002). Иконы эволюции: наука или миф? . Вашингтон, округ Колумбия: издательство Regnery Publishing.п. 15-16. ISBN 0-89526-200-2.
См. Также
Внешние ссылки
Образование азотистых оснований в восстановительной атмосфере Миллера – Юри
Значимость
Исследование показывает, что эксперименты Миллера – Ури производят азотистые основания РНК в разрядах и моделирование воздействия лазерной плазмы, выполненное в простом прототипе восстановительной атмосферы, содержащей аммиак и монооксид углерода . Мы провели самостоятельное описание химии, имеющее отношение к гипотезе абиотического синтеза азотистых оснований РНК, связанной с химической эволюцией ранней Земли в восстановительных условиях.В исследовании рассматривается химия простой модели восстановительной атмосферы (NH 3 + CO + H 2 O) и роль формамида как промежуточного звена в образовании азотистых оснований в эксперименте Миллера-Юри. Исследования сочетают в себе эксперименты, выполненные с использованием современных методов генерации большой мощной ударно-волновой плазмы с помощью холловских тераваттных лазеров, электрических разрядов и современных ab initio расчетов свободной энергии.
Abstract
Эксперименты Миллера-Юри положили начало современным исследованиям молекулярного происхождения жизни, но их актуальность в этой области позже была поставлена под сомнение, поскольку газовая смесь, использованная в их исследованиях, считается слишком редкой по сравнению с наиболее общепринятыми гипотезами. условия на исконной Земле.В частности, получение только аминокислот рассматривается как свидетельство ограниченной значимости результатов. Здесь мы сообщаем об экспериментальной работе в сочетании с современными вычислительными методами, в которой моделирование электрического разряда и воздействия лазерной плазмы проводилось в восстановительной атмосфере, содержащей NH 3 + CO. Мы показываем, что В этих экспериментах синтезируются азотистые основания РНК, что убедительно подтверждает возможность появления биологически релевантных молекул в восстановительной атмосфере.Реконструированные пути синтеза показывают, что малые радикалы и формамид играют решающую роль, что согласуется с рядом недавних экспериментальных и теоретических результатов.
Более 60 лет назад Стэнли Ллойд Миллер и Гарольд Клейтон Ури в своей новаторской работе (1) продемонстрировали синтез нескольких аминокислот из смеси восстановительных газов (CH 4 , NH 3 , H 2 O и H 2 ), обработанные электрическим разрядом. Следующие исследования показали, что можно синтезировать широкий спектр аминокислот, но не было доказательств того, что все основные молекулы генетического кода РНК могут быть произведены вместе с другими в экспериментах этого типа (2–5).Кроме того, значительная устойчивость восстановительных атмосфер в геологической шкале времени серьезно обсуждалась (6). Наконец, многие ученые утверждали, что этот эксперимент не связан с условиями ранней Земли и не обеспечивает фундаментальных строительных блоков (то есть нуклеиновых оснований), важных для эволюции ранней жизни, возможно, на основе РНК (7⇓⇓⇓⇓⇓ – 13) . В 2001 г. Саладино, Ди Мауро и соавторы (14) предположили, что исходной молекулой для синтеза азотистых оснований в одном реакторе является формамид (15–23).Их группа вместе с другими авторами продемонстрировала образование (не только) фундаментальных азотистых оснований для происхождения РНК в экспериментах по нагреванию формамида в присутствии множества катализаторов (17, 24–26) при УФ-облучении (27). , протонное (28) и тяжелое излучение (29), воздействие ударными волнами (18) и т. д. Недавно Hörst et al. (30) также ссылались на положительный результат качественного обнаружения азотистых оснований РНК и множества аминокислот из толинов, созданных в смеси N 2 , CH 4 , CO.Их эксперимент моделировал атмосферу Титана при электрическом разряде. Такие экспериментальные результаты, а также теоретические ожидания (31) показывают, что восстановленные, относительно реактивные атмосферы, вероятно, будут более эффективными для синтеза биомолекул (32). Однако следует отметить, что в нескольких статьях сообщается также об образовании биомолекул в нейтральных (N 2 , CO 2 , H 2 O) условиях (33⇓ – 35). В нашем исследовании мы обнаружили взаимосвязь между оригинальными идеями новаторских исследований Миллера-Юри, посвященных синтезу пребиотиков в восстановительной атмосфере, и недавними результатами, определяющими химический состав формамида как источник синтеза азотистых оснований.В дополнение к традиционным концепциям образования биомолекул на основе цианида водорода (HCN) или восстановительной атмосферы (30, 36–38), мы показываем, что в условиях, продемонстрированных в этом исследовании, молекула формамида не только играет роль исходное соединение, но также является промежуточным звеном в серии реакций, ведущих от очень реактивных и жестких небольших радикалов к биомолекулам.
В течение последнего десятилетия в качестве источников формамида были предложены кометы (39), гидролиз HCN (40), химия в межзвездном пространстве (41), восстановительные атмосферы (42) или дегидратация формиата аммония (43).Однако в большинстве случаев точный химический состав таких систем не изучен ни экспериментально, ни теоретически. Более того, под сомнение также ставится правдоподобие и связь с пребиотической средой.
Используя большую лазерную установку в Terrawatt Prague Asterix Laser System, мы всесторонне исследовали плазму ударной волны астероида, помимо электрического разряда, в простой восстанавливающей смеси NH 3 + CO и H 2 O. Молекула формамида не играет непосредственно роль исходного субстрата, а скорее является предполагаемым промежуточным продуктом реакций, ведущих от простых модельных смесей пребиотиков к биомолекулам.
Результаты сравниваются с аналогичными экспериментами, в которых формамид является исходным соединением. Химический состав также отображается с использованием современного моделирования молекулярной динамики ab initio. Мы сосредоточили наши усилия на двух средах, имеющих отношение к пребиотической химии: (–) трансформация атмосферы обнажила ударную волну, вызванную внеземным телом, и образовавшуюся в результате ударную плазму [Ранняя и поздняя тяжелая бомбардировка нашей Солнечной системы во время эволюции и стабилизации орбиты (44)]; и ( II ) преобразование атмосферы электрическим разрядом (молния в тяжелых облаках пыли, паров и других аэрозолей в результате удара, вулканической активности и испарения в ранней атмосфере) (45).
Недавно Сайта и Сайджа опубликовали (42) эксперимент Миллера, смоделированный на компьютере, с помощью расчетов ab initio, которые учитывали внешние электрические поля. В этом исследовании авторы показывают с помощью атомистического компьютерного моделирования, что исходная смесь простых молекул Миллера (CH 4 , NH 3 , H 2 O, CO, N 2 ) (1, 46, 47 ) спонтанно производит в пикосекундном масштабе времени небольшие промежуточные органические соединения, такие как муравьиная кислота и формамид, но только в сильных электрических полях.В частности, непрерывно производился формамид, который способствовал образованию более сложных органических молекул, вплоть до простейшей аминокислоты, глицина. Впоследствии теоретические исследования химии синтеза и диссоциации формамида указали на важность HCN, NH 3 , CO и H 2 O в его реакционной сети (48).
Существование глобальной восстановительной атмосферы на ранней Земле обсуждалось в течение почти 60 лет после знаменитого эксперимента Миллера – Юри (22).Пока наиболее распространенные теории склоняются к нейтральной атмосфере, содержащей избыток CO 2 с N 2 и водяным паром (6, 49, 50). В отличие от предыдущих исследований, нейтральная атмосфера также была определена как подходящая среда для синтеза аминокислот (33). Существование нейтральной атмосферы было дополнительно подтверждено первым исследованием степени окисления магматических обломочных цирконов, связанных с магмой, до 3,85 Гр (51). Однако недавние результаты (52) дальнейшего анализа микроэлементов магматического циркона корового происхождения показывают, что континентальная кора Хаде, вероятно, была более восстановлена, чем ее современный аналог, и что она окислялась 3.6 миллиардов лет назад, как показано на рис. 1, часть A (синие кружки).
Рис. 1.Данные опубликованы в исх. 52 о степени окисления микроэлементов в ранних цирконах (часть A, синие кружки), которые сравниваются с временной шкалой ударного потока на ранней Земле (часть B, фиолетовая кривая; EHB и LHB — периоды ранней и поздней тяжелых бомбардировок), и возраст углеродных включений с дефицитом 13 C в соответствии с их биогенным происхождением (часть C, красные точки). Данные из исх. 19, 52, 56 и 67 и ссылки в них.
Можно предположить, что низкой стабильности восстановительных атмосфер противодействовали динамические эффекты, такие как экзогенный перенос восстановительных газов кометами (32) и хондритами (53) или непрерывными процессами эндогенного синтеза (31, 54). В частности, есть интересное совпадение при сравнении временных масштабов восстановительных условий, которые были оценены с использованием анализа цирконов, как упоминалось выше (52) и показаны на рис.1, часть A, и временных масштабов Раннего и Позднего Периоды интенсивной бомбардировки, схематически изображенные фиолетовой кривой, отпечатанной на этих данных (рис.1, часть Б). Можно предположить, что ударно-дегазированная атмосфера привела к пониженному химическому составу (например, H 2 , CO, CH 4 , NH 3 ) (55). Как показали Миллер и другие авторы, такие условия очень благоприятны для пребиотического синтеза органического вещества на Земле. На рис. 1, часть C, мы также сравниваем эти данные с оценкой возраста первых биосигнатур жизни, который был недавно сдвинут на 4,1 Гр до настоящего времени (56, 57). Учитывая прямой синтез биомолекул на ранней Земле и ожидания очень ранней восстановительной атмосферы вместе с ожиданиями очень древней жизни на Земле, мы можем предположить, что биомолекулы, вероятно, были синтезированы на Земле во время преобразования восстановительной атмосферы.Во время снижения ударной активности эта атмосфера истощилась и превратилась в смесь, обогащенную CO 2 , содержащую пары N 2 и H 2 O (58). В этой химии формамид может играть роль реактивного интермедиата. Однако следует отметить, что альтернативный сценарий теории экзогенного синтеза рассматривает воздействия внеземных тел не только как источник энергии ударных волн и дегазированных восстановительных атмосфер, но и как прямой источник биомолекул.Эти предположения подтверждаются недавними открытиями широкой палитры органических веществ (59) и биомолекул в хондритовых метеоритах (60, 61).
Результаты и обсуждение
В следующих экспериментах наблюдались стабильные и нестабильные продукты во время и после воздействия восстанавливающей смеси NH 3 + CO + H 2 O на электрический разряд, имитирующий молнию, и лазерную ударную волну, имитирующую астероид ударная плазма. На первом этапе электрический разряд в смеси NH 3 + CO + H 2 O исследовали с помощью эмиссионной спектроскопии высокого разрешения с преобразованием Фурье с временным разрешением (см.62 и 63 и ссылки в них). В спектрах излучения, изображенных на рис.2, можно наблюдать несколько разновидностей, которые очень похожи на разряд чистого формамида (19). Во всех спектрах наиболее заметные полосы принадлежат CO, CO 2 , HCN и HNC, возбужденных до высоких колебательно-вращательных уровней, и нестабильному, но повсеместному радикалу · CN, который может играть важную роль в последующем плазменном синтезе. азотистых оснований (18⇓ – 20). Стабильные молекулы, такие как аммиак, окись углерода, ацетилен, закись азота и цианистый водород, были идентифицированы с помощью инфракрасной абсорбционной спектроскопии высокого разрешения во время последующего анализа продуктов разряда, сконцентрированных в ловушке с жидким азотом.Спектры поглощения показаны на рис. 3.
Рис. 2.Спектр излучения плазмы разряда в восстановительной атмосфере (NH 3 , CO, H 2 O). Среди прочего, в спектрах доминируют окись углерода и радикал · CN в широком диапазоне энергетических состояний.
Рис. 3.Спектры поглощения плазмы разряда в восстановительной атмосфере (NH 3 , CO, H 2 O).
Как наиболее важный результат, обработка сброса NH 3 + CO + H 2 O привела к образованию значительного количества формамида и HCN.Полоса поглощения формамида выделена красным на рис. 3 (подробности представлены на рис. S1 и S2). Как обсуждается в следующем разделе, этот результат полностью соответствует теоретическим предсказаниям реакционной способности смесей типа Миллера.
Рис. S1.Часть спектра поглощения в области колебания карбонила показывает полосу поглощения v 4 формамида, покрытую очень сильными сериями линий воды. Эталонный спектр формамида показан красным.
Рис.S2.Спектры поглощения аммиака и окиси углерода при обработке ударной волной плазмы ЛИДБ. A показывает заготовку до облучения, B предоставляет спектры, записанные после 15 импульсов лазера без каталитического материала, C показывает спектры после 15 лазерных импульсов в присутствии монтмориллонита, а D показывает спектры продуктов. обработки азотистых оснований в плазме разряда.
