الماء في الفضاء. اكتشاف الماء في الفضاء

مقدمة في عصرنا ، ربما سمع الجميع عن الفوائد والخصائص العلاجية الفريدة للفضة وما يسمى بالمياه الفضية. لماذا أصبح هذا المعدن الجميل شائعًا جدًا ، والذي كان مألوفًا لنا في السابق في شكل مجوهرات أحببناها كثيرًا؟

المياه المياه! ليس لديك طعم ، لا لون ، لا رائحة ، لا يمكن وصفك ، تستمتع دون أن تعرف ما أنت. لا يمكن القول إنك ضروري للحياة ، فأنت الحياة نفسها ... أنت أعظم ثروة في العالم ، "كتب أ.

تعتبر مياه الفضاء ذات أهمية كبيرة للعلماء. على كوكبنا ، الماء هو المصدر الرئيسي للحياة. هذا هو السبب في أن المجتمع العلمي يأمل في العثور على حضارات غريبة بمساعدته ، للتغلغل بشكل أعمق في لغز خلق الكون.

أين يمكنك أن تجد الماء في الفضاء؟

كما اتضح ، هناك الكثير من الماء في الفضاء الخارجي. منذ المدرسة ، عرفنا الحلقات الجليدية لزحل ، والكتل المجمدة لنبتون وأورانوس. في الآونة الأخيرة ، وجد العلماء الماء في حالة أو أخرى على جميع الكواكب تقريبًا في النظام الشمسي ، وكذلك على عدد كبير من الأقمار الصناعية ، بما في ذلك القمر. لكن هذا ليس كل شيء. تمكن علماء الفلك من العثور على احتياطيات من المياه حتى خارج المجرة وفي محيط الثقوب السوداء. اتضح أن الماء في الكون موجود فعليًا في كل مكان ، حتى في السحب بين النجوم. في الوقت نفسه ، لا يزال يُعتقد أنه في نفس الوقت في جميع حالات التجميع الثلاث ، يوجد فقط على كوكب الأرض.

من أين أتت المياه في الفضاء؟

بطبيعة الحال ، من المستحيل صنعه من الفضاء ، ولا يسع المرء إلا أن يخمن من أين أتى.

تعتبر المذنبات أكثر ناقلات الماء شعبية في جميع أنحاء الكون. والمثير للدهشة أن ذيلها ليس أكثر من تبخر الجليد من سطحه تحت تأثير الرياح الشمسية. هذه القطع الجليدية هي إحدى الفرضيات المتعلقة بأصل الماء على الأرض. يعتقد العلماء أيضًا أن نوى هذه المذنبات تكونت في نفس وقت تشكل النظام الشمسي. لذلك ، يمكن أن تكون عينات من المادة الأولية التي تشكلت منها الكواكب والأقمار الصناعية.

هناك أيضًا فرضية بركانية حول أصل الماء في جميع أنحاء الكون. وجد العلماء أنه على الكواكب العملاقة مثل زحل ، يرتفع التبخر الناتج عن عدد كبير من البراكين النشطة أعلى بكثير مما يحدث على الأرض. على ارتفاع عالٍ ، يتجمد الماء ببساطة ويتم حمله بعيدًا في رحلته الكونية.

في الآونة الأخيرة ، اكتشف العلماء الذين يستخدمون أداة Herschel أن الأشعة فوق البنفسجية من النجوم المحيطة يمكن أن تتسبب في تفكك جزيئات مثل أول أكسيد الكربون والسيليكون ، مما يؤدي إلى إطلاق ذرات الأكسجين. تتحد هذه بدورها مع جزيئات الهيدروجين لتكوين الماء.

ومع ذلك ، مهما كان مصدر المياه كمادة في الفضاء ، هناك شيء واحد واضح: الماء موجود في كل مكان وفي كل شيء. إنه يوحد جميع الكائنات الحية وغير الحية ليس فقط على كوكبنا ، ولكن في جميع أنحاء الكون.

"ربما لأننا درسنا بالفعل الأنواع الرئيسية للمياه على الأرض. ولكن في أماكن أخرى ... ما سنتحدث عنه اليوم: زيارتنا مياه الفضاء. نحن ننظر إليها ، بالمعنى المجازي ، ونسأل عن السعر.

