الفلك

كم من الوقت يمكن للمحيط أن يدوم في الفضاء؟

كم من الوقت يمكن للمحيط أن يدوم في الفضاء؟



We are searching data for your request:

Forums and discussions:
Manuals and reference books:
Data from registers:
Wait the end of the search in all databases.
Upon completion, a link will appear to access the found materials.

إذا تم نقل جميع محيطات الأرض فجأة إلى الفضاء الخارجي ، فكم من الوقت سيستغرقها حتى تتبخر؟

ما أفهمه هو أن الماء يتبخر على الفور في الفضاء ... ولكن ماذا عن عندما تكون كمية كبيرة مثل المحيط؟

هل ستكون مسألة ثوان؟ الدقائق؟

هل من الممكن السباحة في محيط كان يطفو في الفضاء لفترة قصيرة قبل أن يتبخر؟


ضع في اعتبارك أن لديك كبسولة مع الماء في دولار T = 300 دولار K. سيبدأ الماء في الغليان مباشرة بعد إزالة الضغط المحتوي. سيؤدي تبخير الماء إلى إخراج الحرارة المطلوبة للانتقال إلى بخار ، لذلك سيبرد الماء المتبقي. سوف يغلي حتى يصل T_0 دولار أمريكي = 273 دولار أمريكي درجة حرارة K. ثم يبدأ جزء من الماء بالانتقال إلى الجليد. البقايا هي جليد وأبخرة. حل المعادلة $ c_p m_i + c_p m_i (T-T_0) - c_L m_v = 0 دولار، أين $ m_i $ كتلة من الجليد $ m_v $ كتلة بخار $ c_L ، c_p $ --- الطاقة اللازمة لانتقالات الطور ، يمكنك الحصول على جزء من الجليد الذي سيبقى. تستغرق العملية بأكملها ما يصل إلى بضع دقائق (حسب حجم فتحة الحاوية). لا تغير كمية الماء من معدل التبخر ، والذي يعتمد في الغالب على انتقال الحرارة. انتقال الحرارة في هذه الحالة هو التبادل بين البخار والجليد ، أي بين الماء والماء نفسه ، والذي لا يعتمد على كمية أو حجم السطح الحر. سيغلي الماء في كل نقطة ، بكل حجم دفعة واحدة.

إذا كانت فتحة الحاوية صغيرة ، فستكون العملية أبطأ وسيتصلب الماء المتبقي في قالب صلب من الجليد. إذا كانت فتحة الحاوية كبيرة ، فسوف تقفز كل المياه على الفور وتتحول إلى قطرات صغيرة. على غرار liqiod nitrogen يتحلل عندما تصبه على الطاولة.

الغلاف الجوي هو السبب الدقيق لوجود المحيطات على الأرض ، لذلك بدونه لا معنى للمحيطات. كوكب المشتري وزحل لهما محيطان خاص بهما ، لكنهما مخفيان تحت أغلفة جوية كثيفة للغاية.


المزيد من الأدلة على أن محيط يوروبا & # 8217s صالح للسكنى

يوروبا به العديد من الشقوق في سطحه الأملس. يعتقد الكثيرون أن الشقوق ناتجة عن ارتفاع وانخفاض المد والجزر في محيط عالمي تحت سطح أوروبا الجليدي. تضيف دراسة جديدة إلى الدليل على أن هذا المحيط الجوفي قد يكون صالحًا للسكن. الصورة عبر NASA / JPL-Caltech / SETI Institute.

هل توجد حياة على كوكب المشتري و # 8217 قمر المحيط يوروبا؟ لقد أبهر هذا القمر هواة الفضاء لعقود من الزمن ، منذ أن قرر العلماء أن هناك & # 8217s محيطًا عالميًا من المياه تحت القشرة الخارجية الجليدية للقمر # 8217s. في الأسبوع الماضي (24 يونيو 2020) ، أعلن علماء ناسا عن بحث جديد يدعم فكرة أن محيط أوروبا و # 8217s صالح للسكن. قالوا إن هذا المحيط الجوفي يشبه على الأرجح في نواح كثيرة محيطات الهواء الطلق على الأرض.

تم تقديم النتائج الرائعة في مؤتمر Goldschmidt (افتراضي هذا العام بسبب Covid-19). الملخص المرفق متاح على موقع المؤتمر. هذه نتائج أولية ، ولم تتم مراجعتها بعد.

أولاً ، تدعم النتائج ما توقعه العلماء حول تكوين المحيط ، كما أوضح عالم الكواكب والباحث الرئيسي موهيت ملواني دسواني في بيان:

تمكنا من نمذجة التركيب والخصائص الفيزيائية للقلب وطبقة السيليكات والمحيط. نجد أن المعادن المختلفة تفقد الماء والمواد المتطايرة على أعماق ودرجات حرارة مختلفة. أضفنا هذه المواد المتطايرة التي يُقدر أنها فقدت من الداخل ، ووجدنا أنها متوافقة مع الكتلة المتوقعة للمحيط الحالي ، مما يعني أنها ربما تكون موجودة في المحيط.

منظر توضيحي متقطع لمحيط يوروبا & # 8217s تحت السطحي. الصورة عبر NASA / JPL-Caltech / أخبار الخيال.

للوصول إلى هذا الاستنتاج ، قام الباحثون بنمذجة الخزانات الجيوكيميائية داخل الجزء الداخلي من أوروبا باستخدام بيانات من مهمة جاليليو القديمة. النتائج مهمة لأنها تظهر أن المحيطات مثل تلك الموجودة في أوروبا يمكن أن تتشكل من خلال التحول ، أي عن طريق تغيير المعادن أو ترتيب متميز للمعادن (تغيير في ما يسميه الجيولوجيون الملمس) في الصخور الموجودة مسبقًا (البروتوليث) بدون ذوبان البروتوليث في الصهارة السائلة.

في أوروبا ، كان من الممكن أن يؤدي التسخين والضغط المتزايد الناجم عن التحلل الإشعاعي المبكر أو حركة المد تحت السطحية لاحقًا إلى انهيار المعادن المحتوية على الماء. سيتم إطلاق المياه المحاصرة ، وسيولد المحيط الجوفي يوروبا & # 8217.

إذن ماذا عن القابلية للسكن؟

وجدت الدراسة أيضًا أن محيط يوروبا & # 8217s كان من الممكن أن يكون حمضيًا بشكل معتدل في البداية ، مع تركيزات عالية من ثاني أكسيد الكربون والكالسيوم والكبريتات. لكن بمرور الوقت ، أصبحت غنية بالكلوريد ، تشبه المحيطات على الأرض (تحتوي مياه البحر على الأرض على 1.94 ٪ كلوريد). بحسب الدسواني:

في الواقع ، كان يُعتقد أن هذا المحيط لا يزال يحتوي على مادة كبريتية ، لكن عمليات المحاكاة التي أجريناها ، إلى جانب البيانات من تلسكوب هابل الفضائي ، والتي تُظهر الكلوريد على سطح يوروبا ، تشير إلى أن الماء على الأرجح أصبح غنيًا بالكلوريد. بعبارة أخرى ، أصبح تكوينها أشبه بالمحيطات على الأرض. نعتقد أن هذا المحيط يمكن أن يكون صالحًا للسكنى مدى الحياة.

أوروبا هي واحدة من أفضل فرصنا في إيجاد الحياة في نظامنا الشمسي. ستنطلق مهمة Europa Clipper التابعة لوكالة ناسا في السنوات القليلة المقبلة ، ولذا فإن عملنا يهدف إلى التحضير للمهمة التي ستحقق في قابلية أوروبا للسكن. تقودنا نماذجنا إلى الاعتقاد بأن المحيطات في أقمار أخرى ، مثل جار أوروبا ، جانيميد ، وقمر زحل تيتان ، ربما تكونت أيضًا من خلال عمليات مماثلة.