В отличие от наших экспериментов с газовой фазой, мы также исследовали разложение твердых образцов пиримидинового (аденин) и пуринового (цитозинового) оснований в присутствии водяного пара.Образцы помещались в стеклянные разрядные трубки и обрабатывались разрядной плазмой азота. Подобно разложению формамида или смеси NH 3 + CO + H 2 O, мы обнаружили большое количество HCN, который является одним из продуктов разложения формамида. Как видно из сравнения рис. 3 с рис. S2 B – D , мы обнаружили аналогичную группировку продуктов разложения нуклеиновых оснований и обработки в атмосфере NH 3 + CO + H 2 O.
Наконец, в следующих экспериментах мы подвергли простую бинарную реакционную смесь NH 3 и CO воздействию плазменной ударной волны без присутствия катализатора и в присутствии монтмориллонитовой глины и воды. В нашем предыдущем исследовании монтмориллонит был идентифицирован как вероятный катализатор синтеза нуклеиновых оснований при лазерной ударной волне. На рис. S2 C показан состав реакционной смеси после воздействия лазерной ударной волны, генерируемой в газовой среде.Сравнение обеих смесей с холостым образцом представлено на рис. S2 A и B . В качестве наиболее важного результата, обсуждаемого в следующем разделе, мы наблюдали цианистый водород как основной продукт термического разложения формамида в обоих экспериментах. Кроме того, мы показываем, что, хотя мы использовали очень простую смесь восстанавливающих газов типа Миллера-Юри (а не непосредственно формамид, как в предыдущих экспериментах), мы обнаружили все канонические нуклеотидные основания РНК — урацил, цитозин, аденин и гуанин. — вместе с мочевиной и простейшей аминокислотой — глицином.Выводы анализа представлены в таблице 1. Однако следует отметить, что уровень долей на миллион, достигнутый в лазерных экспериментах для пиримидиновых оснований, является пороговым пределом обнаружения используемого метода. Тем не менее, эти результаты подтверждают идею о том, что атмосфера NH 3 + CO + H 2 O может заменять чистый формамид (19) и действовать как исходная среда не только для образования аминокислот (как показано в предыдущих работах ), но также и азотистых оснований РНК. На рис. S3 показаны хроматограммы всех канонических оснований нуклеиновых кислот с использованием выбранного массового фильтра для типичного отношения m / z для каждого конкретного основания.Типичные массовые фрагменты всех аналитов четко идентифицируются при соответствующих временах удерживания, как показано на фиг. S4 – S6. Мы также отмечаем, что мы исключаем любое внешнее загрязнение образцов ( SI Contamination и холостые измерения, показанные на рис. S7).
Таблица 1.Результаты всех экспериментов с лазерной и разрядной плазменной обработкой восстановительной атмосферы
Рис. S3.GC-MS обнаружение нуклеиновых оснований во всех экспериментах. Все образцы были проанализированы после дериватизации с помощью MTBSTFA. A показывает хроматограмму холостого опыта канонических нуклеиновых оснований, B показывает хроматограмму эксперимента с облучением смеси NH 3 + CO, C изображает хроматограмму эксперимента с NH 3 + CO + H 2 O в присутствии глины, а D показывает разложение NH 3 + CO + H 2 O. E и F изображают соответственно хроматограммы аденина и разложение цитозина тлеющим разрядом в атмосфере азота в присутствии водяного пара.
Рис. S4.Типичные масс-спектры нуклеиновых оснований и глицина после дериватизации, полученные с помощью ГХ-МС. Все масс-спектры наблюдаются исключительно при типичном времени удерживания каждой конкретной молекулы, как показано на рис. S3 [для азотистых оснований; Рис. S3 A для стандартов и Рис. S3 B — F для экспериментальных образцов) и на Рис. S5 (для глицина; Рис. S5 A для стандарта и Рис. S5 B — F для экспериментальных образцов). A изображает масс-спектр стандарта урацила с типичным фрагментом m / z = 283 по сравнению с масс-спектрами урацила, обнаруженными в экспериментальном образце; B показывает сравнение экспериментальных спектров со стандартом аденина-1 с типичным фрагментом m / z = 192; C проводит аналогичное сравнение для цитозина с типичным фрагментом m / z = 282; D изображает это сравнение для масс-спектра аденина-2 с типичным m / z = 306; E изображает это сравнение для гуанина с типичным фрагментом m / z = 322; и F показывает глицин с фрагментами m / z = 147, 226 и 246.Соответствующие структуры типичных массовых фрагментов изображены на рис. S6.
Рис. S5.ГХ-МС обнаружение простейшей аминокислоты глицина во всех экспериментах. Все образцы были проанализированы после дериватизации с помощью MTBSTFA. A показывает хроматограмму холостого образца стандарта глицина, B показывает хроматограмму эксперимента с облучением смеси NH 3 + CO, C показывает хроматограмму эксперимента с NH 3 + CO + H 2 O в присутствии глины, а D показывает разложение NH 3 + CO + H 2 O. E и F изображают соответственно хроматограммы разложения аденина и цитозина тлеющим разрядом в атмосфере азота в присутствии водяного пара.
Рис. S6.Структура и типичные массы основных фрагментов канонических нуклеиновых оснований и глицина после дериватизации. Соответствующие хроматограммы и масс-спектры представлены на рис. S3 – S5.
Рис. S7.Хроматограммы холостых измерений, все они с силилирующим агентом, вместе с хроматограммой продуктов выброса NH 3 + CO + H 2 O для сравнения изображены в A .В этом эксперименте нуклеооснования наблюдаются на уровне миллионных долей. B и C показывают хроматографическую запись ячейки для эксперимента с лазерной ударной волной, не подвергавшейся воздействию плазмы и разрядной ячейки, соответственно, обе промытые через 1 день водой; D показывает хроматограмму клетки, к которой прикоснулись пальцем без перчаток; и E показывает запись воды после промывки монтмориллонитового катализатора. Цифрами 1–9 отмечены разнообразные продукты взаимных реакций в дериватизирующем агенте.
Чтобы помочь интерпретировать реакции в плазме ударной волны (4500 K) и электрическом разряде (650 K), было выполнено дальнейшее ab initio молекулярно-динамическое моделирование в сочетании с расширенным отбором проб (48). Мы отмечаем, что наши симуляции продолжаются без введения какой-либо информации о возможном пути реакции. Моделирование сосредоточено на газофазных системах (столкновения двух тел) и на понимании термически активируемых механизмов реакции (полностью включая ангармонические движения и энтропийные вклады), относящихся к основному электронному состоянию.Используя эти ab initio моделирования, мы получаем доказательства того, что система CO + NH 3 проходит через формамид в качестве промежуточного продукта перед превращением в HCN и воду на втором этапе. Исходя из пар молекул, взятых из экспериментальной газовой смеси типа Миллера (CO + NH 3 или CO + H 2 O), мы моделировали возможные реакции в направлении обнаруженных продуктов, в том числе формамида (следы в смеси NH 3 , CO и H 2 O в присутствии глины) и HCN (в обоих экспериментах) при разных температурах (рис.4 А ).
Рис. 4.Механизмы реакций и профили свободной энергии (при 650 K синим цветом и 4500 K красным; значения в килокалориях на моль) на основе моделирования метадинамики и зонтичного отбора проб для бинарных реакций между простыми молекулами типа Миллера, ведущими в формамид ( A ) и муравьиную кислоту ( B ).
Реакция между CO и NH 3 , CO + Nh4 → HCONh3, [1] дает формамид, преодолевая барьер свободной энергии 52 ккал / моль при 650 K, который увеличивается до 116 ккал / моль на ударной волне. температура плазмы 4500 К.Когда это измеряется в единицах доступной тепловой энергии k B T , барьер свободной энергии уменьшается с 40 до всего 13, так что расчеты предсказывают быструю кинетику при высокой температуре.
Как упоминалось выше, в эксперименте с разрядом CO + NH 3 (650 K) наблюдалось значительно большее количество формамида по сравнению с тем, которое наблюдалось в условиях лазерной ударно-волновой плазмы (4500 K). В то же время, после очень быстрого синтеза при высокой температуре, наше моделирование предсказывает, что формамид значительно дестабилизируется по отношению к CO + NH 3 при 4500 K, что приводит к небольшой наблюдаемой экспериментальной концентрации.Несмотря на разницу в высоте барьера, механизм реакции при двух температурах в основном не изменился. Дестабилизация формамида приводит к его разложению, и эта молекула снова может служить нестабильным промежуточным продуктом. После экспериментального наблюдения значительных количеств H 2 O и HCN как при 650 K, так и при 4500 K в соотношении почти 1: 1, мы смоделировали их образование либо исходя из формамида, либо непосредственно из исходной смеси Миллера: HCONh3 → HCN + h3O. [2] Начиная с формамида, перенос протона приводит сначала к промежуточной части OHCHNH, которая затем диссоциирует на воду и HCN (рис.5 А ).
Рис. 5.Механизмы реакций и профили свободной энергии (при 650 K синим цветом и 4500 K красным; значения в килокалориях на моль) на основе моделирования метадинамики и зонтичного отбора проб, начиная с формамида ( A ) или из муравьиной кислоты. кислота и аммиак ( B ).
Два последовательных барьера составляют 42 и 55 ккал / моль при 650 K и только 33 и 36 ккал / моль при 4500 K. В последних условиях HCN и вода очень стабильны по сравнению с формамидом, в отличие от условий при 650. K; таким образом, расчеты предсказывают наблюдаемые количества формамида только при более низкой температуре.Это, в свою очередь, может объяснить, почему HCN был, а формамид не был обнаружен в экспериментах с ударно-волновой плазмой (т. Е. Потому, что он является необходимым, но очень нестабильным промежуточным продуктом), тогда как он был обнаружен в более мягких условиях в эксперименте с электрическим разрядом (Таблица 1) . Кроме того, HCN может быть разложен на радикал · CN, что было обнаружено с помощью эмиссионной спектроскопии: HCN → H · + · CN. [3] Этот радикал реагирует с формамидом, полученным в этой высокотемпературной химии. Этот реакционный канал представляет собой дополнительный сток этой молекулы.Как подробно описано в наших предыдущих отчетах, такие реакции приводят к последующему синтезу азотистых оснований, в котором также участвуют радикалы H · и · NH 2 (19, 21).
Исходя из сильного сходства между экспериментальными продуктами, полученными, когда исходят из смеси Миллера (прохождение через образование формамида), и экспериментальными продуктами, полученными, когда исходят из формамида (образование смеси Миллера, т. Е. NH 3 + CO вместе с HCN), с образованием азотистых оснований в обоих случаях (таблица 1), мы предположили, что формамид действительно является обязательным промежуточным продуктом реакций, ведущих к HCN и дальнейшим реакциям с азотистыми основаниями.Было очень интересно, что в отдельном тестовом моделировании, начиная с CO + NH 3 , которое было направлено на производство HCN без введения какой-либо информации о возможном пути реакции ( SI методы ) в наших моделированиях, мы обнаружили, что система проходит через формамид в качестве промежуточного продукта перед превращением в HCN и воду на второй стадии. Этот беспристрастный результат, таким образом, подтверждает нашу гипотезу о формамиде как об обязательном промежуточном соединении.
Мы также рассмотрели образование муравьиной кислоты в фазе раствора и ее роль в качестве возможного промежуточного соединения по отношению к другим молекулам, включая формамид (рис.4 В ). Начиная с CO + H 2 O, согласно следующему уравнению: CO + h3O → HCOOH, [4] барьер образования увеличивается с 57 ккал / моль при 650 K до 96 ккал / моль при 4500 K. При обеих температурах, Таким образом, барьеры сопоставимы с барьерами для образования формамида, что уже наблюдается в водном растворе (48). После образования столкновение HCOOH с аммиаком дает формамид и воду (рис. 5 B ): HCOOH + Nh4 → HCONh3 + h3O, [5] с барьерами 54 ккал / моль при 650 K и 48 ккал / моль при 4500 K. К.Интересно, что в этом последнем случае смесь CO + NH 3 + H 2 O образуется в качестве интермедиата, то есть HCOOH распадается на CO + NH 3 до образования формамида: HCOOH + Nh4 → CO + h3O + Nh4. [6] Мы не обнаружили HCOOH ни в одном из наших экспериментов с восстановительной смесью.
