Lluvias más allá de la Tierra
Resulta arbitrario que en la Tierra las lluvias sean en forma de agua, un fenómeno geofísico crucial para sostener la vida en nuestro planeta. En contraste, en otros astros este fenómeno es diferente: la precipitación no consiste en agua (H2O), sino de otros elementos exóticos. Considerando a marte que la composición física de sus lluvias no se componen en estado liquido y que se conforman de dióxido de carbono. Dicho fenómeno no es tan diferente como en la tierra, ya que también existen lluvias en estado solido, es decir granizo o cúpulas de nieve. Este articulo analiza dichos patrones atmosféricos, composiciones fisicoquímicas y condiciones climáticas de los astros, la geofísica de la tierra hasta los confines del cosmos.
El ciclo del agua es un proceso cíclico de distintas fases, empezando en forma de lluvia, tras pasar diversos procesos y terminar nuevamente en lluvia, repitiendo el ciclo una y otra vez. Dicho proceso puede tener distintas precipitaciones; en forma de lluvia, llovizna {igual que la lluvia, pero las gotas de lluvia son de un tamaño menor}, nieve (cristales en estado solido), aguanieve (precipitación que tiene forma de nieve y lluvia) y granizo. La precipitación es un proceso que ocurre en las nubes, donde las gotas de agua se saturan aumentando de tamaño, por su mismo peso, se precipitan por los efectos de la gravedad.
Lluvias en otros astros del sistema solar.
Mercurio el planeta del sistema solar que no sufre precipitaciones.
Mercurio es el planeta más próximo a su estrella del sistema solar, siendo un planeta rocoso sin atmosfera; más sin embargo, posee una exosfera formada por asteroideos y átomos expulsados del mismo sol, siendo su composición principalmente de oxígeno, sodio, hidrógeno, helio y potasio. Dicha distancia propicia que el astro tenga temperaturas mayores a los 400 grados Celsius – Esto ocurre únicamente en la parte expuesta del sol, la cual recibe una alta radiación solar. En contraste por la falta de atmosfera propia, propicia que no se guarde el calor irradiado hacia la otra cara del astro, siendo sus temperaturas menores a los -180 grados Celsius, a su vez, no se permite la generación de nubes de ningún tipo. En conclusión, Mercurio no tiene las condiciones suficientes para la generación de lluvias o precipitaciones de ningún tipo.
Lluvias mortales en venus.
Venus es un planeta rocoso con una atmosfera altamente densa compuesta principalmente de dióxido de carbono, causante que el calor irradiado en la superficie no pueda ser expulsado por los gases de efecto invernadero, por su composición físico-química Venus se convierte en el planeta más caliente del sistema solar, siendo estás mayores a los 462 grados Celsius. Las nubes en Venus están compuestas por acido sulfúrico, al momento de su precipitación en la mayoría del tiempo es en estado liquido; más sin embargo, por sus condiciones de presión y temperatura, dichas gotas de acido se evaporan antes de tocar su superficie .
Las lluvias en la Tierra.
Ciclo Hidrológico.
En el planeta tierra las precipitaciones están compuestas de agua, las cuales siguen diferentes fases cíclicas: evaporación, condensación, precipitación, filtración y escurrimiento. El proceso anterior es llamado ciclo del agua o ciclo Hidrológico.
Marte y precipitaciones en forma de hielo seco.
Marte o también conocido como el planeta rojo (esto por el hierro oxidado en su superficie) es un planeta rocoso con una atmosfera delgada y activa, sus componentes superficiales y estacionales son muy parecidas a los del planeta tierra, pero con un tamaño que es la mitad que del terrestre y una atmosfera compuesta principalmente por dióxido de carbono, nitrógeno y argón. La temperatura promedio de marte es de -65 grados Celsius, por debajo del nivel de congelación del agua. A pesar de que existe de agua en estado solido (hielo), por sus temperaturas no son propicias para poder generar precipitaciones de este elemento; más sin embargo, por la presión, temperaturas y abundancia de dicho elemento, se generan precipitaciones de dióxido de carbono en estado solido. Dicho elemento en estado solido, popularmente es conocido como hielo seco.
Grafito y piedras preciosas en Júpiter y Saturno.
Júpiter es un planeta con atmosfera densa y una estructura gaseosa, aunque se cree que presenta un núcleo en estado rocoso. Su composición principalmente es de hidrogeno y helio; además de grandes proporciones de etano, amoniaco y metano, siendo este último afectado por la composición físico-química del gigante gaseoso, ocasionando que cambie su composición para convertirse en carbono y posteriormente reordene sus átomos para la formación de grafito o de diamantes, esto por la presión y temperatura ejercido en su superficie, aunque no existe evidencia concreta de este fenómeno.
Saturno no es el único planeta del sistema solar que presenta anillos orbitando al rededor de él, también planetas como Júpiter, Urano y Neptuno, pero definitivamente los anillos de Saturno son los más conocidos y más visibles del sistema solar. Saturno es un planeta gaseoso compuesto principalmente de hidrógeno y helio, también presenta una atmósfera compuesta por metano, vapor de agua, amoniaco, etano, propano, fosfina, monóxido de carbono y acetileno, A pesar de poseer vapor de agua, por sus propiedades tanto de presión como temperatura, no permite la generación de precipitaciones con dicho elemento; por otra parte al igual que Júpiter, Saturno presenta las condiciones propicias para generar carbono a través del metano, cabe resaltar que es más propenso las precipitaciones de grafito, ya que necesita una presión menor para la formación del alotrópico del carbono, aunque no existe evidencia concreta de precipitaciones de carbono o de algún diamante.
