Vairāk

8.16: Atmosfēras uz citām planētām - ģeozinātnes

8.16: Atmosfēras uz citām planētām - ģeozinātnes


Procesus, kas ietekmē Zemes atmosfēru, var redzēt arī uz citām planētām. Piemēram, Jupiteram, planētai, kas ir aptuveni 318 reizes masīvāka par Zemi, ir līdzīga atmosfēras cirkulācija zonas un joslas (8.47. Attēls). Uz Jupitera ,. gaišas zonas ir augošu mākoņu virsotņu reģioni, un tumšās zonas ir grimstoša gaisa reģioni. Jupitera augšējā atmosfēra sastāv no ūdeņraža, hēlija un mākoņiem, kas sastāv no amonjaka ledus kristāliem (NH3).


8.47. Attēls. Vēja jostas uz Jupitera.


Eksoplanētas

Astrobioloģija ir daudznozaru joma, ko atzīst Nacionālā Zinātņu akadēmija un atbalsta NASA un Nacionālais zinātnes fonds. 1964. gadā evolucionists Džordžs Geilords Simpsons atteica: [astrobioloģija] "ir" zinātne ", kurai vēl jāpierāda, ka tās priekšmets pastāv." Tomēr simtiem "eksoplanētu" (planētu, kas riņķo ap citām zvaigznēm) atklāšana ir rosinājusi zinātniskos pētījumus par:

  • dzīves veidošanās un attīstība
  • ekstremofila bioloģija
  • planētu veidošanās
  • atmosfēru evolūcija
  • planētu interjers, plākšņu tektonika, magnētisko lauku kā vairogu no saules daļiņu nozīme
  • gaistošo elementu iegūšana un virszemes ūdens aizturēšana
  • Zemei līdzīgu planētu meklēšana.

Pilnīgi iespējams, ka nākamajā desmitgadē astronomi atradīs pirmos pierādījumus dzīvībai uz citām planētām - noteikti ir taisnība, ka pastāv pašreizējās programmas, sākot no atmosfēras ķīmijas mērīšanas uz citām planētām līdz SETI.

Mēs esam izveidojuši starpdisciplināru lekciju sēriju Jēlā, kuras mērķis ir apkopot plašo fakultātes, pētnieku un studentu kompetenci.

Seminārs Origins - 2011. gada rudens

Visi Origins semināri notiks Kline Geology Lab 123. telpā.

  • Otrdiena, 4. oktobris, 16:00: Stīvens Benners - "Ķīmiskie apsvērumi, meklējot dzīvību uz Marsa un Titāna"
  • Trešdien, 26. oktobrī, 14:00: Džeimss Kastings - Vai Zeme ir reta?
  • Ceturtdien, 3. novembrī, 16:00: Viktorija Pļava - Biosaraksti
  • Trešdien, 9. novembrī, 14.00: Džonatans Fortnijs - Exoplanet struktūra
  • Pirmdien, 28. novembrī, 16:00: Sets Šostaks - SETI

Par runātājiem

Stīvens Benners, Izcilais lietišķās molekulārās evolūcijas fonda līdzstrādnieks, savu karjeru veltījis lielu jautājumu par dzīves izcelsmi izpētei. Dr Benner grupa uzsāka sintētisko bioloģiju kā lauku, izgudroja dinamisko kombinatorisko ķīmiju, izveidoja paleomolekulāro bioloģiju un palīdzēja atrast evolucionāro bioinformātiku.

Džonatans Fortnijs, Astronomijas un astrofizikas asociētais profesors Kalifornijas Universitātē Santakrusā, pēta planētu interjeru un atmosfēru Saules sistēmā un ārpus tās. Viņš strādā, lai saprastu planētas kā astrofizisku objektu klasi. Viņa pašreizējais pētījums ir par planētu atmosfēras, interjera un termiskās evolūcijas modelēšanu.

Džeimss Kastings, Pensilvānijas štata universitātes Ģeozinātņu katedras profesors, pēta klimata attīstību un planētas apdzīvojamību. Viņa pētniecības intereses ietver atmosfēras evolūciju, planētu atmosfēru un paleoklimātus. Jaunākās publikācijas ietver grāmatu “Kā atrast apdzīvojamu planētu”.

Viktorija Pļava ir astronomijas asociētais profesors un Vašingtonas Universitātes Astrobioloģijas programmas direktors, kā arī NASA Astrobioloģijas institūta Virtuālās planētu laboratorijas PI. Viņas pētījumi koncentrējas uz planētu atmosfēras un virsmu tālvadības novērojumu iegūšanu un analīzi. Papildus mūsu Saules sistēmas planētu izpētei viņa pēta eksoplanētas, planētu apdzīvojamību un biosignatus.

Sets Šostaks, Ārpuszemes intelekta meklēšanas institūta (SETI) vecākais astronoms, ir iesaistīts dažādos SETI pētījumos un ļoti iesaistīts informācijas centienos. Viņš vada SETI institūta iknedēļas radio šovuVai mēs esam vieni?"un ir daudzu grāmatu un rakstu autors/līdzautors par dzīvības meklējumiem Visumā.