ما زلنا بحاجة إلى فهم عدة نقاط ، مثل كيفية انتقال السوائل عبر المناطق الداخلية الصخرية في أوروبا.

على الرغم من عدم إثبات ذلك حتى الآن ، هناك أدلة متزايدة على أعمدة بخار الماء على أوروبا ، مماثلة لتلك الموجودة على قمر زحل إنسيلادوس (مفهوم الفنان # 8217). الصورة عبر ASA / ESA / K.Retherford / SwRI / علم.

الاحتمال الآخر المثير للاهتمام هو أن الفتحات البركانية في قاع البحر في محيط يوروبا & # 8217 ربما تكون قد ساهمت في عملية تحول المياه إلى غنية بالكلوريد. سيكون ذلك مثيرًا ، لأن مثل هذه الفتحات الموجودة على الأرض توفر الحرارة والعناصر الغذائية لمجموعة متنوعة من الحياة في محيطات عالمنا العميقة.

عثرت المركبة الفضائية كاسيني بالفعل على أدلة على وجود مثل هذه الفتحات في قاع البحر لقمر زحل إنسيلادوس ، الذي يحتوي أيضًا على محيط عالمي تحت قشرته الجليدية.

ستكون هذه المصادر أو غيرها من مصادر الطاقة ضرورية لتتطور الحياة وتزدهر في محيط تحت الأرض: بيئة مظلمة وغير مشمسة. كما لاحظ ستيف موجسيس ، أستاذ الجيولوجيا بجامعة كولورادو بولدر:

يتلخص السؤال الذي طال أمده حول ما إذا كان عالم "المحيط المغطى بالغطاء" مثل أوروبا يمكن أن يكون صالحًا للسكن في ما إذا كان بإمكانه الحفاظ على تدفق الإلكترونات التي قد توفر الطاقة لتشغيل الحياة. ما يبقى غير واضح هو ما إذا كانت مثل هذه الأقمار الجليدية يمكن أن تولد حرارة كافية لإذابة الصخور بالتأكيد تحدث كيمياء مثيرة للاهتمام داخل هذه الأجسام ، ولكن ما هو التدفق الموثوق للإلكترونات الذي يمكن أن تستخدمه الكائنات الفضائية لتزويد نفسها بالطاقة في الأعماق الباردة والمظلمة؟

يتمثل أحد الجوانب الرئيسية التي تجعل العالم "صالحًا للسكن" في القدرة الذاتية على الحفاظ على عدم التوازن الكيميائي. يمكن القول إن الأقمار الجليدية تفتقر إلى هذه القدرة ، لذلك يجب اختبارها في أي مهمة مستقبلية إلى أوروبا.

قمر كوكب المشتري يوروبا ، كما تراه مركبة الفضاء جاليليو. هذه الصورة هي مزيج من الصور من 1995 و 1998. الصورة من NASA / JPL-Caltech / SETI Institute.

نتائج الدراسة الجديدة محيرة ، ولكن هناك المزيد من العمل الذي يتعين القيام به. ما مقدار الكلوريد الموجود حقًا في محيط يوروبا & # 8217؟ كما ورد في مقال بتاريخ 25 يونيو 2020 عن أحلام القنطورذكرت ورقة من عام 2019 ما يلي حول كلوريد الصوديوم (NaCl) على أوروبا:

إن وجود كلوريد الصوديوم في أوروبا له آثار مهمة على فهمنا للكيمياء الداخلية وتطورها الجيوكيميائي عبر الزمن. في حين أن التمايز المائي للمواد الغضروفية والارتشاح طويل الأمد من قاع البحر الغضروفي يمكن أن يؤدي إلى نظام غني بالكبريتات ، فإن الدوران الحراري المائي على نطاق واسع ، كما هو الحال على الأرض ، قد يؤدي إلى محيط غني بكلوريد الصوديوم. تشير كيمياء عمود إنسيلادوس ، الذي ربما يكون أفضل نظير لـ يوروبا ، إلى وجود محيط يهيمن عليه كلوريد الصوديوم وقاع البحر النشط حراريًا. ومع ذلك ، فإن العلاقة التركيبية بين محيط يوروبا ومواده الداخلية غير معروفة ، وقد يمثل السطح ببساطة النتيجة النهائية للطبقة الطبقية التركيبية داخل القشرة الجليدية ... بغض النظر عما إذا كان كلوريد الصوديوم المرصود يرتبط مباشرة بتكوين المحيط ، فإن وجوده يضمن إعادة تقييم فهمنا لجيوكيمياء أوروبا.

يمكن للعلماء معرفة المزيد عن محيط Europa & # 8217 من خلال النمذجة ، لكن الحصول على أدلة قوية سيتطلب بالفعل إرسال مهمة إلى هناك. لحسن الحظ ، تم تعيين مهمة Europa Clipper التابعة لناسا و # 8217s للقيام بذلك بالضبط ، ومن المقرر إطلاقها في عام 2023.

يوروبا هو أحد أكبر الأقمار في النظام الشمسي ويبلغ قطره 1926 ميلاً (3100 كم) ، وهو أقل بقليل من قمر الأرض و 8217. في حين أن المحيط تحت السطحي دافئ نسبيًا (درجة الحرارة الدقيقة غير معروفة بعد) ، فإن درجات الحرارة على سطح أوروبا شبه الخالي من الهواء تكون دائمًا أقل من 256 درجة فهرنهايت (ناقص 160 درجة مئوية) أو أقل.

موهيت ملواني دسواني ، عالم الكواكب في وكالة ناسا والمؤلف الرئيسي للدراسة الجديدة. الصورة عبر مختبر الدفع النفاث (JPL).

هناك أيضًا أدلة متزايدة على أعمدة بخار الماء على أوروبا ، مماثلة لتلك الموجودة على كوكب زحل وقمر إنسيلادوس # 8217. إذا كانوا هناك ، يمكن لـ Europa Clipper الطيران عبرهم ، تمامًا كما فعلت كاسيني في إنسيلادوس ، وأخذ عينات من البخار لتحليله. إذا كان متصلاً بالمحيط ، كما يُعتقد أن إنسيلادوس & # 8217 ، فسيوفر أدلة قيمة عن الظروف في المحيط الأوروبي ، وربما حتى دليل على الحياة نفسها.

أحدث تحليل لـ Europa & # 8217s ocean مثير للإعجاب ، لكننا سنعرف الكثير بعد مهمة Europa Clipper & # 8211 ومهمة Jupiter Icy Moon Explorer (JUICE) التابعة لـ ESA & # 8211 إلقاء نظرة فاحصة في السنوات المقبلة.

خلاصة القول: أظهرت دراسة جديدة أجراها علماء ناسا أن محيط أوروبا و # 8217s صالح للسكن.


فقد في الفضاء

في سبتمبر 1962 ، هبطت قطعة كبيرة من المركبة الفضائية السوفيتية تزن 20 رطلاً ، لا تزال ساخنة ، في وسط شارع مانيتووك ، قادمة من ولاية ويسكونسن إلى عصر الفضاء. لم تكن علامة على أشياء ستأتي على الأرض ، لكنها كانت لمحة عما سيأتي في الفضاء: كانت ستزدحم هناك.

قبل 60 عامًا فقط ، كانت البيئة حول كوكبنا نقية. ولكن الآن هناك مجموعة منتقاة من الأشياء. تتضمن القائمة مفاتيح الربط ، وصناديق الأدوات ، والكاميرات التي خلفها رواد الفضاء ، إلى جانب الأقمار الصناعية المهجورة والمكسورة ، وأجزاء الصواريخ المستهلكة ، وبقايا المشاهير والأثرياء المحترقة (بما في ذلك ستار تريك الخالق جين رودينبيري). ما لا يقل عن 23000 جسم آخر أكبر من كرة البيسبول ، ناهيك عن الملايين من قطع الحطام الصغيرة جدًا التي يصعب تتبعها ، تتسارع مثل الشظايا عبر الفضاء.