Исследуемые здесь реакции ранее изучались с помощью статических расчетов квантовой химии, например, в [4]. 64 (образование формамида и HCN) и в исх.65 (образование HCOOH). Переходные состояния и высота барьеров в последних работах очень похожи на наши результаты при T = 650 K, учитывая различную трактовку температуры (приближения, основанные на гармонических колебаниях в литературе по сравнению с молекулярной динамикой в нашем случае) и различие квантово-механические приближения [B3LYP, G2M, MP2 и CCSD (T) в литературе по сравнению с теорией функционала плотности – Пердью – Берк – Эрнцерхоф (DFT-PBE) в нашем случае]. Мы тщательно проверили, что каждый путь реакции воспроизводился в метадинамике не менее трех раз, либо в независимых, либо в одном и том же моделировании (из-за множественных прямых и обратных переходов).Этот факт, вместе с сходством между путями, обнаруженными при 650 K, и в вышеупомянутой литературе, дает нам уверенность в надежности наших результатов.
SI Методы
Изучить жизнеспособность синтеза азотистых оснований из простого прототипа атмосферы Миллера-Юри в плазме ударных волн (при температуре 4500 K, моделирующей удар внеземного тела в атмосферу ранней планеты) и в электрическом поле. (при температуре 650 К, имитирующей грозовые разряды) смесь NH 3 + CO + H 2 O, представляющая восстановительную атмосферу, обрабатывалась лазерной искрой и тлеющим разрядом.Реакционноспособные промежуточные соединения контролировали с помощью эмиссионной спектроскопии с временным разрешением, простых молекулярных газов — с помощью инфракрасной абсорбционной спектроскопии, а биомолекул — с помощью метода GC-MS (дериватизации).
Эксперименты с лазерной ударно-волновой плазмой.
Эксперименты по лазерной ударно-волновой плазме были проведены с использованием высокоэнергетической лазерной системы Prague Asterix Laser System. Обработка простых смесей NH 3 + CO, NH 3 + CO + H 2 O и NH 3 + CO + H 2 O в присутствии монтмориллонита была исследована с использованием 1-литровых ячеек. заполнены реагентами аммиаком и оксидом углерода в газовой фазе (600 торр), которые были приобретены у Linde Gas, при 300 торр NH 3 и 300 торр CO, а также в присутствии 10 мл жидкой воды ( CHROMASOLV HPLC grade), а затем с 1 г монтмориллонита (Sigma-Aldrich; тип K-10).Во всех экспериментах лазерное излучение фокусировалось в центр кюветы с помощью линзы из CaF 2 диаметром 40 см и фокусным расстоянием 50 см. Используя эту оптическую установку, в общей сложности было приложено 25 лазерных импульсов с концентрированной энергией 3750 Дж с пиковой мощностью 4,3 × 10 10 Вт.
После облучения газовая фаза была перенесена с использованием вакуумной линии и проанализирована с использованием высокой мощности. -разрешающий спектрометр с преобразованием Фурье (Bruker IFS 125 HR) в многопроходной ячейке с оптическим трактом 50 м.Давление в ячейке достигало 1,5 торр. Было накоплено 400 сканирований в диапазоне 600–4000 см –1 с использованием полупроводникового детектора MCT с разрешением 0,05 см –1 .
Разрядные эксперименты.
Разрядные эксперименты были проведены в эмиссионной ячейке тлеющего разряда для спектроскопического мониторинга нестабильных продуктов с использованием спектроскопии с временным разрешением. Принципы метода обсуждались в наших предыдущих статьях (62, 63). Вкратце, смесь восстановленных газов (NH 3 + CO + H 2 O при давлении 10 торр) пропускали в разрядную трубку положительной колонны, оборудованную окнами из CaF 2 .Во втором типе экспериментов молекула-предшественник 1 г аденина (степень свободного основания Sigma ≥99%; Sigma-Aldrich) или цитозина (степень свободного основания Sigma ≥99%; Sigma-Aldrich) непосредственно помещалась в разрядную трубку. в буферном газе азота и водяном паре (10 торр). И снова в кювете поддерживался тлеющий разряд в течение 1 ч.
Спектры излучения плазмы разряда измерялись с помощью интерферометра высокого разрешения Bruker IFS 120 HR (Bruker) с преобразованием Фурье. Разряд переменного тока поддерживался высоковольтным транзисторным переключателем HTS 81 (Behlke Electronic) и помещался между анодом из нержавеющей стали и заземленным катодом.Плазма охлаждалась жидкой водой во внешней рубашке кюветы. Падение напряжения на разряде составляло 1000 В с длительностью импульса 22 мкс и размахом тока 0,6 А. Скорость сканера спектроскопии с преобразованием Фурье была установлена так, чтобы создать полосу полосы гелий-неонового лазера 10 кГц, которая использовалась для запуска разрядного импульса. Регистрируемый спектральный диапазон составлял 1800–4000 см –1 с оптическим фильтром при неаподизированном разрешении 0,02 см –1 . Было усреднено всего 50 сканирований для получения разумного отношения сигнал / шум.Начальное давление изменяли с 1 до 10,0 торр.
Все продукты были сконцентрированы в ловушке с жидким азотом для дальнейшего анализа. После эксперимента замороженные образцы анализировали с помощью спектрометра с преобразованием Фурье высокого разрешения (Bruker IFS 125 HR; Bruker) после испарения в многопроходную кювету с оптическим путем 50 м. Было накоплено 400 сканирований в диапазоне 600–4000 см –1 с использованием полупроводникового детектора MCT с разрешением 0,05 см –1 .
Обнаружение нуклеиновых оснований с помощью ГХ-МС.
В наших экспериментах мы обычно наблюдали уровень биомолекул в миллионных долях. Поэтому мы применяем метод ГХ-МС с улетучиванием биомолекул с использованием силилирующего агента в процессе дериватизации. Согласно нашей калибровке с несколькими стандартами обнаружения биомолекул с использованием классического подхода ТСХ или хроматографии ЖХ-МС, метод дериватизации ГХ-МС является очень чувствительным и селективным и позволяет обнаруживать эти концентрации биомолекул с высокой надежностью и воспроизводимостью.Сосуд был открыт, и жидкий образец был отфильтрован и высушен под вакуумом. Затем из твердого остатка отбирали 200 мкл метанольного экстракта, переносили в ампулу объемом 1,5 мл и снова сушили в вакууме для удаления жидкой фазы и других летучих фракций. Твердый остаток дериватизировали в течение 120 мин при 110 ° C в 240 мкл пиридинового растворителя апротонной реакции (99,9%; Sigma Aldrich) и N — (трет-бутилдиметилсилил) — N -метил-трифторацетамид (99% MTBSTFA). (CAS 77377-52-7; Sigma-Aldrich) в соотношении 3: 1.После процесса дериватизации 1 мкл производного вводили в неполярную колонку TG-5MS газового хроматографа Trace 1300 Series, оснащенного масс-детектором MS 1100 Ion Trap, и анализировали с использованием температурного градиента 10 ° C⋅мин -1 в диапазон 180–280 ° C. Хроматограммы и масс-спектры сравнивали со стандартами урацила (U), тимина (T), цитозина (C), аденина (A), гуанина (G), а также мочевины и глицина (GL).
Теоретические расчеты.
Мы использовали моделирование молекулярной динамики (МД) Борна-Оппенгеймера на основе обменно-корреляционной функции PBE (68), включая метод коррекции дисперсии (69, 70), реализованный в программе Quantum Espresso (71).Мы моделировали периодически повторяющиеся кубические сверхъячейки (со стороной 12 A) при температуре 650 или 4500 K. Все детали моделирования приведены в ссылке. 48. Мы выполнили моделирование метадинамики (72) с использованием модифицированной версии плагина Plumed 1.3 (73).
В качестве удобного пространства коллективных переменных для отслеживания реакций мы следовали определению, в котором мы ввели две координаты пути ( s и z ) на основе метрики, сравнивающей образцы координационных чисел (48).Было продемонстрировано, что этот класс переменных способен, как в газовой фазе, так и в химии раствора формамида, обнаруживать механизмы реакции, достигать обратимых (прямых и обратных) реактивных траекторий и обеспечивать ландшафты свободной энергии. Чтобы получить объективное предсказание механизмов реакции, здесь мы определяем коллективные переменные, исходя только из реагента и продукта, как системы отсчета, без каких-либо предположений или предположений о возможных промежуточных соединениях и переходных состояниях.Ключевыми преимуществами этого подхода являются полный учет тепловых эффектов (без гармонического приближения, с учетом всех энтропийных вкладов без приблизительного разложения) и отсутствие априорных предположений о механизмах и путях в атомном масштабе.
Чтобы ускорить переход барьеров свободной энергии и улучшить выборку конфигурационного пространства, была принята двухэтапная стратегия: во-первых, мы использовали метадинамику для исследования путей реакции за относительно короткое время моделирования (∼10–20 пс ).Во-вторых, мы реконструировали точные профили свободной энергии вдоль путей реакции, используя надежное зонтичное моделирование выборки (74). Последний состоял из набора независимых равновесных МД-симуляций, каждое из которых ограничивалось узким диапазоном координат s с помощью (фиксированного) параболического потенциала. Для каждой исследуемой реакции мы использовали от 16 до 30 окон со временем моделирования не менее 3 пс на окно. Все траектории объединены в единый профиль свободной энергии с использованием стандартного взвешенного гистограммного анализа (75).Зонтичная выборка позволяет систематически снижать статистическую неопределенность в различиях свободной энергии просто за счет накопления более длинных траекторий, но для этого требуются хорошие стартовые конфигурации в каждом окне, что здесь предусмотрено предварительным метадинамическим моделированием. Основываясь на тестах, сокращающих данные на 30%, и на независимом моделировании, мы оцениваем полосу погрешности в ± 1,5 k B T на профилях свободной энергии зонтичной выборки (а именно, ± 2 ккал / моль при 650 K и ± 13 ккал / моль при 4500 К).Заметим, что приведенные ниже различия в свободной энергии из-за размера окна моделирования относятся к концентрации в газовой фазе примерно одного молекулярного вида на кубический нанометр, так что в реакциях, где количество молекул различно между реагентами и продуктов, их относительная стабильность зависит от фактической концентрации в газе.
SI Загрязнение
Чтобы убедиться, что мы избежали любого загрязнения в наших экспериментах, все элементы и материалы были промыты деионизированной водой и метанолом и нагреты в течение 12 часов в печи до 600 ° C.Мы также выполнили контрольные измерения, используя те же процедуры, что и для обнаружения биомолекул. В частности, мы протестировали промывку разрядных и лазерных ячеек деионизированной водой (рис. S7 B и C ), промывку ячейки, к которой несколько раз прикасались пальцами без перчаток (рис. S7 D ), и промывка монтмориллонитового катализатора водой (рис. S7 E ). Аналогично процедуре, применяемой для анализов азотистых оснований, все образцы были высушены в вакууме, затем сосуд был экстрагирован метанолом, а затем были взяты образцы 200 мкл метанольного экстракта и снова высушены в вакууме во флаконе.Добавляли дериватизирующий агент в пиридиновом растворителе и проводили анализ ГХ-МС. Мы снова наблюдали разные продукты дериватизации (как результат взаимных реакций в дериватизирующем агенте), но мы не наблюдали каких-либо конкретных масс определенных азотистых оснований в соответствующих или близких временах удерживания. Соответствующие хроматографические записи вместе с хроматограммой продуктов разряда представлены на рис. S7.
Выводы
Результаты этого исследования, представленные на рис.На фиг.6 представлен обзор богатого химического состава пребиотиков, присутствующего в восстановительной атмосфере CO + NH 3 + H 2 O. Исходя из этой газовой смеси, мы экспериментально и теоретически продемонстрировали путь к синтезу формамида и последующему образованию всех азотистых оснований РНК под действием ударной плазмы или электрического разряда. По сравнению с предыдущими работами, в нашем исследовании формамид является не только исходной молекулой или исходным субстратом, но и промежуточным продуктом, который быстро входит в последующие цепочки реакций, приводящих к синтезу реакционноспособных частиц, таких как HCN, · CN, H · и т. Д.Дальнейшие реакции с формамидом (48) происходят в химии плазмы с образованием многих промежуточных продуктов, как описано в предыдущих работах (19, 66), таких как 2-амино-2-гидроксималононитрил (AHMN), 2-амино-2-гидрокси- ацетонитрил (AHAN), 2,3-диаминомалеонитрил (DAMN) и 4-амино-5-цианоимидазол (AlCN). Что еще более важно, результатом этих реакций является наблюдение всех канонических азотистых оснований РНК. Следует отметить, что этот результат не противоречит другим сценариям, таким как экзогенная доставка формамида или его образование при гидролизе HCN (см.г., исх. 3 и цитаты в нем). В целом, наши расчеты предсказывают, что формамид может образовываться либо непосредственно из CO + NH 3 , либо через путь, начинающийся с CO + H 2 O и проходящий через муравьиную кислоту в качестве промежуточного соединения. Соответствующий диапазон кинетических скоростей можно очень грубо оценить из теории переходного состояния, имея в виду, что смоделированная концентрация молекул в реагирующих столкновениях является верхней границей реальных условий. В условиях экстремальной ударно-волновой плазмы мы прогнозируем легкое образование HCN и воды, проходящих через формамид в качестве промежуточного продукта со скоростью порядка 10 8 с -1 .Такой промежуточный продукт трудно наблюдать из-за его низкой относительной заселенности, что согласуется с нашими экспериментами. С другой стороны, при более умеренных температурах (650 K), наблюдаемых в экспериментах с электрическим разрядом, наше моделирование снова предсказывает образование HCN, проходящего через формамид в качестве промежуточного продукта, и его относительно большая тепловая популяция в этом случае совместима с простым наблюдением. что также согласуется с нашими экспериментами. Однако высота барьеров предполагает очень медленную кинетику порядка 10 −5 с −1 , что не может объяснить наблюдаемые реакции в миллисекундном масштабе времени.Следовательно, мы ожидаем, что за эти последние эксперименты отвечает движущая сила, которая отличается от тепловой активации, возможно, интенсивные электрические поля возле поверхности электрода или химия плазмы, вызванная возбужденными состояниями или радикалами. Наконец, мы также демонстрируем, что любое основание нуклеиновой кислоты может быть разложено на восстановительные газы с помощью электрического разряда в присутствии воды, и эти газы могут снова вступить в реакцию с образованием всех азотистых оснований РНК согласно химии, описанной выше.
