تشير الانعكاسية العالية لسطح القمر الجليدي لزحل ، إنسيلادوس ، إلى وجود عدد كبير من الجليد المتجدد باستمرار ، والذي لا يلاحظ على أي قمر آخر في النظام الشمسي.لم يتوقف النظام الشمسي أبدًا عن إدهاشنا ، وربما كانت إحدى أكبر المفاجآت هي حقيقة أن الأرض ليست العالم الوحيد الذي يوجد على سطحه ماء سائل. نعم ، بالطبع ، يظهر القليل من الماء في بعض الأحيان على كوكب المريخ ، ولكن عوالم مثل قمر المشتري أوروبا ، وقمر زحل إنسيلادوس بل بلوت البعيد تمتلك محيطات ضخمة تحت سطح الأرض ، وفي بعض هذه العوالم توجد مياه أكثر من تلك الموجودة على الأرض. ومع ذلك ، على عكس الأرض أو حتى المريخ ، تتم إزالة هذه العوالم بعيدًا عن الشمس والبرد هناك لدرجة أن أعلى درجات الحرارة على السطح لا تصل إلى نقطة انصهار الجليد. فكيف يتم تخزين المياه السائلة عليها؟ هذا بالضبط ما يريد القارئ معرفته:
قرأت عن قمر زحل إنسيلادوس وأن العلماء يعتقدون أن محيطات الماء السائل موجودة تحته تحت القشرة الجليدية. ومع ذلك ، قرأت أيضًا أن أقصى درجة حرارة للسطح هي -90 درجة مئوية. كيف يمكن لهذا القمر أن يحتوي على ماء سائل؟ في مثل هذه درجات الحرارة والضغوط المنخفضة ، يجب أن يحتوي إنسيلادوس على ثلج ماء وبخار فقط ، ولكن ليس ماء.
لنبدأ بكيفية تصرف الماء على الأرض.
الماء في ثلاث حالات: سائل ، صلب (جليد) وغازي (بخار ماء غير مرئي في الهواء). الغيوم عبارة عن مجموعة من قطرات الماء المكثفة من البخار المشبع في الهواء.على الأرض ، يمكن أن يتواجد الماء في ثلاث حالات: صلبة ، سائلة ، غازية ، اعتمادًا على درجة الحرارة. يتجمد الماء أقل من 0 درجة مئوية ويتحول إلى ثلج ؛ فوق هذه النقطة وأقل من 100 درجة مئوية من الماء السائل ؛ فوق 100 درجة مئوية ، يوجد الماء في شكل بخار غازي. هذه هي الطريقة التي نتعلم بها في المدرسة ، وهذا صحيح في الغالب. ولكن هناك بعض الظروف التي يمكن أن تبدأ المياه في التصرف فيها بشكل مختلف تمامًا. على سبيل المثال ، إذا كنت تعيش على ارتفاع عالٍ ، على سبيل المثال ، في بوغوتا (كولومبيا) ، كيتو (الإكوادور) ، إل ألتو (بوليفيا) - ويعيش أكثر من مليون شخص في كل من هذه المدن - عندئذ يغلي الماء عند درجة حرارة أقل بكثير .
رسم تخطيطي لطور الماء ، يشير إلى أنواع مختلفة من الجليد ، والحالات السائلة والغازية ، والظروف التي تنشأ فيها. لاحظ أن الماء السائل تحت -22 درجة مئوية لا يمكن أن يوجد في أي ضغطوذلك لأن الضغط يؤثر على كل من نقطة الغليان ونقطة التجمد. في أعماق الفضاء ، لا يمكن أن توجد المياه السائلة بدون جو. يمكن أن توجد إما في مراحل صلبة أو في مراحل غازية. ولكن على الأرض ، تحت ضغط منخفض ، يغلي الماء عند درجة حرارة منخفضة ، وإذا تم تطبيق ضغط مرتفع بما فيه الكفاية ، يذوب الجليد ويصبح سائلاً. الحقيقة الأخيرة غالبًا ما تفاجئ الناس ، حتى تطلب منهم تذكر التزلج. بدون زلاجات جليدية ، إنها زلقة للغاية ويصعب عليك التحكم في حركاتك أو تحقيق احتكاك. ينزلق حذائك على سطح الجليد المتجمد. ولكن مع الزلاجات ، يتركز كل ضغط وزنك على الشفرة ، مما يزيد من الضغط على الجليد ويجعله يذوب مؤقتًا.
