| НОВОСТИ НАУКИ |
Новости астрохимии
Извлечение кислорода из лунных камней
Новое устройство, разработанное группой ученых в Кембридже (Англия), может извлекать кислород из лунных камней. Для длительного проживания на Луне (спутнике Земли) без атмосферы нужны большие запасы кислорода. Последний можно заготавливать на Земле, а затем транспортировать на Луну, но его выгоднее было бы извлекать из лунного грунта.
Это устройство, разработанное Дереком Фреем с коллегами, было создано на основе модифицированного электрохимического процесса, который группа изобрела еще в 2000 г., чтобы получать металлы и сплавы из оксидов металлов. В процессе используют оксиды, найденные в лунных камнях. Чтобы получить ток, текущий через систему, электроды помещали в электролит – расплав хлорида кальция CaCl2 (обычная соль с температурой плавления почти 800 °C).
Оксиды металлов диссоциируют в электролите, при этом отрицательно заряженные ионы кислорода перемещаются к аноду, где реагируют с углеродом, образуя диоксид углерода. Этот процесс приводит к разрушению анода. А чистый металл осаждается на катоде.
Чтобы сделать систему, производящую кислород, а не диоксид углерода, ученые сделали инертный анод. Было обнаружено, что титанат кальция, который является слабым проводником электричества, становится намного лучшим проводником, если к нему добавить некоторое количество рутенида кальция. Сделанный из такой смеси анод оказывается весьма устойчивым.
Энергию для нагрева реактора можно было бы получать от солнечных панелей или даже из небольшого ядерного реактора, размещенного на Луне.
Фрей и его группа, проводя испытания, использовала модель лунного камня JSC-1, разработанную в НАСА. По мнению ученых, трех реакторов, каждый высотой в метр, было бы достаточно, чтобы произвести на Луне одну тонну кислорода за год. Для того, чтобы произвести такое количество кислорода, необходимо три тонны камней, а на испытаниях в группе выход кислорода достигал 100 %.
Правда, расчеты показывают, что идея нуждается в корректировке. Действительно, воздух состоит приблизительно из 20 % кислорода, так что из 1 т кислорода можно будет “изготовить” 5 т воздуха. Плотность воздуха 1,2 кг в кубическом метре, так что 5 т воздуха заполнят приблизительно 4170 м3. Объем одного вдоха человека составляет 0,0005 м3, так что кислорода хватит приблизительно на восемь миллионов вдохов – около шести месяцев. Предлагаемые учеными три реактора не в состоянии обеспечить кислородом даже одного человека. Поэтому нужно большее число реакторов, или реакторы стоит дополнить установками, которые превращают CO2, выдыхаемый астронавтами, в кислород.
Спонсор публикации статьи интернет-сайт "Репетитор онлайн". Обучение с репетитором по скайпу для школьников, студентов и взрослых. На сайте Вы найдёте более 300 профессиональных педагога по разным предметам, а также иностранным языкам. Составление индивидуальной программы в зависимости от уровня, все материалы для обучения предоставляются в электронном виде, помощь в подготовке к экзаменам в школе и ВУЗе, низкие цены. Узнать подробную информацию об обучении по скайпу и записаться на уроки Вы сможете на сайте: repetitorskype.ru.
Есть проблема и с анодами – для них нужны кальций, титан и рутений, но последнего очень мало на Земле и, вероятно, еще меньше – на Луне. На Земле ежегодно добывается около 12 т рутения, а его мировые запасы оценены в 5000 т. Но, возможно, окажется целесообразным посылать несколько граммов рутения на Луну, чем транспортировать туда тонны кислорода.
Много кислорода потребуется для растений, которые будут культивироваться на лунной базе, поэтому следует подумать о том, как извлекать кислород из CO2. Кроме того, если бы удалось высвобождать водород из лунных камней, который можно было бы затем использовать для изготовления воды, то жизнь на базе не так сильно зависела бы от поставок с Земли.
(Источник – www.universetoday.com/2009/08/11/New Device Extracts Oxygen from Moon Rocks.)
Марс, метан и тайны жизни
В 2004 г. на Марсе был открыт метан, а это означает, что на Марсе либо существует жизнь, либо тепло под марсианскую поверхность поставляется в результате активности вулканов. Но откуда же берется метан? Любой результат будет большим событием, поскольку многие до сих пор думают, что Марс биологически и геологически мертв.
Проблема с метаном началась вскоре после того, как в декабре 2003 г. космический аппарат Mars Express ESA прибыл на орбиту вокруг красной планеты. Как только стал работать планетный фурье-спектрометр (PFS), В.Формизано из Института физики и исследований космоса (CNR, Рим) и остальная часть группы увидели озадачивший их сигнал, указывающий на присутствие метана наряду с обычными атмосферными газами, которые они ожидали обнаружить (оксид углерода, водяной пар).