Рис.6.Краткое описание химического состава нашей модели восстановительной атмосферы (NH 3 , CO). Восстановительная атмосфера создается за счет воздействия удара и дегазации, как предложено в исх. 52. При воздействии ударных волн и разрядов формамид синтезируется как реактивный промежуточный продукт ( A ). В последующей химии, описанной в нашей предыдущей работе (19, 66), реактивные молекулы образуются путем разложения формамида ( B ), а нуклеотидные основания ( C ) синтезируются на последующих стадиях из 2,3-диаминофумаронитрила (DAFN) и 4 -амино-5-цианоимидазол (AlCN).
Благодарности
Мы благодарим доктора Я. Скала, доктора Л. Юха, П. Прчала и Я. Мареша. Работа финансировалась грантами Чешского научного фонда 14-12010S и 17-05076S; Гранты Министерства образования, молодежи и спорта 7AMB16FR035, LG15013 и LM2015083; Institut du Développement et des Ressources en Informatique Scientifique; и Национальный центр информатики супервычисления французских национальных суперкомпьютеров для центрального процессора времени (Grant 2016-0).
Сноски
Автор: M.F., F.P., A.M.S. и S.C. спланировали исследования; M.F., A.K., O.I. и S.C. провели экспериментальные исследования; F.P. и A.M.S. проведено компьютерное моделирование; M.F., F.P., A.M.S., P.K., O.I., V.S. и S.C. проанализировали данные; и M.F., F.P., A.M.S. и S.C. написали статью.
Авторы заявляют об отсутствии конфликта интересов.
Эта статья представляет собой прямое представление PNAS.
Эта статья содержит вспомогательную информацию на сайте www.pnas.org/lookup/suppl/doi:10.1073 / pnas.1700010114 / — / DCSupplemental.
Сокращенная химическая схема для моделирования теплой и горячей атмосферы с преобладанием водорода
A&A 624, A58 (2019)Сокращенная химическая схема для моделирования теплых и горячих атмосфер с преобладанием водорода
O. Venot 1 , R. Bounaceur 2 , M. Dobrijevic 3 , E. Hébrard 4 , T. Cavalié 3 , 5 , P. Tremblin 6 , B. Drummond 4 и Б. Чарне 5
1 Laboratoire Interuniversitaire des Systèmes Atmosphériques, UMR CNRS 7583, Universités Paris Est Créteil (UPEC) et Paris Diderot (UPD), Кретей, Франция
электронная почта: [email protected]
2 Laboratoire Réactions et Génie des Procédés, LRGP UMP 7274 CNRS, Université de Lorraine,
1 Rue Grandville,
БП 20401,
54001 Нанси, Франция
3 Laboratoire d’Astrophysique de Bordeaux, Université Bordeaux, CNRS, B18N, allée Geoffroy Saint-Hilaire,
Пессак 33615, Франция
4 Группа астрофизики, Эксетерский университет,
EX4 4QL Эксетер, Великобритания
5 LESIA, Observatoire de Paris, Université PSL, CNRS, Sorbonne Université, Université Paris Diderot, Sorbonne Paris Cité,
5 место Жюль Янссен,
92195 Медон, Франция
6 Maison de la Simulation, CEA, CNRS, Université Paris-Sud, UVSQ, Université Paris-Saclay,
Гиф-сюр-Иветт, Франция
Поступило:
14
Декабрь
2018 г.
Принято:
11
Февраль
2019 г.
Аннотация
Контекст. Трехмерные модели, которые учитывают химию, являются полезными инструментами для предсказания химического состава атмосфер (экзо) планет и коричневых карликов и интерпретации наблюдений будущих телескопов, таких как Джеймс Уэбб, космический телескоп (JWST) и атмосферный инфракрасный датчик дистанционного зондирования. Exoplanet Large-Survey (ARIEL). Недавние наблюдения Juno за тропосферным распределением NH 3 на Юпитере также указывают на то, что трехмерное химическое моделирование может быть необходимо для ограничения глубинного состава планет-гигантов Солнечной системы.Однако из-за высокой вычислительной стоимости химических расчетов трехмерное химическое моделирование до сих пор было ограниченным.
Цели. Наша цель — разработать сокращенную химическую схему из полной химической схемы Venot et al. 2012 (A&A, 546, A43), способный точно воспроизвести вертикальные профили наблюдаемых видов (H 2 O, CH 4 , CO, CO 2 , NH 3 и HCN). Эта сокращенная схема должна иметь размер, совместимый с трехмерными моделями, и ее можно использовать в большом пространстве параметров (например,грамм. температура, давление, обилие элементов). Отсутствие C 2 H 2 в нашей сокращенной химической схеме препятствует его использованию для изучения горячих богатых углеродом атмосфер.
Методы. Мы использовали служебную программу обработки механизма, разработанную для использования с Chemkin-Pro, чтобы сократить полный подробный механизм. ANSYS © Chemkin-Pro Reaction Workbench позволяет сократить механизм реакции для заданного списка целевых веществ и с заданным уровнем точности.Мы взяли теплую гигантскую экзопланету с солнечным обилием, GJ 436b, в качестве шаблона для выполнения редукции схемы. Чтобы оценить достоверность нашей сокращенной схемы, мы приняли во внимание неопределенности скоростей реакции в экспериментах Монте-Карло с полной схемой и сравнили полученные вертикальные профили с сокращенной схемой. Мы исследовали диапазон применимости сокращенной схемы еще дальше, применив нашу новую сокращенную схему к атмосфере GJ 436b с различным содержанием элементов, к трем другим атмосферам экзопланет (GJ 1214b, HD 209458b, HD 189733b), атмосфере коричневого карлика (SD 1110 ), так и в тропосферу двух планет-гигантов Солнечной системы (Урана и Нептуна).
Результаты. Для всех случаев, кроме одного, численность, предсказанная сокращенной схемой, остается в пределах погрешностей модели с полной схемой. Как и ожидалось, мы обнаружили важные отличия, которыми нельзя пренебречь только для горячей атмосферы с высоким содержанием углерода. Сокращенная химическая схема позволяет проводить более быстрые прогоны, чем полная схема, из которой она получена (примерно в 30 раз быстрее).
Выводы. Мы разработали сокращенную схему, содержащую 30 видов и 181 обратимую реакцию.Эта схема имеет широкий диапазон применимости и может использоваться для изучения всех видов теплых атмосфер, за исключением горячих, богатых углеродом, которые содержат большое количество C 2 H 2 . Его можно использовать в одномерных моделях для быстрых вычислений, а также в трехмерных моделях горячих гигантских (экзо) планет и атмосфер коричневых карликов.
Ключевые слова: астрохимия / планеты и спутники: атмосферы / планеты и спутники: состав / методы: числовые / планеты и спутники: газовые планеты / коричневые карлики
© О.Venot et al. 2019
1 Введение
Космические телескопы следующего поколения, такие как космический телескоп Джеймса Уэбба (JWST) и большой инфракрасный обзор экзопланет с дистанционным зондированием атмосферы (ARIEL), безусловно, революционизируют наши знания и понимание экзопланетных миров. Высокая чувствительность этих будущих телескопов позволит определять горизонтальные и вертикальные вариации температуры и химического состава в атмосферах горячих и теплых планет-гигантов (например,грамм. Бин и др. 2018; Tinetti et al. 2018; Venot et al. 2018, и в стадии подготовки). Чтобы в полной мере использовать эти данные с высоким разрешением и точно интерпретировать эти спектры, необходимы трехмерные (3D) модели, которые включают подробное описание как физических, так и химических процессов. Такие модели еще не разработаны из-за того, что они требуют очень большого вычислительного времени. Действительно, полные химические сети, используемые для моделирования атмосфер горячего Юпитера (например, Моисей и др., 2011; Венот и др., 2012), очень большие, обычно ~ 2000 реакций, включающих сотню разновидностей.Решение соответствующей большой системы нелинейных и сильно связанных дифференциальных уравнений в дополнение к физическим процессам, описанным в моделях общей циркуляции (МОЦ), приведет к неоправданно быстрому времени вычислений. Чтобы решить эту проблему, большинство GCM в настоящее время предполагают, что атмосфера находится в состоянии термохимического равновесия. Даже если это верно для очень жарких сред, это предположение может быть неверным в более прохладных атмосферах и / или атмосферах, подверженных очень сильному переносу.
К настоящему времени были предприняты две попытки связать динамику и неравновесную химию.Во-первых, Cooper & Showman (2006) изучили химию углерода в атмосфере HD 209458b с помощью трехмерной модели. В этой модели перераспределение углерода на монооксид углерода (CO) определяется путем снижения мольной доли CO до ее равновесного значения, а превращение в метан (CH 4 ) получается посредством баланса массы. Этот простой подход показал, что на всех широтах отношения смеси CO и CH 4 гомогенизированы с долготой в области давления 1–1000 мбар.Авторы утверждают, что вертикальное смешение более эффективно, чем горизонтальное в атмосфере HD 209458b. Позже этот метод использовался другими группами. Та же самая химическая релаксация была применена к атмосферам HD 209459b (Драммонд и др. 2018a) и HD 189733b (Драммонд и др. 2018b) с использованием другой GCM, причем химический состав постоянно связан с переносом излучения. Они также обнаружили, что вертикальное перемешивание является доминирующим неравновесным процессом в большом диапазоне давлений, хотя горизонтальное перемешивание оказывает существенное влияние при низких давлениях, особенно для CH 4 .Также Mendonça et al. (2018) использовали другую схему релаксации (Tsai et al. 2018) для изучения неравновесного химического состава CO, CO 2 , H 2 O и CH 4 в атмосфере WASP-43b. В отличие от предыдущих исследований Cooper & Showman (2006) и Drummond et al. (2018a, b) они обнаружили, что горизонтальное тушение является доминирующим процессом. Это несходство объяснялось различиями в динамических масштабах времени из-за различных параметров модели (ясная или облачная атмосфера, поверхностная сила тяжести, скорость вращения).Как показали Mayne et al. (2017), вариации числовых параметров, таких как числовое сопротивление или граничные условия, также могут быть причиной этих различных результатов.
Альтернативный метод изучения химии неравновесия у горячих юпитеров был предпринят Agúndez et al. (2012, 2014). Они разработали псевдо-2D фототермохимические модели HD 209458b и HD 189733b с полной химической кинетикой. При использовании этого метода одномерная атмосферная колонка вращается вдоль экватора, имитируя горизонтальное перемешивание.Химический состав определяется в установившемся состоянии путем интеграции полной схемы химической кинетики (Venot et al. 2012). Как и в работе Cooper & Showman (2006), они обнаружили гомогенизацию химического состава с долготой, но их выводы об относительной важности явления горизонтального и вертикального гашения различаются. Agúndez et al. (2012, 2014) определили, что в атмосферах горячего Юпитера действуют как вертикальное, так и горизонтальное перемешивание. Эти различные результаты, полученные разными методами, показывают сложность атмосферного моделирования и сложность описания общего поведения.Наконец, лучший способ определить трехмерные карты атмосферного состава экзопланет — это включить реалистичное и подробное описание химической кинетики в трехмерные динамические модели.