أيضا في المدار ، بالطبع ، الكثير من الأقمار الصناعية العاملة. وتستمر أعدادهم في النمو بوتيرة مذهلة حيث تستفيد الدول التي ترتاد الفضاء في العالم من تقنيات الصواريخ الجديدة ، والتصغير ، وانخفاض التكاليف لتزويد الفضاء بالمزيد والمزيد من الأقمار الصناعية.

"الأقمار الصناعية في خلفية كل شيء نقوم به في حياتنا اليومية. أمريكا الحديثة مرتبطة بالأقمار الصناعية. إنها بنية تحتية "، تشرح ليزا روث ، الخبيرة في الحطام الفضائي ، مؤرخة العلوم التي كانت زميلة ما بعد الدكتوراه في جامعة ويسكونسن ماديسون للعلوم الإنسانية من 2016 إلى 2018.

في غضون السنوات القليلة المقبلة ، قد يرتفع عدد الأقمار الصناعية في المدار بما يصل إلى 20000. هذا العام وحده ، تم رفع عشرات الأقمار الصناعية الصغيرة إلى مدار الأرض ، ويجري بالفعل نشر آلاف أخرى. يدعو أحد الاقتراحات الطموحة من شركة الفضاء SpaceX إلى وضع ما يصل إلى 12000 قمر صناعي صغير في مدار أرضي منخفض لإنشاء شبكات خدمة الإنترنت.

في بعض الأحيان ، تتحلل مدارات الأشياء التي نطلقها في الفضاء - مثل معمل الفضاء الصيني الذي تم إخلاؤه بحجم الحافلة والذي عاد إلى الأرض في أبريل 2018 - وتتحرك هذه الأجسام عبر الغلاف الجوي ، وغالبًا ما تتفكك وتحترق. كما يصطدم الحطام الكوني بالمحيطات وأحيانًا تضاريس الأرض. ولكن مع ازدياد ازدحام الفضاء حول الأرض ، يزداد خطر اصطدام الحطام بالمركبات الفضائية أو الأقمار الصناعية العاملة (المستخدمة في الطقس والملاحة والاتصالات والعلوم والدفاع) بشكل كبير. في يونيو ، أعلنت إدارة ترامب توجيهًا لسياسة الفضاء يهدف إلى منع المزيد من الاصطدامات في المدارات المزدحمة بشكل متزايد حول الكوكب.

وقع أول حطام فضائي موثق في عام 2009 ، عندما أدى تصادم فوق سيبيريا بين قمر صناعي روسي غير صالح وقمر اتصالات تجاري إلى خلق حوالي 2300 قطعة من الخردة كبيرة بما يكفي لتتبعها بواسطة الرادار. ألهم هذا الحدث راند ، الذي كان يأمل في أن يصبح رائد فضاء ونشأ في جاكسونفيل ، فلوريدا ، مع مقعد بجانب الحلبة لإطلاق الصواريخ ومكوك الفضاء من "ساحل الفضاء" الأمريكي. بدأت في دراسة إرثنا من النفايات الفضائية كقضية بيئية ، وعملت عليها خلال زمالة UW ، التي رعاها قسم التاريخ ومعهد نيلسون للدراسات البيئية. إنها الآن عميقة في تأليف كتاب عن تاريخ قمامة المجرة.

الملحمة ملفتة للنظر: حكاية التطور التكنولوجي الصاروخي ، اشتباكات الحرب الباردة ، الأيقونات الثقافية ، المناورات الجيوسياسية ، والغطرسة البيئية. خذ على سبيل المثال مشروع ويست فورد. بدأها سلاح الجو الأمريكي ومختبر لينكولن التابع لمعهد ماساتشوستس للتكنولوجيا في أوائل الستينيات ، وكان الهدف هو ملء الفضاء بملايين من ثنائيات الأقطاب الشبيهة بالإبر - الأسلاك الممغنطة - التي يمكن أن تكون بمثابة عاكسات للطوارئ أو هوائيات للإشارات اللاسلكية في حالة وقوع هجوم نووي. أطلقت القوات الجوية نسخة تجريبية واستخدمتها بنجاح لنقل الإشارات عبر البلاد ، لكن المشروع الكامل لم يتبع أبدًا. تبقى كتل قليلة من ثنائيات الأقطاب النحاسية للمشروع في مدارها القطبي على ارتفاع 2250 ميلًا فوق الأرض.

"بدءًا من Sputnik ، كان هناك وعي كبير جدًا بمخاطر تلويث الفضاء بين المجتمعات العلمية والحكومية والعلمية" ، كما يشير راند ، الذي يشغل تعيينات بحثية في متحف سميثسونيان الوطني للطيران والفضاء ومؤسسة RAND. (ترمز RAND إلى البحث والتطوير. لا علاقة لها بالمؤرخ).

في عام 1962 ، عثر ضابطا شرطة في مانيتووك على قطعة من سبوتنيك 4 سقطت في وسط أحد شوارع المدينة. بإذن من متحف الفن راهر ويست

كان أول لقاء له مع النفايات الفضائية بالنسبة للكثيرين أول خطوة طفل في العالم إلى الفضاء. أولئك الذين كانوا على قيد الحياة عندما انطلق أول سبوتنيك إلى المدار عام 1957 يتذكرون الليالي المظلمة في الفناء الخلفي في انتظار مرور "القمر الصناعي" في سماءهم. ما رأيناه في الواقع ، كما يقول راند ، كان المرحلة الثانية من الصاروخ الذي حمل سبوتنيك عالياً. بالنسبة لمراقب الفناء الخلفي ، كان القمر الصناعي صغيرًا جدًا بحيث لا يمكن رؤيته.

منذ ذلك الحين ، تراكمت في الفضاء حول كوكبنا سحابة من الحطام الذي يدور حوله. حمل أحد الأقمار الصناعية الأمريكية المبكرة ، Explorer 7 ، الذي تم إطلاقه في عام 1959 ، مقياس الإشعاع المسطح ، وهو أول تجربة مناخية فضائية في العالم. تم استخدام مقياس الإشعاع ، الذي ابتكره رائد الطقس في الأقمار الصناعية UW Verner Suomi وأستاذ الهندسة Robert Parent '39 ، MS’49 ، لتحديد الدور الحاسم للسحب في المناخ وأظهر أن الأرض تمتص قدرًا أكبر من طاقة الشمس مما كان يُعتقد سابقًا. مهدت التجربة على متن القمر الصناعي البالغ وزنه 70 رطلاً الطريق لجميع الدراسات المستقبلية للطقس والمناخ من الفضاء. بعد ستة عقود ، لا يزال في المدار.

مساهمة أخرى من UW في الفوضى حول الأرض هي المرصد الفلكي المداري -2 (OAO-2) ، وهو أول تلسكوب فضائي ناجح. تم إطلاق OAO-2 في ديسمبر 1968 ، وحمل تلسكوبات مبنية من ولاية ويسكونسن والتي فتحت آفاقًا فلكية جديدة من خلال توفير الوصول إلى الموجات الضوئية مثل الأشعة فوق البنفسجية ، التي يحجبها الغلاف الجوي أو يمتصها. أدى ذلك إلى مجموعة من الاكتشافات ، بما في ذلك تحديد هالات الهيدروجين حول المذنبات. فُقد الاتصال بـ OAO-2 في يناير 1973 ، مما أدى إلى إنهاء المهمة وإحالتها إلى قائمة الأجسام المهملة التي تدور حول كوكبنا.

يقول Jim Lattis MA'87 ، PhD'89 ، مؤرخ UW لعلم الفلك والمخرج: "[OAO – 2] مُدرج في العديد من مواقع الويب والتطبيقات التي تتعقب الأقمار الصناعية ، ولكني لم أنجح مطلقًا في رؤيتها تحلق فوقها. من مخفر التوعية بعلم الفلك بالجامعة ، مكان الفضاء. "إنها ليست مشرقة بشكل خاص."

