Вода покидает тёплые планеты — станет ли Земля похожа на Марс?

8 870 просмотров

sunlight-earths-oceans

Две ближайшие к Земле планеты — Венера и Марс — однажды имели огромные океаны, простирающиеся на многие миллионы квадратных километров. Но все планеты с жидкой водой на поверхности очень хрупкие. Венера не смогла удержать свои океаны, и они улетучились в космос. Недавно мы узнали, что и Марс потерял большую часть своей воды, после чего превратился в сухую и холодную пустыню.

А ты, Земля? Как насчёт тебя? Даже не так: как насчёт нас? Какое будущее уготовано для самого ценного ресурса нашей планеты? Можем ли мы растратить незаменимые резервы воды и превратить Землю в пустыню, похожую на Венеру или Марс?

Если парниковой эффект ещё немного поднимет температуру планеты, вода может начать улетучиваться в космос.

Вода на молекулярном уровне

Вещество, которое мы называем водой, состоит из двух атомов водорода и одного атома кислорода. Ядро атома водорода состоит из одного положительно заряженного протона, и вокруг него вращается один отрицательно заряженный электрон. Тем не менее в ядре может также содержаться один незаряженный нейтрон. Даже с этим нейтроном заряд ядра остаётся положительным, но есть одно важное отличие: атом с нейтроном в ядре гораздо тяжелее обычного атома водорода.

Химики называют такой «тяжёлый» водород дейтерием. Во всех химических реакциях дейтерий ведёт себя так же, как и обычный водород; он просто тяжелее. Если в молекуле воды заменить атомы водорода дейтерием, она останется такой же на вкус, ей всё так же можно будет поливать цветочки — с той лишь разницей, что она станет тяжелее.

И всё дело в этом дополнительном весе: сила тяжести притягивает дейтерий сильнее, чем обычный водород. Когда дейтерий и водород находятся в атмосфере нашей планеты, водород поднимается гораздо выше. И если гравитация планеты недостаточно сильная — как, например, у Венеры, Земли и Марса — обычный водород может подняться так высоко, что уже не вернётся назад и покинет планету. Дейтерий же будет удержан гравитацией планеты.

Первоначальное соотношение водорода к дейтерию

В 1995 году зонд NASA «Галилео» измерил соотношение водорода к дейтерию в атмосфере Юпитера. Результаты измерений говорят о соотношении 40 тысяч к одному. Юпитер — такая массивная планета, что её не могут покинуть ни водород, ни дейтерий. Поэтому учёные-планетологи уверены, что все планеты Солнечной системы сформировались с таким соотношением водорода к дейтерию.

Таким образом, все планеты земной группы в момент своего формирования содержали атомы водорода и дейтерия в пропорциях 40 тысяч к одному. Давайте подсчитаем: если бы мы хотели сделать 20 тысяч молекул воды, нам понадобилось бы 40 тысяч атомов водорода (из которых, согласно вышеупомянутому соотношению, 39 999 атомов водорода и один атом дейтерия) и 20 тысяч атомов кислорода. Из этого количества атомов можно сделать 19 999 молекул воды H2O и одну молекулу «тяжёлой воды» HDO, где водород замещён дейтерием.

Реальное соотношение

Если вы зачерпнёте стакан воды из любого океана Земли, любого озера на любом континенте, из альпийского ледника или йеллоустонского гейзера, соотношение атомов водорода к дейтерию в нём будет 6250 к одному. Не 40 000 к одному.

Почему так? Когда-то давно наша планета содержала огромное количество водорода. Постепенно атомы водорода покидали Землю, снижая соотношение с первоначальных 40 000 к 1 до 6250 к 1. Таким образом, к настоящему моменту Земля уже потеряла 80% своего водорода, а поскольку на нашей планете водород содержится главным образом в воде, потеря водорода эквивалентна потере воды.

Космическая станция NASA «Пионер» в 1978 году выпустила зонд в атмосферу Венеры, который измерил её физические и химические свойства. Одним из самых неожиданных открытий стало соотношение атомов водорода к дейтерию — всего лишь 62 к одному, в сто раз ниже, чем на Земле.

Какой из этого следует вывод? Однажды Венера была влажной планетой, но потом превратилась в сухую пустыню. Как мы знаем, температура на поверхности Венеры — более 460 градусов Цельсия. Когда-то на Венере были океаны, но они выкипели, а ультрафиолетовый солнечный свет разделил молекулы воды на атомы кислорода и водорода. В результате этого лёгкие атомы водорода поднялись слишком высоко и «утекли» в космос, в то время как тяжёлый дейтерий остался в атмосфере. Соотношение водорода к дейтерию на Венере — свидетельство того, что случилось с нашей соседкой миллиарды лет назад.

