¿Por qué argón en lugar de otro gas noble?

Noté que las atmósferas de la Tierra y Marte tienen un poco de argón (1% a 2%). También revisé Venus, que tiene 0.007% de argón, pero eso es aún más que cualquier otro gas noble en la atmósfera venusiana.

Revisé los 4 planetas exteriores de gas, más la luna Titán, y en su mayor parte no pude encontrar el argón en su composición atmosférica. Júpiter aparece con una pequeña cantidad de Argón que es difícil de interpretar porque lo enumera como relativo al helio y luego como relativo a Júpiter / Sol, lo que sea que eso signifique. La luna Titán aparece como traza de argón sin especificar ningún número. Los otros no mencionaron a Argón.

Entonces, ¿por qué los planetas rocosos tienden a tener argón, pero los planetas gaseosos no?

¿Por qué argón específicamente? Presumiblemente, el helio es demasiado ligero y flotará hacia la parte superior y será arrastrado por el viento solar. Sin embargo, hay un gas noble entre helio y argón, a saber, el neón. Entonces, ¿por qué no tenemos neón en nuestra atmósfera en lugar de argón?

Editar: Tal vez los planetas exteriores no tienen argón, pero todo se hundió hasta el fondo y por lo tanto no se detecta? También tengo curiosidad acerca de dónde se encuentra Argon en la "cadena alimentaria" de la fusión nuclear para una estrella promedio como nuestro Sol. Sin embargo, me cuesta ver cómo Argon-40 sería más poblado que Neon-20.

Al leer un poco sobre esto, podría tener una respuesta, aunque el crédito se debe, la respuesta no es realmente mía:

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

Cuando los planetas se unieron, lo más probable es que había muy poco hielos / gas alrededor de los planetas interiores cuando se formaron y la atmósfera y el agua de la Tierra (CH4, NH3, CO2 y H20 siendo el 4 fuera más común las línea de congelación hielos). Estos probablemente provienen de asteroides y meteoritos que se formaron fuera de la línea de escarcha y luego se estrellaron contra la tierra.

El neón es el quinto elemento más común en la vía láctea, pero debido a que todos los gases nobles tienen puntos de congelación muy bajos, es probable que no sea muy común incluso en cometas o meteoritos por la misma razón que el agua o el CO2 no son comunes dentro de la línea de hielo. , El neón y otros gases nobles probablemente permanezcan libres y no se acumulen en cometas o meteoritos en grandes cantidades. (Miré, pero no pude encontrar un artículo para verificar eso).

Pero si los cometas tienen un bajo contenido de gases nobles, entonces tenemos que buscar una fuente alternativa. Con eso en mente, y volviendo al primer enlace, el argón se produce por la desintegración radiactiva del potasio 40 y eso explicaría su abundancia relativa en comparación con el gas noble más común, el neón. El helio (partículas alfa) también se produce dentro de la tierra y el radón también lo es en pequeñas cantidades, pero el radón también se descompone, aunque eso no está relacionado con su pregunta.

Si el argón en los planetas proviene principalmente del potasio 40, debe esperar que la cantidad de argón tenga una proporción más o menos similar a la cantidad de potasio en un planeta y no sea relativa al porcentaje de la atmósfera. Un segundo factor, cuánto es expulsado del planeta durante largos períodos de tiempo también es un factor. Venus en general debería ser capaz de retener gran parte de su argón basado en un peso atómico (40) similar al CO2 (44), pero si pierde incluso un pequeño porcentaje de su argón con el tiempo, eso también sería un factor.

Ahora, para ver si esto es posible, debería ejecutar algunos números, pero te advierto, mis matemáticas pueden estar un poco oxidadas.

El potasio es el séptimo elemento más común en la litosfera de la Tierra en aproximadamente 0.26% y aproximadamente 0.0117% de ese potasio es potasio 40. Usando una estimación muy aproximada de toneladas para la corteza terrestre, aproximadamente o 6.7 billones de toneladas de potasio 40 actualmente en la corteza terrestre. (Probablemente haya un poco más en el manto, por lo que estos números son aproximados) ( 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}$

Con una vida mediade aproximadamente 1.248 mil millones de años, ese es tiempo suficiente para más de 3 vidas medias si comenzamos después del bombardeo pesado tardío, lo que sugiere que un poco más de 7/8 del potasio 40 original en la corteza terrestre se ha descompuesto en Argón 40, por lo que debería haber , dada la edad de la Tierra y la abundancia de potasio 40, un poco más de 7 veces 6,7 billones de toneladas o, vamos a disparar y decir un poco más de 50 billones de toneladas de argón que se formaron en la tierra por la descomposición del potasio. (Estoy ignorando todo lo que podría haberse producido antes del bombardeo pesado tardío, porque supongo que podría haber expulsado parte de la atmósfera de la tierra o calentar la atmósfera lo suficiente como para que el sol la haya eliminado). Además, haciendo un poco de investigación, solo el 11% del potasio 40 se descompone en argón 40, el 89% sufre descomposición beta en calcio 40, por lo que para que esto funcione,

La masa de la atmósfera es de aproximadamente 5,140 billones de toneladas, y 1.288% de eso (en masa, no en volumen) = aproximadamente 66 billones de toneladas, por lo que el Argón que deberíamos esperar de la descomposición del Potasio 40 y la cantidad de Argón en la atmósfera están bastante cerca . Es posible que se haya escapado algo de gas Argón y otros todavía deberían estar atrapados dentro de la Tierra, pero los números son lo suficientemente cercanos como para funcionar y creo que esa es la respuesta más probable. También sugiere que la Tierra ha perdido relativamente poco argón en el espacio, lo que también se ajusta al artículo de Escape atmosférico.

Una segunda forma de ver esto es que el Argón 40 constituye el 99.6% del Argón en la atmósfera y la Nucleosis Estelar probablemente no representaría una relación cercana a eso (no es un enlace estelar típico, pero Wikipedia dice que el Argón 36 es el más isótopo común). La descomposición del potasio 40 explica la proporción de Argon40 del 99,6%.

Si aplicamos una estimación similar a Venus, con una atmósfera de Venus aproximadamente 94 veces la masa de la Tierra, y suponemos que se produce una cantidad similar de Argón-40 en la corteza de Venus, podríamos esperar aproximadamente 1.28% / 60 o aproximadamente 0.02% Argón por masa en la atmósfera de Venus o tal vez, si la Tierra perdió una parte bastante alta de sus elementos de corteza más ligeros después del impacto gigante, podríamos esperar un poco más que eso en Venus, tal vez 0.03% o 0.04% como una estimación aproximada. Usando su número de 0.007%, eso es más bajo de lo que calculo que debería ser, pero Venus podría haber perdido una mayor proporción de su argón que la Tierra y también podría ser más lento para liberar gas atrapado dentro de su corteza que la Tierra porque no tiene tectónica de placas, por lo que el número de Venus también parece "correcto". Es el potasio 40 en la corteza. YO'

Interesante pregunta. Aprendí algo investigándolo.

¿Por qué argón específicamente?

Tanto el helio como el neón son bastante livianos, tienden a vaporizarse fácilmente incluso a bajas temperaturas y son químicamente inertes. Por todas estas razones combinadas, tienden a no quedar atrapadas cuando se forman los planetas, y cuando quedan atrapadas se escapan fácilmente.

El argón es lo suficientemente pesado como para no escapar fácilmente al espacio, por lo que parte de él puede permanecer en la atmósfera durante más tiempo.