الماء الكوني هو الماء الموجود في الفضاء. لذلك ، يوجد الماء ليس فقط على الأرض ، ولكن أيضًا في الفضاء. وكما اتضح ، بكميات كبيرة. متناقضة كما يبدو.

دعونا نلقي نظرة فاحصة. أين يمكنك أن تجد الماء؟

• القمم الجليدية في قطبي المريخ ،
• أقمار كوكب المشتري وزحل وكواكب أخرى مغطاة بالجليد بالكامل ،
• حلقات الجليد حول زحل
• بخار الماء في الغلاف الجوي لكوكب الزهرة ،
• السدم العملاقة بين المجرات ، المكونة من الجليد والبخار ...

المذنبات هي أيضًا مياه في الغالب. وذيل المذنبات يقوم بتبخير الماء وعدد من المواد الأخرى تحت تأثير الرياح الشمسية. هذه المعلومات ، من حيث المبدأ ، معروفة من مقرر الفيزياء المدرسية. وعلى الأرجح ، كنت تعرفها ، لكنك نسيت. لكن فكر: " من أين يدخل الماء في المذنبات؟؟ كيف تتشكل حتى؟ "في النهاية ، لا تتكون المذنبات من الماء فقط ، ولكن كما اتضح بعد رحلة مسبار ستاردست إلى المذنب Wild 2 ، من مركب مركب من الصخور والجليد.

ومن المثير للاهتمام أن أرسطو كان سلطة قوية في عصره بين عالم علميبالتفكير في طبيعة المذنبات ، طرح فرضية أن المذنبات هي من أصل أرضي. أنها تتولد في الغلاف الجوي للأرض و "معلقة" على ارتفاع منخفض نسبيًا ، وتطفو ببطء عبر السماء. من المثير للدهشة أن وجهة نظر أرسطو سادت حوالي ألفي عام ، ولم تؤد أي محاولات لزعزعتها إلى نتيجة إيجابية. على الرغم من أن بعض العلماء كانوا يميلون إلى الاعتقاد بأن المذنبات لا تزال تأتي من بعض الأعماق البعيدة وغير المعروفة لنا. فقط في أواخر السادس عشرالقرن ، تم دحض فكرة أرسطو.

ومما يثير الاهتمام ، وإن لم يكن جوهر المقال ، أن كلمة "المذنب" تأتي من الكلمة اليونانية التي تعني "مشعر". كيف لا نتذكر هنا المذنب الذي يقتل الميكروبات

هناك افتراض بأن نوى المذنبات تكونت في نفس الوقت من جميع أنحاء العالم. النظام الشمسيوبالتالي يمكن أن تكون عينات من تلك المادة الأولية التي تشكلت منها الكواكب وأقمارها الصناعية لاحقًا. في تلك الأيام ، بدلاً من الأرض والكواكب الأخرى ، كان هناك تراكمات هائلة من الغبار النجمي ، بما في ذلك بلورات بخار الماء. وبالفعل تشكلت منها نوى المذنبات.

ولكن هناك أيضًا فرضيات بركانية حول أصل اللب الجليدي للمذنبات. وحقيقة أنها لا أساس لها من الصحة أظهرت من خلال بعثة البحث للقمر الصناعي المسبار كاسيني. لذلك ، سجل هذا الجهاز عند دراسة القمر الصناعي إنسيلادوس لكوكب زحل نافورة عملاقة من البخار والجليد تنفجر مئات الكيلومترات من أعماق القمر الصناعي. تبلغ شدة طرد الماء حوالي 500 طن في الثانية. يشكل الجليد المقذوف إحدى حلقات زحل.

