Тестирование воды: анализ различных твердых состояний воды на других планетах и ​​лунах

Как и на Земле, вода на других планетах, спутниках и даже кометах принимает различные формы в зависимости от множества факторов, таких как давление и температура. Помимо привычного нам газообразного, жидкого и твердого состояний, вода может образовывать другой тип кристаллического твердого вещества, называемый клатрат-гидратом. Хотя они похожи на лед, клатратные гидраты на самом деле имеют небольшие клетки на водной основе, в которых заключены более мелкие молекулы. Эти захваченные «гостевые» молекулы необходимы для сохранения кристаллической структуры клатратных гидратов, которые в противном случае «схлопнулись бы» в обычный лед или воду.

Клатратные гидраты играют решающую роль в эволюции атмосферы планеты или спутника; Летучие газы, такие как метан, хранятся в этих кристаллах и медленно высвобождаются в геологических масштабах времени. Из-за огромного количества времени, необходимого для образования и диссоциации клатратных гидратов при криогенных температурах, оказалось очень трудно проводить эксперименты на Земле, чтобы предсказать их присутствие в других небесных телах.

В недавнем исследовании, опубликованном в Журнал планетарной науки , группа ученых решила эту проблему с помощью комбинации обоих теория и экспериментальные данные. Ведущий ученый, профессор Хидеки Танака из Университета Окаяма, Япония, объясняет: «В течение многих лет мы разрабатывали строгую теорию статистической механики для оценки и прогнозирования поведения клатратных гидратов. В этом конкретном исследовании мы сосредоточились на распространении этой теории на криогенный температурный диапазон - до предела 0 К ».

Важной задачей было теоретическое установление условий для образования и диссоциации клатратных гидратов в условиях термодинамического равновесия при чрезвычайно низких температурах. Это было необходимо для использования известной модели вода / гидрат Сосуществование гостя в клатратных гидратах, предложенное ван дер Ваальсом и Платтиу в 1959 году. Танака, Ягасаки и Мацумото пересмотрели эту теорию, чтобы она соответствовала криогенным условиям, которые будут обнаружены за пределами Земли, и подтвердили ее достоверность на основе термодинамических данных, собранных космическими зондами.

Затем ученые использовали эту новую теорию для анализа состояния воды на спутнике Сатурна Титане, спутниках Юпитера Европе и Ганимеде и Плутоне. Согласно их модели, стабильные формы воды на этих небесных телах представляют собой поразительный контраст. Тогда как Европа и Ганимедсодержат только обычный лед, контактирующий с тонкой атмосферой, вся вода на поверхности Титана и, возможно, Плутона находится в форме клатратных гидратов. «Замечательно, - говорит Танака, - что одно конкретное состояние воды проявляется исключительно на разных спутниковых и планетных поверхностях в зависимости от Температуры И давления. В частности, вода на Титане, кажется, полностью состоит из метана. -содержащие клатрат-гидраты вплоть до поверхности из глубины своего подземного океана ".

Расширение имеющейся теории на клатрат гидратирует до криогенные температуры позволит исследователям подтвердить и пересмотреть текущие интерпретации стабильных водных форм в космическом пространстве и на небесных телах. Эта информация будет иметь важное значение для понимания эволюции планетарных атмосфер, открывая еще один кусок головоломки в нашем стремлении понять эволюцию нашей планеты и остальной Вселенной.

Источник

Назад

Admin

Все о космосе

Похожие новости

Более надежные признаки жизни: лучший класс инструментов для обнаружения признаков жизни на других планетах и ​​лунах

НАСА исследует солнечный ветер с новым взглядом на небольшие солнечные структуры

Вода на Луне: исследования раскрывают ее тип и изобилие, что расширяет планы исследований

Изучение динамики дюн поможет ученым понять топографию Марса

Изображение: Космические эндотелиальные клетки человека

Имя:*

E-Mail:

Отправить