Ситуация с водой в Космосе
О том, где берут воду на космических станциях, мы рассказывали в одной из предыдущих статей. Российским космонавтам ее доставляют транспортными кораблями, американцы – не брезгуют пить очищенные стоки. Обеспечить небольшое количество людей при наличии регулярного источника в виде планеты Земля с большими запасами воды – это одно, но сейчас интересен более глобальный вопрос: есть ли естественная влага на других планетах.
Будем надеяться, что проблема межпланетного переселения землян не превратится в острую необходимость в обозримом будущем, хотя есть ученые, которые всерьез рассматривали такое решение, как единственно возможное для выживания человечества. Одним из поклонников такой теории был сам Стивен Хокинг – знаковый ученый в области физики и космологии. В свое время он согласился принять участие в проекте поиска внеземных цивилизаций, хотя и считал возможные контакты с инопланетными представителями опасными.
Внеземная вода и где ее искать
Наша планета особенна не только большим количеством воды, но и тем, что большая ее часть пребывает в жидком агрегатном состоянии, а ледниковые шапки сконцентрированы возле полюсов. Есть гипотезы, что на других планетах и спутниках может быть воды, но пока они остаются неподтвержденными. Теории о наличие или отсутствие воды ученые делают, опираясь на фотографии с разведывательной техники и телескопов. На деле предположения часто расходятся с действительностью. Например, моря и океаны на Луне оказались кратерами и базальтовыми равнинами.
Вода во Вселенной содержится в больших количествах рассеянных облаков, в составе недосягаемых экзопланет и ледниковых образованиях. Достоверно подтверждено существование единственного жидкого океана в нашей Солнечной системе. Он находится на Европе – спутнике Юпитера. На других космических телах ученые могут предполагать наличие воды, основываясь на косвенных доказательствах.
Издалека планета Венера кажется серебристой из-за окутывающих ее облаков. Долгое время ученые считали, что на ней возможна жизнь, и ее атмосфера отдаленно напоминает земную. После отправки на поверхность первых космических аппаратов были получены неутешительные результаты. В атмосфере обнаружены остатки воды, но когда и в каком количестве она была на планете остается неизвестным. Сейчас из-за высокой температуры жизнь на ней невозможна.
Многообещающим претендентом на статус планеты обетованной долгое время был Марс. В телескоп показалось, что на маленькой красной планете заметной сети каналов. Одна теория предполагала, что это следы речных течений, другая версия была про искусственное происхождение. Сумятицу в попытки создать карту этих углублений и изучить их подробнее вносило то, что полученные в разное время изображения не совпадали друг с другом. Потом оказалось, что это была просто визуальная иллюзия, ручьи оказались не жидкими, а песчаными. Данные с искусственного спутника были еще менее перспективными. Следы воды нашлись в грунте и вечной мерзлоте, но для поддержания жизни ее было недостаточно.
После появления современной техники и совершенствования методов исследования информация опять поменялась. Сейчас достоверно подтверждено наличие больших объемов воды под поверхностью – в криосфере. Из-за климатических условий наверху вечная мерзлота не сохраняется, а испаряется. По расчетам, если бы удалось расплавить все запасы воды на Марсе, то она бы покрыла планету слоем в 35 метров. Самая высокая концентрация льда сосредоточена на полюсах.
В 2018 году с помощью радара получена сенсационная новость – на Марсе нашли озеро жидкой воды. Оно расположено на глубине 1500 метров под вечными льдами Южного полюса. Это первый стабильный водоем, обнаруженный на этой планете. Его глубина должна составлять не менее нескольких дециметров, иначе бы его просто не заметил радар «Марсис».
Ученые пока не имеют технической возможности изучать отдаленные планеты Солнечной системы, поэтому остается только строить гипотезы, о том есть ли моря на Уране и Нептуне.
Неземная вода на небольших планетах и спутниках
Параллельно с исследованием крупных планет, ученый не сбрасывали со счетов их спутники. И как оказалось не зря. Сначала реальное существование воды было выявлено на спутнике Юпитера Европе. Позже она нашлась на Ганимеде и Энцеладе. Естественно, что она выглядит не так, как мы привыкли. Обширные океаны и моря соленой воды спрятаны глубоко под коркой вечных льдов.
Такие выводы исследователи сделали после того как нашли на поверхности Энцелада крошечные силикатные кристаллы. Они начали моделировать различные процессы, при которых произошло формирование гранул. Наиболее вероятная теория развития событий основывается на том, что на глубине нескольких десятков километров есть горячий океан, который периодически пробивает лед горячими гейзерами и выплескивается на поверхность. Затем вода замерзает и испаряется, оставляя после себя только мелкие фрагменты растворенных силикатов.