يترك المتزلجون علامات على الجليد ، لأن زلاجاتهم ، تنزلق على السطح ، تمارس ضغطًا كافيًا لتحويل الجليد إلى ماءيجدر النظر في حقيقة أخرى: تختلف نقطة تجمد الماء اعتمادًا على ما يذوب فيه. إذا وضعت الفودكا في الفريزر في أي وقت ، فأنت تعلم أن مزيجًا من الماء و 40 ٪ من الكحول لا يتجمد عند درجة حرارة الماء المتجمدة ، فهو يحتاج إلى درجة حرارة أقل بكثير. محيطنا بالملح المذاب فيه يحتوي أيضًا على نقطة تجمد أقل مقارنة بالمياه النقية: حوالي -2 درجة مئوية عند حوالي 4٪ ملوحة. لذلك ، يمكنك خفض درجة الحرارة إلى أقل من درجة تجمد المياه والاستمرار بالمياه السائلة - اعتمادًا على أي شيء آخر فيها. هذه واحدة من أكثر الميزات المذهلة للمريخ ، حيث لا يجب وجود الماء السائل النقي على الإطلاق.
تتدفق تدفقات المياه على المنحدرات مثل هذه - على المنحدر الجنوبي للحفرة في قاع ميلاس كانيون - أولاً بشكل تدريجي ثم تختفي مملوءة بالغبار من المناظر الطبيعية المريخية. من المعروف أنها نتاج تيارات من المياه المالحة السائلة.عند الضغوط ودرجات الحرارة الموجودة على سطح المريخ ، يجب ألا يكون هناك ماء سائل ماديًا. ولكن بسبب المحتوى العالي من الملح في بعض أنواع تربة المريخ ، يمكن أن يتواجد الماء ، المتكثف على السطح ، في المرحلة السائلة. كان تدفق المياه أسفل منحدرات جدران الفوهات هو أول دليل مباشر على وجود الماء السائل خارج الأرض.
ولكن إذا نظرت إلى أبعد من ذلك في النظام الشمسي ، انظر إلى عوالم مثل أوروبا ، أو إنسيلادوس ، أو حتى بلوتو - فلن نجد الماء على السطح.
أوروبا ، واحدة من أكبر أقمار النظام الشمسي ، تدور حول المشتري. تحت سطح الجليد المتجمد يوجد محيط سائل يتم تسخينه بواسطة قوى المد والجزر للمشترييكشف الفحص الدقيق لهذه العوالم الجليد فقط. نعم ، هذا جليد الماء ، الذي يمنحنا الأمل ، لكن درجات الحرارة في هذه العوالم ، التي تقع عدة مرات أبعد من الأرض عن الشمس ، لا تقترب فقط من مؤشر 0 درجة مئوية - وهو ضروري لظهور الماء السائل على سطح الأرض - لكنها لا تقترب أبداً من درجة الحرارة التي تسمح بوجود الماء السائل تحت أي ضغط. ومع ذلك ، إذا تعمقنا في هذه العوالم تحت سطح الجليد ، فسوف نقترب منه ، لأنه تحت كل هذا الجليد هناك ضغط هائل.
بلوتو وشارون بالألوان المحررة ؛ تم الحصول على الصور من كاميرا محطة نيوهورايزن الكواكب. سطح بلوتو المجمد ليس كل شيء. في أعماق كبيرة لديها محيط تحت سطح الماء السائل.يتطلب الأمر جوًا بسمك 100 كم لخلق الضغط الجوي الذي نشعر به عند مستوى سطح البحر - ومع ذلك ، لمضاعفة هذا الضغط ، تحتاج فقط إلى 10 أمتار من الماء. في عالم آخر ، يمكن أن يصل سمك الجليد بسهولة إلى آلاف الأمتار ، ويخلق ضغطًا هائلاً يقربنا من المرحلة السائلة من الماء. ولكن حتى في حالة وجود أملاح في الجليد ، فإن الماء السائل لن يظهر بدون عامل إضافي آخر: مصدر حرارة. لحسن الحظ ، كل من هذه العوالم لديها مصدر للحرارة: كوكب رفيق ضخم قريب.