كان المرصد وإطلاقه لعلم الفلك الفضائي علامة فارقة مبكرة في الاهتمام الدائم للمجتمع العلمي بالبيئة فوق كوكبنا مباشرة. بالنسبة لعلماء الفلك ، كانت برامج مثل Project West Ford تشكل تهديدًا ، حيث تزرع الفضاء بأشياء من شأنها أن تعكس الضوء وموجات الراديو ، وتسبب الفوضى في الملاحظات الفلكية.

كان الضغط القوي لفرض بعض التنظيمات الدولية على مدار الأرض مقدمة لمعاهدات الفضاء الأولى. دفعت هذه الجهود دبلوماسيًا منزعجًا إلى كتابة ملاحظة مكتوبة بخط اليد على قرار وزارة الخارجية ، اكتشفته راند أثناء بحثها ، واصفة علماء الفلك بأنهم "مجموعة صاخبة وضيقة الأفق".

لكن عاجلاً أم آجلاً ، اعتمادًا على الارتفاع ، يعود كل شيء إلى الأرض. تقضي العديد من الأشياء وقتًا قصيرًا في الفضاء ، من بضع سنوات إلى مجرد أيام. الأجسام في مدارات ثابتة بالنسبة للأرض (تطابق دوران الأرض) - 22000 ميل وما فوق - ستكون موجودة لآلاف السنين ، باستثناء أن الاتفاقية الدولية تتطلب أن يتم إسقاط الأقمار الصناعية القابلة للمناورة في تلك المدارات العالية عند اكتمال مهماتها. على الرغم من اقتراح مخططات مختلفة لتنظيف الفضاء - الشباك والحراب والأذرع الآلية والقاطرات الفضائية - فإننا غالبًا ما نسمح للفضاء الخارجي بتنظيف الفوضى من أجلنا. مدار الأرض ، مثل المحيط والغلاف الجوي ، هو حوض نفايات ، "يقول راند.

تعد مدارات معينة ، خاصة المدارات الثابتة بالنسبة إلى الأرض والمدارات القطبية للأقمار الصناعية الكبيرة القابلة للمناورة ، موردًا ثمينًا ومحدودًا. ويلاحظ ستيف أكرمان ، خبير الأرصاد الجوية في جامعة واشنطن ، أن هناك "مدارات جيدة". على سبيل المثال ، تصطف الأقمار الصناعية الرئيسية الخاصة بالطقس في مدارات أقل ازدحامًا ، مما يجعلها بأمان بعيدًا عن الأقمار الصناعية العاملة الأخرى لضمان قدرتها على تجنب الاصطدامات والقيام بوظائفها.

الأقمار الصناعية في مدار الأرض (2000 عاملة)

500,000

قطع الحطام التي يتم تعقبها أثناء دورانها حول الأرض

17500 ميل في الساعة

السرعة التي ينتقل بها الحطام

يبقى السعر الذي تتقاضاه رحلات الفضاء سيليستيس ميموريال لإطلاقها في مدار الأرض. يشمل العملاء السابقون:

  • جين رودينبيري ، ستار تريك المنشئ
  • جيرارد ك. أونيل ، عالم فيزياء الفضاء
  • تيموثي ليري ، عالم نفس وكاتب
  • جيمس "سكوتي" دوهان ، ممثل
  • جوردون "جوردو" كوبر جونيور ، رائد فضاء

على اليمين خارج متحف راهر ويست للفنون في مانيتووك ، في وسط أحد أكثر الطرق ازدحامًا في مدينة ويسكونسن ، توجد حلقة نحاسية مثبتة على الرصيف. وضعتها الرابطة الدولية للميكانيكيين في عام 1963 ، تشير الحلقة بحجم اللوحة إلى المكان الذي ، في ساعات الصباح الباكر من يوم 5 سبتمبر 1962 ، اكتشف ضابطا دورية في المدينة ، أثناء جولاتهما ، قطعة من الصلب مدمجة بعمق ثلاث بوصات في الرصيف شمال شارع الثامن. كانت من مركبة فضائية سوفيتية غير مأهولة - يطلق عليها اسم Sputnik 4 في الغرب - يشاع أنها تحمل نموذجًا أوليًا لبدلة الفضاء كاختبار للرحلات المأهولة. لقد انحرفت رحلتها بسبب خطأ في نظام التوجيه ، وبدلاً من الانزلاق المخطط والمسيطر عليه إلى الأرض ، تم دفع السفينة إلى مدار أعلى. عادت المركبة الفضائية التي يبلغ وزنها سبعة أطنان إلى الغلاف الجوي في النهاية ، حيث تبخر معظمها - باستثناء أجزاء قليلة هبطت في ويسكونسن.

على الرغم من أن Rahr-West مخصص للفنون الجميلة ، إلا أن المتحف يحتوي على عرض صغير من القطع الأثرية - نسخة طبق الأصل من جزء المركبة الفضائية والصور ومقاطع الصحف - لإحياء ذكرى مكان مانيتووك الفريد في تاريخ سباق الفضاء.

يقول راند: "كانت القدرة على استعادة جزء من سفينة الفضاء أمرًا نادرًا". "إنها إحدى القطع القليلة من الحطام الفضائي - خارج مكوك الفضاء كولومبيا حادث - تم استرداده على الأراضي الأمريكية ".

أصبحت بقايا سبوتنيك 4 دعامة للحرب الباردة حيث سعت الولايات المتحدة لإعادة الحطام إلى السوفييت على أرضية الأمم المتحدة ، مما يثبت للعالم كله أن تكنولوجيا رحلات الفضاء الروسية المبكرة لم تكن بالضرورة مطابقة لتفاخر الأمة.

المثال الوحيد المؤكد الآخر عن خردة فضائية وجدت على الأراضي الأمريكية هو الحالة الوحيدة الموثقة لحطام فضائي أصاب الإنسان. في كانون الثاني (يناير) 1997 ، أصيبت لوتي ويليامز بقليل من حطام النسيج من صاروخ أميركي دلتا 2 المعزز أثناء سيرها في حديقة تولسا ، أوكلاهوما. "لوتي كانت محظوظة" ، بحسب رواية عام 2014: لقد أصيبت بأصغر قطعة حطام من الصاروخ المنهار. تم استرداد خزان ضغط من التيتانيوم 66 رطلاً في تكساس.

بالنسبة لراند ، فإن زيارة Rahr-West - حيث يضع أمين المتحف آدم لوفيل ملفًا رقيقًا من الرسائل والتقارير والصحف الصفراء على طاولة غرفة الاجتماعات لإطلاعها - هي فرصة أخرى للبحث في قصتها عن الحطام الفضائي. المتحف ، من جانبه ، يستفيد استفادة كاملة من قربه من نقطة الصفر في سبوتنيك 4. كل عام في أوائل سبتمبر ، يستضيف المتحف Sputnikfest ، وهو احتفال غريب يضم مسابقة ملكة جمال Space Debris (مسابقة مفتوحة لأي "شكل من أشكال الحياة البشرية" ، حيث احتلت راند المركز الثاني مرتين).

يعد تحطم سبوتنيك 4 في أحد أكثر شوارع مانيتووك ازدحامًا منذ عقود بمثابة محك مناسب لراند ، التي جاءت إلى جامعة ويسكونسن في عام 2016 بعد حصولها على الدكتوراه في التاريخ وعلم اجتماع العلوم في جامعة بنسلفانيا. لقد علمت أن الحطام الذي يسقط من الفضاء لا يتم استرداده أبدًا تقريبًا ، وبدلاً من ذلك يحترق أو يسقط في المحيطات التي تغطي معظم كوكبنا. تشمل الاستثناءات محطة الفضاء الأمريكية Skylab ، التي دخلت الغلاف الجوي مرة أخرى في عام 1979 ، مما أدى إلى اختراق المناطق النائية الأسترالية بما لا يقل عن 22 طنًا من الحطام في 500 قطعة - بعضها بحجم المقعد.