Diamantes ocultos en las profundidades de Urano y Neptuno
Urano es un planeta rocoso principalmente compuesto de agua, metano y amoniaco, donde su atmosfera se compone de Hidrogeno y helio. Este planeta también es conocido como el gigante de hielo del sistema solar, ya que su temperatura promedio es menor a -360°F. Se presume que las precipitaciones son en forma de diamante, debido a las altas presiones y al metano que se encuentra en su interior
Neptuno es el último planeta del sistema solar, su composición es muy parecida a la de Urano, donde la única diferencia es que su atmosfera se compone de metano, que es la responsable de darle dicho color azul. Las presuntas precipitaciones serían iguales que en Urano.
“Dentro del planeta, cuando hace mucho calor y es muy denso, estos diamantes se forman y acumulan, y luego se vuelven aún más pesados. Y eso significa que llueven en la atmósfera. Pero no es la lluvia lo que vemos aquí porque estas presiones son extremas, y nunca podrás llegar allí como ser humano. Entonces, incluso si estos diamantes existen, nunca podríamos ir y agarrarlos”,
Naomi Rowe-Gurney
Precipitaciones de Metano en Titan.
Titan una de las tantas de Saturno ha registrado precipitaciones de Metano en forma liquida y solida; más parecidas en forma de cristales, similares a los copos de nieve. A pesar de que las gotas son más grandes y con mayor masa, caen de forma más lenta debido a la baja presión del astro. Cabe resaltar que el ciclo de precipitaciones de Titan es muy parecido al Hidrológico de la tierra.
¿Por qué Metano, agua o acido?
Durante una gran parte del articulo se ha mencionado en múltiples ocasiones el metano como precipitación, pero en general en las condiciones adecuadas cualquier elemento puede ser precipitación. Antes de concluir como se generan las precipitaciones, es propicio saber algunos conceptos físico-químicos para la formación de carbono a partir del metano; y de ahí su formación en precipitaciones en diamantes como lo es en Urano o en forma de grafito como lo es en Júpiter.
Presión, temperatura y masas moleculares.
Como se ha mencionado, las precipitaciones en el planeta tierra no son de manera uniforme, es decir, hay regiones que se precipita únicamente agua, hielo o granizo, por mencionar algunos; más sin embargo, hay regiones donde yacen dos o más formas de precipitación. Esto es debido por la temperatura de la región, donde se puede deducir que hay zonas especificas de astros en las que existe algún tipo de precipitación. Hay que destacar que no solo es debido por las temperaturas, sino también por la presión.
Presión – temperatura
El concepto de presión-temperatura describe cómo la presión y la temperatura de un sistema están interrelacionadas y cómo estas condiciones afectan el comportamiento de las sustancias, dicha relación está determinada por varias leyes y principios físicos, dependiendo del estado de la materia (sólido, líquido, gaseoso). Lo anterior se puede describir a base de diagramas de fase.
El anterior diagrama, es un diagrama de fase del agua(H2O), donde se puede observar que si el compuesto está en condiciones altas de temperatura, la temperatura puede aumentar o disminuir sin ocasionar un cambio de fase. Lo anterior describe el comportamiento de las ollas de presión y el hecho del porque la superficie del sol es menos caliente que su núcleo.
Cada elemento o compuesto tiene su propio diagrama de fase.
Para determinar el estado de una sustancia, se puede utilizar la ecuación de gas ideal, ecuación de Clausis-Clapeyron y la ecuación de Van der Waals, según sea el caso.
Masas moleculares
Anteriormente se ha mencionado constantemente el metano (CH4), grafito y diamantes. Dichos materiales están compuestos por carbono; en el caso del metano, es un enlace de un átomo de carbono y cuatro de hidrógeno; tanto el grafito como los diamantes ambos están formados únicamente por carbono (C), pero sus propiedades cambian por como están acomodados sus átomos. En el caso del diamante sus átomos están formados por una red cristalina en forma cubica; mientras que el grafito su enlace está formado por capaz finas en forma de hexágonos.
De metano a diamantes.
El metano es un hidrocarburo simple compuesto de de 4 átomos de hidrogeno y uno de carbono, el cual se puede descomponer en un proceso de pirólisis, donde queda un átomo de carbono y dos de deuterio (Isotopo de hidrogeno).
$$CH_4 \rightarrow C + 2H_2$$
A temperaturas y presiones altas, el carbono propicia la formación de diamantes; donde a temperaturas altas y presiones bajas, se propicia la formación de grafito.
Factores que propician la formación de precipitaciones.
En resumen la formación de precipitaciones son más arraigadas por la presencia de una atmosfera, por la temperatura-presión, presencia de un elemento o compuesto que permita un ciclo meteorológico.
Referencias y bibliografías.
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