大气中的氢分子从何而来?

Question

这个数据来自维基百科地球大气层显示氢气体积分数为0.000055%。

问题:大气中的氢分子从何而来?

这是直接来自生物生产，如大部分的二氧化碳和甲烷，还是来自地质来源，或通过大气化学分解甲烷，或其他地方?

相关:人类呼吸中氢分子的来源是什么?

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地球低层大气中的气体比例；“水蒸气(H₂O)的比例是可变的，所以在这个图表中没有体现出来，但在对流层中平均约为1%。”

Answer 1

我找到了两个氢分子的来源。

1. 甲醛的光解(见化学式10看看Novelli等，1999）
2. 人为来源。

虽然它不是一个来源，但我想我应该提到外逸层．外逸层的密度不是很大，所以氢(可能)不会与任何物质发生反应。因为它是最轻的元素，所以除了离开大气层，它可能不会去任何地方。

Answer 2

除了人工来源，氢还可以通过一种叫做serpentization．镁铁质和超镁铁质岩石富含镁和铁硅酸盐，与水反应产生各种击穿产物维基百科关于蛇纹石的文章

蛇纹岩化是低硅镁铁质和超镁铁质岩石被氧化(Fe的厌氧氧化)的一种地质低温变质过程，涉及热和水^{2 +}通过水的质子形成氢₂)与水水解形成蛇纹岩。包括橄榄岩在内的橄榄岩，在海底附近和在山带被转化为蛇纹石、水镁石、磁铁矿和其他矿物-一些罕见的，如水镁石(Ni_3.Fe)，甚至是原生铁。在这个过程中，大量的水被吸收到岩石中，体积增加，密度降低，结构被破坏

密度变化范围为3.3 ~ 2.7 g/cm^3.同时增加了30-40%的量。该反应是高度放热的，岩石温度可以提高约260°C(500°F)，为非火山热液喷口的形成提供了能量来源。形成磁铁矿的化学反应在远离地球大气层的地幔深处的厌氧条件下产生氢气。碳酸盐和硫酸盐随后被氢还原，形成甲烷和硫化氢。氢、甲烷和硫化氢为深海化养微生物提供了能量来源

粗略地说，镁铁质/超镁铁质岩石的含镁成分是碱性的，与水发生酸碱反应，不产生氢(但可能产生氢氧化镁，这表明了上述基本条件)。相比之下，含铁成分正在还原，特别是在与镁化合物相关的基本条件下，它们确实会产生氢:

蛇纹石是水与铁云母的亚铁(Fe)反应的产物^{2 +})离子。这个过程很有趣，因为它产生氢气:[2][3]

3美元\文本{菲}_2 \ {SiO} _4 + 2 \文本{H} {O}→2 _2 \文本文本{菲}_3 \ \ {O} _4 + 3 \文本{SiO} _2 + 2美元{H} _2 \文本

反应可以简单地理解为:[4][5]

6美元\ {Fe (OH)} 2 _2→文本文本{菲}_3 \ \ {O} _4文本+ 4 \ {H} _2 \文本{O} {H} _2美元+ 2 \文本．

此外，在碳酸盐和硫酸盐的存在下，还原过程也可以产生甲烷和硫化氢。这篇文章中引用的参考文献探讨了这些过程作为地球和太阳系其他地方的地下海洋世界海底生命的原材料和化学储存能量的来源。

引用参考文献:

1.
“蛇纹石化:失落城市的热机和海洋地壳的海绵”。链接

2.“从岩石中形成甲烷和氢-生命的能源”。2011年11月6日检索。链接

3.睡眠,新罕布什尔州;A.梅博姆，Th。弗里德里克松，R.G.科尔曼，D.K.伯德(2004)。"蛇纹岩化产生的富h2流体:地球化学和生物意义"。美国国家科学院学报，101(35):12818-12823。Bibcode: 2004 pnas . . 10112818年代。doi: 10.1073 / pnas.0405289101．PMC 516479。PMID 15326313。

4.罗素，m.j.;A. J.霍尔;马丁，W.(2010)。“蛇纹石化是生命起源的能量来源”。地球生物学。8(5):355-371。doi: 10.1111 / j.1472-4669.2010.00249.x。PMID 20572872。

5.施兰克，m.o.;布莱泽顿，W. J.;郎绍强(2013)。“蛇纹岩化、碳和深层生命”。矿物地球化学进展，75(1):575-606。Bibcode: 2013 rvmg…75 . . 575年代。doi: 10.2138 / rmg.2013.75.18。