Por que argônio em vez de outro gás nobre?

Notei que as atmosferas da Terra e de Marte têm um pouco de argônio (1% a 2%). Também verifiquei Venus, que tem 0,007% de argônio, mas ainda é mais do que qualquer outro gás nobre na atmosfera venusiana.

Eu verifiquei os 4 planetas externos de gás, mais a lua Titã, e na maioria das vezes não consegui encontrar Argônio listado em sua composição atmosférica. Júpiter é listado como tendo uma quantidade muito pequena de argônio que é difícil de interpretar porque é listado em relação ao hélio e depois em relação a Júpiter / Sol, o que quer que isso signifique. A lua Titã é listada como tendo argônio sem especificar nenhum número. Os outros não mencionaram Argônio.

Então, por que os planetas rochosos tendem a ter argônio, mas os planetas gasosos não?

Por que argônio especificamente? Presumivelmente, o hélio é muito leve e flutua até o topo e é empurrado pelo vento solar. No entanto, existe um gás nobre entre hélio e argônio, a saber, o néon. Então, por que não temos néon em nossa atmosfera em vez de argônio?

Edit: Talvez os planetas exteriores não têm Argon, mas tudo afundou para o fundo e, portanto, nós não detectá-lo? Também estou curioso para saber onde Argon se encontra na "cadeia alimentar" da fusão nuclear para uma estrela comum como o nosso Sol. Eu tenho dificuldade em ver como o Argônio-40 seria mais populoso do que o Neon-20.

Ao ler um pouco sobre isso, posso ter uma resposta, embora o crédito seja devido, mas a resposta não é realmente minha:

https://www.reddit.com/r/askscience/comments/3wsy99/why_is_neon_so_rare_on_earth/

Quando os planetas coalesceram, é provável que havia muito pouco ices / gás em torno dos planetas interiores quando formada e a atmosfera da Terra e água (CH4, NH3, CO2 e H20 sendo o 4 exterior mais comum as linhas geada gelados). Provavelmente, eles vieram de asteróides e meteoros que se formaram fora da linha de geada e depois colidiram com a Terra.

O néon é o quinto elemento mais comum na Via Láctea, mas como todos os gases nobres têm pontos de congelamento muito baixos, provavelmente não é muito comum mesmo em cometas ou meteoros pela mesma razão que água ou CO2 não é comum dentro da linha de geada , Neon e outros gases nobres provavelmente ficam livres e não se acumulam em cometas ou meteoros em grandes quantidades. (Procurei, mas não consegui encontrar um artigo para verificar isso).

Mas se os cometas têm baixo teor de gás nobre, precisamos procurar uma fonte alternativa. Com isso em mente, e voltando ao primeiro link, o argônio é produzido pelo decaimento radioativo do potássio 40 e isso explicaria sua abundância relativa em comparação com o gás nobre mais comum, o Neon. O hélio (partículas alfa) também é produzido dentro da terra e o radônio é muito pequeno, mas o radônio também decai - o que não está relacionado à sua pergunta.

Se o argônio nos planetas vem principalmente do potássio 40, você deve esperar que a quantidade de argônio tenha uma proporção aproximadamente semelhante à quantidade de potássio em um planeta e não seja relativa à porcentagem de atmosfera. Um segundo fator, o quanto é expulso do planeta por longos períodos de tempo também é um fator. Vênus em geral deve ser capaz de reter grande parte do seu argônio com base no peso atômico (40) semelhante ao CO2 (44), mas se perder mesmo uma pequena porcentagem do seu argônio ao longo do tempo, isso também seria um fator.

Agora, para ver se isso é possível, devo executar alguns números, mas aviso: minha matemática pode estar um pouco enferrujada.