Interesanti raksti

Benners, Stīvens A. u.c. Planētu organiskā ķīmija un biomolekulu izcelsme.
Cold Spring Harb Perspect Biol 20102: a003467. 2010. gada 26. maijs.

Kastings, Džeimss. 8. nodaļa: Primitīvā Zeme. Prebiotiskā evolūcija un astrobioloģija, rediģējuši Džefrijs Tze-Fei Vongs un Atonino Lazcano. & copy2008 Landes Bioscience.


Planētas sastāvu var noteikt ar & hellip

Pirms simts gadiem astronomijā lietas bija ļoti atšķirīgas. Mūsu aprēķini par tālu planētu ātrumu, lielumu, sastāvu un atmosfēru bija nedaudz vairāk kā minējumi, taču mūsu prasmes pagājušajā gadsimtā ir uzlabojušās neticami daudz. Aplūkojot mūsu pašu Saules sistēmu, mēs varam izdarīt ļoti pamatotu minējumu par planētas sastāvu, jo tās ir tik tuvu Zemei. Dažām planētām, piemēram, Marsam un Venērai, mēs esam fiziski bijuši uz virsmas un noteikuši, no kā tie sastāv, bet mēs neesam apmeklējuši daudzu citu mūsu Saules sistēmas kaimiņu virsmu.

Tomēr mēs zinām, kāds ir Zemes sastāvs un lielums, jo īpaši tās blīvums, tāpēc mēs varam izmantot to pašu informāciju salīdzinājumā ar citām planētām. Ja mēs atrodam Zemes izmēra planētu ar tādu pašu blīvumu, tad varam pieņemt, ka tās ir izgatavotas no līdzīgām sastāvdaļām (silikāta iezis, kas ieskauj dzelzs un niķeļa kodolu). Ja zvaigzne ir daudz masīvāka, bet mazāk blīva, tad tā, visticamāk, ir gāzes gigants (piemēram, Jupiters, Saturns, Urāns) un, iespējams, sastāv no vieglākiem elementiem, piemēram, ūdeņraža un hēlija, kas ieskauj akmeņainu vai izkausētu metāla kodolu .

Tomēr planētas blīvuma noteikšana ir vēl viens sarežģīts jautājums, jo mums ir jāzina planētas masa un tilpums. Pamatojoties uz to, ko esam iemācījušies par orbītām un Ņūtona fizikas likumiem, mēs varam aprēķināt planētas masu, pamatojoties uz tās ietekmi uz tās sākotnējo zvaigzni. Kad planēta riņķo ap zvaigzni, zvaigznei ir neliela pievilkšanās, ko izraisa planētas masa un rsquos kustība. Šī svārstība ir saistīta ar to, ka planēta velk uz zvaigzni, nedaudz mainot savu ātrumu, šīs ātruma izmaiņas var ārkārtīgi precīzi noteikt planētas objekta masu, pamatojoties uz mūsu zināšanām par sarkanās nobīdes un zilās nobīdes parādībām, ko parasti sauc par Doplera efektu. (Uzziniet vairāk par Doplera efektu šeit).

Sarkanās un zilās maiņas diagramma (Foto kredīts: wired.com)

Tomēr apjoms ir nedaudz mazāk precīza zinātne. Vērojot aptumsumus (kad planēta iet zvaigznes priekšā) vai mēness iet garām planētai, mēs varam noteikt šīs krustošanās izraisīto gaismas aptumšošanos. Kad planēta iet garām zvaigznei, tā aizsedz noteiktu zvaigžņu virsmas daļu, ko var izmērīt, un var noteikt diametru. Kad ir aprēķināts diametrs un pieņemta lodes forma, tilpumu var nedaudz precīzi izmērīt.

Ņemot vērā tilpumu un masu, blīvumu var aprēķināt, sniedzot priekšstatu par to, kāds tas ir (planēts, izkusis, Zemei līdzīgs, gāzes gigants vai kaut kas cits). Pamatojoties uz šo mērījumu, mēs varam izdarīt pamatotus minējumus par to, kāda veida elementi būtu atrodami uz virsmas.


10 lietas: planētu atmosfēra

Katru reizi, kad ieelpojat svaigu gaisu, to ir viegli aizmirst, un jūs to varat droši izdarīt Zemes un rsquos atmosfēras dēļ. Dzīve uz Zemes nevarētu pastāvēt bez šī aizsargapvalka, kas mūs silda, ļauj mums elpot un pasargā mūs no kaitīga starojuma un citām lietām.