В то время как атмосферные исследования горячих гигантских экзопланет, несомненно, выиграют от совместного химического и динамического моделирования в 3D, похоже, что это все более актуально и для внутренних пространств планет-гигантов Солнечной системы. До сих пор к глубоким тропосферам этих планет применялись только одномерные модели, чтобы попытаться раскрыть их изначальный состав (например,грамм. Visscher et al. 2010; Mousis et al. 2014; Cavalié et al. 2014, 2017). Однако недавние наблюдения меридионального распределения NH 3 в тропосфере Юпитера, полученные с помощью микроволнового радиометра Juno (MWR; Bolton et al. 2017), неожиданно показывают, что NH 3 плохо перемешивается ниже уровня конденсации. Это может также относиться к другим второстепенным видам, и может потребоваться трехмерное химическое и динамическое моделирование тропосферы Юпитера при попытке использовать измерения содержания в верхних слоях тропосферы для получения глубинного элементного состава.Это, вероятно, также справедливо для других планет-гигантов Солнечной системы, на которых временная и меридиональная изменчивость появления конвективных бурь и облаков (например, Fischer et al. 2011; de Pater et al. 2015; Irwin et al. 2016) может быть наблюдаемым результатом глубоких неоднородностей тропосферы.
С этой точки зрения, мы разработали сокращенную химическую схему из полной химической сети, опубликованной Venot et al. (2012), названная схемой C 0 –C 2 . Мы выбрали в качестве шаблона атмосферу теплого Нептуна GJ 436b, где одновременно играют роль термохимия и неравновесная химия, а также солнечное содержание.Эта сокращенная схема имеет размер, сравнимый с теми, которые уже включены в GCM, разработанные для планет земной группы и спутников солнечной системы, то есть 40 видов и 284 реакции для Титана (Lebonnois et al. 2001), 12 видов и 42 реакции для Марс (Lefèvre et al. 2004) и 34 вида и 121 реакция для Венеры (Stolzenbach et al. 2014; Stolzenbach 2016; Gilli et al. 2017). Таким образом, мы предполагаем, что наша сокращенная химическая схема, содержащая 30 видов и 181 обратимую реакцию (т.е.е. Всего 362 реакции), должны быть реализованы в 3D-моделях. Мы объясняем в Разд. 2 метод, который мы использовали для разработки химической схемы и определения уровня ее точности. Затем мы представляем в Разд. 3 полученная нами сокращенная химическая схема и сравнение атмосферного состава GJ 436b, полученного по этой схеме, с составом, полученным по полной исходной схеме. В разд. 4 мы изучаем диапазон применимости этой схемы, то есть диапазон атмосферных условий, для которых химический состав, полученный с помощью сокращенной схемы, аналогичен (или нет) таковому, полученному с помощью полной химической схемы для набора представляющих интерес видов. , то есть наблюдаемые.Мы представляем наши выводы в разд. 5.
2 Метод
2.1 Сокращение химической схемы
Мы использовали кинетическую модель Venot et al. (2012) для выполнения химической схемы восстановления, представленной в этой статье. Исходная полная химическая схема содержит только нейтральные химические реакции, и мы исключили фотодиссоциации. Существует несколько методов сокращения химической схемы, например, предложенный Dobrijevic et al. (2011) для стратосфер планет-гигантов Солнечной системы.Однако такие методы не приспособлены к случаям с обратимыми реакциями. Для сокращения нашей химической схемы мы использовали пакет ANSYS © Chemkin-Pro Reaction Workbench 1 . Мы использовали метод DRGEP (направленный граф отношений с распространением ошибок) с последующим анализом чувствительности (SA). Первоначально метод ориентированного графа отношений (DRG) был разработан Лу и Лоу (2005) и расширен до метода DRGEP Пепиот-Дежарденом и Питчем (2008), а затем Лян и др.(2009). Математическое объяснение этих методов выходит за рамки данной статьи, но подробные алгоритмы этих методов редукции механизмов были описаны в Lebedev et al. (2013). Подводя итог, из списка представляющих интерес видов (целевых видов), определенного пользователем, в методе DRGEP значимость всех нецелевых видов для описания целевых видов определяется путем анализа скорости трансформации между ними. Таким образом, каждый нецелевой вид характеризуется индексом важности по отношению к каждому целевому виду.Максимальное из этих значений (количество, равное количеству целевых видов) определяет общую важность каждого нецелевого вида в химической схеме. В соответствии с желаемым пользователем уровнем точности и полноты все виды с общим индексом важности выше порогового значения включаются в сокращенную схему. В методе SA рассчитывается максимальное значение концентрационной чувствительности для каждой реакции и сравнивается с пороговым значением. Из механизма исключаются реакции со всеми коэффициентами чувствительности, меньшими порогового значения.
Эти подходы обычно используются в области горения. Недавно Qiu et al. (2016) использовали эти подходы для преобразования кинетического механизма n -декана / α -метилнафталина / полициклического ароматического углеводорода (ПАУ), включающего 108 видов и 846 реакций, в восстановленную модель, включающую 56 видов и 236 реакций. Недавно разработанный механизм был подтвержден экспериментальными данными в основных реакторах, включая мольную долю ключевых компонентов в пламенном реакторе с предварительным смешиванием этилена и реактором с струйным перемешиванием, а также время задержки воспламенения чистого и смешанного топлива.В нашем исследовании эти методы идентифицируют и выбирают ключевые реакции, которые определяют химический состав для данного теплового профиля и содержания элементов. Сначала мы применили методологию DRGEP для выявления и устранения неважных видов и связанных с ними реакций. Затем мы внедрили модуль анализа чувствительности к реакциям, чтобы исключить менее важные реакции. Использование DRGEP перед анализом чувствительности необходимо из-за того, что SA требует очень много времени.
Мы применили эти два метода к нашей номинальной структуре атмосферы GJ 436b: тепловой профиль GJ 436b (рис.1) определяется кодом ATMO (Tremblin et al. 2015). Для непрозрачности мы использовали параметры эталонного исследования Baudino et al. (2017) и предположили, что состав находится в термохимическом равновесии с содержанием солнечных элементов (но с уменьшением содержания кислорода на 20% из-за связывания). В нашей кинетической модели мы использовали те же содержания элементов и предположили вертикальное перемешивание K zz = 10 8 см 2 s −1 . С помощью сокращенной схемы мы стремимся воспроизвести численность ряда представляющих интерес видов: H 2 O, CH 4 , CO, CO 2 , NH 3 и HCN.Эти виды являются самыми многочисленными и все имеют сильную инфракрасную спектральную сигнатуру. Мы отмечаем, что мы могли бы добавить к этому списку ацетилен (C 2 H 2 ), поскольку этот вид потенциально важен для атмосфер, богатых углеродом (например, Moses et al. 2013a; Venot et al.2015). Вместо этого мы решили сосредоточиться на видах, которые уже наблюдались на экзопланетах, что не относится к ацетилену в настоящее время, хотя он присутствует в атмосфере Юпитера (Nixon et al. 2010). Как мы увидим в разд.4, отсутствие этого вида в нашей сокращенной схеме ограничивает диапазон применимости последнего до атмосферы, в которой C 2 H 2 не очень много: атмосферы с обоими высокими отношениями C / O (больше 1) и высокая температура (T ≳ 1000 K) не будет полностью представлена сокращенной химической схемой; Богатые углеродом атмосферы с более низкой температурой могут быть изучены с помощью сокращенной схемы, поскольку ацетилен не является основным компонентом этих атмосфер (Venot et al. 2015). Методология, используемая в (DRGEP + SA), останавливает процесс сокращения, когда ошибка целевых параметров выходит за пределы заданного пользователем уровня допуска во время удаления видов из основного механизма.Для указанного выше набора видов мы выбрали значение относительной терпимости в 10%, что в глобальном масштабе репрезентативно для неопределенности прогнозируемой численности, определенной в результате нашего исследования распространения неопределенности (см. Раздел 3.2). Наша цель — создать сокращенный механизм, способный воспроизвести предсказание концентраций, данное исходным механизмом, в пределах погрешностей. Мы хотим получить сокращенный механизм как можно меньшего размера и применимый в очень широком диапазоне рабочих условий, позволяющий нам изучать различные типы атмосфер (рис.1). Исходный механизм включает 957 обратимых реакций с участием 105 нейтральных частиц (молекул или радикалов). Восстановленный механизм включает 181 обратимую реакцию с участием 30 различных частиц: H 2 , H, H 2 O, CO, N 2 , CH 4 , CH 3 , NH 3 , NH 2 , HCN, OH, CO 2 , H 2 CO, HCO, 3 CH 2 , 1 CH 2 , O ( 3 P), CH 3 OH, CH 2 OH, CH 3 O, H 2 CN, HNCO, HOCN, CN, NCO, NH, NNH, N 2 H 2 , N 2 H 3 и He ( последний участвует только как третье тело).
С точки зрения температуры и давления сокращенная химическая схема имеет тот же диапазон применимости, что и наша полная химическая схема (т.е. [300–2500] K и [0,01–100] бар). Временная эволюция содержаний во времени очень похожа для обеих химических схем, и обе они способны воспроизводить термохимическое равновесие (рис. 2). Наконец, мы получили коэффициент сокращения примерно в три для количества видов и примерно в пять для количества реакций, что оставляет надежду на возможное соединение таких механизмов в 3D-модели.Для заданной атмосферы использование сокращенной схемы вместо полной химической схемы в нашей одномерной кинетической модели позволяет проводить прогоны примерно в 30 раз быстрее. Эта сокращенная схема доступна в кинетической базе данных для астрохимии (KIDA; Wakelam et al. 2012) 2 .
рисунок 1 Температурные профили, использованные в этом исследовании, обозначены на рисунке. Смоделированы только более глубокие части Урана и Нептуна (представленные сплошными линиями). Верхняя часть (пунктирные линии) показана для информации. |
2.2 Модель распространения неопределенности
Чтобы пойти дальше простого сравнения вертикальных содержаний, заданных кинетической моделью при использовании полной и сокращенной химических схем, мы провели исследование распространения неопределенности с полной схемой, чтобы получить объективную справку. Действительно, точность кинетической модели связана с неопределенностями в коэффициентах скорости химической схемы. Неопределенности всех реакций объединяются друг с другом и нелинейно распространяются в кинетической модели через систему дифференциальных уравнений, возникающих из уравнений неразрывности (подробности об уравнениях неразрывности см. В e.грамм. Моисей и др. 2011; Venot et al. 2012; Драммонд и др. 2016). Чтобы изучить распространение неопределенности, мы используем метод, описанный в Dobrijevic & Parisot (1998) и Dobrijevic et al. (2003) применительно к химической схеме, реакции которой обратимы. Константа скорости каждой прямой химической реакции была псевдослучайно оценена в соответствии с ее собственными зависящими от температуры факторами неопределенности F ( T ) после оценки данных и численного метода, описанного у Hébrard et al.(2015). Соответствующую константу обратной скорости определяли с использованием константы равновесия реакции. Таким образом поддерживается термохимическое равновесие в глубоких слоях атмосферы или при отсутствии неравновесных процессов. Наборы возмущенных скоростей используются для запуска кинетической модели и определения «альтернативного» состава атмосферы для нашей модели GJ 436b. Они представляют собой неопределенность прогнозируемой численности. Мы выполнили 1000 симуляций Монте-Карло, что позволило нам получить статистически значимые результаты.Все симуляции выполняются для t = 10 9 с, что является временем, необходимым для достижения установившегося состояния для атмосферы GJ 436b. Факторы неопределенности для химических реакций, включенные в нашу первоначальную схему C 0 –C 2 , были опубликованы в Hébrard et al. (2015). Отметим, что мы не рассматриваем любую неопределенность, которая потенциально связана с коэффициентами полинома НАСА (МакБрайд и др., 1993), используемыми для расчета константы равновесия. Насколько нам известно, неопределенность этих коэффициентов до сих пор не оценивалась (Goldsmith et al.2012). Такая амбициозная работа по библиографической переписи и анализу будет необходима для полной оценки неопределенности прогнозируемой численности. Это выходит за рамки данного исследования, целью которого является разработка сокращенной схемы, воспроизводящей состояние равновесия, определенное с помощью более полного и номинальных значений полиномиальных коэффициентов НАСА.
Рис. 2 Временная эволюция содержаний CH 4 , NH 3 , CO 2 и H 2 O при различных условиях температуры и давления, как указано на каждом рисунке.Содержание рассчитано по полной химической схеме (красные сплошные линии) и по сокращенной схеме (синие пунктирные линии). Эти содержания сравниваются со значением термохимического равновесия (черные пунктирные линии). Начальные условия: солнечная распространенность распространяется на H 2 , He, CH 4 , O ( 3 P) и N 2 . |
3 Результат
3,1 ГДж 436b модель
Как видно на рис. 3–5, соответствие между составами атмосферы, полученными с помощью двух химических схем, очень хорошее.В таблице 1 собрана максимальная разница в численности, полученная с использованием двух химических сетей, для каждого выбранного вида и на каком уровне давления достигается это значение. Мы фокусируем наше исследование только на области [0,1–1000] мбар, которая является областью, исследуемой инфракрасными наблюдениями. Вид, который представляет наибольшую разницу, — это CO 2 с 0,02% при 300 мбар. У других видов различия всегда ниже этого значения.