ثم هناك مثال كوزموس 954 ، قمر استطلاع سوفييتي يعمل بالطاقة النووية تم إطلاقه في عام 1977. منع عطل القمر الصناعي من إلقاء نواة مفاعله الذي يعمل باليورانيوم بأمان ، وعندما عاد إلى الغلاف الجوي في عام 1978 ، نثر الحطام المشع. أكثر من 48000 ميل مربع من شمال غرب كندا.

دفعت الحادثة إلى عملية مسح جوي وبري دولية مرهقة للعثور على قطع كبيرة من الحطام المشع والتقاطها - قيل إن أحدها شديد الحرارة لدرجة أن التعرض لبضع ساعات كان من الممكن أن يكون قاتلاً.

الحوادث الدولية التي تم إنشاؤها بواسطة الأشياء التي تسقط عشوائيًا من السماء تعود إلى بداية عصر الفضاء تقريبًا. يشير راند إلى أنه في عام 1960 ، أدى فشل إطلاق صاروخ من كيب كانافيرال إلى تساقط الحطام على كوبا الشيوعية الجديدة. من المفترض أن قطعة من الحطام أصابت بقرة وقتلت ، مما ألهم أول مظاهرة مناهضة للولايات المتحدة بقيادة الطلاب هناك. ورد أن الولايات المتحدة دفعت مليوني دولار كتعويض عن الأبقار ذات الفاصوليا. لقد كانت هدية أيضًا لكُتّاب عناوين الصحف: "إطلاق النار على القطيع حول العالم".


استكشاف المحيطات: التكنولوجيا

ما الذي يدفع علماء الفلك إلى التساؤل ، & ldquo ما و rsquos هناك؟ & rdquo وعلماء المحيطات ، & ldquo ماذا و rsquos هناك؟ & rdquo على الرغم من تغطية 71٪ من الكوكب ، تم استكشاف 5٪ فقط من المحيط. الآن أكثر من أي وقت مضى في تاريخ البشرية ، توفر الأدوات والتقنيات لعلماء المحيطات وعلماء الفلك فرصًا متزايدة لاستكشاف أعماق المحيطات وامتداد الفضاء.

علم الأحياء ، الكيمياء ، علوم الأرض ، علم الفلك ، علم المحيطات ، الجغرافيا ، نظم المعلومات الجغرافية (GIS)

علم المحيطات هو علم متعدد التخصصات يدمج مجالات الجيولوجيا والبيولوجيا والكيمياء والفيزياء والهندسة لاستكشاف المحيط. علم المحيطات هو مجال علمي حديث العهد نسبيًا. بدأ عصر الدراسات الأوقيانوغرافية الرسمية مع هـ. تشالنجر إكسبيديشن (1872-1876) ، أول رحلة لجمع البيانات المتعلقة بدرجات حرارة المحيطات ، والكيمياء ، والتيارات ، والحياة البحرية ، وجيولوجيا قاع البحر بشكل شامل.

لم يبدأ علم المحيطات الحديث حتى الحرب العالمية الثانية ، عندما أرادت البحرية الأمريكية معرفة المزيد عن المحيطات لاكتساب مزايا في التواصل عبر المحيط الأطلسي وتنفيذ حرب الغواصات. بحلول أواخر الخمسينيات والستينيات من القرن الماضي ، أحدثت المركبات تحت الماء ، المعروفة باسم الغواصات ، ثورة في استكشاف المحيطات. اليوم ، تُستخدم العوامات وأخذ عينات عمود المياه لمراقبة ظروف سطح البحر وعوامل جودة المياه ، وتجمع أجهزة الحفر عينات الرواسب ، وتساعد السونار في إنشاء خرائط لقاع البحر ، وتسمح لنا المركبات التي يتم تشغيلها عن بُعد (ROVs) باستكشاف جميع أجزاء المنطقة بأمان وكفاءة المحيط. مع زيادة استكشاف المحيطات والتقدم التكنولوجي ، يزداد فهمنا للطريقة التي تعمل بها المحيطات وتدعم الحياة على الأرض.

علم الفلك هو علم متعدد التخصصات أيضًا ، لكنه يركز على دراسة الفضاء خارج الأرض وجو rsquos. أدت التطورات الحديثة في استكشاف الفضاء إلى توسيع مجال علم الفلك بشكل كبير.

مع السلامة والتكلفة والكفاءة كأولويات قصوى ، يستمر تطور استكشاف المحيطات والفضاء في التطور. لقد رأينا انتقالًا تقنيًا من الغواصات المأهولة والمركبات الفضائية إلى الأقمار الصناعية ، و ROVs ، والمسبارات الفضائية والمركبات الفضائية. تتيح التطورات في الاستشعار عن بعد ، والاتصالات عبر الأقمار الصناعية ، وجمع البيانات ، بما في ذلك أجهزة أخذ العينات وموجز الفيديو المباشر ، للخبراء من جميع أنحاء العالم الاتصال ومشاركة المعلومات في الوقت الفعلي.

على الرغم من كل هذه التطورات التكنولوجية ، لا يزال هناك الكثير لتعلمه واستكشافه. من الصعب التنبؤ بما سيبدو عليه استكشاف الفضاء والمحيطات في المستقبل. نقطة مثيرة للاهتمام للتفكير فيما يتعلق بالاستكشاف المستقبلي تأتي من الدكتور روبرت بالارد: & ldquo سيستكشف جيل الأطفال في المدارس المتوسطة الآن المزيد من الأرض أكثر من جميع الأجيال السابقة مجتمعة. دع هذا يغرق. سوف يستكشفون المزيد من الأرض أكثر من أي شخص كان على هذا الكوكب من قبلهم. هذا & rsquos رائع. & rdquo

ما هي بعض مزايا استخدام المركبات التي تعمل عن بعد (ROVs) بدلاً من الغواصات المأهولة لاستكشاف أعماق المحيط؟

استخدام ROVs في استكشاف المحيطات بشكل عام اقل تكلفة, أكثر فعالية، و أكثر أمانًا من إرسال البشر تحت سطح البحر في الغواصات.

ما هي طريقتان تساعد تكنولوجيا الأقمار الصناعية علماء المحيطات وعلماء الفلك في دراسة المحيطات والفضاء الخارجي؟

تكنولوجيا الأقمار الصناعية يسمح لعلماء المحيطات وعلماء الفلك بجمع البيانات عن بعد و التواصل في جميع أنحاء العالم وفي الوقت الفعلي.

أظهر الفيديو أنواعًا مختلفة من التقنيات المستخدمة لاستكشاف الفضاء الخارجي والمحيطات. ضع قائمة بأكبر قدر ممكن من هذه التقنيات كما يمكنك تذكرها.

تشمل التقنيات المستخدمة لاستكشاف الفضاء الخارجي والمحيط الغواصات, المركبات التي تعمل عن بعد (ROVs), الأقمار الصناعية, روفرز, معدات الغوص / الغوص, العوامات, آلات الحفر الضخمة, أجهزة أخذ عينات عمود الماء، و السونار لرسم الخرائط.


أخذ رواد الفضاء العين الحمراء.

تقول ناسا إن المركبة الفضائية الأمريكية لم تقم بهبوطًا على الماء ليلا بواسطة رواد الفضاء منذ أبولو 8.

وصل هذا الطاقم قبل فجر يوم 27 ديسمبر 1968 ، على بعد حوالي 1000 ميل جنوب غرب هاواي. وصفته صحيفة التايمز في اليوم التالي بأنه "رشاش دقيق" ولاحظت أن الطاقم ظل في كبسولتهم لمدة 90 دقيقة تقريبًا قبل أن يتم اصطيادهم من المحيط الهادئ بواسطة فريق مروحية من الولايات المتحدة. يوركتاون. قال ويليام أندرس ، قائد المركبة القمرية في البعثة ، عبر الراديو أثناء وجوده في الكبسولة ، "أخرجنا من هنا ، أنا لست بحارًا على هذا القارب." (كان جيمس لوفيل ، زميله في الطاقم ، نقيبًا في البحرية الأمريكية).