Kas padara Zemes un rsquos atmosfēru īpašu un kā salīdzina citas planētas un rsquo atmosfēras? Šeit ir 10 sīkumi:

1. Ieslēgts Zeme, mēs dzīvojam troposfērā, kas ir vistuvākais atmosfēras slānis Zemei un rsquos virsmai. & ldquoTropos & rdquo nozīmē & ldquochange, & rdquo un nosaukums atspoguļo mūsu pastāvīgi mainīgos laika apstākļus un gāzu maisījumu. Tas ir 5–9 jūdzes (8–14 kilometrus) biezs atkarībā no tā, kur atrodaties uz Zemes, un tas ir blīvākais atmosfēras slānis. Kad mēs elpojam, mēs uzņemam gaisa maisījumu, kurā ir aptuveni 78 procenti slāpekļa, 21 procents skābekļa un 1 procents argona, ūdens tvaiki un oglekļa dioksīds. Vairāk par Zemi un rsquos atmosfēru & rsaquo

2. Marss ir ļoti plāna atmosfēra, gandrīz viss oglekļa dioksīds. Sakarā ar Red Planet & rsquos zemo atmosfēras spiedienu un nelielu metāna vai ūdens tvaiku daudzumu, lai pastiprinātu vāju siltumnīcas efektu (sasilšana, kas rodas, kad atmosfēra notver siltumu, kas izstaro no planētas uz kosmosu), Marsa un rsquo virsma paliek diezgan auksta, vidējā virsmas temperatūra ir aptuveni -82 grādi pēc Fārenheita (mīnus 63 grādi pēc Celsija). Vairāk par siltumnīcas efektu un rsaquo

3. Venera& rsquo atmosfērā, piemēram, Marsā un rsquo, ir gandrīz viss oglekļa dioksīds. Tomēr Venēras atmosfērā ir aptuveni 154 000 reižu vairāk oglekļa dioksīda nekā Zemes (un aptuveni 19 000 reizes vairāk nekā Marsā), radot aizbēgušu siltumnīcas efektu un virsmas temperatūru, kas ir pietiekami karsta, lai izkausētu svinu. Izbēgušais siltumnīcas efekts ir tad, kad planētas atmosfēra un virsmas temperatūra turpina pieaugt, līdz virsma kļūst tik karsta, ka tās okeāni vārās. Vairāk par siltumnīcas efektu un rsaquo

4. Jupiters domājams, ka tās "jautājumos" ir trīs atšķirīgi mākoņu slāņi (kas sastāv no amonjaka, amonija hidrosulfīda un ūdens), kas kopā aptver aptuveni 71 jūdzes (44 jūdzes). Planēta ātri griežas un griežas reizi 10 stundās, un tā rada spēcīgas strūklu plūsmas, atdalot tās mākoņus tumšās joslās un gaišās zonās, kas aptver planētas apkārtmēru. Vairāk par Jupiteru un rsaquo

5. Saturns un rsquos atmosfēra un mashash NASA un rsquos Cassini kosmosa kuģis beidza savus 13 ārkārtējos planētas izpētes gadus, un mdash ir dažas neparastas iezīmes. Tās vēji ir vieni no ātrākajiem Saules sistēmā, sasniedzot ātrumu 1 118 jūdzes (1800 kilometrus) stundā. Saturns var būt vienīgā planēta mūsu Saules sistēmā ar siltu polāro virpuli (virpuļojošas atmosfēras gāzes masa ap polu) gan ziemeļu, gan dienvidu polos. Turklāt virpuļiem ir & ldquoeye-sienas mākoņi, & rdquo, padarot tos viesuļvētrai līdzīgas sistēmas, piemēram, uz Zemes.

Vēl viena unikāli pārsteidzoša iezīme ir sešstūra formas strūklas plūsma, kas ieskauj Ziemeļpolu. Turklāt aptuveni ik pēc 20 līdz 30 Zemes gadiem Saturnā notiek milzu vētra (liela vētra, kas var ilgt daudzus mēnešus). Vairāk par Saturnu un rsaquo

6. Urāns zilganzaļo krāsu iegūst no aukstās metāna gāzes atmosfērā un augstu mākoņu trūkuma. Planētas un rsquos minimālā troposfēras temperatūra ir 49 Kelvins (mīnus 224,2 grādi pēc Celsija), tādēļ dažviet tā ir pat vēsāka par Neptūnu. Tās vēji pie ekvatora virzās atpakaļ, pūšot pret planētu un rsquos rotāciju. Tuvāk poliem vēji virzās uz priekšu un plūst ar planētas un rsquos rotāciju. Vairāk par Urānu un rsakvo

7. Neptūns ir mūsu Saules sistēmas vējaināka planēta. Neskatoties uz lielo attālumu un zemo enerģijas patēriņu no Saules, vēja ātrums pie Neptūna pārsniedz 1200 jūdzes stundā (2000 kilometru stundā), padarot tos trīs reizes spēcīgākus par Jupiteru un rsquos un deviņas reizes spēcīgākus par Zemi un rsquos. Pat visspēcīgākie Zemes vēji pūta tikai aptuveni 250 jūdzes stundā (400 kilometri stundā). Arī Neptūna un rsquos atmosfēra ir zila tādu pašu iemeslu dēļ kā Urāna un rsquo atmosfēra. Vairāk par Neptūnu un rsaquo