تشكل النفاثات النشطة من سطح إنسيلادوس مقذوفًا ساطعًا متوسعًا ، والذي أصبح مرئيًا من خلال تشتت ضوء الشمس بين جزيئات الجليد المجهرية. يمكن رؤية خروج الجليد بوضوح عندما تقع الشمس خلف إنسيلادوس. يضيء السطح المرئي بالضوء المنعكس من زحل. تم الحصول على المنظر في الطيف المرئي بكاميرا ضيقة الزاوية في 17 سبتمبر 2008 ، كانت كاسيني في تلك اللحظة تحلق على مسافة 235000 كيلومتر من إنسيلادوس:

كما اتضح ، توجد محيطات مائية تحت سطح إنسيلادوس الحالة السائلة(وفقًا للعلماء ، عند درجة حرارة حوالي 0 درجة مئوية). ويتدفقون في الفضاء في ينابيع المياه الحارة العملاقة. بعد تحليل جميع البيانات بعناية ، جمعت عن طريق السفنكاسيني على قمر زحل إنسيلادوس ، خلص الباحثون إلى أن الماء في المحيط الجوفي للكوكب هو في الواقع مالح. هذا يعني أن احتمالية العثور على الحياة على هذا الكوكب الغامض قد ازدادت.

يظهر إنسيلادوس في الصورة التالية مقابل الجانب المسائي من زحل. أظهر التعريض الطويل عند التصوير بوضوح نوافير نصف الكرة الجنوبي للقمر. (4 مايو 2006 ، 2.1 مليون كيلومتر من إنسيلادوس).

في السابق ، اعتقد الباحثون أن محتوى الملح في المياه الغريبة منخفض جدًا. ومع ذلك ، عند الفحص الدقيق لقطرات الماء الغريبة ، اتضح أن تكوينها قريب جدًا من تكوين مياه المحيطات على الأرض. توجد هذه الاحتياطيات الكبيرة من المياه المالحة على عمق 80 كم تحت سطح إنسيلادوس. كما يقترح الباحثون ، يتم الحفاظ على الماء من القمر الصناعي الجليدي في حالة سائلة بسبب الإجهاد المغناطيسي المنبعث من زحل ، فضلاً عن ارتفاع درجة حرارة قلب الكوكب. في مثل هذه الظروف المواتية نسبيًا ، قد توجد أبسط أشكال الحياة.

يمكن رؤية جزيئات الجليد الصغيرة المنتشرة في الفضاء بسهولة في اتجاه الشمس. تظهر الجبال والوديان على طول حافة الصورة الظلية للقمر الصناعي:

ربما تتكون المذنبات من شذوذ طبيعي غريب مماثل. وفي هذه الحالة ، فإنهم يحملون معلومات ليس فقط عن أعماق الفضاء ، ولكن أيضًا عن الحياة المحتملة على الكواكب الأخرى.

لذلك ، لا تحدث المياه الكونية فقط - ولكنها تصل أحيانًا إلى الأرض.

ومن يدري ماذا تجلب معها؟

تبدو لنا حقائق الحياة التي لا تتزعزع.

ولكن الآن بعد أن بدأنا في استكشاف الفضاء بشكل متزايد ، نتعلم أن الكثير مما هو مقبول بشكل عام ليس خارج كوكبنا.

1. التجشؤ

في ظل الظروف العادية ، تميل الجاذبية إلى التسبب في تجمع السوائل في قاع المعدة وزيادة الغازات. نظرًا لضعف الجاذبية في الفضاء ، غالبًا ما يعاني رواد الفضاء مما يسمى " التجشؤ الرطبوبعبارة أخرى ، فإن كل السائل الذي لا يحتجز في معدتهم يخرج على شكل تجشؤ.

لهذا السبب ، في محطة الفضاء الدوليةلا تحتفظ بالمشروبات الغازية. لو كانوا الغازات في المشروب لن ترتفع إلى القمة، كما يحدث على الأرض ، و البيرة لا رغوة.

2. السرعة

في الفضاء ، تتحرك جزيئات الحطام المختلفة بسرعة عالية لا يمكننا تخيلها.

بالمناسبة، الملايين من الجزيئات الصغيرة من الحطام تدور حول الأرض، وهم يتحركون بسرعة 35500 كيلومتر في الساعة. للمقارنة ، تدور محطة الفضاء الدولية حول الأرض بسرعة 28164 كيلومترًا في الساعة.

