이산화탄소 응고율

Carbon dioxide clathrate

이산화탄소 하이드레이트 또는 이산화탄소 클라스트레이트는 얼음과 이산화탄소로 구성된 눈처럼 생긴 결정 물질이다.[citation needed] 그것은 보통 제1형 가스 쇄석액이다.[1] 또한 얼음 용해 지점 근처의 A 온도에서 측정 가능한 타입 II 단계의 개발에 대한 몇 가지 실험적인 증거가 있다.[2][3] 포접산은 이산화탄소 압력 범위에서 283K(10 °C) 미만으로 존재할 수 있다. CO2 하이드레이트는 가스와 연료 가스 흐름에서 발생하는 이산화탄소 포획의 유망한 가능성 때문에 세계적으로 널리 연구되고 있다.[4][5][6][7] 낮은 온도에서 이산화탄소와 얼음이 존재하기 때문에 화성에서도 상당히 중요할 가능성이 높다.

역사

CO2 하이드레이트의 존재에 대한 첫 번째 증거는 1882년으로 거슬러 올라가는데, 이 해는 지그문트 플로렌티[8][9][10] 로블류스키가 탄산을 연구하면서 쇄산염 형성을 보고했다. 그는 가스 하이드레이트는 눈을 닮은 흰색 물질이며, HO2 - CO2 시스템에서 압력을 일정 한계 이상으로 상승시킴으로써 형성될 수 있다고 언급했다. CO2 하이드레이트 성분을 최초로 추정하여 대략 CO2•8로 파악하였다.HO2. 그는 또한 그 말을 언급하고 있다.하이드레이트는 수층이 극도로 얇은 관의 벽이나 자유수면에만 형성된다. (프랑스어)" 이는 이미 반응에 사용할 수 있는 표면의 중요성을 나타낸다(즉, 표면이 클수록 좋다). 이후 1894년 M. P. 빌라드는 하이드레이트 성분을 CO2•6HO로2 추론하였다.[11] 3년 후 267K~283K(-6~10°C) 범위에서 수화분해곡선을 발표했다.[12] 탐만앤크라이지는 1925년[13] 253K에서 230K로 하이드레이트 분해 곡선을 측정했고 프로스트앤디톤(1946)은 273~283K(0~10°C) 사이의 분리 압력을 측정했다.[14] Takenouchi & Kennedy(1965)는 45개의 막대로부터 2 kbar(4.5 ~ 200 MPa)까지의 분해 곡선을 측정했다.[15] CO2 하이드레이트는 폰 스트라텔베르크&뮬러(1954년)에 의해 처음으로 제1종 클라스레이트로 분류되었다.[16]

중요도

지구

화성 탐사선이 찍은 모자이크에서 아람 혼돈 - 왼쪽 위, 그리고 오른쪽 아래 아이아니 혼돈 - 입니다. 아이아니 혼돈에서 발원해 이미지 상단을 향해 뻗어나가는 강바닥 같은 유출로를 볼 수 있다.

지구에서 CO2 하이드레이트는 대부분 학문적 관심사다. 미국 지질조사국(USGS)의 팀 콜렛은 지표면 아래 메탄 층에 이산화탄소를 주입해 메탄을 방출하고 이산화탄소를 저장할 것을 제안했다.[17] 2009년 현재 코노코필립스는 미국 에너지부와 함께 알래스카 노스 슬로프에서 이런 방식으로 메탄을 방출하는 실험을 진행하고 있다.[18][17] 얼핏 보면 그곳의 열역학적 조건들이 하이드레이트의 존재를 유리하게 보이나, 그 압력이 CO가2 아닌 바닷물에 의해 생성된다는 것을 감안하면 하이드레이트는 분해될 것이다.[19]

화성

그러나, CO2 종괴는 행성학에서 상당히 중요할 수 있다고 여겨진다. 이산화탄소는2 화성의 풍부한 휘발성이다. 그것은 대기를 지배하며 대부분의 시간을 극지방 만년설로 덮는다. 70년대 초, 화성에 CO2 하이드레이트의 존재 가능성이 제안되었다.[20] 최근 리졸리스의 온도와 압력과 드라이아이스와 CO2 클라스라이트의[21] 열절연 특성을 고려한 결과, 드라이아이스, CO2 클라스레이트, 액체 CO2, 탄산 지하수가 화성 온도에서도 일반적인 단계임을 알 수 있었다.[22][23][24]

만약 일부 저자들이 제안하듯이 화성2 극지방 캡에 CO 하이드레이트가 존재한다면 극지방 캡은 잠재적으로 깊이에서 녹을 수 있다.[25][26][27][23] 극지방 캡이 완전히 순수한 물 얼음으로 구성되었다면 녹을 수 없을 것이다(Mellon et al. 1996). 이는 클래스트레이트(clathrate)의 열전도율이 낮으며, 압력하에서의 안정성이 높으며,[28] 순수빙에 비해 강도가 높기 때문이다.