3.2 Модель распространения неопределенности
1000 прогонов Монте-Карло, выполненных для атмосферной модели GJ 436b, позволяют нам определить распределение профилей численности каждого вида.Как видно на рис. 3–5 видно, что это распределение сильно зависит от вида и высоты. Графики в левом столбце этих рисунков представляют вертикальные профили численности, тогда как графики в правом столбце представляют гистограмму численностей при 1 мбар. Мы выбрали этот уровень давления, потому что он расположен в зоне закалки, а его содержание является репрезентативным для области [0,1–1000] мбар, исследованной инфракрасными наблюдениями. Для всех видов термохимическое равновесие поддерживается в глубокой атмосфере.Площадь закалки (соответствующая для каждого вида) остается той же, но точный уровень давления закалки немного изменяется, что приводит к отклонениям выше этой точки при более низких давлениях. Для H 2 O, CH 4 и NH 3 ширина распределения численности очень мала, тогда как эта ширина более важна для таких видов, как CO, CO 2 и HCN. Интересно отметить, что некоторые важные виды, хотя и не входят в список видов, которые должны быть хорошо описаны сокращенной схемой, тем не менее, хорошо воспроизводятся сокращенной схемой, такие как H, N 2 и CH 3 . .
Мы наносим на каждую гистограмму стандартное отклонение ( σ ) распределения. Для каждого вида сокращенной схемы сокращенная химическая схема дает хорошо выраженную численность в интервале 1- σ около номинальной численности, полученной с помощью полной химической схемы C 0 –C 2 .
Рис. 3 Слева : вертикальные профили содержания, определенные после 1000 прогонов с полной химической схемой (серые линии) для H 2 O, CH 4 и CO.Также показаны номинальные результаты полной химической схемы (красные линии), термохимического равновесия (черные линии) и результаты, полученные с сокращенной схемой (синие линии). Справа : соответствующее распределение содержаний при 1 мбар, представленное серыми столбиками, с номинальными содержаниями полной схемы (красные линии), содержаниями, полученными по сокращенной схеме (синие линии), и интервалами 1- σ вокруг номинального значения. численность (зеленые пунктирные линии). Синие и красные линии очень близки на каждом участке. |
4 Диапазон действия сокращенной химической схемы
Восстановленная химическая схема была первоначально разработана для атмосферы GJ 436b с содержанием солнечных элементов. Однако оказывается, что эта химическая схема имеет очень большой диапазон применимости. Мы использовали его для моделирования GJ 436b с различным атмосферным составом с точки зрения металличности и отношения C / O (раздел 4.1). Мы также смоделировали планеты, которые ранее изучались по схеме C 0 –C 2 : в разд.4.3 мы показываем результаты для горячих юпитеров HD 209458b и HD 189733b (Венот и др., 2012). В разд. 4.4 мы показываем результаты для глубинных слоев атмосферы Урана и Нептуна (Cavalié et al., 2017) и в Разд. 4.5 представлены результаты, полученные для коричневого карлика типа SD 1110, впервые смоделированного по схеме C 0 –C 2 . Наконец, мы исследуем диапазон, в котором сокращенная схема больше не действует, путем моделирования HD 209458b с высокими отношениями C / O (3 и 6 × солнечная энергия) в Разделе. 4.6.Все тепловые профили представлены на рис. 1. Видно, что диапазон температур, отсканированных таким образом, велик: ~ [300–2500] К. В каждом случае кинетический код запускается до тех пор, пока не установится устойчивое состояние атмосферы. (т.е. 10 7 , 10 8 или 10 9 с в зависимости от планеты) и сравнивается химический состав, полученный с помощью двух схем.
4,1 ГДж 436b с разным содержанием элементов
Мы смоделировали GJ 436b с тем же тепловым профилем, что и в разд.3.1, но с разным содержанием элементов. С одной стороны, сохраняя солнечное отношение C / O / N, мы увеличиваем металличность в 10 и 100 раз. В этих случаях, как видно на рис. 6, численность всех видов, кроме H, глобально увеличивается. по сравнению с номинальным случаем (рис. 3–5). Мы отмечаем, что увеличение металличности влияет на тепловой профиль (например, Charnay et al.2015), что мы не принимали во внимание здесь, поскольку наша цель — только сравнить результаты двух химических схем.С другой стороны, сохраняя отношения O / H и N / H равными солнечным значениям, мы изменяем только отношение C / H с коэффициентом 0,5 и 3 относительно солнечного значения. На рис. 6 видно, что уменьшение отношения C / H приводит к уменьшению содержания CH 4 , CO, CO 2 и HCN. И наоборот, увеличение отношения C / H приводит к увеличению численности этих углеродистых разновидностей. В этом случае атмосферы, богатой углеродом, метана становится больше, чем воды. Эти изменения содержаний в зависимости от металличности и отношения элементарных C / O были показаны также, например, Moses et al.(2013b), Venot et al. (2014, 2015) и Tsai et al. (2017).
Уменьшенная химическая схема очень хорошо описывает состав атмосферы четырех вышеупомянутых моделей. Результаты, полученные с использованием полной химической схемы и приведенной, не различимы на графиках log – log (рис. 6). В таблице 2 мы приводим максимальные и средние различия содержаний между двумя химическими схемами для этих четырех моделей в пределах интересующего диапазона давления [0,1–1000] мбар. Для каждого вида мы наблюдаем, что максимальные отклонения достигаются для случая высокой металличности.В этом случае максимальная разница составляет 0,6% и достигается CH 4 при 600 мбар. Для других случаев и видов отклонения всегда ниже этого значения.
Мы также протестировали гораздо более высокие металличности для атмосферы GJ 436b: 500, 1000 и 10 000 × солнечные металличности (здесь не показаны). Для всех этих моделей мы обнаружили очень хорошее согласие между сокращенной и полной химической схемой с максимальной разницей в CH 4 между двумя схемами в 1, 2 и 11% для случаев 500, 1000 и 10. 000 × солнечная металличность соответственно (в диапазоне давлений [0.1–1000] мбар). Остальные виды имеют вариации менее 0,5%.
Рис. 5 То же, что и на рис. 3, для H, N 2 и CH 3 . Эти три вида не входят в список видов, для которых разработана сокращенная схема. |
Рис. 6 Атмосферный химический состав GJ 436b предполагает различное обогащение относительно содержания солнечных элементов (Lodders 2010). Верхние панели : отношение C / O солнечной энергии и металличности 10 × ( слева, ) и 100 × ( справа, ) солнечного значения. Нижние панели : солнечная металличность и отношения C / O 0,5 × ( слева, ) и 3 × ( справа, ) солнечного значения. Результаты, полученные по полной схеме Venot et al. (2012; сплошные линии) и сокращенная схема (пунктирные линии) накладываются друг на друга и не могут быть отличимы друг от друга. |
Для номинальной модели максимальные (Δmax) различия численности (в%) для каждого вида, для которого построена сокращенная схема.
4.2 Еще один теплый Нептун: GJ 1214b
Мы смоделировали еще один теплый Нептун, GJ 1214b, со средним профилем дневной стороны, рассчитанным с помощью другой атмосферной модели, Generic LMDZ GCM (Charnay et al. 2015). Мы предположили, что металличность атмосферы равна 100-кратной солнечной металличности (Lodders, 2010), и использовали соответствующую параметризацию вертикального перемешивания, рекомендованную Charnay et al. (2015): K zz = 3 × 10 7 × P −0.4 см 2 с -1 , с P в барах. Даже если тепловой профиль GJ 1214b близок к профилю GJ 436b (см. Рис.1), разница температур (~ 100 K) в зоне закалки (10 4 мбар) приводит к важным различиям в химическом составе между две планеты имеют одинаковое количество элементов. Действительно, с металличностью 100 × солнечной переход C-содержащих частиц между CO и CH 4 происходит при этих значениях температуры и давления (~ 1100 K и ~ 10 бар).В то время как в атмосфере GJ 436b CO тушится, когда его больше, чем CH 4 , в GJ 1214bit все наоборот. Наша модель атмосферы GJ 1214b в дополнение к модели GJ 436b с металличностью 100 × солнечной показывает, что приведенная химическая схема точна в этих двух различных атмосферных конфигурациях (см. Рис. 7). В интересующем диапазоне давлений [0,1–1000] мбар разница между численностью, полученной с использованием полной и сокращенной схем, составляет менее 1% для всех видов, для которых разработана сокращенная схема (см. Таблицу 3).Для этой планеты CO и HCN — это два вида, которые показывают самые сильные различия в численности между двумя схемами. Эти различия в температуре и, следовательно, в химическом составе являются результатом скорее различий в атмосферных моделях (ATMO и Generic LMDZ GCM), используемых для расчета тепловых профилей (например, внутренней температуры, непрозрачности и обработки щелочью), а не различий между двумя планетами. которые очень похожи с точки зрения облучения. Это было показано Baudino et al.(2017), что разные допущения приводят к важным вариациям в результатах атмосферных моделей. Наши результаты показывают, что химический состав, следовательно, также чувствителен к этим гипотезам.
Таблица 2Для моделей GJ 436b с различным содержанием элементов, максимальные различия в содержании (в%) для каждого вида, для которого разработана сокращенная схема.
Рис. 7 Атмосферный химический состав GJ 1214b, полученный по полной схеме Venot et al.(2012; сплошные линии) и сокращенная схема (пунктирные линии). Сплошные и пунктирные линии практически накладываются друг на друга. |
4.3 Горячие юпитеры: HD 209458b и HD 189733b
Мы проверили работоспособность сокращенной химической схемы на знаменитых горячих Юпитерах HD 209458b и HD 189733b. Мы использовали термические профили и профили коэффициента вихревой диффузии Moses et al. (2011), которые также использовались Venot et al. (2012) с полной химической схемой. Мы предполагаем обилие солнечных элементов (Lodders, 2010) с уменьшением на 20% кислорода из-за секвестрации в глубоких слоях.Согласие между результатами, полученными с помощью двух схем, превосходное (см. Рис. 8). Для диапазона давлений, исследованного наблюдениями, мы перечислили в таблице 3 максимальную разницу в содержании между двумя химическими схемами для этих двух моделей. В отличие от других моделей, представленных ранее, для HD 209458b мы наблюдаем некоторые относительно важные отклонения между двумя схемами для давлений ниже 4 мбар для HCN (60%), CH 4 (600%) и NH 3 (2000 %). Однако эти отклонения приемлемы, поскольку (1) они находятся на границе диапазона давлений, определяемого наблюдениями, и (2) они касаются видов с низкой численностью (<10 −6 ).Затем на еще больших высотах (от 10 −2 мбар) наблюдаются отклонения для CO 2 и H 2 O (также H и H 2 , но они не входят в список видов, для которых разработана сокращенная схема). Однако эти уровни давления не проверяются наблюдениями. Для HD 189733b согласие двух химических схем выше. Вариации численности интересующих видов не превышают 1% в области [0,1–1000] мбар. Наибольшее изменение связано с HCN при 100 мбар.
4.4 Глубокие атмосферы Урана и Нептуна
Мы применили нашу кинетическую модель к глубоким атмосферам Урана и Нептуна, как в Cavalié et al. (2017), используя «трехслойные» термические профили, рассчитанные по рецепту Leconte et al. (2017). Вслед за Cavalié et al. (2017) мы устанавливаем коэффициент диффузии вихрей K zz равным 10 8 см 2 s −1 . Что касается содержания элементов, мы предположили следующее обогащение по сравнению с содержаниями на Солнце (Lodders 2010): для обеих планет мы приняли отношение N / H равным 0.5-кратное солнечное значение. Для Урана мы предположили, что отношения C / H и O / H равны 75 и 160 раз больше солнечного значения соответственно. Для Нептуна мы приняли отношения C / H и O / H в 45 и 480 раз больше солнечного значения, соответственно. Эти значения соответствуют номинальным случаям Cavalié et al. (2017), что позволяет нам воспроизвести ограничения наблюдений, доступные при 2 барах для CO и CH 4 : y CH 4 = 0,04 для обеих планет и y CO = 2,0 × 10 — 7 на Нептуне и y CO <2.1 × 10 −9 на Уране.