8. WASP-39b, karsta, uzpūsta, Saturna līdzīga eksoplanēta (planēta ārpus mūsu Saules sistēmas) aptuveni 700 gaismas gadu attālumā, acīmredzot tās atmosfērā ir daudz ūdens. Faktiski zinātnieki lēš, ka tajā ir aptuveni trīs reizes vairāk ūdens nekā Saturnā. Vairāk par šo eksoplanetu un rsaquo

9. Laika prognoze & ldquokarstie Jupiters& rdquo & mdashblisterering, Jupiteram līdzīgas eksoplanētas, kas riņķo ļoti tuvu savām zvaigznēm, un mdashmight var minēt mākoņainas naktis un saulainas dienas ar maksimālo 2400 grādu pēc Fārenheita (aptuveni 1300 grādi pēc Celsija vai 1600 Kelvina). To mākoņu sastāvs ir atkarīgs no to temperatūras, un pētījumi liecina, ka mākoņi ir sadalīti nevienmērīgi. Vairāk par šīm eksoplanētām un rsaquo

10. 55 Kankri e, a & ldquosuper Earth & rdquo eksoplanēta (planēta ārpus mūsu Saules sistēmas ar diametru starp Zemi un rsquos un Neptūnu & rsquos), kas var būt pārklāta ar lavu, visticamāk, atmosfērā ir slāpeklis, ūdens un pat skābeklis un ndashmolecules, kas atrodamas mūsu atmosfērā, bet ar daudz augstāku temperatūru. Riņķojot tik tuvu savai saimniekzvaigznei, planēta nevarēja uzturēt šķidru ūdeni un, iespējams, nespēs uzturēt dzīvību. Vairāk par šo eksoplanetu un rsaquo


Ozona koncentrācija un ultravioletās plūsmas uz Zemes līdzīgām planētām ap citām zvaigznēm

Saistītā radiācijas-konvekcijas/fotoķīmiskā modelēšana tika veikta Zemei līdzīgām planētām, kas riņķo ap dažāda veida zvaigznēm (Saule kā G2V, F2V un K2V zvaigzne). Tika simulētas O (2) koncentrācijas, kas no 1 līdz 10 (-5) reizes pārsniedz pašreizējo atmosfēras līmeni (PAL). Rezultāti tika izmantoti, lai aprēķinātu redzamos/gandrīz IR un termiskos IR spektrus, kā arī virsmas UV plūsmas un relatīvās devas likmes eritēmai un DNS bojājumiem. Attiecībā uz spektrālo izšķirtspēju un jutīgumu, kas pašlaik ir plānots pirmās paaudzes sauszemes planētu noteikšanas un raksturošanas misijām, mēs atklājam, ka O . O (3) vajadzētu būt redzamam termo-IR atmosfērā, kas satur vismaz 10 (-3) PAL O (2). Nav sagaidāms, ka CH (4) būs novērojams 1 PAL O (2) atmosfērā, piemēram, mūsdienu Zemes atmosfērā, bet to var novērot termiski IR viļņu garumos "vidēja proterozoja tipa" atmosfērā, kas satur aptuveni 10 (-1) PAL no O (2). Tādējādi gan O (3), gan CH (4) vienlaicīga noteikšana, kas tiek uzskatīta par uzticamu dzīves norādi, ir iespējamības robežās. Augstas O (2) planētas, kas riņķo ap K2V un F2V zvaigznēm, ir labāk aizsargātas no virsmas UV starojuma nekā mūsdienu Zeme. F2V gadījumā zvaigžņu augsto UV spilgtumu vairāk nekā kompensē daudz biezāks ozona slānis. Ja O (2) līmenis ir zemāks par aptuveni 10 (-2) PAL, planētas ap visiem trim zvaigžņu veidiem ir pakļautas augstas virsmas UV plūsmām, un F2V planēta rada bioloģiski visbīstamāko starojuma vidi. Tādējādi, lai gan attīstīta dzīve teorētiski ir iespējama uz planētām ar augstu O (2) ap F zvaigznēm, nav acīmredzams, ka tā attīstītos tāpat kā uz Zemes.


Planētas ar potenciāli elpojošu atmosfēru

Šis pavediens ir vienkāršs, vienkārši ievietojiet planētas vai pavadoņus, kuru atmosfēra šķiet elpojoša.

Planētas ar potenciāli elpojošu atmosfēru

Jā, šīs ir jautras lietas, kuras meklēt, un ļoti grūti atrast. Mums bija pavediens par to vecajā forumā kopā ar labu informāciju par izdzīvošanas robežām. Zemāk es nokopēšu dažus no tiem.

Triks, lai redzētu, vai gaiss ir elpojošs vai nē, ir pārbaudīt cilnes info & gt atmosfēra otro sleju, kas parāda daļējs spiediens no šīs gāzes. Daļējs spiediens nozīmē, cik lielu daļu no kopējā virsmas spiediena rada konkrētā gāze. Piemēram, ja kopējais spiediens ir 2 atm un sastāvs ir 90% skābekļa un 10% CO2, tad skābekļa parciālais spiediens ir 1,8 atm, bet CO2 daļējais spiediens ir 0,2 atm.