"سهل سبوتنيك" على بلوتو. تشير السمات الجيولوجية التي حددتها محطة نيو هورايزونز إلى وجود محيط تحت سطح الأرض تحت القشرة الجليدية الشاسعة والعميقة على سطح بلوتو ، والذي يمتد في جميع أنحاء الكوكب القزم.أوروبا لديها المشتري ، وإنسيلادوس لديه زحل. بلوتو لديه القمر تشارون. كل هذا الثالوث ، الذي يجمع بين كتلة كبيرة وموقع قريب نسبيًا ، له تأثير مد وجدي خطير على هذه العوالم. وهذه القوى لا تؤدي فقط إلى تشوهات صغيرة للطبقات الخارجية - فهي تمد وتضغط وتقسم الأجزاء الداخلية لهذه العوالم ، والتي بسببها ترتفع درجة حرارتها. إذا أخذنا في الاعتبار كمية حرارة المد والجزر وأضفنا الضغط الذي يمارسه الجليد والملح الموجود تحت الطبقات الخارجية للجليد ، يمكننا الحصول على المطلوب: محيط سائل تحت سطح الجليد.
إن قوى المد والجزر التي تعمل على قمر زحل إنسيلادوس تكفي لكسر القشرة الجليدية وتدفئة الدواخل ، مما يجعل المحيط الجوفي ينفث الماء في الفضاء على ارتفاع مئات الكيلومتراتتظهر أوروبا تشققات كبيرة على السطح ، ودليل على تلك اللحظات عندما انكسر الجليد هناك وظهرت المياه على السطح. المحيط تحت سطح الأرض من إنسيلادوس هو المياه الأكثر إثارة ، والتي تنبثق منه المياه وترتفع إلى الفضاء على بعد مئات الكيلومترات فوق السطح. هذه الأعمدة المائية للقمر إنسيلادوس قوية جدًا لدرجة أنها مسئولة عن تكوين إحدى حلقات زحل -
الحلقة E. أخيرًا ، تحت سطح بلوتو المتجمد ، والذي ربما يكون واحدًا من أكثر المفاجآت غير المتوقعة ، هناك محيط سائل من الماء. وإذا كان هناك ماء وحرارة ومركبات كيميائية مذابة ، فمن الممكن تمامًا - على الرغم من أنه حتى الآن فقط افتراضيًا - أن يجد المرء تحت سطح هذه العوالم شيئًا أكثر إثارة للاهتمام من الماء العادي.
رسم توضيحي للأجزاء الداخلية لقمر زحل إنسيلادوس ، الذي يظهر المحيط السائل العالمي للمياه ، الواقع بين القلب الصخري والقشرة الجليدية. سمك الطبقات ليس على نطاق واسع.هل يمكن أن تكون هناك حياة في عالم لا يصل فيه ضوء الشمس أبداً إلى محيط سائل يمكن أن يكون بمثابة بيت لهذه الحياة؟ من الممكن ، ويمكن اختبار هذه الفرضية أولاً على إنسيلادوس. إن وجود السخانات يجعل من الممكن لأشعة الشمس أن تحفز بعض الجزيئات البيوكيميائية التي يمكن أن تؤدي إلى الحياة قبل أن تسقط مرة أخرى على سطح القمر الجليدي. لفترة طويلة بما فيه الكفاية يمكن أن يتراكم الثلج فوقها بحيث يتسبب الضغط في ذوبان الجليد - وهذه العملية ، من حيث المبدأ ، يمكن أن تخلق دورة طويلة الأمد لظهور الحياة في هذا العالم. ولمعرفة ذلك ، لا يتعين علينا حفر هذا العالم أو وضع مسبار فيه بعمق كبير - نحتاج فقط إلى إرسال سفينة فضائية بعد واحدة من نوافير إنسيلادوس وأخذ عينة منها. هل يمكن أن تكون الحياة خارج الأرض في متناولنا بسهولة داخل النظام الشمسي؟ ربما إذا كنا محظوظين ، فسوف نكتشف ذلك يومًا ما.
إيثان سيغل - فيزيائي فلكي ، مروج للعلوم ، مؤلف كتاب "يبدأ بانفجار!" كتب كتب "ما وراء المجرة" [ ما وراء المجرة ] و "Tracknology: علم ستار تريك" [ Treknology ].الأسئلة الشائعة: إذا كان الكون يتوسع ، فلماذا لا نتوسع ؟ لماذا لا يتزامن عمر الكون مع نصف قطر الجزء الملاحظ