بهذه السرعة ، لن ترى شيئًا يقترب. بدلا من ذلك ، قد الهياكل القريبة تظهر ثقوب غامضة. لذلك ، في العام الماضي ، التقط رواد الفضاء على متن محطة الفضاء الدولية حفرة بقطر 1-2 مم فقط في الألواح الشمسية الضخمة بالمحطة ، والتي كانت نتيجة تصادم جزيئات صغيرة من الحطام.

3. إنتاج الكحول

بعيدًا في الفضاء بالقرب من كوكبة النسر ، يطفو سحابة عملاقة من الغاز تحتوي على 190 تريليون لتر من الكحول.

إن وجود السحابة يتعارض مع كل ما اعتقدنا أنه ممكن. الإيثانول هو جزيء معقد بما يكفي لتكوين مثل هذه الكمية ، ودرجة الحرارة في الفضاء شديدة البرودة بحيث لا تحدث التفاعلات اللازمة لتكوين الكحول.

أعاد العلماء إنشاء ظروف الفضاء في المختبر وربطوا مادتين عضويتين مواد كيميائيةعند -210 درجة مئوية. حدث رد فعل ، ولكن على عكس التوقعات ، كان أسرع 50 مرةمما كانت عليه في درجة حرارة الغرفة.

يفسر العلماء هذا من خلال تأثير النفق. نتيجة لهذه الظاهرة ، تكتسب الجسيمات خصائص الأمواج وتمتص الطاقة من البيئة ، مما يسمح لها بالتغلب على العقبات التي تمنع حدوث رد فعل طبيعي.

4. الكهرباء الساكنة

يمكن للكهرباء الساكنة أن تفعل أشياء مذهلة. لذلك في الصورة يمكنك أن ترى قطرات من الماء تدور حول مكبرات صوت مشحونة إستاتيكيًا.

تعمل القوى الكهروستاتيكية عن بعد ، وتسحب الأجسام بنفس الطريقة التي تسحب بها الجاذبية الكواكب ، بحيث القطرات في حالة دائمة من السقوط الحر.

يعمل العلماء الآن على شعاع جرار كهربائي ثابت لتنظيف الحطام الفضائي.

الرجل والفضاء

5. الرؤية

تقريبًا أفاد 20 بالمائة من رواد الفضاء الذين عاشوا في محطة الفضاء الدولية مشاكل بصريةعند عودته إلى الأرض. وبينما لا أحد يستطيع أن يقول لماذا.

كان يُعتقد أن انخفاض الجاذبية يطلق سوائل الجسم ، مما يؤدي إلى تطفو في الجمجمة وزيادة ضغط الجمجمة. لكن البيانات الجديدة تشير إلى أن هذه الظاهرة قد تكون مرتبطة بتعدد الأشكال. تعدد الأشكال عبارة عن إنزيمات غير طبيعية قليلاً ومن المحتمل أن تؤثر على كيفية معالجة الجسم للمغذيات.

6. التوتر السطحي

نحن عادة لا نلاحظ ذلك التوتر السطحيعلى الأرض حيث تغطيها الجاذبية. لكن إذا أزلت الجاذبية ، يصبح التوتر السطحي أقوى بكثير. لذلك ، على سبيل المثال ، عند انتزاع قطعة قماش في الفضاء ، الماء ، بدلاً من السقوط ، يلتصق بالنسيج على شكل أنبوب.

عندما لا يلتصق الماء بشيء ما ، فإنه يتجمع في كرة بواسطة التوتر السطحي. يجب على رواد الفضاء عمومًا أن يكونوا أكثر حرصًا مع الماء ، حيث يمكن أن يتسبب ذلك في تطفو كرات صغيرة من الماء في كل مكان.

7. الشكل المادي

وكما هو معروف، ضمور عضلات رواد الفضاء في الفضاءولمواجهة هذا التأثير ، يتعين عليهم ممارسة الرياضة أكثر بكثير مما تمارسه على الأرض.

بدون تمرين ، ستتحول عظام رواد الفضاء بسرعة إلى عظام كبار السن. وفقدان كبير في كتلة العظام والعضلات يمكن أن يؤدي إلى حقيقة أنهم لن يتمكنوا من المشي عند عودتهم إلى الأرض. على عكس كتلة العضلات ، لا يمكن استعادة كتلة العظام.

