Жидкость в космосе. Регенерация воды на мкс

Предисловие В наше время, наверное, каждый слышал, о пользе и уникальных целительных свойствах серебра и так называемой серебряной воды. Отчего же так стал популярен этот красивый металл, который прежде был более привычен для нас в виде столь любимых нами украшений?

Вода «Вода! У тебя нет ни вкуса, ни цвета, ни запаха, тебя невозможно описать, тобой наслаждаются, не ведая, что ты такое. Нельзя сказать, что ты необходима для жизни, ты сама жизнь… Ты самое большое богатство в мире», – писал А. де Сент-Экзюпери.Вода выполняет в организме

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 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 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.

До сих пор Водогалерея путешествовала только по Земле. Но почему бы не рвануть автостопом по галактике, выясняя, как обстоят дела с водой в самых дальних уголках Вселенной? Пристегните ремни и, как говорил Гагарин, поехали!

1. МКС. Начнем, пожалуй, с ближнего космоса, точнее с Международной космической станции. Постоянные упоминания о переработке вторсырья и плоды воображения фантастов могут заставить думать, что система полной рециркуляции воды была у космонавтов всегда. А на самом деле, она введена только в 2008 году. До этого космонавты везли воду на орбиту с Земли, а отходы жизнедеятельности сбрасывали в космос. На космических станциях «Мир» и «Салют» воду могли конденсировать из воздуха. Имел место и обратный процесс - получение воздуха путем электролиза.

Сегодня с МКС не пропадает ни одной лишней капли. Абсолютно вся влага, включая даже конденсат от дыхания, попадает в систему рециркуляции. Конечно, если об этом постоянно задумываться, пить такую воду может быть несколько некомфортно. Однако факты говорят о том, что подобная вода намного чище той, которую пьет большинство жителей Земли. Как шутят сами космонавты: «Мы просто превращаем вчерашний кофе в завтрашний».

2. Луна. С орбиты переместимся к нашему ближайшему «соседу» - Луне. Еще древние греки, глядя на лунные кратеры, выдвигали гипотезы о том, что это следы когда-то высохших морей и океанов. Гипотеза не подтвердилась, и до недавних пор Луну вообще считали чуть ли не самым сухим местом Солнечной системы. Но потом выяснилось, что вода на нашем спутнике все же есть, и ее немало.

Ученые выделяют три типа «лунной» воды - чистый лед, смесь льда и грязи, и тонкий слой на поверхности, который то исчезает, то вновь появляется. Наибольшее значение для будущих колонизаторов Луны имеют кратеры. Причина проста - туда не попадает солнечный свет, и вода оттуда не испаряется. К примеру, известные запасы влаги в ледниках лунного северного полюса - 600 миллионов тонн. И это весьма важно, ведь добывая воду прямо на месте, лунные первопроходцы сэкономят и силы, и время, и место на космических грузовиках. А значит, на Луну мы махнем налегке!

3. Кометы и астероиды. Прежде чем говорить о воде в так называемых «блуждающих» небесных телах, давайте разберемся в их различиях. Комета состоит из пыли, газа и жидкости, а астероид - преимущественно из твердых материалов, но миллиарды лет назад процент воды в них был гораздо выше. Существует весьма распространенная теория о том, что вода за Землю попала во времена, когда на ней еще не было атмосферы. Тогда космическая бомбардировка нашей планеты была обычным делом и жидкость с падающих комет и астероидов постепенно наполнила земные моря и океаны.

Однако вода на Земле и в большинстве исследованных комет - разная. Не по составу растворенных в ней веществ, а на молекулярном уровне. Вода с кометы это не совсем привычная для нас H2O, место водорода в ней занимает его «тяжелый» изотоп дейтерий. Такой, например, оказалась вода внутри открытой и исследованной совсем недавно комете Чурюмова-Герасименко. Да и из остальных изученных комет проверку на соответствие воды прошли всего шесть.

Разгадка оказалась проста - основными «поставщиками» хвостатых небесных тел в Солнечную систему являются два космических объекта: пояс Койпера и облако Оорта. Условия там разные, поэтому и состав жидкости в них отличается. В кометах с первого содержится вода, максимально схожая по составу с земной, а вот со второго прилетают только образцы с дейтерием.

4. Венера. Ситуация с водой на этой планете полна парадоксов. Средняя температура на поверхности Утренней звезды составляет 467 градусов, а атмосфера почти полностью состоит из углекислого газа. Для сравнения - в атмосфере Земли его всего около 0,04% и это уже влияет на глобальное потепление климата. Объем воды на Венере примерно в 50 тысяч раз меньше земного, но даже будь эти цифры идентичными, влага бы все равно испарилась. Гигантские облака водяного пара держали бы излишки тепла в атмосфере, и планета, на которой и так, мягко говоря, жарковато, превратилась бы в адское пекло с температурой более 1000 градусов и давлением в 350 бар (ровно в 350 раз больше земного).

