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
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
Вода есть не только на Земле, но и на других планетах. Как она туда попала?
Вода есть не только на Земле, но и в космосе, например, на Луне и других планетах. Но как она туда попадает? Рассказываем, что известно об образовании космической воды, как она перемещается между планетами и зачем нужна.
Внеземная вода
Вода вне планеты Земля или хотя бы следы ее существования в прошлом являются объектами сильного научного интереса, так как предполагают существование внеземной жизни.
Земля, 71% поверхности которой покрыто водными океанами, является на данный момент единственной известной в Солнечной системе планетой, содержащей воду в жидком состоянии.
Имеются научные данные, что на некоторых спутниках планет-гигантов (Юпитера, Сатурна, Урана и Нептуна) вода может находиться под толстой корой льда, покрывающей небесное тело. Однако однозначных доказательств наличия жидкой воды в Солнечной системе, кроме как на Земле, на данный момент нет.
Океаны и вода могут иметься в других звездных системах и/или на их планетах и других небесных телах на их орбите. Например, водяной пар был обнаружен в 2007 году в протопланетном диске в 1 а. е. от молодой звезды MWC 480.
Ранее считалось, что водоемы и каналы с водой могут находиться на поверхности Венеры и Марса. С развитием разрешения телескопов и появлением других методов наблюдения эти данные были опровергнуты. Однако присутствие воды на Марсе в далеком прошлом остается темой для научных дискуссий.
Томас Голд в рамках гипотезы о Глубокой горячей биосферы заявлял, что многие объекты Солнечной системы могут содержать подземные воды.
Лунные моря, представляющие собой, как сейчас известно, огромные базальтовые равнины, ранее считались водоемами. Впервые некоторые сомнения относительно водной природы лунных «морей» высказал Галилей в своем « Диалоге о двух системах мира». Учитывая, что теория гигантского столкновения на данный момент является господствующей среди теорий происхождения Луны, можно сделать вывод, что на Луне никогда не было морей или океанов.
Вспышка от столкновения разгонного блока «Центавр» зонда LCROSS с Луной
В июле 2008 года группа американских геологов из Института Карнеги и Университета Брауна обнаружила в образцах грунта Луны следы воды, в большом количестве выделявшейся из недр спутника на ранних этапах его существования. Позднее большая часть этой воды испарилась в космос.
Российские ученые с помощью созданного ими прибора LEND, установленного на зонде LRO, выявили участки Луны, наиболее богатые водородом. На основании этих данных НАСА выбрало место для проведения бомбардировки Луны зондом LCROSS. После проведения эксперимента, 13 ноября 2009 года НАСА сообщило об обнаружении в кратере Кабеус в районе южного полюса воды в виде льда.
По мнению руководителя проекта Энтони Колапрета, вода на Луне могла появиться из нескольких источников: из-за взаимодействия протонов солнечного ветра с кислородом в почве Луны, принесена астероидами или кометами или межгалактическими облаками.
Согласно данным, переданным радаром Mini-SAR, установленным на индийском лунном аппарате Чандраян-1, всего в регионе северного полюса обнаружено не менее 600 млн тонн воды, большая часть которой находится в виде ледяных глыб, покоящихся на дне лунных кратеров. Вода была обнаружена в более чем 40 кратерах, диаметр которых варьируется от 2 до 15 км. Сейчас у ученых уже нет никаких сомнений в том, что найденный лед — это именно водный лед.
Венера
До того, как космические аппараты сели на поверхность Венеры, высказывались гипотезы, что на ее поверхности могут находиться океаны. Но, как выяснилось, для этого на Венере слишком жарко. В то же время в незначительном количестве водяной пар обнаружен в атмосфере Венеры.
На данный момент имеются веские основания считать, что в прошлом на Венере существовала вода. Мнения ученых расходятся лишь в отношении того, в каком состоянии она находилась на Венере. Так, Дэвид Гринспун из Национального музея науки и природы в Колорадо и Джордж Хасимото из Университета города Кобэ считают, что вода на Венере существовала в жидком состоянии в виде океанов.
Свои выводы они основывают на косвенных признаках существования гранитов на Венере, которые могут образоваться лишь при значительном присутствии воды. Однако гипотеза о вспышке вулканической активности на планете около 500 млн лет назад, которая полностью изменила поверхность планеты, затрудняет проверку данных о существовании океана воды на поверхности Венеры в прошлом. Ответ мог бы дать образец грунта Венеры.
Эрик Шасефьер из Университета Париж-Юг (Université Paris-Sud) и Колин Уилсон из Оксфордского университета считают, что вода на Венере никогда не существовала в жидком виде, но содержалась в гораздо большем количестве в атмосфере Венеры. В 2009 году с помощью зонда Venus Express были получены доказательства того, что из-за солнечного излучения большой объём воды был потерян из атмосферы Венеры в космос.
Телескопические наблюдения со времен Галилея давали ученым возможность допускать, что на Марсе есть жидкая вода и жизнь. По мере роста объема данных о планете оказалось, что воды в атмосфере Марса содержится ничтожно малое количество, и было дано объяснение феномену марсианских каналов.
Ранее считалось, что до того, как Марс высох, он был более похожим на Землю. Открытие кратеров на поверхности планеты поколебало эту точку зрения, но последующие открытия показали, что, возможно, вода в жидком состоянии присутствовала на поверхности Марса.