8. البكتيريا

عند إرسالها إلى الفضاء عينات السالمونيلا ، عادوا إلى الأرض سبع مرات أقوى. وهذه أخبار مزعجة لصحة رواد الفضاء. لا تصبح الكائنات الحية الدقيقة المسببة للأمراض أكثر خطورة فحسب ، بل إن البكتيريا نفسها تنمو بشكل أسرع.

حالات انعدام الوزن تشبه تلك التي لوحظت في الأمعاء. ويأمل العلماء في إيجاد طريقة لتقليل النشاط البكتيري من خلال دراستها في الفضاء.

في ظل ظروف انعدام الوزن ، تكون البكتيريا في حالة نشطة وخطيرة باستمرار..

من خلال دراسة جينات السالمونيلا التي يتم تنشيطها في ظروف الجاذبية المنخفضة ، قرر العلماء أن التركيزات العالية من الأيونات يمكنها ردع البكتيريا. يمكن أن يؤدي هذا البحث إلى تطوير علاجات للتسمم المعوي.

9. الإشعاع

الشمس عبارة عن انفجار نووي حراري ضخم ، لكن المجال المغناطيسي للأرض يحمينا من أكثر الأشعة ضررًا. رحلات إلى محطة الفضاء الدولية من الداخل حقل مغناطيسيأظهر أن الطلاء الواقي قادر على منع الإشعاع الشمسي.

لكن كلما ابتعد رواد الفضاء ، زاد تأثيرهم. إذا ذهب البشر إلى المريخ أو أنشأوا محطة فضائية في مدار حول القمر ، فسيتعين عليهم التعامل مع الجسيمات عالية الطاقة التي تأتي من النجوم البعيدة والمستعرات الأعظمية.

عندما تصطدم هذه الجسيمات بالطلاءات الواقية ، فإنها تخلق نوعًا من الشظايا التي تكون أكثر خطورة من الإشعاع نفسه.

يعمل العلماء على تحسين الحماية ضد هذه الشظايا.

10. التبلور

لاحظ العلماء اليابانيون كيف تتشكل البلورات ، تصادم بلورات الهليوم بالموجات الصوتيةفي ظل ظروف محاكاة انعدام الوزن.

عادة ما يستغرق الأمر بعض الوقت حتى تتشكل هذه البلورات بعد التفكك ، لكنها معلقة في سائل فائق - سائل يتدفق بدون احتكاك. نتيجة لذلك ، تشكل الهيليوم بسرعة إلى بلورات ذات أحجام كبيرة غير معتادة تصل إلى 10 ملم.

هكذا، في الفضاء من الممكن أن تنمو بلورات كبيرة ذات جودة عالية. نستخدم رقائق السيليكون في كل أنواع الإلكترونيات تقريبًا ، وقد يؤدي هذا الاكتشاف إلى تطوير أجهزة إلكترونية متقدمة.

+ صوت

في ظل ظروف الجاذبية المنخفضة ، تلعب قوى أخرى دورًا ، مما يسمح للعلماء بدراستها بطرق قد تكون مستحيلة في بيئة مألوفة. الصوت ليس استثناء.

لذلك تم إجراء التجربة على محطة الفضاء الدولية ، رش قطرات الماء على مكبرات الصوت أثناء تشغيل موسيقى الروك. تكسر الاهتزازات الصوتية القوية التوتر السطحي لسائل عديم الوزن ، مما يتسبب في تناثر القطرات الصغيرة في جميع الاتجاهات.

من خلال تغيير تردد الموجات الصوتية ، ابتكر رواد الفضاء أشكالًا مختلفة ، تتراوح من التموجات الصغيرة إلى المنخفضات المختلفة.

الماء في الفضاء

أظهرت الملاحظات الجديدة لمناطق مختارة من مجرتنا أن محتوى الماء أعلى من المتوقع. من القياسات الجديدة ، يترتب على ذلك أن الماء هو الثالث الأكثر شيوعًا بين جميع الجزيئات ويمنح علماء الفلك الفرصة لدراسة وفرة العناصر في المناطق التي تتشكل فيها أنظمة كوكبية جديدة.