تدربت شركة سبيس إكس على العمل ليلًا ، وفي يناير نجحت في استعادة كبسولة شحن سقطت في خليج المكسيك ، غرب خليج تامبا.

قال ستيف ستيتش ، مدير برنامج "كوميرشال كرو" التابع لناسا ، إن الطقس الليلي الهادئ باستمرار في موقع سقوط الأمطار ، ووفرة ضوء القمر وعوامل إضافية جعلت الهبوط في الظلام أمرًا مفيدًا.

قال في تلفزيون ناسا يوم السبت: "عندما قمنا بتقييم كل هذه الخيارات ، بدا أن هذا هو أفضل وقت للعودة إلى المنزل".

يمكن أن تكون إحدى مزايا الهبوط الليلي هو احتمال وجود عدد أقل من القوارب الخاصة. كانت تلك مشكلة في أغسطس عندما سقطت كبسولة سبيس إكس السابقة. أكثر من اثني عشر قاربًا - أحدها يرفع علم حملة ترامب - تقاربت على الكبسولة ، ودخل بعضها لإلقاء نظرة فاحصة.

أثارت الحلقة مخاوف بين مسؤولي ناسا وسبيس إكس بشأن إجراءات الأمن والسلامة. قال مسؤولو ناسا إنه إذا كانت هناك حالة طوارئ ، فربما تكون القوارب الخاصة قد أعاقت جهود الإنعاش. وأضافوا أنه يمكن أن تكون هناك أبخرة سامة من الكبسولة تشكل خطرا على القائمين على القوارب.

لتجنب مثل هذه النتيجة ، أنشأ خفر السواحل هذه المرة منطقة أمان بطول 11.5 ميلًا حول موقع الرشاش وطرد أي متطفلين.


تضيع في الفضاء

& # 8220 السموات تنادي بمجد الله ، كتب صاحب المزمور. بصفتي عالم فلك في مرصد الفاتيكان ، أستمتع بهذه التصريحات يوميًا. لكن ليس عليك أن تكون فلكيًا محترفًا لتقدير الجمال الذي أظهرته لنا أدواتنا.

هناك المئات من مواقع الويب على الإنترنت حيث يمكن العثور على صور فلكية مذهلة. ربما يكون أكثر المواقع التي يمكن الوصول إليها هو موقع الويب والتطبيق Astronomy Picture of the Day ، والذي ، كما يوحي اسمه ، ينشر صورة مختلفة لعلم الفلك كل يوم ، إلى جانب وصف قصير لإعلامك بما تبحث عنه. يأتي الكثير من هذه الصور من المركبات الفضائية ، ولكن نفس الشيء يأتي من المراصد الأرضية. في الواقع ، تأتي بعض أفضل البطاقات البريدية الفلكية في الوقت الحاضر من تلسكوبات هواة متقدمين.

يمكن للصور أن تتحدث عن نفسها. لكن الحصول على فكرة عن الرسالة وراء الصور يجعلها أكثر ثراءً. إليكم بعضًا من بعض الصور الفلكية الحديثة المفضلة لدي ، سواء من الفضاء أو من أقرب إلى المنزل.

بصفتي عالمًا ، أعلم أن ما أنظر إليه في الصورة التي تتصدر هذا المقال هو مثال رائع لسحابة بين النجوم في سديم Trifid (M20) مضغوطة بصدمة مستعر أعظم قريب. عند طرف مستدقة من السحابة في الزاوية اليسرى العليا ، يتم ضغط الغاز في سحابة أكثر إحكاما ستشكل في النهاية قرصًا. وسيولد من هذا القرص نظام من النجوم والكواكب. (الخط اللولبي الأطول إلى اليسار عبارة عن نفاثة غاز تنبعث من السحابة).

تلسكوب هابل الفضائي التابع لناسا ، الذي تمت معالجته بواسطة فريق هابل للتراث ، و AURA ، ومعهد علوم تلسكوب الفضاء.

لكنني أيضًا إنسان ، وبالفعل من محبي القصص الخيالية. لذلك هناك جزء مني لا يسعه سوى تجسيد صور مثل هذه ، يبحث عن وضع "وجوه" في السحب - في هذه الحالة ، مخطط وحيد القرن. This sort of game has a long and honored history our constellations, and indeed many of the nebulae shown here, have “popular” names (like the “Trifid Nebula”) that help us tell them apart, as they remind us what they look like. It’s fun to enjoy the two together, to think that I’m seeing a solar system being born in the tip of a unicorn’s ear.

One final thrill: On a good night, my little backyard three-inch telescope can make out the Trifid Nebula quite nicely. On a really dark summer night in June or July, I can spot it with my naked eye as a tiny patch of light, just off the Milky Way in the constellation of Sagittarius, the Archer. Obviously I won’t see the detail shown here but the fact is, wonderful sights in the sky are visible to anyone who knows where to look.

That’s something I really appreciate about astronomy. It is open to anyone. You don’t have to be an expert to appreciate the wonders of the night sky. Of course, once you get a taste of the thrill it can bring, you will be tempted into learning more, and becoming more of an expert—at your own pace, in your own way. It’s an example of how the Creator speaks to us where we are, but then invites us to come closer, and know deeper.

Speaking of unicorns, there actually is a constellation called Monoceros, the Unicorn. It sits just to the east of the more famous constellation of Orion, the Hunter. A star in Monoceros V838 is a “supergiant” that exploded in 2002, briefly becoming the brightest star in the Milky Way. (Intrinsically brightest, that is, not the brightest in our own skies it was never quite visible to the naked eye here on Earth, because it is so far away.)

When the Hubble Space Telescope took this image, the star had already faded, but the light from its explosion could still be seen echoing off the gas and dust surrounding the star. As we look at different times, we see different rings of gas illuminated by this light. On the Internet you can find many Hubble images of V838, each different in a subtle way, as we watch the light cross the field of gas. The fact that there is so much gas and dust nearby tells us that this isn’t the first time this star has had a large “burp.” Eventually this star will die completely its gas and dust will eventually find its way into a larger cloud, like the one in the previous picture, out of which new stars will be formed.

NASA/ESA Hubble Space Telescope, image processed by M. Livio and the Hubble 20th Anniversary Team.

This image touches me on many levels—starting with the fact that it reveals “many levels” in the cloud of gas and dust. It reminds me, in fact, of the large brass sculpture, Sfero con Sfero, (“Sphere within a Sphere”) by Arnaldo Pomodoro, situated at the Vatican in the Garden of the Pine Cone, well known to visitors as a part of the Vatican Museum. The Italian sculptor deliberately designed his work to lead the viewer into contemplating deeper and deeper into the heart of things, reminding us of both the complexity and fragility of our universe.

Here in space, we have a divine artist with a similar message!

And speaking of exploding stars, the brightest such explosion ever recorded occurred in the Carina Nebula, located in the southern hemisphere constellation of Carina. Between 1820 and 1843, a star in this nebula, Eta Carinae, underwent its “great eruption.” For a few years it was actually the second brightest star visible in our skies, before fading back to relative obscurity. Theorists are still arguing what caused the eruption it wasn’t quite a supernova, but it was certainly stronger than anything that ordinary stellar evolution theory would predict.

The Carina Nebula itself, like M20, is visible to the naked eye—at least if you’re in the southern hemisphere. From Australia it is utterly charming in a small telescope. But the nebula is a part of a much larger star formation region, including this mountain of gas and dust imaged by the Hubble in 2010. As with the Trifid Nebula, the gas and dust seen here come from exploding stars. Then a nearby supernova compresses that gas and dust into pillars and columns. At the end of each column the material is compressed into a region from which new stars are formed. In a few million years this cloud will be a cluster of young stars.