화성에서 관측되는 큰 온도 진폭으로 인해 일일 및 계절에 따라 종단류 안정장치의 출구와 재진입이 가능하기 때문에, 화성에 대한 야간 및 연간2 CO 하이드레이트 사이클의 가능성은 여전히 남아 있다. 문제는, 그렇다면, 표면에 침전되고 있는 가스 하이드레이트가 어떤 방법으로도 검출될 수 있는가 하는 것이다. 마스 익스프레스호에 탑승한 오메가 분광기는 오메가 팀이 남극점 캡의 CO와2 HO 기반의2 영상을 제작하는 데 사용한 일부 데이터를 반환했다. 화성 CO2 종족 형성 문제에 대해 명확한 답변은 없었다.[citation needed]

CO2 하이드레이트의 분해는 화성의 테라포밍 공정에서 중요한 역할을 하는 것으로 여겨지고 있으며, 관측된 표면 특징의 상당수는 부분적으로 화성에 기인한다. 예를 들어, Musselwhite 등. (2001) 현재의 화성 기후는 일반적으로 지표면에 액체 상태의 물이 존재할 수 없기 때문에 화성 갈매기는 액체 물이 아니라 액체 CO에2 의해 형성되었다고 주장했다.[29] 이것은 특히 대부분의 굴식 구조물이 발생하는 남반구에서 사실이다. 그러나 물은 얼음 Ih, CO2 하이드레이트 또는 다른 기체의 하이드레이트로 존재할 수 있다.[30][31] 이 모든 것들은 특정한 조건하에서 녹을 수 있고 잘게 형성될 수 있다. 또한 표면 아래 깊이 2km 미만의 액체 상태의 물이 있을 수 있다(위상 다이어그램의 지질 참조). 높은 열량에 의한 그라운드아이스의 녹은 화성의 혼란한 지형을 형성한 것으로 여겨진다.[32] 밀턴(1974)은 CO2 덩어리가 분해되면서 급격한 물 유출과 혼돈된 지형의 형성이 발생했다고 제안했다.[33] 카브롤 외 연구진(1998)은 화성에 있는 남극 돔의 물리적 환경과 형태학이 극저온증 가능성을 시사한다고 제안했다.[34] 조사된 지역은 계절에 따라 HO2 얼음으로 덮인 CO 서리와2[35] 10m 이하의 깊이에서 CO2 하이드레이트로 덮인 1.5km 두께의 적금으로 구성되었다.[20] 압력 및 온도가 안정 한계 이상으로 상승하면 쇄산물이 얼음과 가스로 분해되어 폭발적으로 분출된다.

화성의 이산화탄소2 하이드레이트의 가능한 중요성에 대한 훨씬 더 많은 예들이 제시될 수 있다. 한 가지는 여전히 불분명하다. 즉, 그곳에서 정말로 수화물을 형성하는 것이 가능한가? 키퍼(2000년)는 화성 표면 근처에 상당한 양의 쇄석수가 존재할 수 없다고 주장한다.[36] Stewart & Nimmo(2002)는 표면 개조 과정에 영향을 미칠 수 있는 양의 CO2 종괴가 화성 퇴석 내에 존재할 가능성은 극히 낮다는 것을 발견했다.[37] 그들은 고대의 따뜻한 기후에서 저체온적으로 형성된 지각에 CO2 하이드레이트의 장기 저장은 현재의 기후에서 제거율에 의해 제한된다고 주장한다.[37] 베이커 외 연구진(1991년)은 적어도 오늘날은 아니더라도 적어도 초기 화성 지질학 역사에서 클라스라테스가 그곳의 기후 변화에 중요한 역할을 했을 것이라고 제안한다.[38] CO2 하이드레이트 형성 및 분해 운동학, 또는 그 물리적, 구조적 특성에 대해 많이 알려져 있지 않기 때문에 위에서 언급한 모든 추측들이 극도로 불안정한 기초 위에 놓여 있다는 것이 명백해진다.

문스

엔셀라두스(Enceladus)의 이산화탄소 덩어리의 분해는 가스 플럼의 형성을 설명할 수 있는 방법이다.[39]

Europa(달)에서 쇄석수는 이산화탄소를 저장하는 데 중요해야 한다. Europa의 지표면 아래 바다 조건에서는 이산화탄소 덩어리가 가라앉아야 하며, 따라서 지표면에서는 뚜렷하지 않아야 한다.[39]

위상도

CO2 하이드레이트 위상 다이어그램. 검정색 사각형은 실험 데이터를 보여준다.[40] CO2 단계 경계선은 인턴에 따라 계산된다. Thermodyn. tables (theatodyn. HO2 위상 경계는 눈으로만 안내할 수 있다. 약어는 L - 액체, V - 증기, S - 솔리드, I - 워터 아이스, H - 하이드레이트.

수화물 구조는 게스트 분자에 따라 다른 압력 온도 조건에서 안정적이다. 여기에 순수한 CO와2 물의 것과 결합된 CO2 하이드레이트의 화성 관련 위상 다이어그램이 하나 제공된다.[41] CO2 하이드레이트에는 (I-Lw-H-V) (T = 273.1 K, p = 12.56 bar 또는 1.256 MPa)와 (Lw-H-V-LHC) (T = 283.0 K, p = 44.99 bar 또는 4.499 MPa)의 두 가지 4배 포인트가 있다.[42] CO2 자체는 T = 216.58 K, p = 5.185 bar(518.5 kPa)에서 3중 포인트를, 임계점은 T = 304.2 K, p = 73.858 bar(7.3858 MPa)에서 3중 포인트를 가진다. 다크 그레이 영역(V-I-H)은 기체 CO2 및 물 얼음(273.15K 이하)과 함께 CO2 하이드레이트가 안정되어 있는 상태를 나타낸다. 수평 축에서 온도는 켈빈과 섭씨(하단과 상) 단위로 주어진다. 수직으로 된 것에는 압력(왼쪽)과 화성 리골석의 추정 깊이(오른쪽)가 주어진다. 0 깊이의 수평 점선은 화성의 평균 표면 조건을 나타낸다. 구부러진 두 점선은 위도 30도, 위도 70도인 스튜어트 & 님모(2002)에 이어 두 개의 이론 화성 지오르템을 보여준다.[37]

참조

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