Что касается Марса, полученные марсоходом NASA «Кьюриосити» данные говорят, что соотношение водорода к дейтерию на этой планете в семь раз меньше, чем на Земле. Это говорит нам о том, что Марс, как и Венера, в прошлом потерял почти всю свою воду.

Общий объём воды на Марсе (в ледяных полярных шапках, в атмосфере, в ледяных слоях под поверхностью планеты) мог бы покрыть всю планету океаном глубиной 21 метр. Измерения соотношения водород-дейтерий говорят нам, что раньше на Марсе было в семь раз больше воды — достаточно для океана глубиной 137 метров.

venus

Что дальше?

Венера и Марс. Планетологи знают, что когда-то давно обе эти планеты были влажными — совсем как Земля. Ни одна из них не смогла удержать свою воду достаточно долго для зарождения жизни. Их урок прост: водные миры очень хрупкие. Водные миры, которые могут пережить разрушительные явления, будь то естественные или вызванные их обитателями — очень редки и потому бесценны.

Если мы позволим температуре на нашей планете подняться на пару градусов выше, то сможем пережить эту небольшую экологическую катастрофу. Но кто знает, не станут ли эти несколько градусов последней каплей, которая запустит тот же смертельный процесс, который однажды лишил воды Венеру и Марс?

По материалам The Conversation

Вода покидает тёплые планеты - станет ли Земля похожа на Марс?

Приложение
Hi-News.ru

Новости высоких технологий в приложении для iOS и Android.

13 комментариев

  1. a.e.strugov

    Да к тому времени мы уже освоим терраформирование. Грех бояться. (отправлено из приложения Hi-News.ru)

  2. storm X

    отличие от Марса в том, что мы уже давно освоили Землю - и даже если вместо океанов будет сухое дно, города, мегаполисы, построенные нами, не разрушатся же от этого,..просто будет постапокалиптический пейзаж - типа лежащие на боку океанские лайнеры в нью-йоркской бухте или около побережья Стамбула

    • Thir133nth

      Ну тоесть фигня что ммллиардам народу пить и жрать будет нечего? Я тоже фанат фоллаута, но то игра, а то жизнь. Хотя вообще да, считаю что ничего такого катастрофического не произойдет, если мы тут ядерную войну не замутим, или астероид какой-то не жахнет. (отправлено из Android приложения Hi-News.ru)

  3. stoiksevera@gmail.com

    А что будет если Марс или Венеру бомбардировать гигантскими астероидами с замерзшей водой?

    • Thir133nth

      Ну марсу наверное точно пофиг, ибо температура низкая планеты. А вот с венерой да, интересно. Хотя по моему терраформирование такими грубыми методами не сделать. Это вотчина химиков сколько чего надо добавить, чтобы прошли нужные процессы. (отправлено из Android приложения Hi-News.ru)

      • nergaveechka

        Совсем не пофиг, скорость вхождения будет невероятно большой, при ударе о поверхность поднимется много мелкодисперсной пыли, солнце будет её нагревать, она же будет греть атмосферу, средняя температура повысится, начнут таить шапки и то что скрыто под землёй, и то что мы сбросим, но тут нужен точный расчёт, чтоб не расколоть планету, не сместить её с орбиты, чтоб она не перегрелась, математики поседеют всё это считая ....

  4. Carlos

    Статью целиком не читал. Но сразу могу сказать свое мнение. Венера слишком жаркая - вода выкипела и ее "сдуло" солнечным ветром. Марс слишком маленький, атмосфера разряжена, а при низком давлении, мы с вами знаем что вода закипает при более низких температурах. Так что там вода тоже испарилась и ее "сдуло" в космос. А Земля достаточно тяжелая чтобы создать нужное атмосферное давление для воды. Короче, Земля "приготовлена" по нужному рецепту. А на Марсе воды не будет никогда - она выкипет сразу нафиг!

    • Denorian

      Значит надо наростить массу Марса, увеличить силу тяжести, а так же сформировать атмосферу, но проблема в том что у Марса нету магнитного поля. И солнечным ветром будет выдувать атмосферу.

      • Cool

        А в чем проблема... будем возить туда чернозем из Украины и нарастим массу!

  5. Аноним

    40000 к 1 из которых 39999 водород и 1 дейтерий. Вообще то это уже два разных соотношения. 40000 к 1 значит, что 40000 водорода и 1 дейтерий. Исправьте. (отправлено из Android приложения Hi-News.ru)

  6. 19680206

    Жизнь хрупкая штука надо её беречь

Новый комментарий

Для отправки комментария вы должны авторизоваться или зарегистрироваться.