Artykuły na tym blogu są nieoficjalnymi tłumaczeniami XKCD What If. Teraz również na Facebooku!

01.09.2012

Mol kretów

Oryginalny artykuł: A Mole of Moles

Co by było, gdyby zebrać w jednym miejscu jeden mol kretów?
— Sean Rice


Pytanie jest dosyć absurdalne, a odpowiedź okazuje się makabryczna.

Ale na początek ustalmy pewne definicje. Mol jest jednostką miary. Nie jest to jednak typowa jednostka. Tak naprawdę jest to liczba, jak "tuzin" albo "miliard". Mol czegoś oznacza 602.214.129.000.000.000.000.000 sztuk (często zapisywane jako 6.022 · 10²³). Jest to tak ogromna liczba, ponieważ zazwyczaj używa się jej do opisu ilości cząsteczek w próbce substancji. A cząsteczek jest bardzo, bardzo dużo.


Jeden mol jest w przybliżeniu równy ilości atomów w jednym gramie wodoru. Albo (w dużym przybliżeniu) ilości ziaren piasku na Ziemi.

Kret jest niewielkim ssakiem, ryjącym nory w ziemi i odpowiedzialnym za kopce w ogródku. W przyrodzie występuje wiele gatunków kretów. Niektóre są dosyć przerażające.


Jak zatem wyglądałby jeden mol kretów — 602.214.129.000.000.000.000.000 małych futerkowych zwierzątek?

Zacznijmy od bardzo grubego oszacowania. Tego typu przybliżenia przychodzą mi do głowy nim sięgnę po kalkulator lub ołówek, kiedy staram się wyobrazić sobie o jakiej skali wielkości mówimy. Na potrzeby tego typu oszacowań liczby 0,1, 1 i 10 są na tyle bliskie, że możemy je traktować jako równe:

Kreta mogę wziąć w rękę i rzucić.[potrzebne źródło] Wszystko co mogę rzucić waży jeden funt. Albo jeden kilogram. Liczba 602.214.129.000.000.000.000.000 wygląda na dwa razy dłuższą niż bilion, co oznacza, że jest równa około bilion bilionów. Przypadkiem pamiętam, że planety ważą około bilion bilionów kilogramów.

...gdyby ktoś pytał, nie mówiłem, że matematykę można uprawiać w ten sposób.

Oczywiście to jest bardzo niedokładne oszacowanie. Mogę się mylić o kilka rzędów wielkości w każdą stronę. Ale to wystarczy, żeby ocenić, że rozmawiamy o kupie kretów skali planety.

Jak wyprowadzić dokładniejsze wartości?

Kret wschodnioamerykański (Scalopus aquaticus) waży około 75 gramów, co oznacza, że jeden mol kretów waży


czyli nieco ponad połowę masy Księżyca.

Ssaki składają się głównie z wody. Kilogram wody zajmuje litr przestrzeni. Jeśli zatem krety ważą 4.52 · 10²² kilogramów, to zajmują 4.52 · 10²² litrów. Pomijam tutaj wolne przestrzenie pomiędzy kretami. Za chwilę się wyjaśni dlaczego.

Pierwiastek sześcienny z 4.52 · 10²² litrów wynosi 3562 kilometry, czyli rozmawiamy o sferze o promieniu 2210 kilometrów, lub kostce o boku 2213 mil. Na marginesie, to ciekawy zbieg okoliczności. Nigdy wcześniej nie zwróciłem na to uwagi — mila sześcienna jest równa niemal dokładnie ⁴⁄₃π kilometrów sześciennych. Zatem sfera o promieniu X kilometrów ma taką samą objętość co sześcian o boku X mil.

Gdyby wypuścić taką ilość kretów na powierzchni Ziemi, utworzyłyby one warstwę o miąższości 80 kilometrów — co oznacza, że niemal osiągnęłyby aktualną granicę kosmosu.


Ocean mięsa poddanego ogromnemu ciśnieniu zniszczyłby większość życia na Ziemi. Co gorsza, zgodnie z najczarniejszymi obawami użytkowników Reddit, zagroziłby integralności systemu DNS. Zatem nie, wypuszczenie mola kretów na Ziemi jest poza wszelką dyskusją.

Zamiast tego pomyślmy co by było, gdybyśmy zebrali mol kretów w przestrzeni międzyplanetarnej. Przyciąganie grawitacjyne utworzyłoby z kretów kulę. Mięso nie poddaje się łatwo kompresji, także grawitacja tylko w niewielkim stopniu ścisnęłaby kulę i uzyskalibyśmy krecią planetę niewiele większą od Księżyca.


