Kemisk cykling
Kemisk kretslopp beskriver system med upprepad cirkulation av kemikalier mellan andra föreningar, tillstånd och material, och tillbaka till deras ursprungliga tillstånd, som sker i rymden och på många föremål i rymden inklusive jorden. Det är känt att aktiv kemisk cykling förekommer i stjärnor, många planeter och naturliga satelliter.
Kemisk kretslopp spelar en stor roll för att upprätthålla planetariska atmosfärer, vätskor och biologiska processer och kan i hög grad påverka väder och klimat. Vissa kemiska kretslopp frigör förnybar energi , andra kan ge upphov till komplexa kemiska reaktioner, organiska föreningar och prebiotisk kemi . På terrestra kroppar som jorden är kemiska cykler som involverar litosfären kända som geokemiska cykler . Pågående geokemiska cykler är en av de viktigaste egenskaperna hos geologiskt aktiva världar. En kemisk cykel som involverar en biosfär är känd som en biogeokemisk cykel .
Solen, andra stjärnor och stjärnsystem
I de flesta vätesammansmältande stjärnor, inklusive solen , inträffar en kemisk cykel involverad i stjärnnukleosyntesen som är känd som en kol-kväve-syre eller ( CNO-cykel ). Utöver denna cykel har stjärnor också en heliumcykel. Olika cykler som involverar gas och damm har visat sig förekomma i galaxer.
Venus
Majoriteten av kända kemiska cykler på Venus involverar dess täta atmosfär och föreningar av kol och svavel, den viktigaste är en stark koldioxidcykel. Avsaknaden av en fullständig kolcykel inklusive en geokemisk kolcykel, till exempel, tros vara en orsak till dess skenande växthuseffekt , på grund av avsaknaden av en betydande kolsänka. Svavelcykler inklusive svaveloxidcykler förekommer också, svaveloxid i den övre atmosfären och resulterar i närvaro av svavelsyra återgår i sin tur till oxider genom fotolys . Indikationer tyder också på en ozoncykel på Venus som liknar jordens.
Jorden
Ett antal olika typer av kemiska kretslopp geokemiska cykler förekommer på jorden. Biogeokemiska kretslopp spelar en viktig roll för att upprätthålla biosfären. Anmärkningsvärda aktiva kemiska cykler på jorden inkluderar:
- Kolcykel – bestående av en atmosfärisk kolcykel (och koldioxidcykel), terrestra biologisk kolcykel , oceanisk kolcykel och geologisk kolcykel
- Kvävecykel – som omvandlar kväve mellan dess former genom fixering , ammonifiering , nitrifikation och denitrifikation
- Syrecykel och ozon–syrecykel – en biogeokemisk cykel av cirkulerande syre mellan atmosfären, biosfären (den globala summan av alla ekosystem) och litosfären
- Ozon-syrecykeln – regenererar kontinuerligt ozon i atmosfären och omvandlar ultraviolett strålning (UV) till värme
- Vattenkretslopp - flyttar vatten kontinuerligt på, över och under ytan och växlar mellan tillstånd av vätska, lösning, is och ånga
- Metancykel – flyttar metan mellan geologiska och biogeokemiska källor och reaktioner i atmosfären
- Vätgascykel – ett biogeokemiskt kretslopp som orsakas av en kombination av biologiska och abiologiska processer
- Fosforcykel - fosfors rörelse genom litosfären, hydrosfären och biosfären
- Svavelcykeln – en biogeokemisk process som resulterar i mineralisering av organiskt svavel, oxidation, reduktion och inkorporering i organiska föreningar
- Karbonat-silikatcykeln omvandlar silikatstenar till karbonatstenar genom vittring och sedimentering och omvandlar karbonatstenar tillbaka till silikater genom metamorfosm och magmatism .
- Bergets cykel – växlar berg mellan dess tre former: sedimentär, metamorf och magmatisk
- Kvicksilvercykeln – en biogeokemisk process där naturligt förekommande kvicksilver bioackumuleras innan det rekombineras med svavel och återgår till geologiska källor som sediment
Andra kemiska kretslopp inkluderar väteperoxid .
Mars
Nya bevis tyder på att liknande kemiska kretslopp som jordens förekommer i mindre skala på Mars , vilket underlättas av den tunna atmosfären, inklusive koldioxid (och möjligen kol), vatten, svavel, metan, syre, ozon och kväve. Många studier pekar på betydligt mer aktiva kemiska cykler på Mars i det förflutna, men den svaga unga solparadoxen har visat sig vara problematisk när det gäller att fastställa kemiska cykler involverade i tidiga klimatmodeller av planeten.
Jupiter
Jupiter , som alla gasjättar, har en atmosfärisk metancykel. Nyligen genomförda studier indikerar en hydrologisk cykel av vatten-ammoniak som skiljer sig mycket från den typ som verkar på jordiska planeter som jorden och även en cykel av svavelväte .
Det finns betydande kemiska cykler på Jupiters månar. Nya bevis pekar på att Europa har flera aktiva kretslopp, framför allt ett vattenkretslopp. Andra studier tyder på en syre- och strålningsinducerad koldioxidcykel. Io och Europa, verkar ha radiolytiska svavelcykler som involverar deras litosfärer. Dessutom tros Europa ha en svaveldioxidcykel. Dessutom Io plasma torus till en svavelcykel på Jupiter och Ganymedes . Studier tyder också på aktiva syrecykler på Ganymede och syre- och radiolytiska koldioxidcykler på Callisto .
Saturnus
Förutom Saturnus metancykel tyder vissa studier på en ammoniakcykel inducerad av fotolys liknande Jupiters.
Dess månars cykler är av särskilt intresse. Observationer av Cassini-Huygens av Titans atmosfär och interaktioner med dess flytande mantel ger upphov till flera aktiva kemiska cykler inklusive metan-, kolväte-, väte- och kolcykler. Enceladus har en aktiv hydrologisk, silikat- och möjligen en kvävecykel.
Uranus
Uranus har en aktiv metancykel. Metan omvandlas till kolväten genom fotolys som kondenserar och när de värms upp frigörs metan som stiger till den övre atmosfären.
Studier av Grundy et al. (2006) indikerar att aktiva kolcykler verkar på Titania , Umbriel och Ariel och Oberon genom pågående sublimering och avsättning av koldioxid, även om en del går förlorad till rymden under långa tidsperioder.
Neptunus
Neptunus interna värme och konvektion driver cykler av metan, kol och en kombination av andra flyktiga ämnen i Tritons litosfär.
Modeller förutspådde förekomsten av säsongsbetonade kvävecykler på månen Triton , men detta har inte stöds av observationer hittills.
Pluto-Charon system
Modeller förutspår en säsongsbetonad kvävecykel på Pluto och observationer från New Horizons verkar stödja detta.