Mēs varam tikt galā ar daļēju spiedienu O2 no 0,1 līdz 0,6 atm.
CO2 gadījumā mums vajag mazāk par 0,05 atm.
SO2 (sēra dioksīdam) jābūt zem 10–6. (Ļoti mazs!)
un H2S (sērūdeņradis) robeža ir aptuveni 10-4.

Šiem visiem ir neskaidras robežas, kurās jūs varētu izdzīvot vismaz kādu laiku:

Diemžēl tas nozīmē, ka gaiss uz jūsu planētas nav elpojošs. Tas patiesībā ir pārāk daudz skābekli un pārāk daudz CO2 un SO2. (SO2 gandrīz vienmēr ir pārāk augsts, salīdzinot ar pašreizējo atmosfēras paaudzi -ir ārkārtīgi grūti atrast planētas, kur tas ir zem 10–6.)

Šī bija pirmā planēta ar elpojošu gaisu. lai gan tā ir ļoti auksts:

Un vairāki cilvēki ir atraduši planētas, kas atrodas ļoti tuvu vai kur gaiss ir elpojošs, izņemot SO2. Mēs varam iedomāties, ka tie ir apdzīvojami tikai ar respiratoru, lai tiktu galā ar toksisko sastāvdaļu.

Pievienots: Ir atrastas vēl dažas elpojošas atmosfēras, tostarp Gnargenox mērena teritorija!


Aukstākā planēta

Neptūns, Saules sistēmas aukstākā planēta. Attēlu kredīts: Vadims Sadovski/Shutterstock.com

Aukstākā planēta mūsu Saules sistēmā ir Neptūns. Kā vistālākā planēta no Saules Neptūns no saules stariem nesaņem siltumu gandrīz nemaz. Tādējādi tai ir ārkārtīgi zema vidējā temperatūra, kas atrodas pie negatīva 331 grāda pēc Fārenheita, un to galvenokārt veido ledus un saldētas vielas. Neptūns ir tik tālu no saules, aptuveni 2,8 miljardu jūdžu attālumā, ka tā ir vienīgā planēta, kuru nevar redzēt tikai ar cilvēka aci. Tā ir gaistoša planēta ar strauju rotāciju no 16 stundām līdz vienai Zemes dienai, un tai ir intensīvs brāzmains vējš, kas plūst cauri tās gāzveida atmosfērai. Sakarā ar to un tās auksto temperatūru Neptūns nespēj uzturēt dzīvību tādu, kādu mēs to zinām.


Atmosfēras sastāvs

Kad saules gaisma atstarojas no milzu planētu atmosfēras, atmosfēras gāzes atstāj savus pirkstu nospiedumus un gaismas spektru. Jovas planētu spektroskopiskie novērojumi sākās deviņpadsmitajā gadsimtā, taču ilgu laiku astronomi nespēja interpretēt novērotos spektrus. Vēl pagājušā gadsimta 30. gados šajos spektros fotografētās ievērojamākās iezīmes palika neidentificētas. Tad labāki spektri atklāja metāna molekulu klātbūtni (CH4) un amonjaks (NH3) Jupitera un Saturna atmosfērā.

Sākumā astronomi domāja, ka metāns un amonjaks varētu būt šīs atmosfēras galvenās sastāvdaļas, bet tagad mēs zinām, ka ūdeņradis un hēlijs patiesībā ir dominējošās gāzes. Neskaidrības radās tāpēc, ka ne ūdeņradim, ne hēlijam nav viegli nosakāmas spektrālās iezīmes redzamajā spektrā. Tikai tad, kad Voyager kosmosa kuģis izmērīja Jupitera un Saturna tālo infrasarkano staru spektru, varēja atrast ticamu nenotveramā hēlija pārpilnību.

Abu atmosfēru kompozīcijas parasti ir līdzīgas, izņemot to, ka uz Saturna hēlija nokrišņu rezultātā ir mazāk hēlija, kas veicina Saturna iekšējo enerģijas avotu. Visprecīzākos kompozīcijas mērījumus uz Jupitera veica Galileo ieejas zonde 1995. gadā, tāpēc mēs zinām labākus Jovas atmosfēras elementu pārpilnības, nekā mēs zinām Saules elementus.

Džeimss Van Alens: vairākas planētas zem viņa jostas

Fiziķa Džeimsa karjera Van Alens aptvēra kosmosa laikmeta dzimšanu un izaugsmi, un viņam bija liela nozīme tā attīstībā. Van Allens, dzimis Aiovā 1914. gadā, ieguva doktora grādu Aiovas universitātē. Pēc tam viņš strādāja vairākās pētniecības iestādēs un Otrā pasaules kara laikā dienēja Jūras spēkos.

1. attēls: Džeimss Van Allens (1914–2006). Šajā 1950. gadu fotogrāfijā Van Allenam ir “rockoon. ” (kredīts: Frederika V. Kenta kolekcijas darbu modifikācija, Aiovas Universitātes Arhīvs)

Pēc kara Van Alens (1. attēls) tika iecelts par Aiovas universitātes fizikas profesoru. Viņš un viņa līdzstrādnieki sāka izmantot raķetes, lai izpētītu kosmisko starojumu Zemes ārējā atmosfērā. Lai sasniegtu ārkārtīgi lielus augstumus, Van Allens izstrādāja tehniku, kurā balons paceļas un pēc tam palaiž nelielu raķeti (raķete tiek saukta par “trockoon ”).