Но теоретически с помощью терраформирования из Венеры можно сделать настоящую планету-курорт с теплым и влажным климатом. Нужно «всего-навсего» поставить между ней и Солнцем громадный защитный экран, отводящий излишки тепла. А потом нанести массированный удар по ее поверхности гигантскими глыбами льда. Это раскрутит Утреннюю звезду до нужной скорости и доставит на нее необходимую воду. Что ж, будем надеяться, что эти смелые планы когда-нибудь осуществятся.

5. Марс. Античные философы не зря противопоставляли Марс и Венеру. Ведь в отличие от жары на Венере, температура на Красной планете не превышает 20 градусов на экваторе. Средние же показатели - около минус 50 градусов. Благодаря современным исследованиям, со стопроцентной точностью известно - вода на Красной планете есть. И можно сказать, что в пропорциональном соотношении ее объем всего в 2-3 раза меньше земного. Конечно, моря и океаны плескались среди марсианских пейзажей очень давно - 3,5-1 миллиардов лет назад. Сейчас основной объем влаги сосредоточен на полюсах по аналогии с нашими Арктикой и Антарктидой. Также немалые запасы воды найдены в марсианской вечной мерзлоте, называемой криосферой. Ее толщина насчитывает от нескольких десятков до нескольких сотен метров. А под ней, вполне возможно, скрываются гигантские озера с соленой водой.

6. Европа. Речь, конечно, не о земном континенте, а о спутнике планеты-гиганта Юпитера. Сами планеты-гиганты состоят в основном из газа и пыли, что делает их малопривлекательным в плане поиска воды. А вот их небольшие спутники представляют интерес.

По сути, Европа, представляет собой один сплошной каток - вся ее довольно гладкая поверхность покрыта льдом. Толщина его колеблется от 10 до 30 км, а под этим панцирем располагается настоящий океан, глубиной в 100 км. Горные породы под слоем воды и металлическое ядро, внутри которого активно протекают тектонические процессы, не дают Европе промерзнуть окончательно. Также этому способствуют постоянные приливы и отливы. Получается, что океан, перемещаясь, нагревает сам себя. Именно благодаря наличию жидкой воды, на Европе вполне могут существовать живые организмы - пусть и микроскопические, но все же наши соседи по Вселенной.

7. Экзопланеты. Строго говоря, понятие «экзопланета» распространяется на любую планету, открытую вне Солнечной системы. Но нас интересуют только планеты с формулировкой «потенциально жизнепригодные», где, вполне возможно, плещется вода и теплится жизнь.

На сегодняшний день таких планет известно всего около двух десятков. Настоящий прорыв в этой области наука совершила, запустив в марте 2009 года на орбиту телескоп «Кеплер». И вот, спустя каких-то шесть лет, в январе 2015 года было объявлено о том, что найдена экзопланета, соответствующая земным параметрам на 90%. Потенциальный второй дом для человечества расположен в созвездии Лиры в 470 световых годах от солнца и носит название Kepler-438b. Планета расположена в так называемой зоне обитаемости. Это означает, что на ней с высокой вероятностью есть жидкая вода.

8. Протопланетные диски. Не пользуясь научным языком, можно сказать, что протопланетные диски - это «зародыши планет». Они представляют собой облака плотного газа, которые вращаются вокруг своей оси, постепенно сжимаясь и превращаясь в молодую планету. Появляются они вокруг недавно сформировавшихся, еще холодных звезд, и о наличии в них воды никто даже не догадывался, пока международная группа ученых под руководством голландца Михаила Хохерхейде не приступила к исследованиям с помощью орбитального телескопа «Herschel». Изучаемая область находится в созвездии Гидры, на расстоянии в 175 световых лет от Земли. По данным астрономов, объем воды (а точнее, льда) внутри такой протопланеты составляет 9 миллиардов тонн, что позволит наполнить несколько земных океанов.

9. Холодные облака. За этим красивым, почти поэтическим названием скрываются не менее живописные образования. Холодное облако представляет собой отдаленную область галактики, куда не добираются свет и тепло звезд. Вода здесь присутствует, в основном, в виде льда, осевшего на частицах мелкой космической пыли. Масса такого облака может равняться массе тысячи Солнц, а масса воды в ней - массе сотни Юпитеров. В нашей галактике таких областей около миллиона. Именно открытие холодных облаков позволило сделать вывод, что вода - третье по распространенности вещество во Вселенной. Температура внутри такого облака составляет примерно минус 263 градуса, что всего на 10 градусов ниже абсолютного нуля.

Космическая вода представляет огромный интерес для учёных. На нашей планете, вода - это главный источник жизни. Именно поэтому научное сообщество надеется найти с её помощью инопланетные цивилизации, еще глубже проникнуть в тайну сотворения вселенной.