Составы тропосферы, определенные по полной и сокращенной схемам, представлены на рис. 9. Химические содержания, полученные по обеим схемам, очень близки. Мы сообщаем в Таблице 4 максимальные вариации содержаний между двумя химическими схемами для моделей Урана и Нептуна в диапазоне давлений [10 6 –10 7 ] мбар. Для планет-гигантов мы выбрали этот диапазон, потому что он включает в себя уровень гашения. В методологии, которую мы применяем для изучения этих планет, этот уровень является наиболее важным и решающим для выводов, сделанных относительно элементного состава атмосфер (Cavalié et al.2014, 2017). Для двух планет вариации содержания между двумя химическими схемами низкие (<10%) в интересующем диапазоне давлений. Заметим, что максимальные значения найдены для Нептуна, что неудивительно. Действительно, эта атмосфера является наиболее обогащенной из всего этого исследования (т.е. O / H и C / H составляют, соответственно, 480 и 40 × солнечные значения), и, таким образом, элементные условия наиболее далеки от таковых в нашей номинальной модели GJ 436b. используется для разработки сокращенной химической схемы.
Таблица 3Для моделей HD 209458b, HD 189733b и GJ 1214b — максимальные вариации численности (в%) для каждого вида, для которого разработана сокращенная схема.
Рис. 8 Атмосферный химический состав HD 209458b ( вверху ) и HD 189733b ( внизу ), полученный по полной схеме Venot et al. (2012; сплошные линии) и сокращенная схема (пунктирные линии). Сплошные и пунктирные линии практически накладываются друг на друга. |
Инжир.9 Тропосферный химический состав Урана ( вверху, ) и Нептуна ( внизу, ), рассчитанный по полной схеме Венота и др. (2012; сплошные линии) и сокращенная схема (пунктирные линии). Сплошные и пунктирные линии практически накладываются друг на друга. |
Для моделей Урана, Нептуна и SD 1110 — максимальные вариации численности (в%) для каждого вида, для которого разработана сокращенная схема.
Рис. 10 Атмосферный химический состав коричневого карлика типа SD 1110, полученный по полной схеме Venot et al.(2012; сплошные линии) и сокращенная схема (пунктирные линии). Сплошные и пунктирные линии практически накладываются друг на друга. |
4.5 Атмосфера коричневого карлика типа SD 1110
Наконец, мы применили нашу кинетическую модель для изучения химического состава атмосферы коричневого карлика. С помощью ATMO (Tremblin et al., 2016; Drummond et al. 2016) мы определили тепловой профиль коричневого карлика, расположенного на L / T-переходе, с эффективной температурой 1000 K и log g = 4.5. При переходе в коричневых карликах L-типа преобладает CO и преобладает CH 4 по мере того, как они остывают в направлении последовательности T-карликов. Неравновесная химия при переходе CO / CH 4 , таким образом, является важным процессом для правильного предсказания перехода как функции эффективной температуры в последовательности охлаждения коричневых карликов (Saumon et al. 2003). Модель, использованная для этого исследования, аналогична модели коричневого карлика SD 1110 T5.5 (см. Stephens et al. 2009). Термическая структура была рассчитана в предположении термохимического равновесия с содержанием солнечных элементов (Lodders 2010).Содержание конденсатов явно включено в этот расчет, что соответствует уменьшению содержания кислорода на ~ 20%. Таким образом, для кинетической модели мы применили такое же восстановление кислорода и взяли постоянное вертикальное перемешивание 10 8 см 2 с -1 . На рис. 10 показано, что химический состав, полученный по приведенной химической схеме, аналогичен химическому составу, полученному по полной схеме. Для коричневых карликов диапазон давления, который можно определить с помощью инфракрасных наблюдений, немного шире, чем для экзопланет.Таким образом, мы сосредоточили наше исследование здесь на диапазоне [10 2 –10 4 ] мбар (см. Morley et al. 2014). В этом диапазоне наибольшая разница между содержаниями, полученными с помощью двух схем, составляет 3% и связана с HCN (при 2 барах) и CO 2 (при 100 мбар). H 2 O и CH 4 имеют вариации примерно того же порядка величины (2% при давлении 9 бар; см. Таблицу 4).
4.6 Вне действия: C-rich hot Jupiter
Поскольку ацетилен не включен в нашу сокращенную химическую схему, изучение горячей атмосферы, богатой углеродом, может быть проблематичным.Чтобы оценить степень этой ошибки, мы смоделировали HD 209458b с нашими двумя химическими схемами, предполагая два богатых углеродом состава: 3-кратное и 6-кратное отношение C / O солнечной энергии (с последующим удалением 20% кислорода). На рис. 11 видно, что отклонения между содержаниями, полученными по двум схемам, проявляются при давлениях ниже ~ 10 мбар. Эти различия обусловлены важным соотношением компонентов смеси C 2 H 2 , разновидностей, которые включены только в полную химическую схему. Большое количество углерода, переносимого этой разновидностью в схеме C 0 –C 2 , распределено в других углеродистых разновидностях в восстановленной схеме, в основном CH 4 , HCN и CH 3 .Для представляющих интерес видов вариации численности, полученные с помощью двух схем, достигают очень важных значений, вплоть до 8 × 10 5 % (см. Таблицу 5). Такие различия в содержании могут иметь последствия для синтетических спектров, вычисленных с использованием этих результатов, особенно из-за отсутствия C 2 H 2 в качестве источника непрозрачности при использовании химического состава сокращенной схемы. Исходя из этих результатов, мы рекомендуем не использовать сокращенную схему для изучения горячей богатой углеродом атмосферы или, по крайней мере, быть очень осторожными с прогнозируемым химическим составом в верхних слоях атмосферы ( P <10 мбар).
5 Заключение
Мы разработали сокращенную химическую схему для атмосфер экзопланет на основе химической сети C 0 –C 2 Венота и др. (2012). Эта сокращенная схема была разработана для воспроизведения содержаний H 2 O, CH 4 , CO, CO 2 , NH 3 и HCN и доступна в базе данных KIDA (Wakelam et al. 2012) . Для этих представляющих интерес видов мы проверили эту новую схему путем сравнения с численностью, предсказанной полной схемой.Во многих различных случаях (металличность, отношения C / O и термические профили) содержания очень похожи, с лишь некоторым процентом отклонений (часто менее 1%) в диапазоне давлений, обнаруженном посредством инфракрасных наблюдений. Единственное ограничение этой схемы касается горячих атмосфер, богатых углеродом. Поскольку сокращенная химическая схема не включает C 2 H 2 , использование этой схемы для изучения атмосфер такого типа (т.е. T 1000 K и C / O> 1) не рекомендуется. Для нашей модели GJ 436b мы также выполнили исследование распространения неопределенности по полной химической схеме.Численность, полученная по редуцированной схеме, включена в интервал 1- σ около номинальной численности C 0 –C 2 .
Возможно еще более резкое сокращение схемы, что снизит желаемый уровень точности нашей методологии. Однако такое сокращение привело бы к химической схеме, дающей отклонения содержаний от полной схемы больше, чем то, что мы получили со схемой, представленной в этой статье. Кроме того, диапазон применимости с точки зрения температуры этой очень упрощенной схемы может быть сужен, что может быть проблематичным при использовании в трехмерных моделях планет с большим дневным / ночным температурным градиентом, таких как горячие Jupiters WASP-43b, WASP- 18b, WASP-103b, WASP-12b (Parmentier & Crossfield, 2017).
Преимущество этой сокращенной сети в том, что она работает быстрее, чем полная химическая схема, из которой она извлечена (примерно в 30 раз быстрее). Это увеличение времени вычислений связано с уменьшением размера системы дифференциальных уравнений (уравнений неразрывности), которую необходимо решить для определения установившегося состояния атмосферы. Однако наиболее важное применение, которое мы ожидаем от этой схемы, — это включение в 3D-модели. Это было бы важным шагом вперед с точки зрения хорошей интерпретации будущих наблюдений, которые будут предоставлены телескопами следующего поколения (JWST, ARIEL), а также для понимания глобального химического состава экзопланет, коричневых карликов и глубокого состава солнечных система планет-гигантов.Что касается последнего, недавние данные Juno / MWR (Bolton et al., 2017), представляющие неожиданное распределение NH 3 ниже уровня конденсации, доказывают, что надежные 3D-модели, учитывающие химию и динамику, очень необходимы для расшифровки их состава. Эти трехмерные модели тропосфер планет-гигантов Солнечной системы будут иметь решающее значение для выбора широты любого будущего зонда входа (Arridge et al. 2014; Mousis et al. 2014, 2016, 2018).
Инжир.11 Атмосферный химический состав HD 209458b с отношениями C / O 3 × ( верхний ) и 6 × ( нижний ) солнечный, полученный по полной схеме Venot et al. (2012; сплошные линии) и сокращенная схема (пунктирные линии). Отклонения легко заметны при давлении ниже 10 мбар. Численность C 2 H 2 определена только по полной схеме, так как этот вид не включен в сокращенную схему. |
Для HD 209458b с солнечным значением C / O = 3 × и 6 ×, максимальные вариации численности (в%) для каждого вида, для которого разработана сокращенная схема.
Благодарности
Авторы благодарят рецензента за внимательное прочтение рукописи, позволившее ее улучшить. О.В. и T.C. поблагодарить CNRS / INSU Program National de Planétologie (PNP) за финансовую поддержку. P.T. благодарит за поддержку Европейский исследовательский совет (грант № 757858 – ATMO). B.D. и Э. подтверждаем поддержку консолидированного гранта STFC ST / R000395 / 1.