Имеется гипотеза о существовании в прошлом покрытого льдом Марсианского океана.
Имеется ряд прямых и косвенных доказательств присутствия в прошлом воды на поверхности Марса или в его глубине.
- На поверхности Марса выявлено около 120 географических областей, носящих признаки эрозии, которая, скорее всего, протекала при участии жидкой воды. Большинство этих областей в средних и высоких широтах, причем большая их часть находится в южном полушарии. Это прежде всего дельта высохшей реки в кратере Эберсвальде. Кроме того, к этим областям можно отнести другие участки поверхности Марса, такие как Великая северная равнина и равнины Эллада и Аргир.
- Обнаружение марсоходом «Оппортьюнити» гематита — минерала, который не может образоваться в отсутствие воды.
- Обнаружение марсоходом «Оппортьюнити» горного обнажения Эль-Капитан. Химический анализ слоистого камня показал содержание в нем минералов и солей, которые в земных условиях образуются во влажной теплой среде. Предполагается, что когда-то этот камень находился на дне марсианского моря.
- Обнаружение марсоходом «Оппортьюнити» камня «Эсперанс-6» ( Esperance 6), в результате исследования которого был сделан вывод, что несколько миллиардов лет назад этот камень находился в потоке воды. Причем эта вода была пресной и пригодной для существования в ней живых организмов.
Остается открытым вопрос, куда ушла большая часть жидкой воды с поверхности Марса.
Вода за пределами Солнечной системы
Большинство из более чем 450 обнаруженных внесолнечных планетных систем сильно отличаются от нашей, что позволяет считать нашу Солнечную систему принадлежащей к редкому типу. Задачей современных исследований является обнаружение планеты размером с Землю в обитаемой зоне своей планетной системы (зоне Златовласки).
Кроме того, океаны могут находиться и на крупных (размером с Землю) спутниках планет-гигантов. Хотя сам по себе вопрос существования столь крупных спутников является дискуссионным, телескоп Кеплера обладает достаточной чувствительностью, чтобы обнаружить их. Имеется мнение, что каменистые планеты, содержащие воду, сильно распространены по всему Млечному Пути.
Откуда появляется вода?
Водород почти так же стар, как сама Вселенная: его атомы появились, как только температура новорожденной Вселенной упала настолько, что смогли существовать протоны и электроны. С тех пор водород уже 14,5 млрд лет остается самым распространенным элементом Вселенной и по массе, и по числу атомов. Облака газа, состоящие в основном из водорода, заполняют весь космос.
В результате гравитационного коллапса облаков водорода и гелия появились первые звезды, внутри которых начался термоядерный синтез и образовались новые элементы, в том числе кислород. Кислород и водород дали воду; первые ее молекулы могли сформироваться сразу после появления первых звезд — 12,7 млрд лет назад. В форме очень рассеянного газа она заполняет межзвездное пространство, охлаждая его и таким образом приближая рождение новых звезд.
Вода, присутствовавшая в породившем звезду облаке газа, переходит в вещество протопланетного диска и объектов, которые формируются из него, – планет и астероидов. В конце жизни самые массивные звезды взрываются сверхновыми, оставляя после себя туманности, в которых вспыхивают новые звезды.
Как вода перемещается между небесными телами?
Новая гипотеза связывает наличие воды на Луне с действием «земного ветра» — потока частиц, выброшенных сюда магнитосферой нашей планеты.
Вода может появляться и непосредственно на Луне. Согласно одной из новых перспективных гипотез, протоны солнечного ветра достигают ее поверхности, не защищенной ни атмосферой, ни магнитосферой, как наша Земля. Здесь они взаимодействуют с оксидами в составе минералов, образуя новые молекулы воды и постоянно пополняя запас улетучивающейся в космос влаги.
Тогда в периоды, когда Луна оказывается ненадолго укрыта от солнечного ветра, количество воды на ее поверхности должно уменьшаться. Компьютерное моделирование предсказывает, что за несколько дней в районе полнолуния, когда спутник проходит сквозь длинный вытянутый «хвост» земной магнитосферы, содержание воды на высоких широтах должно падать очень заметно.
Этот процесс рассмотрели авторы новой статьи. С помощью данных, собранных японским окололунным зондом Kaguya, они регистрировали изменения в потоке солнечного ветра, «омывающего» спутник. А наблюдения индийского аппарата Chandrayaan-1 помогли оценить распределение воды в приполярных регионах. Однако результаты оказались довольно неожиданными: никаких существенных изменений в количестве льда в положенные дни не происходит.
Поэтому ученые выдвигают другую гипотезу происхождения воды на Луне, не связанную с эффектами солнечного ветра. Дело в том, что магнитосфера Земли также способна направлять протоны и поливать лунную поверхность не меньшим количеством частиц, чем солнечный ветер: хотя и далеко не так сильно ускоренными. Поток содержит и протоны, и ионы кислорода из верхних слоев земной атмосферы. Этого «земного ветра» может быть достаточно для образования новых молекул воды на Луне.
Ученые планируют продолжить свои исследования Луны с помощью более мощной техники, чтобы найти лучшие регионы для будущих исследований спутника, а также добычи полезных ископаемых.
Источник