O potássio é o sétimo elemento mais comum na litosfera da Terra em cerca de 0,26% e cerca de 0,0117% desse potássio é o potássio 40. Usando uma estimativa bastante aproximada de toneladas para a crosta terrestre cerca de ou 6,7 trilhões de toneladas de potássio 40 atualmente na crosta terrestre. (Provavelmente há um pouco mais no manto, então esses números são difíceis) ( 2,3 × 10 19 ) × ( 2,5 × 10 - 3 ) × ( 1,17 × 10 - 4 ) = 6,7 × 10 $2.3 \times 10^{19}$$(2.3 \times 10^{19}) \times (2.5 \times 10^{-3}) \times (1.17 \times 10^{-4}) =$$6.7 \times 10^{12}$

Com meia vidade cerca de 1,248 bilhão de anos, é tempo suficiente para mais de 3 meias vidas se começarmos após o bombardeio pesado, o que sugere que um pouco mais de 1/8 do potássio original 40 na crosta terrestre decaiu no argônio 40, então deve haver , dada a idade da Terra e a abundância de potássio 40, um pouco mais de 7 vezes 6,7 trilhões de toneladas ou, vamos estimar e dizer um pouco mais de 50 trilhões de toneladas de argônio que se formaram na Terra por decaimento de potássio. (Estou ignorando qualquer um que possa ter sido produzido antes do bombardeio pesado, porque presumo que isso possa ter explodido parte da atmosfera da terra ou aquecido a atmosfera o suficiente para que o sol possa explodir). Além disso, fazendo um pouco de pesquisa, apenas 11% do potássio 40 decai para o argônio 40, 89% sofre decadência beta no cálcio 40, portanto, para que isso funcione,

A massa da atmosfera é de cerca de 5.140 trilhões de toneladas, e 1,288% disso (em massa, não em volume) = cerca de 66 trilhões de toneladas, então o argônio que devemos esperar da decadência do potássio 40 e a quantidade de argônio na atmosfera são bem próximos . Um pouco de gás argônio pode ter escapado e alguns ainda devem estar presos dentro da terra, mas os números estão próximos o suficiente para funcionar, e acho que essa é provavelmente a resposta. Também sugere que a Terra perdeu relativamente pouco argônio no espaço, o que também se encaixa no artigo da Atmospheric Escape.

Uma segunda maneira de analisar isso é que o argônio 40 compõe 99,6% do argônio na atmosfera e a nuclose estelar provavelmente não seria responsável por uma proporção próxima disso (não é um vínculo estelar típico, mas a Wikipedia diz que o argônio 36 é o mais isótopo comum). A deterioração do potássio 40 explica a proporção de 99,6% de argônio40.

Se aplicarmos uma estimativa semelhante a Vênus, com a atmosfera de Vênus cerca de 94 vezes a massa da Terra, e assumirmos que uma quantidade semelhante de Argônio-40 seja produzida na crosta de Vênus, poderíamos esperar aproximadamente 1,28% / 60 ou cerca de 0,02% de Argônio por massa na atmosfera de Vênus ou talvez, se a Terra perder uma parcela bastante alta de seus elementos de crosta mais leves após o impacto gigante, podemos esperar um pouco mais do que isso em Vênus, talvez 0,03% ou 0,04% como uma estimativa aproximada. Usando seu número de 0,007%, é menor do que eu calculei, mas Vênus poderia ter perdido uma parcela maior do seu argônio que a Terra e também pode ser mais lento liberar gás preso dentro de sua crosta do que a Terra, porque não possui tectônica de placas, então o número de Vênus parece "quase certo" também. É o potássio 40 na crosta. EU'

Pergunta interessante. Eu aprendi algo pesquisando sobre isso.

por que argônio especificamente?

Tanto o hélio quanto o néon são bem leves, tendem a vaporizar facilmente mesmo em baixas temperaturas e são quimicamente inertes. Por todas essas razões combinadas, elas tendem a não ficar presas quando os planetas são formados - e quando ficam presas, elas vazam facilmente.

O argônio é pesado o suficiente para não escapar facilmente para o espaço; portanto, uma fração dele pode permanecer na atmosfera por mais tempo.