Гидротермальные гейзеры есть и на нашей планете. Их рассматривают, как потенциальные «колыбели жизни». США планирует совершить экспедицию, в ходе которой станет возможным найти жизнь на Европе. Водные прогнозы по Ганимеду просто невероятные – местный океан превышает по объему суммарное количество воды всех земных океанов, несмотря на то, что его диаметр составляет 5200 километров.
Пристальное внимание вызывает и карликовая планета Церера из астероидного пояса Солнечной системы. Интерес к малышке диаметром всего 950 километров объясняется тем, что телескоп Гершеля обнаружил на ней огромные запасы воды в форме льда. Если его растопить, то чистой воды получится больше, чем на Земле.
Почему ученые ищут именно воду
Без воды Солнечная система просто не смогла бы образоваться в своем нынешнем виде и составе. Мощное излучение вокруг Солнца создало чистый ареал без признаков планетного вещества, а за пределами этой зоны начали формироваться планеты. От количества воды в веществе зависело то, какой станет планета: твердой (Земля, Марс, Меркурий) или газовой (Юпитер). В нашем случае вода постепенно переместилась в внешний слой и стала частью атмосферы.
К самим сухим планетам относится Меркурий. Он настолько давно потерял атмосферу, что сейчас не осталось ее следов. Диапазон температур колеблется от 437С до -185С. Вероятность найти воду крайне низка. Ученые предполагают, что если она и сохранилась, то только в приполярных кратерах, под мощным слоем реголита, куда никогда не попадают солнечные лучи.
Поскольку любая форма жизни невозможна без воды, наличие таковой на планете свидетельствует о том, что, теоретически, Земля – это не единственная обжитая планета. Проблема в том, что вся обнаруженная вода находится в твердом агрегатном состоянии или заперта под многокилометровыми массами вечной мерзлоты. В таком виде она недоступна для поверхностных форм жизни, а наличие или отсутствие живых существ подо льдами такой толщины определить невозможно.
Идеи колонизации других планет и астероидов вызывают прения среди энтузиастов и скептиков. Практично настроенные специалисты высказывают мнение, что на Земле есть огромные необжитые территории, которые помогут решить демографическую проблему. А если уж и пытаться обжиться в другой среде, то логичнее было бы начать с местных океанов. Подытоживая: Землю человечество уже достаточно загрязнило, природные ресурсы сильно исчерпались, поэтому хочется продолжить свое победное шествие за ее пределами.Для того, чтобы получить HTML код нажмите на кнопочку Исходник и скопируйте код в буфер.
Тяжелая вода, бассейны у АЭС – чем опасны для окружающей среды?
Источник
Как во Вселенной появилась вода: доказанные теории и новые гипотезы
Москва, 04.07.2021, 03:19:36, редакция ПРОНЕДРА.РУ, автор Елена Даниленко.
Вода в космосе — сложная тема. Обнаружение воды на Марсе стало очень громким открытием. Однако, она находится там в основном в состоянии пара. Есть также немного льда. На Красной планете очень низкое давление, которое не способствует существованию жидкой воды.
Так где же найти воду во Вселенной? Учёные уверяют, что в нашей солнечной системе воды довольно много. НАСА в настоящее время готовится отправить зонд в космос, чтобы исследовать Юпитер и ответить на вопрос, сколько там воды.
Кроме того, существует гипотеза, что воду в космосе можно найти на пяти планетах за пределами Солнечной системы.
Вода во Вселенной появилась значительно раньше, чем предполагалось
До сих пор в научном мире считалось, что вода во Вселенной должна была появиться сравнительно недавно, после нескольких поколений звёзд. Недавние исследования показывают, что это произошло намного раньше. И воды было довольно много.
Ранее учёные полагали, что первое поколение звёзд, появившихся после Большого взрыва, образовалось из водорода и гелия. Большинство других, более тяжёлых элементов, образовалось намного позже. Они появились в ядрах первых звёзд. И только после прекращения существования некоторых звёзд, сверхновые, более тяжелые элементы мигрировали в межзвёздное пространство. Это создало газовые облака. Но они были бедны кислородом — его содержание было намного ниже, чем, например, в нашей сегодняшней Галактике.
Последнее исследование группы учёных из Гарвардского университета и Тель-Авивского университета, опубликованное в Astrophysical Journal Letters, доказывает, что, несмотря на относительно небольшое количество кислорода, вода во Вселенной образовалась намного раньше, чем мы думали. Вполне вероятно, что водяной пар появился, спустя миллиард лет после Большого взрыва. По мнению команды учёных, это может иметь решающее значение для определения сроков существования жизни во Вселенной.
«Разработанная нами теоретическая модель позволяет предположить, что молекулярные облака молодых галактик могли содержать значительное количество водяного пара. И это несмотря на то, что уровень кислорода там в тысячи раз ниже, чем в нашей галактике сегодня», — сказал Шмуэль Бяли, аспирант в Тель-Авивском университете и ведущий автор исследования.