Vakariņās 1950. gada vakarā Van Allens un vairāki kolēģi nāca klajā ar ideju par Starptautisko ģeofizikas gadu (IGY) - iespēju zinātniekiem visā pasaulē koordinēt savus Zemes fizikas pētījumus, jo īpaši pētījumus, kas veikti lielā augstumā. 1955. gadā ASV un Padomju Savienība apņēmās palaist Zemes orbītā esošu satelītu IGY laikā-sacensībās, ar kurām sākās tā sauktā kosmosa sacensība. IGY (pagarināts līdz 18 mēnešiem) notika no 1957. gada jūlija līdz 1958. gada decembrim.

Padomju Savienība uzvarēja sacensību pirmajā aplī, 1957. gada oktobrī palaižot Sputnik 1. ASV valdība mudināja savus zinātniekus un inženierus uz vēl lielākiem centieniem iegūt kaut ko kosmosā, lai saglabātu valsts prestižu. Tomēr ASV primārajai satelītu programmai Vanguard radās grūtības: katra tās agrīnā palaišana avarēja vai eksplodēja. Vienlaikus otra raķešu inženieru un zinātnieku komanda mierīgi strādāja pie militārās nesējraķetes ar nosaukumu Jupiter-C. Van Allens vadīja instrumentu dizainu uz neliela satelīta, ko šis transportlīdzeklis nesīs. 1958. gada 31. janvārī Van Alena Explorer 1 kļuva par pirmo ASV pavadoni kosmosā.

Atšķirībā no Sputnik, Explorer 1 bija aprīkots zinātniski mērīt augstas enerģijas uzlādētas daļiņas virs atmosfēras. Van Allens un viņa komanda atklāja ļoti uzlādētu daļiņu joslu, kas ieskauj Zemi, un tagad šīs jostas nes viņa vārdu. Šis pirmais kosmosa programmas zinātniskais atklājums padarīja Van Allena vārdu zināmu visā pasaulē.

Van Allens un viņa kolēģi turpināja izmērīt magnētisko un daļiņu vidi ap planētām, izmantojot arvien sarežģītākus kosmosa kuģus, tostarp 10. un 11. pionieri, kas veica izpētes pētījumus par Jupitera un Saturna vidi. Daži zinātnieki ap šīm planētām apzīmē uzlādēto daļiņu zonas kā Van Allena jostas tāpat. (Reiz, kad Van Allens lasīja lekciju Arizonas universitātē, planētas zinātnes maģistranti viņam jautāja, vai viņš atstās jostu skolā. Tagad tā ar lepnumu tiek parādīta kā universitātes “Van Allen josta.) 8221)

Van Alens bija spēcīgs kosmosa zinātnes atbalstītājs un daiļrunīgs amerikāņu zinātnieku aprindu vecākais pārstāvis, brīdinot NASA neveltīt visus spēkus cilvēku lidojumiem kosmosā, bet izmantot arī robotu kosmosa kuģi kā produktīvus instrumentus kosmosa izpētei.


2 atbildes 2

Nepieciešamā “formula” būtībā attiecas uz to, ko mēs saucam par daļēju spiedienu. Runājot par cilvēka izdzīvošanas spējām, tas ir galvenais “pasākums”, kas jums jāņem vērā, plānojot savu atmosfēru.

O2 jūras līmenī veido aptuveni 0,21 bāra spiedienu (ir 1 bāra spiediens, O2 ir 21% no šī maisījuma). Minimums, ko cilvēki var droši izturēt, ir aptuveni 0,16 bāri, un jebkurš augstāks par 0,30 bāriem ilgstoši rada problēmas cilvēka bioloģijā.

Tātad - ja jūsu planētai ir ZEMA spiediena atmosfēra, tad tīra O2 atmosfēra ir piemērota. Šī iemesla dēļ Apollo misijas varēja droši veikt tīrā skābekļa vidē, un kosmosa kuģa kabīnēs nebija spiediena līdz jūras līmenim. Viņi spieda tos līdz aptuveni 0,3 ATM (0,3 bāriem), tāpēc spiediena starpība starp kuģa iekšpusi un telpas vakuumu nebija tik liela, kas nozīmē, ka tiem nebija jābūt tik spēcīgiem (lasīt kā smagiem).

Protams, jūsu dabiskā atmosfēra nebūs tīrs O2, un, ja tā ir, jūs jebkurā gadījumā nevēlaties tur dzīvot, jo tas nozīmē, ka nav nekā, kas patērē O2, kas, iespējams, nozīmē, ka tur arī nav nekā, kas to varētu ražot. Noteikti “ņem līdzi savus augus” scenārijs.