На Земле большая часть метана поступает в атмосферу от развитых форм жизни, например представителей рогатого скота, переваривающих растительную пищу. Но и деятельность вулканов поставляет в атмосферу метан без наличия на планете какой-либо жизни.
Правда, еще до того, как метан обнаружил Mars Express, две независимых группы астрономов, используя наземные телескопы, заметили следы метана. После пяти лет интенсивного изучения весь набор наблюдений подтвердил открытие, и оно предстало перед планетологами загадкой с большой буквы.
Считается, что метан устойчив в марсианской атмосфере на протяжении 300 лет, т.е. следы действия вулкана можно выявить именно за этот срок. В январе 2009 г. группа во главе с М.Муммой из Центра космических полетов им. Годдарда НАСА опубликовала результаты, согласно которым они зафиксировали метан в 2003 г., причем он был сконцентрирован в трех областях планеты.
Вместо того, чтобы исчезнуть через 300 лет, метан почти полностью исчез к началу 2006 г. Ясно, что на Марсе происходит нечто необычное. Ученые думали, что они поняли, как метан ведет себя на Марсе, но если измерения правильны, то тогда они пропустили что-то важное.
Для разрешения проблемы ученые создали компьютерную модель, которая воспроизводила поведение составляющих атмосферу газов, таких, как оксид углерода и озон, но она не могла воспроизвести поведение метана. Что-то удаляет метан из атмосферы Марса, причем в 600 раз быстрее, чем следует из данных компьютерного моделирования.
Чтобы удалять метан такими темпами, “виноватой” должна быть поверхность планеты. Или метан заманивается там в ловушки из пыли, или его уничтожают высокоактивные соединения, например пероксид водорода, на что намекали данные, полученные еще во время полетов космических аппаратов Viking в 1970-е гг. Если верно последнее, то поверхность Марса является намного более враждебной к органическим молекулам, чем думали раньше. Найти следы прошлой или настоящей жизни поэтому будет намного труднее: будущие космические аппараты должны будут изучать марсианскую поверхность на больших глубинах, чтобы найти признаки жизни.
(Источник – www.esa.int/esaCP/SEMB9OE3GXF_index 0.html.)
Аминокислота на кометах
Ученые НАСА, изучающие образцы кометы, возвращенные космическим кораблем Stardust, обнаружили глицин (H2N–CH2–COOH), аминокислоту, используемую живыми организмами для создания белка. Stardust захватил образцы от кометы Wild-2 в 2004 г. и возвратил их на Землю в 2006 г.
Аминокислота была найдена на комете впервые. Это означает, что некоторые компоненты для возникновения жизни были сформированы в космосе и попадали на Землю в результате ее столкновений с кометами и метеоритами.
Протеины – компоненты всех живых клеток, а аминокислоты – стандартные блоки протеина. Подобно тому, как из 33 букв алфавита можно создать громадное число слов, жизнь использует 20 различных аминокислот, чтобы построить миллионы различных протеинов.
Когда Stardust прошел через плотное облако газа и пыли, окружающее ледяное ядро кометы, специальные сетки-ловушки, покрытые алюминиевой фольгой и заполненные аэрогелем – веществом, похожим на губку, – захватили газ и пыль кометы. Сетка была помещена в капсулу, которая отделилась от космического корабля и парашютировала на Землю 15 января 2006 г. С тех пор ученые всего мира были заняты анализом полученных образцов.
В результате предварительного анализа в лабораториях Центра космических полетов Р.Годдарда глицин был обнаружен, но не в аэрогеле, а на фольге. Возможно, глицин попал туда во время обработки или изготовления космического корабля Stardust. Ученые два года проверяли результаты, разрабатывали более совершенное оборудование, чтобы сделать приборы более точными и достаточно чувствительными для проведения анализа невероятно крошечных образцов.
Был использован даже изотопный анализ фольги, чтобы исключить возможность земного попадания глицина. Изотопы химических элементов отличаются массой: например, обычный атом углерода (углерод-12) имеет шесть протонов и шесть нейтронов в ядре, а нуклид углерод-13 является более тяжелым, потому что он содержит в ядре дополнительный нейтрон. Ученые установили, то образцы глицина с фольги содержат аномально высокое количество нуклида углерода-13. В глицине земного происхождения углерода-13 практически нет. Это означает, что глицин с кометы имеет все же кометное происхождение.
Открытие глицина в составе вещества кометы поддерживает гипотезу, что фундаментальные стандартные блоки жизни распространены в космосе, и жизнь во Вселенной может быть скорее обычна, чем редка. Правда, здесь возникает сомнение методологического толка. Если космос заполнен органическим веществом, почему же ничего не попало на Марс? Идентификация полос в инфракрасной части спектра поверхности Марса, обнаруженных в 1950-х гг. американским ученым У.Синтоном и рассматриваемых как доказательство присутствия органического вещества на Марсе, до сих пор не проведена.
(Источник – www.universetoday.com/2009/08/17/Amino Acid Found in Stardust Comet Sample.)