Галактические космические лучи влияют на атмосферу Титана

Исследователи-планетологи раскрыли секрет атмосферы Титана, самой большой из лун Сатурна, использовав для этого радиотелескоп Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA). Команда обнаружила в атмосфере Титана химический отпечаток, который позволяет предположить, что на химические реакции, связанные с образованием азотистых органических молекул, влияют космические лучи из-за пределов Солнечной системы. Это первое визуальное подтверждение таких процессов, и оно помогает лучше понять удивительную среду, существующую на Титане.

Сделанный зондом Cassini снимок сатурнианской луны Титана в видимых длинах волн. © NASA / JPL-Caltech / Space Science Institute

Титан вызывает большой интерес не в последнюю очередь благодаря своей уникальной атмосфере, в пребиотической среде которой присутствует целый ряд органических молекул.

Такахиро Иино, ученый из Токийского университета, и его команда использовали ALMA для изучения химических процессов в атмосфере Титана. Они обнаружили в данных ALMA слабые, но четкие сигналы от ацетонитрила (CH3CN) и его редкого изотопомера CH3C15N.

«Мы обнаружили, что в ацетонитриле частота 14N выше, чем в других азотсодержащих соединениях, таких как HCN и HC3N», - говорит Иино. Это хорошо согласуется с результатами недавно проведенного компьютерного моделирования химических процессов, в которых непосредственное участие принимают высокоэнергетические космические лучи.

Существуют два важных фактора химических процессов в атмосфере: ультрафиолетовый свет от Солнца и космические лучи из-за пределов Солнечной системы. В верхних слоях атмосферы ультрафиолетовое излучение разрушает молекулы азота, которые содержат 15N. Определенная длина волны ультрафиолетового света легко взаимодействует с 14N на больших высотах и ​​при этом поглощается. Следовательно, азотсодержащие соединения, которые образуются на этом уровне, имеют высокую частоту 15N.

В отличие от ультрафиолета, космические лучи проникают глубже в атмосферу и взаимодействуют с молекулами азота, которые содержат 14N. Вследствие этого возникает разница в частоте молекул 14N и 15N. Команда смогла подтвердить, что ацетонитрил в стратосфере содержит больше 14N, чем в других ранее измеренных азотистых молекулах.

«Мы предполагаем, что галактические космические лучи играют важную роль в атмосферах и других небесных тел Солнечной системы», - поясняет Хидео Сагава, доцент Университета Киото Сангё и член исследовательской группы. - «Процесс может быть универсальным, поэтому понимание роли космических лучей на Титане имеет решающее значение для исследования планет вообще».

Титан является одним из самых популярных объектов для наблюдений радиотелескопом ALMA. Данные, полученные с помощью ALMA, обязательно должны быть откалиброваны для устранения колебаний, вызванных изменениями погоды в месте нахождения радиотелескопа и механическими ошибками. Для калибровки во время научных наблюдений самых разных объектов команда регулярно направляет телескоп на яркие источники, такие как Титан. Именно поэтому в научном архиве ALMA накопилось и хранится большое количество данных о Титане. Пользуясь такой возможностью, Иино и его команда просмотрели архивные данные и провели повторный анализ данных Титана, обнаружив в его атмосфере слабые отпечатки очень небольших количеств CH3C15N.

Лунные дома из камня и… мочи

Не только туалетная бумага может быть важным и ценным продуктом. Иногда даже субстанция, для одной из которых эта туалетная бумага предназначена, может раскрыть свой совершенно немыслимый потенциал. Самое новое и невероятное применение: лунный бетон из мочи астронавтов.

Ученые рассматривают разные варианты материалов для строительства баз на Луне и других планетах. © ESA, Foster and Partners

Строительство лунной базы - это настоящий логистический кошмар: транспортировка десятков тысяч тонн бетона на Луну громоздка и чрезвычайно дорога - каждый килограмм материала обойдется чуть менее чем в 20 000 евро.

А это значит, что значительно выгоднее изготавливать строительное вещество прямо на месте стройки. Камней на Луне имеется предостаточно. Из них могут быть получены геополимеры неорганических материалов, которые характеризуются особой стабильностью и долговечностью и, таким образом, представляют собой идеальный базовый материал. К сожалению, на Луне имеется явный дефицит воды, и поэтому ситуация выглядит не такой уж и перспективной - отсутствует пластификатор. И вот теперь команда ученых из ESA под руководством Шимы Пилехвар, похоже, нашла для этих целей подходящее, обильное и постоянно возобновляемое сырье. В специальном журнале Journal of Cleaner Production они опубликовали результаты своих экспериментов с мочевиной (лат. Urea), важным компонентом человеческой мочи.

Мочевина способна расщеплять молекулы водорода и снижать вязкость жидкостей - короче говоря: она позволить им даже при низком потреблении воды течь менее вязко. Исследователи в лабораторных условиях проверили, насколько хорошо это работает применительно к строительным материалам. В отсутствие настоящих лунных камней они использовали искусственный полимер, разработанный Европейским космическим агентством ESA, часть которого они смешали с мочевиной, а часть с другими пластификаторами. Из этой смеси с использованием 3D-печати были изготовлены небольшие цилиндры, и различные слои были наложены друг на друга (см. фото). Такой способ был выбран потому, что будущая лунная среда обитания людей также должна быть создана с помощью такой трехмерной печати, чтобы минимизировать участие человека в строительных работах и, таким образом, снизить опасность для космонавтов.

Образцы лунного бетона. Используя 3-D принтер, исследователи напечатали и сравнили несколько слоев лунного бетона. Оба образца содержат три процента пластификатора: мочевину (слева) и наиболее распространенный пластификатор нафталин (справа). © Shima Pilehvar et al. / Journal of Cleaner Production

По сравнению с обычными пластификаторами, такими как нафталин и поликарбоксилат, мочевинный бетон хорошо показал себя во всех нагрузочных испытаниях. Оказалось, что маленькие цилиндры смогли не только выдержать килограмм веса без деформации; прохождение нескольких циклов замораживания и оттаивания сделало их еще прочнее. Пилевар и ее команда собираются на следующем этапе исследовать более экстремальные колебания температуры, а также продолжить исследования в новом направлении: Насколько хорошо мочевинный бетон справится со своими задачами в вакууме? Сможет ли он защитить обитателей базы от метеоритных дождей и космического излучения? Также остается пока открытым вопрос о том, как будет мочевина извлекаться из мочи, и необходимо ли это вообще, потому что, возможно, и другие компоненты мочи, особенно вода, также могут способствовать стабильности новой лунной базы. Так что вполне вероятно, что будущие астронавты будут мочиться с пониманием того, что это поможет расширить их жизненное пространство на Луне.

ESA и "Роскосмос" перенесли запуск миссии "ExoMars" на два года

Загружается...

Картина дня

))}
Loading...
наверх