Palielinoties spiedienam, jāpalielinās arī jūsu inertajām (vai vismaz slikti reaģējošajām) gāzēm. Uz Zemes tas ir slāpeklis. Tas nav inerts, bet jūras līmeņa spiedienā tas nereaģē ar mūsu sistēmām. Tomēr, palielinot spiedienu, slāpeklis kļūst par narkotiku pie augsta daļējā spiediena (ūdenslīdēji to visu zina), kas nozīmē, ka jūs to nevarat izmantot, lai atšķaidītu O2, ja jūsu spiediens ir daudz augstāks nekā Zemes spiediens.

Dziļi redzot, ka ūdenslīdēji elpošanas maisījumā sajauc citas inertas gāzes, lai to apmierinātu, dodoties dziļi vietās, kur gaiss, ko viņi elpo, ir pakļauts ievērojamam spiedienam.

Tas atstāj tikai toksiskas gāzes. Oglekļa dioksīds, hlors un citi nevar pastāvēt vairāk kā tikai nelielā daudzumā, lai cilvēki varētu normāli funkcionēt. Labāk tos izslēgt, cik vien iespējams.

Tātad, ņemot vērā visu, jūsu formula (pamatojoties uz atmosfēras spiedienu) izskatās šādi.

0,16 līdz 0,3 bāri skābeklis (nepieciešams)
0,30 līdz 0,8 bāri slāpeklis (pēc izvēles)

Inertas gāzes pēc garšas (līdz sliekšņa spiedienam, kas apgrūtina cilvēku darbību neatkarīgi no tā)

Neliels daudzums CO2, hlora utt. (Maksimums, vēlams, nav)

Strādājot pie šīs formulas, jūs principā varat sajaukt un saskaņot ideālu atmosfēru, vispirms izlemjot par savu atmosfēras spiedienu, pievienojot O2 un pēc tam pievienojot citas gāzes atbilstoši iepriekš minētajām proporcijām, līdz jūsu spiediens ir sasniegts.

Tātad, apskatīsim dažas atsevišķas prasības:

Spiediens: par laimi mums, cilvēkiem, atpūtas un profesionālos nolūkos regulāri nonāk ekstremālā spiediena vidē. Es, protams, runāju par niršanu un kāpšanu kalnos. Attiecībā uz mūsu apakšējo robežu es ņemtu zemes augstāko cilvēku dzīvesvietu 6000 m vai aptuveni 0,8 atmosfēras robežās, un mūsu augšējai robežai es ņemtu zemo niršanas dziļumu 30 m, ja slāpekļa narkozes komplekti, kuros ir aptuveni 4 atmosfēras, ņemiet vērā šīs vērtības mainīsies atkarībā no jūsu atmosfēras sastāva.

Skābeklis: šim nolūkam es pieņemšu OSHA pieņemamo līmeni no 19,5% līdz 23,5% skābekļa koncentrāciju kā "drošu". Lai gan tikai paturot prātā, šeit ir svarīgs skābekļa daļējais spiediens, tāpēc jūs patiešām vēlaties 0,195-0,235 skābekļa atmosfēras. Tas nozīmē, ka, ja jūsu atmosfēras spiediens ir 3 atmosfēras, jūs vēlaties, lai tas būtu izgatavots no aptuveni 7 procentiem skābekļa (dodiet vai ņemiet).

Kas ir "cits"?: Šis galīgais procents ir ļoti atkarīgs no tā, kas patiesībā ir pārējais. Piemēram, argonu jūs varētu lietot līdz 50%, jo tas ir inerts, bet hloram pat nevajadzētu reģistrēties procentos. Bet īsumā, kamēr “cits” nav toksisks tādā koncentrācijā, kādā tas ir, tas var būt tik augsts, cik viņam patīk

N2?: lai būtu pilnīgi godīgs, patiesībā nevajag tik daudz slāpekļa. tas ir gandrīz pilnīgi inerti cilvēki, kuriem tas nav vajadzīgs. Krievijas kosmosa programma sākotnēji izmantoja atmosfēru bez slāpekļa vienkārši tāpēc, ka to bija lētāk nogādāt kosmosā. Tas nozīmē, ka augiem ir vajadzīgs slāpeklis, un cilvēkiem ir vajadzīgi augi, tāpēc nav ieteicams to pilnībā izlaist, saglabājot dažus procentus.

Rediģēt uzturēšanās ilgums: Ir vērts atzīmēt, ka tas atšķirsies atkarībā no jūsu definīcijas "izdzīvot" un "cilvēks". Jūs varat nedaudz paplašināt robežas īsākai vai vairāku paaudžu uzturēšanās laikam, ja vēlaties ļaut cilvēkiem pielāgoties jūsu jaunajai atmosfērai. Ja jūs skaitāt kiborgus un bioloģisko formēšanu, tad jūs principā varat mainīt savu atbildi uz “viss”

Tas viss, iespējams, ir arī nedaudz nepareizi, jo, lieki piebilst, ka neviens nevēlas veikt plašu pārbaudi, kurā atmosfēra varētu kaitēt cilvēku ilgtermiņa apdzīvošanai, tāpēc ņemiet vērā manus aprēķinus ar lielu sāls graudu.