This image was produced at the Blackbird Observatory, New Mexico, by the noted astrophotographer R. Jay GaBany, with colleagues D. Martínez-Delgado, J. Peñarrubia, I. Trujillo, S. Majewski, and M. Pohlen.

What strikes me in images of nebulae like these is that, while the frame is dominated by the mass of the nebula, all the really important “action”—the collapse of the gas into stars and disks that eventually will form planets—is occurring at the edges, in the thin wispy bits that you have to look at carefully in order to see. The wisps wouldn’t exist without the gas cloud. But the gas cloud would be sterile and inert without those wisps.

Another thing also delights me about it, however. I can understand the physics that describes how these clouds balance the pressure of their gas with the gravity of their mass on a knife-edge, so that star formation can be triggered with just the nudge from a nearby supernova. That’s all quite rational, and it’s possible to write down formulae that describe how all this works. What’s unexpected, however, is how beautiful it all looks when we actually see it occurring. Mathematicians like to call this blend of reason and beauty “elegance.” It seems to be a hallmark of the Creator.

And sometimes, I swear, God’s just having fun! This wild curlicue of light is a ghostly stream of stars surrounding the spiral galaxy NGC 5907. This object is not something in our own Milky Way Galaxy of stars, but it is itself an entirely separate collection of many billions of stars located some 50 million light-years away from our home galaxy. The stream of stars seen here was ripped from a smaller dwarf galaxy that NGC 5907 encountered some 4 billion years ago.

Such “collisions” of galaxies are apparently quite common in the history of the universe. As it happens, the stars themselves in the colliding galaxies never actually touch. What happens instead is that once two galaxies come close enough, the gravity of the one can pull noticeably on the stars of the other, so that the larger galaxy will incorporate the smaller one. Eventually they merge together to make a newer, larger, and more complex structure of stars, gas, and dust.

I am a planetary astronomer, but I have deliberately limited myself to only this one planetary image. There are so many wonderful spacecraft images that it is hard to choose from them but worse, I can’t see an image of a planet or asteroid without thinking of all the science behind it, stuff that fascinates me because I know the backstory, but which often is of interest only to the specialist.

NASA/ESA Cassini Imaging Central Laboratory for Operations

This image of Saturn, the planet with a “halo,” clearly has both things going for it: incredible beauty and fascinating science behind it. Taken by the NASA/ESA Cassini spacecraft that has been orbiting Saturn since 2004, this image from 2006 has a unique view of the ringed planet. The spacecraft was on the side of Saturn opposite the sun, and so instead of seeing sunlight reflected off Saturn’s clouds and the large chunks of ice in its rings, we’re seeing that light passing through the faint dust that fills those rings between the chunks and surrounds the planet. Just like the way dust in a room shows up in a beam of sunlight pouring through a window, this “forward-scattered” light shows us the parts of the rings that are particularly dusty, including some remarkable individual streams of dust that may be spalling off small moonlets orbiting Saturn outside the rings.

The big outer dusty ring visible here is especially interesting. It sits at the orbit of Saturn’s moon Enceladus, and it appears to be made up of water vapor pouring out of a series of active volcanoes on the southern pole of that moon. It was long theorized that icy moons might be molten inside—my thesis at MIT in 1975 was on that very topic—but these volcanoes, and this ring, are the first proof that the idea was actually correct.

One other tiny dot of light in this image is the final capper. Inside the Enceladus ring is a thinner dusty ring look just inside it, at about 10 o’clock, for a tiny dot of light. That’s us: That is planet Earth, as seen from Saturn.

Indeed, one of the reasons that we study other planets, other places in space, is for the chance to then look back upon ourselves. Who are we? How do we fit into this immense universe? It’s tempting to think that we must be insignificant, just a tiny dot easily lost in the billions of stars and galaxies. One might despair, how could God ever notice me?

But we can turn that same contemplation around, and rejoice in the immensity of a God who, even given the vastness of creation, nonetheless has the time and ability to turn his attention individually on each of us.

Brother Guy Consolmagno, S.J., Specola Vaticana, Vatican Meteorite Laboratory

I am ending this series with one of my personal favorites: an image I took myself. For this picture I used a microscope, not a telescope. This is looking at a thin (1/100 of a millimeter thin) sliver of a meteorite.

Meteorites are rocks from space, usually from the asteroid belt, which hit the Earth on a regular basis. They provide us with free samples of the material that the rest of the planets are made from. This particular meteorite hit near the town of Knyahinya, Ukraine in 1866.

The light shining through this thin section was polarized in one direction, and then after it passed through the sample it was polarized in the opposite direction. Only certain colors of light have their polarization twisted by the rock just enough to pass both filters the result is the marvelous collection of colors seen here.

Notice the round bit at the upper left. This is a “chondrule,” a small bead less than a millimeter across, a droplet of rock molten and frozen in zero gravity as the planets were being formed 4.5 billion years ago. The other colored bits are themselves probably pieces of other broken chondrules.

Once again, the human imagination can play wonderful tricks with this image. With the round bit next to the straight bits I see an infant in a manger. In fact, we used this image one year at the Vatican Observatory for our Christmas cards!

But even leaving such flights of fancy behind, an image like this enriches both my knowledge and my heart. As a scientist, I can tell the chemical composition of the rock (mostly iron and magnesium oxides) from the colors of the minerals, and from the cracks I can work out its history of collisions and shock. From the very fact that these samples are in our lab—for us to hold and touch and measure—I am reminded that the sky is not some barrier between us and “outer space,” but in fact the cosmos comes and touches us on a regular basis. And from the beauty of what I see here, I am reminded why I do this work: for that sense of joy and awe I find in creation, the autograph of the Creator.

This article appeared in the February 2014 issue of U.S. Catholic (Vol. 79, No. 2, pages 34-39).

Main Image: NASA Hubble Space Telescope Wide Field Planetary Camera 2, processed by J. Hester, Arizona State University


Hypothermia: How long can someone survive in frigid water?

Many survivors of US Airways flight 1549 suffered from hypothermia after the passenger jet crash-landed in the Hudson River. What would have happened to them if rescue teams had taken longer to arrive?

When the Airbus A320 took off from New York City's LaGuardia Airport yesterday, the air temperature outside was well below freezing&mdasharound 20 degrees Fahrenheit (&ndash6.7 degrees Celsius). The 150 passengers on board no doubt assumed they would spend the next hour and a half in the cushioned seats of a cozy, warm airplane cabin en route to Charlotte, N.C. Little did they know that just minutes after takeoff they would instead be bobbing on the frigid waters of the Hudson River off Manhattan's west side.

Just minutes after Capt. Chesley Sullenberger orchestrated a near-perfect emergency water landing (after a collision with a flock of Canada geese reportedly knocked out both engines), water began seeping into the plane. Two passengers treated for hypothermia at nearby Saint Luke's&ndashRoosevelt Hospital emergency room said that the water was waist-high almost immediately, according to Gabe Wilson, associate medical director of the hospital's emergency medicine department. According to media reports, some of the passengers were submerged up their necks in water once they had evacuated the plane and awaited rescue.

"They were all shaking from both the [cold] temperature and stress," says Wilson, who treated 11 of the plane's passengers for hypothermia, a potentially fatal condition that occurs when the body cannot generate enough heat to compensate for the warmth it loses.

Many of the symptoms of hypothermia resemble those of a drunken stupor: sleepiness, clumsiness, confusion and even slurred speech. Doctors also check for shivering, a weak pulse, low blood pressure, and a body temperature below 96 degrees F (35.5 degrees C). (Normal body temperature is 98.6 degrees F, or 37 degrees C.)

Fortunately, none of the passengers that he treated had body temperatures below 95 degrees F (35 degrees C), Wilson says, adding that all they needed to warm up were Bair Huggers, special blankets hooked to a heater which send warming air currents over the body.

But what if the passengers had not been rescued so fast? What would have happened if they had spent hours wading or swimming through the Hudson, or in any cold water, awaiting rescue? We asked Christopher McStay, an emergency room doctor at New York City's Bellevue Hospital Center about the potential consequences and treatments for hypothermia.