Список литературы
- Агундес, М., Венот О., Иро Н. и др. 2012, A&A, 548, A73 [НАСА ОБЪЯВЛЕНИЕ] [CrossRef] [EDP Sciences] [Google ученый]
- Агундес, М., Парментье, В., Венот, О., Херсант, Ф., & Селсис, Ф. 2014, A&A, 564, A73 [НАСА ОБЪЯВЛЕНИЕ] [CrossRef] [EDP Sciences] [Google ученый]
- Арридж, К.С., Ахиллеос, Н., Агарвал, Дж. И др. 2014, Планета. Космические науки, 104, 122 [НАСА ОБЪЯВЛЕНИЕ] [CrossRef] [Google ученый]
- Баудино, Дж.-Л., Мольер, П., Венот, О., и др. 2017, ApJ, 850, 150 [НАСА ОБЪЯВЛЕНИЕ] [CrossRef] [Google ученый]
- Бин, Дж.Л., Стивенсон, К. Б., Баталья, Н. М. и др. 2018, ПАСП, 130, 114402 [НАСА ОБЪЯВЛЕНИЕ] [CrossRef] [Google ученый]
- Болтон, С.J., Lunine, J., Stevenson, D., et al. 2017, Наука, 213, 5 [Google ученый]
- Кавалье Т., Морено Р., Леллуш Э. и др. 2014, A&A, 562, A33 [НАСА ОБЪЯВЛЕНИЕ] [CrossRef] [EDP Sciences] [Google ученый]
- Кавалье, Т., Venot, O., Selsis, F., et al. 2017, Икар, 291, 1 [НАСА ОБЪЯВЛЕНИЕ] [CrossRef] [Google ученый]
- Чарне, Б., Медоуз, В., и Леконт, Дж., 2015, ApJ, 813, 15 [НАСА ОБЪЯВЛЕНИЕ] [CrossRef] [Google ученый]
- Купер, К.С., & Шоумен, А. П. 2006, ApJ, 649, 1048 [НАСА ОБЪЯВЛЕНИЕ] [CrossRef] [Google ученый]
- де Патер, И., Сромовский, Л.А., Фрай, П.М. и др. 2015, Икар, 252, 121 [НАСА ОБЪЯВЛЕНИЕ] [CrossRef] [Google ученый]
- Добриевич, М., & Паризо, Дж. П. 1998, Planet. Космические науки, 46, 491 [НАСА ОБЪЯВЛЕНИЕ] [CrossRef] [Google ученый]
- Добриевич, М., Оливье, Дж. Л., Бильбо, Ф., Брилле, Дж., И Паризо, Дж. П. 2003, A&A, 398, 335 [НАСА ОБЪЯВЛЕНИЕ] [CrossRef] [EDP Sciences] [Google ученый]
- Добриевич, М., Cavalié, T., & Billebaud, F. 2011, Icarus, 214, 275 [НАСА ОБЪЯВЛЕНИЕ] [CrossRef] [Google ученый]
- Драммонд, Б., Tremblin, P., Baraffe, I., et al. 2016, A&A, 594, A69 [НАСА ОБЪЯВЛЕНИЕ] [CrossRef] [EDP Sciences] [Google ученый]
- Драммонд, Б., Mayne, N.J., Manners, J., et al. 2018a, ApJ, 855, L31 [НАСА ОБЪЯВЛЕНИЕ] [CrossRef] [Google ученый]
- Драммонд, Б., Mayne, N.J., Manners, J., et al. 2018b, ApJ, 869, 28 [НАСА ОБЪЯВЛЕНИЕ] [CrossRef] [Google ученый]
- Фишер, Г., Kurth, W. S., Gurnett, D. A., et al. 2011, Природа, 475, 75 [НАСА ОБЪЯВЛЕНИЕ] [CrossRef] [EDP Sciences] [Google ученый]
- Гилли, Г., Lebonnois, S., González-Galindo, F., et al. 2017, Икар, 281, 55 [НАСА ОБЪЯВЛЕНИЕ] [CrossRef] [Google ученый]
- Голдсмит, К.Ф., Магун Г. Р. и Грин У. Х. 2012, J. Phys. Chem. А, 116, 9033 [CrossRef] [Google ученый]
- Эбрар, Э., Томлин, А.С., Боунасер, Р., и Баттин-Леклерк, Ф., 2015 г., Proc. Гореть. Ин-т, 35, 607 [CrossRef] [Google ученый]
- Ирвин, П.Дж. Дж., Флетчер Л. Н., Тайс Д. и др. 2016, Икар, 271, 418 [НАСА ОБЪЯВЛЕНИЕ] [CrossRef] [Google ученый]
- Лебедев, А., Окунь М., Чорков В., Токарь П., Стрелкова М. 2013, J. Math. Chem., 51, 73 [CrossRef] [Google ученый]
- Лебоннуа, С., Toublanc, D., Hourdin, F., & Rannou, P. 2001, Icarus, 152, 384 [НАСА ОБЪЯВЛЕНИЕ] [CrossRef] [Google ученый]
- Леконт, Ж., Selsis, F., Hersant, F., & Guillot, T. 2017, A&A, 598, A98 [НАСА ОБЪЯВЛЕНИЕ] [CrossRef] [EDP Sciences] [Google ученый]
- Лефевр, Ф., Lebonnois, S., Montmessin, F., & Forget, F. 2004, J. Geophys. Res. Планеты, 109, E07004 [НАСА ОБЪЯВЛЕНИЕ] [Google ученый]
- Лян, Л., Стивенс, Дж. Г., & Фаррелл, Дж. Т. 2009, Proc. Гореть. Ин-т, 32, 527 [CrossRef] [Google ученый]
- Лоддерс, К.2010, в Принципах и перспективах космохимии, ред. А. Госвами и Б. Э. Редди (Берлин: Springer), 379 [НАСА ОБЪЯВЛЕНИЕ] [CrossRef] [Google ученый]
- Лу, Т., & Закон, К. К. 2005, Proc. Гореть. Ин-т, 30, 1333 [CrossRef] [Google ученый]
- Мейн, Н.J., Debras, F., Baraffe, I., et al. 2017, A&A, 604, A79 [НАСА ОБЪЯВЛЕНИЕ] [CrossRef] [EDP Sciences] [Google ученый]
- Макбрайд, Б., Гордон С. и Рино М. 1993, Технический меморандум НАСА, 4513. [Google ученый]
- Мендонса, Дж. М., Цай, С.-М., Малик, М., Гримм, С. Л., и Хенг, К., 2018, ApJ, 869, 107 [НАСА ОБЪЯВЛЕНИЕ] [CrossRef] [Google ученый]
- Морли, К.В., Марли, М.С., Фортни, Дж. Дж. И др. 2014, ApJ, 787, 78 [НАСА ОБЪЯВЛЕНИЕ] [CrossRef] [Google ученый]
- Моисей, Дж.I., Visscher, C., Fortney, J. J., et al. 2011, ApJ, 737, 15 [НАСА ОБЪЯВЛЕНИЕ] [CrossRef] [Google ученый]
- Моисей, Дж.И., Мадхусудхан, Н., Вишер, К., и Фридман, Р. С. 2013a, ApJ, 763, 25 [НАСА ОБЪЯВЛЕНИЕ] [CrossRef] [Google ученый]
- Моисей, Дж.I., Line, M. R., Visscher, C., et al. 2013b, ApJ, 777, 34 [НАСА ОБЪЯВЛЕНИЕ] [CrossRef] [Google ученый]
- Мусис, О., Флетчер, Л. Н., Лебретон, Дж. П. и др. 2014, Планета. Космические науки, 104, 29 [НАСА ОБЪЯВЛЕНИЕ] [CrossRef] [Google ученый]
- Мусис, О., Аткинсон, Д. Х., Спилкер, Т. и др. 2016, Планета. Космические науки, 130, 80 [НАСА ОБЪЯВЛЕНИЕ] [CrossRef] [EDP Sciences] [Google ученый]
- Мусис, О., Аткинсон, Д. Х., Кавалье, Т. и др. 2018, Планета. Космические науки, 155, 12 [НАСА ОБЪЯВЛЕНИЕ] [CrossRef] [EDP Sciences] [Google ученый]
- Никсон, К.А., Ахтерберг, Р. К., Романи, П. Н. и др. 2010, Планета. Космические науки, 58, 1667 [НАСА ОБЪЯВЛЕНИЕ] [CrossRef] [Google ученый]
- Парментье, В., & Кроссфилд, И. Дж. М. 2017, Справочник экзопланет (Нью-Йорк: Springer International Publishing), 116. [Google ученый]
- Pepiot-Desjardins, P., & Pitsch, H. 2008, Combust. Пламя, 154, 67 [CrossRef] [Google ученый]
- Цю, Л., Cheng, X., Wang, X., et al. 2016, Энергетическое топливо, 30, 10875 [CrossRef] [Google ученый]
- Сомон, Д., Марли, М. С., Лоддерс, К., и Фридман, Р. С. 2003, в Brown Dwarfs, ed. E. Martín, Proc. IAU Symp., 211, 345 [Google ученый]
- Стивенс Д. К., Леггетт С. К., Кушинг М. С. и др. 2009, ApJ, 702, 154 [НАСА ОБЪЯВЛЕНИЕ] [CrossRef] [Google ученый]
- Штольценбах, А.2016, докторская диссертация, Университет Пьера и Марии Кюри — Париж VI, Франция [Google ученый]
- Штольценбах, А., Лефевр, Ф., Лебоннуа, С., Мяттянен, А., и Бекки, С. 2014, Генеральная ассамблея EGU 2014, Вена, Австрия [Google ученый]
- Тинетти, Г., Дроссарт П., Экклстон П. и др. 2018, Exp. Астрон., 46, 135 [НАСА ОБЪЯВЛЕНИЕ] [CrossRef] [Google ученый]
- Тремблин, П., Амундсен, Д.С., Мурье, П. и др. 2015, ApJ, 804, L17 [НАСА ОБЪЯВЛЕНИЕ] [CrossRef] [Google ученый]
- Тремблин, П., Амундсен, Д. С., Шабрие, Г. и др. 2016, ApJ, 817, L19 [НАСА ОБЪЯВЛЕНИЕ] [CrossRef] [Google ученый]
- Цай, С.-M., Lyons, J.R., Grosheintz, L., et al. 2017, ApJS, 228, 20 [НАСА ОБЪЯВЛЕНИЕ] [CrossRef] [Google ученый]
- Цай, С.-М., Китцманн, Д., Лайонс, Дж. Р. и др. 2018, ApJ, 862, 31 [НАСА ОБЪЯВЛЕНИЕ] [CrossRef] [Google ученый]
- Венот, О., Hébrard, E., Agúndez, M., et al. 2012, A&A, 546, A43 [НАСА ОБЪЯВЛЕНИЕ] [CrossRef] [EDP Sciences] [Google ученый]
- Венот, О., Agúndez, M., Selsis, F., Tessenyi, M., & Iro, N. 2014, A&A, 562, A51 [НАСА ОБЪЯВЛЕНИЕ] [CrossRef] [EDP Sciences] [Google ученый]
- Венот, О., Hébrard, E., Agúndez, M., Decin, L., & Bounaceur, R. 2015, A&A, 577, A33 [НАСА ОБЪЯВЛЕНИЕ] [CrossRef] [EDP Sciences] [Google ученый]
- Венот, О., Драммонд Б., Мигель Ю. и др. 2018, Exp. Астрон., 46, 101 [НАСА ОБЪЯВЛЕНИЕ] [CrossRef] [Google ученый]
- Вишер, К., Моисей, Дж. И., и Саслоу, С. А. 2010, Икар, 209, 602 [НАСА ОБЪЯВЛЕНИЕ] [CrossRef] [Google ученый]
- Вакелам, В., Herbst, E., Loison, J.-C., et al. 2012, ApJS, 199, 21 [НАСА ОБЪЯВЛЕНИЕ] [CrossRef] [Google ученый]
1
ANSYS, Inc., Сан-Диего, 2017, Чемкин-Про 18.2.
Все таблицы
Таблица 1Для номинальной модели максимальные (Δmax) различия численности (в%) для каждого вида, для которого построена сокращенная схема.
Таблица 2Для моделей GJ 436b с различным содержанием элементов, максимальные различия в содержании (в%) для каждого вида, для которого разработана сокращенная схема.
Таблица 3Для моделей HD 209458b, HD 189733b и GJ 1214b — максимальные вариации численности (в%) для каждого вида, для которого разработана сокращенная схема.
Таблица 4Для моделей Урана, Нептуна и SD 1110 — максимальные вариации численности (в%) для каждого вида, для которого разработана сокращенная схема.
Таблица 5Для HD 209458b с солнечным значением C / O = 3 × и 6 ×, максимальные вариации численности (в%) для каждого вида, для которого разработана сокращенная схема.
Все рисунки
рисунок 1 Температурные профили, использованные в этом исследовании, обозначены на рисунке. Смоделированы только более глубокие части Урана и Нептуна (представленные сплошными линиями).Верхняя часть (пунктирные линии) показана для информации. | |
В тексте |
Рис. 2 Временная эволюция содержаний CH 4 , NH 3 , CO 2 и H 2 O при различных условиях температуры и давления, как указано на каждом рисунке. Содержание рассчитано по полной химической схеме (красные сплошные линии) и по сокращенной схеме (синие пунктирные линии). Эти содержания сравниваются со значением термохимического равновесия (черные пунктирные линии).Начальные условия: солнечная распространенность распространяется на H 2 , He, CH 4 , O ( 3 P) и N 2 . | |
В тексте |
Рис. 3 Слева : вертикальные профили содержания, определенные после 1000 прогонов с полной химической схемой (серые линии) для H 2 O, CH 4 и CO. Номинальные результаты полной химической схемы (красные линии), термохимические равновесие (черные линии), а также результаты, полученные с сокращенной схемой (синие линии). Справа : соответствующее распределение содержаний при 1 мбар, представленное серыми столбиками, с номинальными содержаниями полной схемы (красные линии), содержаниями, полученными по сокращенной схеме (синие линии), и интервалами 1- σ вокруг номинального значения. численность (зеленые пунктирные линии). Синие и красные линии очень близки на каждом участке. | |
В тексте |
Рис. 5 То же, что и на рис. 3, для H, N 2 и CH 3 .Эти три вида не входят в список видов, для которых разработана сокращенная схема. | |
В тексте |
Рис. 6 Атмосферный химический состав GJ 436b предполагает различное обогащение относительно содержания солнечных элементов (Lodders 2010). Верхние панели : отношение C / O солнечной энергии и металличности 10 × ( слева, ) и 100 × ( справа, ) солнечного значения. Нижние панели : солнечная металличность и отношение C / O 0.5 × ( слева, ) и 3 × ( справа, ) солнечного значения. Результаты, полученные по полной схеме Venot et al. (2012; сплошные линии) и сокращенная схема (пунктирные линии) накладываются друг на друга и не могут быть отличимы друг от друга. | |
В тексте |
Рис. 7 Атмосферный химический состав GJ 1214b, полученный по полной схеме Venot et al. (2012; сплошные линии) и сокращенная схема (пунктирные линии).Сплошные и пунктирные линии практически накладываются друг на друга. | |
В тексте |
Рис. 8 Атмосферный химический состав HD 209458b ( вверху ) и HD 189733b ( внизу ), полученный по полной схеме Venot et al. (2012; сплошные линии) и сокращенная схема (пунктирные линии). Сплошные и пунктирные линии практически накладываются друг на друга. | |
В тексте |
Инжир.9 Тропосферный химический состав Урана ( вверху, ) и Нептуна ( внизу, ), рассчитанный по полной схеме Венота и др. (2012; сплошные линии) и сокращенная схема (пунктирные линии). Сплошные и пунктирные линии практически накладываются друг на друга. | |
В тексте |
Рис. 10 Атмосферный химический состав коричневого карлика типа SD 1110, полученный по полной схеме Venot et al. (2012; сплошные линии) и сокращенная схема (пунктирные линии).Сплошные и пунктирные линии практически накладываются друг на друга. | |
В тексте |
Рис. 11 Атмосферный химический состав HD 209458b с отношениями C / O 3 × ( верхний ) и 6 × ( нижний ) солнечный, полученный по полной схеме Venot et al. (2012; сплошные линии) и сокращенная схема (пунктирные линии). Отклонения легко заметны при давлении ниже 10 мбар. Численность C 2 H 2 определена только по полной схеме, так как этот вид не включен в сокращенную схему. | |
В тексте |