ASJC Scopus priekšmetu jomas

  • APA
  • Standarta
  • Hārvarda
  • Vankūvera
  • Autors
  • BIBTEX
  • RIS

In: Astrophysical Journal, Vol. 899, Nr. 1, 54, 10.08.2020.

Pētījuma rezultāts: ieguldījums žurnālā ›Raksts› salīdzinošs pārskats

T1-dinamiskās protoatmosfēras ap mazmasas planētām ar ekscentriskām orbītām

AU - Marleau, Gabriel Dominique

N2 - Protoplanētas spēj uzņemt pirmatnējo atmosfēru, ja tās ir iestrādātas gāzveida protoplanetārajā diskā. Protoatmosfēras veidošanās un struktūra ir pakļauta planētas diska videi un orbitālajai ietekmei. Jo īpaši, ja planētas atrodas ekscentriskās orbītās, to ātrums attiecībā pret gāzi var pārsniegt skaņas ātrumu. Planētas rada atmosfēru atturošus priekšgala satricinājumus. Mēs pētām protoatmosfēras uz mazas masas planētām ar ekscentriskām orbītām ar radiācijas-hidrodinamikas simulācijām. Tiek izveidots protoatmosfēras 2D starojuma modelis ar tabulas tabulas dūmainību gāzei un putekļiem. Risinājumi atklāj liela mēroga gāzes pārstrādi priekšgala šoka konstrukcijas iekšpusē. Atmosfēras uz ekscentriskām planētām parasti ir par trim līdz četrām kārtām mazāk masīvas nekā uz planētām ar apļveida orbītām. Tomēr kopumā virsskaņas vide ir labvēlīga planētām, lai saglabātu agrīnu stabilu atmosfēru, nevis kaitētu, jo pastāvīga gāzes padeve caur pārstrādes plūsmu. Mēs arī kvantitatīvi pētām, kā šādu atmosfēru ietekmē planētas ātrums attiecībā pret gāzi, planētas masa un fona gāzes blīvums. Mūsu laika atkarīgās simulācijas izseko protoatmosfēras orbītas attīstību, mainoties planētas diska parametriem visā orbītā. Atmosfēras īpašības uzrāda svārstīgus modeļus, planētai ceļojot pa ekscentrisku orbītu, ar fāzes nobīdi. Rezumējot, zemas masas ekscentriskas planētas var saglabāt nelielu proto-atmosfēru, neskatoties uz priekšgala triecienu noņemšanas ietekmi. Atmosfēra vienmēr ir savienota ar diska gāzi un mijiedarbojas ar to. Šie atklājumi sniedz svarīgu ieskatu par migrācijas un izkliedes ietekmi uz planētu proto-atmosfēru.

AB - protoplanētas spēj uzņemt pirmatnējo atmosfēru, ja tās ir iestrādātas gāzveida protoplanetārajā diskā. Protoatmosfēras veidošanās un struktūra ir pakļauta planētas diska videi un orbitālajai ietekmei. Jo īpaši, ja planētas atrodas ekscentriskās orbītās, to ātrums attiecībā pret gāzi var pārsniegt skaņas ātrumu. Planētas rada atmosfēru atturošus priekšgala satricinājumus. Mēs pētām protoatmosfēras uz mazas masas planētām ar ekscentriskām orbītām ar radiācijas-hidrodinamikas simulācijām. Tiek izveidots protoatmosfēras 2D starojuma modelis ar tabulas tabulas dūmainību gāzei un putekļiem. Risinājumi atklāj liela mēroga gāzes pārstrādi priekšgala šoka konstrukcijas iekšpusē. Atmosfēras uz ekscentriskām planētām parasti ir par trim līdz četrām kārtām mazāk masīvas nekā uz planētām ar apļveida orbītām. Tomēr kopumā virsskaņas vide ir labvēlīga planētām, lai saglabātu agrīnu stabilu atmosfēru, nevis kaitētu, jo pastāvīga gāzes padeve caur pārstrādes plūsmu. Mēs arī kvantitatīvi pētām, kā šādu atmosfēru ietekmē planētas ātrums attiecībā pret gāzi, planētas masa un fona gāzes blīvums. Mūsu laika atkarīgās simulācijas izseko protoatmosfēras orbītas attīstību, mainoties planētas diska parametriem visā orbītā. Atmosfēras īpašības uzrāda svārstīgus modeļus, planētai ceļojot pa ekscentrisku orbītu, ar fāzes nobīdi. Rezumējot, zemas masas ekscentriskas planētas var saglabāt nelielu proto-atmosfēru, neskatoties uz priekšgala triecienu noņemšanas ietekmi. Atmosfēra vienmēr ir savienota ar diska gāzi un mijiedarbojas ar to. Šie atklājumi sniedz svarīgu ieskatu par migrācijas un izkliedes ietekmi uz planētu proto-atmosfēru.


Skatīties video: BAISIAUSIOS ir KEISČIAUSIOS JŪRŲ BŪTYBĖS