Ciclos químicos - Chemical cycling
El ciclo químico describe sistemas de circulación repetida de sustancias químicas entre otros compuestos, estados y materiales, y de regreso a su estado original, que ocurre en el espacio y en muchos objetos en el espacio, incluida la Tierra. Se sabe que el ciclo químico activo ocurre en estrellas, muchos planetas y satélites naturales.
El ciclo químico juega un papel importante en el mantenimiento de las atmósferas planetarias, los líquidos y los procesos biológicos y puede influir en gran medida en el clima y el clima. Algunos ciclos químicos liberan energía renovable , otros pueden dar lugar a reacciones químicas complejas, compuestos orgánicos y química prebiótica . En cuerpos terrestres como la Tierra, los ciclos químicos que involucran a la litosfera se conocen como ciclos geoquímicos . Los ciclos geoquímicos en curso son uno de los principales atributos de los mundos geológicamente activos. Un ciclo químico que involucra una biosfera se conoce como ciclo biogeoquímico .
El Sol, otras estrellas y sistemas estelares
En la mayoría de las estrellas de fusión de hidrógeno, incluido el Sol , se produce un ciclo químico involucrado en la nucleosíntesis estelar que se conoce como carbono-nitrógeno-oxígeno o ( ciclo CNO ). Además de este ciclo, las estrellas también tienen un ciclo de helio. Se ha descubierto que en las galaxias se producen varios ciclos que involucran gas y polvo.
Venus
La mayoría de los ciclos químicos conocidos en Venus involucran su densa atmósfera y compuestos de carbono y azufre, siendo el más significativo un fuerte ciclo de dióxido de carbono. Se cree que la falta de un ciclo completo del carbono, incluido un ciclo geoquímico del carbono, por ejemplo, es una de las causas de su efecto invernadero desbocado , debido a la falta de un sumidero de carbono sustancial. También ocurren ciclos de azufre que incluyen ciclos de óxido de azufre, el óxido de azufre en la atmósfera superior y da como resultado la presencia de ácido sulfúrico que a su vez vuelve a los óxidos a través de la fotólisis. Las indicaciones también sugieren un ciclo de ozono en Venus similar al de la Tierra.
tierra
En la Tierra ocurren varios tipos diferentes de ciclos químicos, ciclos geoquímicos. Los ciclos biogeoquímicos juegan un papel importante en el mantenimiento de la biosfera. Los ciclos químicos activos notables en la Tierra incluyen:
- Ciclo del carbono : consiste en un ciclo del carbono atmosférico (y el ciclo del dióxido de carbono), el ciclo del carbono biológico terrestre , el ciclo del carbono oceánico y el ciclo del carbono geológico.
- Ciclo del nitrógeno , que convierte el nitrógeno entre sus formas mediante fijación , amonificación , nitrificación y desnitrificación.
- Ciclo del oxígeno y ciclo del ozono-oxígeno : un ciclo biogeoquímico de oxígeno circulante entre la atmósfera, la biosfera (la suma global de todos los ecosistemas) y la litosfera.
- Ciclo ozono-oxígeno : regenera continuamente el ozono en la atmósfera y convierte la radiación ultravioleta (UV) en calor.
- Ciclo del agua : mueve el agua continuamente sobre, arriba y debajo de la superficie cambiando entre estados de líquido, solución, hielo y vapor.
- Ciclo del metano : mueve el metano entre fuentes y reacciones geológicas y biogeoquímicas en la atmósfera.
- Ciclo del hidrógeno : un ciclo biogeoquímico provocado por una combinación de procesos biológicos y biológicos.
- Ciclo del fósforo : el movimiento del fósforo a través de la litosfera, la hidrosfera y la biosfera.
- Ciclo del azufre : un proceso biogeoquímico resultante de la mineralización de azufre orgánico, oxidación, reducción e incorporación en compuestos orgánicos.
- El ciclo de carbonato-silicato transforma las rocas de silicato en rocas de carbonato por meteorización y sedimentación y transforma las rocas de carbonato de nuevo en silicatos por metamorfismo y magmatismo .
- Ciclo de la roca : cambia la roca entre sus tres formas: sedimentaria, metamórfica e ígnea.
- Ciclo del mercurio : proceso biogeoquímico en el que el mercurio natural se bioacumula antes de recombinarse con azufre y volver a las fuentes geológicas en forma de sedimentos.
Otros ciclos químicos incluyen el peróxido de hidrógeno .
Marte
La evidencia reciente sugiere que los ciclos químicos similares a los de la Tierra ocurren en una escala menor en Marte , facilitados por la atmósfera delgada, incluyendo los ciclos de dióxido de carbono (y posiblemente carbono), agua, azufre, metano, oxígeno, ozono y nitrógeno. Muchos estudios apuntan a ciclos químicos significativamente más activos en Marte en el pasado, sin embargo, la paradoja del Sol joven y débil ha demostrado ser problemática para determinar los ciclos químicos involucrados en los primeros modelos climáticos del planeta.
Júpiter
Júpiter , como todos los gigantes gaseosos, tiene un ciclo de metano atmosférico . Estudios recientes indican un ciclo hidrológico de agua-amoníaco muy diferente al tipo que opera en planetas terrestres como la Tierra y también un ciclo de sulfuro de hidrógeno .
Existen importantes ciclos químicos en las lunas de Júpiter. La evidencia reciente apunta a que Europa posee varios ciclos activos, sobre todo un ciclo del agua. Otros estudios sugieren un ciclo de dióxido de carbono inducido por el oxígeno y la radiación. Io y Europa parecen tener ciclos radiolíticos de azufre que involucran sus litosferas. Además, se cree que Europa tiene un ciclo de dióxido de azufre. Además, el toro de plasma de Io contribuye a un ciclo de azufre en Júpiter y Ganímedes . Los estudios también implican ciclos de oxígeno activo en Ganímedes y ciclos de oxígeno y dióxido de carbono radiolítico en Calisto .
Saturno
Además del ciclo del metano de Saturno , algunos estudios sugieren un ciclo del amoníaco inducido por fotólisis similar al de Júpiter.
Los ciclos de sus lunas son de especial interés. Las observaciones de Cassini-Huygens de la atmósfera de Titán y las interacciones con su manto líquido dan lugar a varios ciclos químicos activos, incluidos los ciclos del metano, hidrocarburo, hidrógeno y carbono. Encelado tiene un ciclo hidrológico activo, silicato y posiblemente un nitrógeno.
Urano
Urano tiene un ciclo de metano activo. El metano se convierte en hidrocarburos a través de la fotólisis que se condensa y, a medida que se calienta, libera metano que se eleva a la atmósfera superior.
Los estudios de Grundy et al. (2006) indican que los ciclos de carbono activo operan en Titania , Umbriel y Ariel y Oberon a través de la sublimación y deposición en curso de dióxido de carbono, aunque algo se pierde en el espacio durante largos períodos de tiempo.
Neptuno
El calor interno y la convección de Neptuno impulsan los ciclos de metano, carbono y una combinación de otros volátiles dentro de la litosfera de Triton.
Los modelos predijeron la presencia de ciclos de nitrógeno estacionales en la luna Tritón , sin embargo, esto no ha sido respaldado por observaciones hasta la fecha.
Sistema Plutón-Caronte
Los modelos predicen un ciclo estacional del nitrógeno en Plutón y las observaciones de New Horizons parecen apoyar esto.