Учёные проанализировали химические реакции, которые могут создать воду в среде с низким содержанием кислорода. Оказалось, что при температуре около 27 градусов по Цельсию этот процесс чрезвычайно эффективен, и даже при недостатке кислорода может быть получено значительное количество воды.
«Вселенная была теплее, чем сегодня, и поэтому газовые облака не могли охлаждаться», — считает профессор Амиэль Штернберг из Тель-Авивского университета.
«Температура космического фонового излучения была намного выше. Плотность газа также была выше, чем сейчас», — добавляет профессор Ави Леб из Гарвардского университета.
Поскольку ультрафиолетовое излучение разрушает молекулы воды, потребовалось несколько сотен миллионов лет, чтобы достичь баланса между его образованием и распадом. Команда в своих исследованиях доказала, что такой же баланс существует и сегодня.
Также астрономы доказали, что можно производить большое количество газообразной воды без необходимости использования других тяжёлых элементов. Они рассчитали, сколько воды могло образоваться в молекулярных облаках, которые затем породили звёзды и планетные системы. В будущих исследованиях они обещали сосредоточиться на том, сколько воды в форме межзвёздного льда содержится в нашей галактике.
Как появилась вода на Земле: новая теория
Учёные из Университета штата Аризона выдвигают новую теорию о происхождении воды на нашей планете. По их мнению, кроме воды, принесённой на нашу планету астероидами и, возможно, кометами, на Земле может быть вода, которая поступила непосредственно из газов, оставшихся в окрестностях Солнца после его образования. Водород, накопленный в недрах нашей планеты, способствовал созданию водных масс.
Гипотеза, описанная в статье, опубликованной в «Журнале геофизических исследований: планеты», может помочь проанализировать процессы формирования внесолнечных планет, и оценить шансы на существование условий, способствующих возникновению там жизни.
Вопрос о том, откуда взялась вода на Земле, и как она сюда попала, по сей день не даёт учёным покоя. В настоящее время считается, что она была доставлена на нашу планету из космоса после падения на её поверхность астероидов и комет. Об этом свидетельствуют результаты исследований изотопов. Но, как утверждают учёные из Университета штата Аризона, это может быть только частью правды.
«Кометы содержат много льда и могут быть источником воды, а астероиды содержат совсем немного воды», — говорит профессор Стивен Деш.
«Вода состоит из водорода и кислорода. Поскольку на Земле много кислорода, практически любой источник водорода можно считать источником воды», — добавляет он.
Водород был ведущим компонентом солнечной туманности, из которой в конечном итоге образовалась наша звезда и планеты нашей системы.
Новый анализ показывает, что, по крайней мере, часть воды на Земле может поступать непосредственно из облаков пыли и газа, которые остались после того, как наша звезда сформировалась в так называемой солнечной туманности. Кроме того, благородные газы из-под поверхности Земли имеют изотопный состав, унаследованный от солнечной туманности.
Чтобы объяснить это, ученые сформулировали новую теоретическую модель формирования Земли. Согласно этому, миллиарды лет назад пропитанные водой астероиды стали появляться вокруг Солнца, в то время как большая часть газа и пыли осталась в форме солнечной туманности. Астероиды столкнулись и соединились вместе, создавая, среди прочего, планеты. Газы из солнечной туманности, включая водород и благородные газы, затем гравитационно притягивались к этим крупным объектам. Водород с более низким содержанием дейтерия, чем в воде, изначально присутствующей в астероидах, растворился в жидкой лаве и проник внутрь, а также в ядро из расплавленного железа. Водород, богатый дейтерием, остался на поверхности.
К счастью, похоже, что менять школьные учебники не нужно. Новая теория касается образования только около 2 процентов воды на Земле. Новая теория, однако, может иметь последствия для нашего понимания формирования планет вне Солнца и нашей оценки шансов, что в космосе будут созданы условия для возникновения жизни.
Источник
Вода в космосе: на каких планетах она есть, и что пьют космонавты
С давних времен человечество интересовал вопрос о существовании других цивилизаций в космосе. Постепенно база знаний пополнялась новыми открытиями, ученые различных стран открывали и открывают новые космические объекты, где, по их мнению, могла бы быть жизнь. Есть даже формула, позволяющая подсчитать количество высокоразвитых цивилизаций. Ее разработал астроном Ф. Дрейк. По его мнению, существует более десяти тысяч развитых цивилизаций.
По мнению другого астронома, Карла Сагана, в галактике насчитывается более миллиона цивилизаций. И во всех этих мирах есть вода. В космосе ее много, она «путешествует» между мирами, переносясь астероидами и другими космическими телами. Но даже такие «плавающие» по космическому пространству водные массы и переносчики «жизни» не могут сравниться с нашей Землей. Именно наша планета, по мнению скептиков, является уникальной и не имеет аналогов во всей Вселенной.