Где найти воду в космосе?

Как оказалось, воды в космическом пространстве очень много. Ещё со школы мы знаем, про ледяные кольца Сатурна, замерзшие глыбы Нептуна и Урана. За последнее время учёные нашли воду в том или ином состоянии фактически на всех планетах солнечной системы, а так же на огромном количестве спутников, включая Луну. Но и это не всё. Астрономы умудрились найти запасы воды даже за пределами галактики и в окрестностях чёрных дыр. Получается, что вода во Вселенной присутствует буквально везде, даже в межзвёздных облаках. При этом до сих пор считается, что сразу во всех трёх агрегатных состояниях она существует только планете Земля.

Откуда появилась вода в космосе?

Естественно из космоса сделать невозможно, остаётся лишь предполагать откуда она взялась.

Самыми популярными разносчиками воды по Вселенной считаются кометы. Удивительно, но их хвост - это ничто иное, как испарение льда с её поверхности под воздействием солнечного ветра. Такие ледяные кусочки - одна из гипотез возникновения воды на Земле. Учёные так же считают, что ядра этих комет образовались в одно время с солнечной системой. Поэтому они могут быть образцами первичного вещества, из которого образовались планеты и спутники.

Существует и вулканическая гипотеза возникновения воды по всему космосу. Учёные выяснили, что на планетах-гигантах, таких как Сатурн испарения от огромного количества действующих вулканов поднимается намного выше, чем на Земле. Так высоко вода попросту замерзает и уносится в своё космическое путешествие.

Не так давно учёные с помощью инструмента Гершеля обнаружили, что ультрафиолетовое излучение от окружающих звезд может провоцировать распад молекул, таких как окись углерода и кремния, освобождая атомы кислорода. Они в свою очередь объединяются с молекулами водорода, образуя воду.

Однако, каким бы ни был источник возникновения воды как вещества в космических просторах, ясно одно: вода присутствует везде и во всём. Она объединяет всё живое и неживое не только на нашей планете, но и во всей Вселенной.

Ученым удалось выяснить, что содержание воды в нашей Галактике гораздо выше, чем считалось ранее.

Новые измерения показали, что вода занимает третье место среди самых распространенных молекул во вселенной, что в свою очередь дало возможность астрономам произвести расчет содержания элементов в ранее недосягаемых и областях образования новых планетарных систем.

В холодных частях нашей Галактики содержание воды в космосе, было впервые измерено при помощи Инфракрасной Космической Обсерватории, испанскими и итальянскими астрономами. Особо примечателен тот факт, что именно в этих областях образуются звезды по типу схожие с Солнцем, а некоторые из них образуют настоящие системы с несколькими планетами. Средняя температура этих областей лишь на десять градусов выше абсолютного нуля (263 градуса по Цельсию). Такие области называют холодными облаками, потому как в них не массивных звезд, а стало быть, и нет мощного источника тепла. В галактике насчитывается более миллиона подобных облаков.

Также ученым удалось определить, какое количество воды находится в виде газа, а какое в виде льда. Эта информация крайне важна для изучения процесса формирования планетарных систем, потому как лёд и пары воды встречаются в газовых планетах, в атмосферах планет и

В температурных условиях холодных облаков, пары воды обнаружить крайне трудно, т.к. они практически не испускают излучения и не могут быть обнаружены нынешним поколением телескопов. Вдобавок к этому вода в космосе не может существовать в жидкой форме из-за низкой температуры и высокого давления. Поэтому до сих пор в космосе можно было обнаружить только лед. Однако астрономам известно, что пары воды также имеются и в холодных облаках, хоть и в сравнительно небольшом количестве. Для того чтобы грамотно оценить содержание воды в таких местах, необходимо измерить и содержание воды в виде пара.

Для измерения количества паров воды в холодных облаках, ученые решили применить следующую стратегию. Если брать во внимание тот факт, что свет, проходящий через пары воды должен оставить своеобразный «отпечаток» на всем световом потоке, а точнее спектры излучения приносят с собой полосы поглощения. Именно так ученым и удалось обнаружить пары в воды в этих облаках, а заодно и точное содержание воды.

Как оказалось, в холодных облаках воды практически столько же, сколько и в местах активного образования звезд. Самым главным из всей этой информации является то, что после окиси углерода и молекулярного водорода, вода является самой распространенной молекулой. К примеру содержание воды в одном из холодных облаков, массой в тысячу Солнц, количество воды в виде пара и льда соответствует тысяче масс юпитера.

Также ученые определили, что вода в космосе существует преимущественно в виде льда (99 процентов) осевшем в виде конденсата на холодных пылинках, оставшийся процент приходится на газ. Благодаря этим результатам можно окончательно выяснить роль воды в образовании планет.