بمساعدة مرصد الأشعة تحت الحمراء الفضائي (وكالة الفضاء الأوروبية) ، قام علماء الفلك الإسبان والإيطاليون بقياس محتوى الماء في المناطق الباردة من مجرتنا لأول مرة. من الأمور ذات الأهمية الخاصة أن النجوم مثل الشمس تتشكل في هذه المناطق ، ويمكن للكواكب أن تتشكل حول بعضها. متوسط ​​درجة الحرارة في هذه المناطق الباردة هو 263 درجة مئوية تحت الصفر (10 درجات فقط فوق الصفر المطلق). تسمى هذه المناطق بالسحب "الهادئة" أو "الباردة" ، لأنها لا تشكل نجومًا ضخمة ، وبالتالي لا يوجد مصدر حرارة داخلي قوي. هناك حوالي مليون من هذه الغيوم في مجرتنا.

حدد العلماء أيضًا كمية الماء الموجودة في الطور الغازي وكميته على شكل جليد. هذا مهم لدراسة عملية تكوين أنظمة الكواكب ، حيث يوجد بخار الماء والجليد في الكواكب الغازية وفي أجواء الكواكب وفي المواد الصلبةنوع المذنب. سيتم نشر نتائج العمل في أحد الأعداد القادمة من مجلة Astrophysical Journal Letters.

في درجات حرارة نموذجية للسحب الباردة ، من الصعب اكتشاف بخار الماء ، حيث يشع بشكل ضعيف للغاية بحيث لا يمكن اكتشافه بواسطة التلسكوبات الحديثة. من ناحية أخرى ، لا يوجد الماء في شكل سائل في الفضاء بسبب ظروف درجة الحرارة والضغط غير المناسبة. وهكذا ، حتى وقت قريب ، تم العثور على الجليد فقط في السحب الباردة. لكن علماء الفلك يعرفون أن بخار الماء يجب أن يكون أيضًا في السحب الباردة ، حتى لو كان بكميات صغيرة. من أجل تقدير المحتوى المائي الإجمالي للسحب الباردة والوفرة النسبية مقارنة بالجزيئات الأخرى ، يلزم إجراء قياسات بخار الماء.

يوضح عالم الفلك الإيطالي أندريا مونيتي: "تتوقع أن يكون الماء على شكل جليد في المناطق الباردة ، حيث يتكثف بخار الماء على جزيئات الغبار الباردة". في المناطق الدافئة ، على العكس من ذلك ، يسخن النجم البيئة ويتبخر الجليد من جزيئات الغبار. وبالتالي ، فإن القاعدة هي: كلما كانت السحابة أكثر برودة ، قل بخار الماء فيها.

للتحقق من بخار الماء في السحب الباردة ، طبقت مجموعة من العلماء الإستراتيجية التالية. من المعروف أنه إذا مر الضوء القادم من جسم بعيد عبر بخار الماء في طريقه إلى الأرض ، فسيترك بخار الماء "بصمته" على هذا الضوء ، أي الخطوط أو نطاقات الامتصاص ستظهر في طيف الإشعاع الوارد. وهكذا اكتشف العلماء بخار الماء في السحب الباردة ، مما جعل من الممكن تحديد محتوى الماء الكلي (بخار + جليد).

اتضح أن هناك الكثير من الماء (بخار + جليد) في السحب الباردة كما هو الحال في مناطق تكوين النجوم النشط. والنتيجة الأكثر أهمية هي أنه بعد الهيدروجين الجزيئي وأول أكسيد الكربون ، يكون الماء هو الجزيء الأكثر شيوعًا. على سبيل المثال ، في إحدى السحب الباردة التي تبلغ كتلتها ألف كتلة شمسية ، فإن كمية الماء (بخار + جليد) تعادل مائة كتلة من كوكب المشتري.

وجد العلماء أيضًا أنه في السحب الباردة ، يكون 99٪ من الماء جليدًا مكثفًا على جزيئات الغبار البارد ، و 1٪ فقط في شكل غازي. ستساعد هذه النتائج في فهم دور الماء في تكوين الكواكب والمذنبات.