Путешествие воды
Астрономы доказали, что вода в космосе разносится кометами. Есть даже мнения, утверждающие, что вода на Земле зародилась именно благодаря кометам. Учеными неоднократно был проведен анализ звездной системы Гидры, расположенной на расстоянии 176 световых лет. Вокруг звезды располагается протопланетный диск радиусом около 200 астрономических единиц (1 единица равна расстоянию от Солнца до Земли). Возраст этого объекта составляет около 10 млн лет. При анализе диска специалисты обнаружили в нем следы воды в том месте, где образуются кометы. По их мнению, жидкость находится в состоянии льда, который покрывает космическую пыль.
Вода у черной дыры
На расстоянии 12 млрд световых лет от нас располагается Квазар. Это уникальный мощный источник энергии во Вселенной: он излучает в 65 тыс. раз больше энергии, чем весь Млечный Путь. Светимость возникает из-за поглощения черной дырой различных объектов. Масса этой дыры в 20 млрд раз больше, чем масса Солнца.
Расстояние до Квазара очень велико, из-за чего астрономы могут наблюдать объект таким, каким он был на ранних стадиях эволюции, когда возраст Вселенной составлял около 2 миллиардов лет. По мнению ученых, вода в космосе могла существовать даже в то время, хотя обнаружить ее пока не удавалось. И только двум независимым группам ученых удалось установить, что вокруг Квазара располагается огромная водная оболочка в виде пара. Это открытие доказывает, что даже в такие давние времена вода уже была в космосе и что она распространена повсюду.
Солнечная система и вода
Считается, что вода в космосе – это основа жизни. Было время, когда ученые предполагали, что эта живительная влага содержится только на Земле, а на других планетах Солнечной системы ее нет. Однако исследования показали, что вода есть и на других планетах. Не так давно космическим зондом была обнаружена вода на Марсе. С этой планетой связано существование жизни, также Марс является вероятным объектом, куда предстоит первое пилотирование при полете на другую планету.
После многочисленных анализов удалось выяснить, что вода в космосе встречается и на других планетах. Ее много на Уране, Нептуне, хоть и в виде льда. Помимо планет Солнечной системы, воду нашли на их спутниках. На многочисленных спутниках Сатурна и Юпитера на Луне находится вода. Несмотря на большие космические запасы влаги, ученые все еще не могут понять, куда подевалась вода с Венеры, хотя есть мнение, что ее просто еще не нашли.
«Жидкая» Вселенная
Оказывается, космос – под водой, так как в нем находится это вещество в самых разных состояниях – где-то в виде жидкости, льда, а где-то в виде пара. Через телескопы ученым удается оценить самые разные планеты и их составляющие. Так, среди горячих юпитеров была обнаружена планета, на которой находятся огромные запасы воды в газообразном состоянии.
Это открытие доказывает, что воды во Вселенной больше, чем считалось. Она присутствует везде, в том числе и в межзвездных облаках. Предполагают, что даже возле нашего Солнца есть планеты земного типа со скалистой поверхностью, на которой плещутся океаны.
Случайное открытие
Совсем неожиданно ученые сделали открытие, найдя воду на расстоянии 64 световых лет от нас. Вода на ней располагается в газообразном состоянии. Проходя по орбите, планета была подсвечена своим светилом так, что жидкость дала о себе знать. На снимках она выглядит как черная вода. Космос содержит немало таких объектов. Все они изучаются учеными.
Что пьют космонавты
В космосе вода необходима так же, как на Земле. Это важнейший источник жизни для астронавта. Ее частично доставляют на орбиту грузовыми кораблями, а частично космонавты используют переработанную, очищенную воду.
Источниками воспроизводства воды являются конденсаты, отходы топливных элементов, моча астронавтов. После очистки, проводимой в космосе, в воде для космонавтов не остается вредных веществ и различных примесей. В результате очистки жидкость становится такой же, как бутилированная на Земле.
Сколько нужно воды человеку в космосе? Для каждого космонавта рассчитано определенное ее количество для питья в течение суток. С учетом чего жидкость поставляется на борт станции. Так, в день на одного астронавта приходится 2,2 литра воды. У американцев этот показатель выше – 3,6 л.
Добывать такие объемы из космоса человечество пока еще не умеет, но может перерабатывать «грязную» воду специальными устройствами. Получаемая вода используется не только для питья, но и для гигиены, нормального функционирования различных систем на станции и не только. Чтобы воды хватало, разработаны методики ее экономии, рационального использования. К примеру, космонавты не стирают, не принимают привычный на Земле душ. В космосе эти процедуры выполняются иначе.
Источник