Siła ciążenia na powierzchni kreciej planety wynosiłaby około jedną szesnastą grawitacji na powierzchni Ziemi — byłaby porównywalna z grawitacją na powierzchni Plutona. Początkowo planeta byłaby jednorodnie ciepła — prawdopodobnie nieco cieplejsza od temperatury pokojowej — kompresja pod wpływem własnej grawitacji kretów podgrzałaby dodatkowo wnętrze planety o kilka stopni.

I tutaj dochodzimy do miejsca, gdzie zaczynają się dziać naprawdę dziwne rzeczy.

Krecia planeta jest gigantyczną kulą mięsa. Jest w niej zmagazynowana ogromna ilość energii. Zawiera wystarczającą ilość kalorii, aby wyżywić całą ludzkość (na obecnym poziomie populacji) przez 30 miliardów lat. Zazwyczaj proces rozkładu materii organicznej uwalnia większość tej energii w postaci ciepła. Jednak ciśnienie we wnętrzu planety przekracza sto megapaskali, jest zatem wystarczająco wysokie aby zabić wszelkie bakterie i wysterylizować szczątki kretów.

Jedynie w cienkiej warstwie blisko powierzchni ciśnienie jest wystarczająco niskie aby pozwolić na przeżycie mikroorganizmów. Jednak tam na przeszkodzie procesowi rozkładu stoi niska zawartość tlenu. Jedynie bakterie beztlenowe mogą trawić szczątki kretów. Gnicie beztlenowe jest mało efektywne, ale mimo wszystko może uwolnić dużą ilość ciepła. Pozostawione samemu sobie mogłoby z łatwością zagotować planetę.

Tak się jednak nie stanie. Proces gnicia będzie się sam regulował. Niewiele bakterii jest w stanie przeżyć w temperaturze powyżej 60°C, zatem w miarę jak temperatura rośnie, bakterie umierają i gnicie spowalnia. Tak więc ciała kretów powoli przekształcają się w kerogen — mieszankę materii organicznej, która w wyższej temperaturze przeobraziłaby się ostatecznie w ropę.

Zewnętrzna warstwa planety stopniowo wypromieniowuje energię w przestrzeń i zamarza. Cała planeta jest pokryta krecim futerkiem, które jest dobrym izolatorem ciepła, więc proces oddawania ciepła jest stosunkowo powolny. Wewnątrz planety, przepływ ciepła jest zdominowany przez konwekcję. Od czasu do czasu pióropusze gorącego mięsa i bąble uwięzionych gazów (metanu oraz tlenu i azotu uwolnionych z płuc kretów) przebijają się przez skorupę. Dochodzi wówczas do erupcji wulkanicznych przybierających postać gejzerów przegniłego kreciego mięsa.

Ostatecznie, po upływie setek, może tysięcy lat, wnętrze planety uspokoi się, wystygnie i zamarznie w całej objętości. Wnętrze jest pod tak dużym ciśnieniem, że w trakcie stygnięcia woda krystalizuje w egzotyczne formy lodu takie jak lód III i V, aby ostatecznie utworzyć lód II i IX (bez związku).

Jakby na to nie patrzeć, jest to dosyć ponura wizja. Spróbujmy nieco innego podejścia.

Nie znalazłem żadnych wiarygodnych danych na temat światowej populacji kretów (lub ogólnie małych ssaków). Myślę jednak, że bezpiecznie można założyć, że na każdego człowieka przypada przynajmniej kilka tuzinów myszy, szczurów i innych mały ssaków.

Prawdopodobnie w naszej galaktyce znajduje się miliard planet nadających się do zamieszkania. Gdybyśmy je skolonizowali, z całą pewnością zabralibyśmy myszy i szczury ze sobą. Nawet gdyby tylko jedna planeta na sto była zamieszkana przez małe ssaki w takim stopniu jak Ziemia, już po kilku milionach lat — krótkim okresie z perspektywy ewolucji — łączna ilość osobników które kiedykolwiek żyły z łatwością przekroczyłaby liczbę Avogadro.

Jeśli zatem chcesz mieć mol kretów, buduj statek kosmiczny.




Od tłumacza:

Dlaczego krety? W języku angielskim słowo mole oznacza zarówno mol jak i kret. Podobna gra słów mogłaby zadziałać w języku polskim gdybyśmy spytali o mol (jednostkę) moli (małych motyli żerujących w szafie). Problem jednak jest taki, że mól jest około tysiąc razy mniejszy niż kret. Dodatkowo ciało owada ma istotnie inny skład chemiczny niż ciało ssaka — zawiera proporcjonalnie mniej wody. Zatem nawet gdybyśmy zachowali proporcje rozważając tysiąc moli moli, rozumowanie fizyczne wymagałoby istotnych modyfikacji. Mając do wyboru zachować grę słów lub treść merytoryczną, wybrałem treść.

Brak komentarzy:

Prześlij komentarz