[An edited transcript of the interview follows.]


How long can a person survive in water that is 41 degrees F like the Hudson was when the plane went down?

When you first go into extremely cold water there is this weird response called a cold shock response. People start to hyperventilate immediately. For one to three minutes you breathe very fast and deep, uncontrollably. If you go underwater, you could swallow water and die. &hellipI can't tell you how often this occurs but it's certainly a very real phenomenon. Once that response goes away, you're fine&hellipfor awhile.

Generally, a person can survive in 41-degree F (5-degree C) water for 10, 15 or 20 minutes before the muscles get weak, you lose coordination and strength, which happens because the blood moves away from the extremities and toward the center, or core, of the body.

There are many factors that determine how fast a person submerged in water cools. People who are obese, who have a lot of soft tissue that provides a lot of insulation, are likely to last longer than lanky people, because the body fat provides insulation. Another factor is how much of the body is actually underwater. (Water conducts heat away from the body much faster than air does, even if the water temperature is 20 degrees higher than the air temperature. So, the more the body is submerged, the faster its heat will be drained, according to Craig Heller, a Stanford University physiologist). If you have a flotation device that you can pull yourself on top of, you are much better off.

How cold does the water have to be to put a person at risk for hypothermia?
Even water temperatures as high as 75 and 80 degrees F (24 and 27 degrees C) can be dangerous, but it would most likely take much longer than 15 minutes to become debilitated. There is no set time for when hypothermia will set in, but generally the colder the water, the faster it happens.

So if you find yourself submerged in icy-cold water, what should you do?
If you have a flotation device, you should get on top of that device and hug yourself to keep as much of your body away from the water as possible. If you keep your arms and legs in tight, close to the core of the body, you keep your limbs from being exposed to the cooling water. If you do not have a flotation device, get out of the water as fast as you possibly can.

What is the difference between frostbite and hypothermia?

Frostbite is actually the freezing of tissue [such as skin, muscle and nerve tissue]. Suppose you're on top of Mount Everest and you're bundled up your core temperature is 98.6 degrees F. If you take off your gloves, you have exposed that area and it may get frostbite. That's not hypothermia. Hypothermia is a drop in the core temperature of the body.

When are you in danger of getting frostbite and were these survivors at risk?

For frostbite to occur, the tissue actually has to freeze&mdashmeaning a dip to 32 degrees F (0 degree C) or lower. The parts of the body submerged in water are not in danger of becoming frostbitten, because the water temperature (41 degrees F) is not freezing. However, the parts of the body exposed to air are at risk because the air temperature is 20 degrees F (&ndash7 degrees C), which is below freezing.

Can you die from frostbite?
You can certainly die from frostbite, but that is exceptionally rare. Usually when people die from frostbite, it's from some complication down the road such as gangrene, the decay and death of tissue which occurs when it does not receive enough blood or becomes infected.

What do you do to treat hypothermia?
If your body temperature is above 95 degrees F and you're healthy, your body will warm itself up and you generally don't need treatment.

If your body is 90 degrees to 95 degrees F (32 to 35 degrees C) and you look okay, we'll do things like put a warming blanket around you. If your temperature drops much lower, we might give you an IV with warm fluids, insert a breathing tube to supply the lungs with warm air, and insert tubes through the mouth and urethra to put hot saline into the stomach and bladder, respectively. Heating from the inside (by introducing these fluids) helps warm the body's core tissues faster than heating the body from the outside (by using blankets or putting a person in a warm environment, for instance).

If a patient comes into the emergency room with a body temperature between 70 and 80 degrees F (21 and 27 degrees C), they often appear dead&mdashor are dead. Cardiac arrest often occurs in this temperature range. Even if it appears someone has passed away, it is still important to warm them (using the techniques described above), because with this degree of hypothermia the heart can slow to a point at which doctors cannot even detect it. Thus, they could make the mistake of presuming someone dead who is actually still alive.

For these unconscious patients, we also do cardiopulmonary resuscitation (CPR) on them and often use a cardiopulmonary bypass (heart&ndashlung) machine that will actually oxygenate the blood and provide a pulse for them.


How long could an ocean last in space? - الفلك

“When hydrothermal vents were discovered in 1977, it very much flipped biology on its end,” says Julie Huber, an oceanographer who studies life in and below the seafloor at Woods Hole Oceanographic Institution (WHOI) on Cape Cod. “People knew that organisms could live off of chemical energy, but they didn’t imagine they could support animal ecosystems.”

Media Relations Office
[email protected]
(508) 289-3340

بحث

أكاديميون

Around WHOI

Resources

Get Involved

Our work is not possible without you.

Join Our Email List

Get Connected

نظرة عامة على الخصوصية

تعد ملفات تعريف الارتباط الضرورية ضرورية للغاية لكي يعمل موقع الويب بشكل صحيح. This category only includes cookies that ensures basic functionalities and security features of the website. These cookies do not store any personal information.

Any cookies that may not be particularly necessary for the website to function and is used specifically to collect user personal data via analytics, ads, other embedded contents are termed as non-necessary cookies. It is mandatory to procure user consent prior to running these cookies on your website.

Simon Thorrold, Ocean Ecologist

Simon Thorrold is an ocean ecologist at Woods Hole Oceanographic Institution. He uses techniques that span isotope geochemistry, next generation DNA sequencing, and satellite tagging to study the ecology of a wide variety of ocean species. He recently discovered that blue sharks use warm water ocean tunnels, or eddies, to dive to the ocean twilight zone, where they forage in nutrient-rich waters hundreds of meters down. Born in New Zealand, Simon received his B.S. from the University of Auckland, and Ph.D. from James Cook University, North Queensland, Australia. With much of his work in the South Pacific and Caribbean, Simon has been on many cruises, logging 1,000 hours of scuba diving and 800 hours in tropical environs. He has been a scientist at Woods Hole Oceanographic Institution since 2001.

Gregory Skomal, Shark Biologist

Dr. Gregory Skomal is an accomplished marine biologist, underwater explorer, photographer, and author. He has been a fisheries scientist with the Massachusetts Division of Marine Fisheries since 1987 and currently heads up the Massachusetts Shark Research Program. He is also adjunct faculty at the University of Massachusetts School for Marine Science and Technology and an adjunct scientist at the Woods Hole Oceanographic Institution (WHOI). He holds a master’s degree from the University of Rhode Island and a Ph.D. from Boston University. For more than 30 years, Greg has been actively involved in the study of life history, ecology, and physiology of sharks. His shark research has spanned the globe from the frigid waters of the Arctic Circle to coral reefs in the tropical Central Pacific. Much of his current research centers on the use of acoustic telemetry and satellite-based tagging technology to study the ecology and behavior of sharks. Greg has been an avid SCUBA diver and underwater photographer since 1978. He has written dozens of scientific research papers and has appeared in a number of film and television documentaries, including programs for National Geographic, Discovery Channel, BBC, and numerous television networks. His most recent book, The Shark Handbook, is a must buy for all shark enthusiasts. He is a Boston Sea Rover and a member of The Explorers Club his home and laboratory are on the south coast of Massachusetts.

Robert Ballard, Ocean Explorer

Robert Ballard, Ocean Explorer

Robert D. Ballard is Founder and President of the Ocean Exploration Trust Director of the Center for Ocean Exploration and Professor of Oceanography at the University of Rhode Island Graduate School of Oceanography. He is an Explorer-At-Large at the National Geographic Society, Commissioner for the U.S. Commission on Ocean Policy, and a Research Scholar at the Woods Hole Oceanographic Institution. He served in the U.S. Navy for more than 30 years and continues to work with the Office of Naval Research. A pioneer in the development of deep-sea submersibles and remotely operated vehicle systems, he has taken part in more than 155 deep-sea expeditions. In 1985, he discovered the RMS Titanic, and has succeeded in tracking down numerous other significant shipwrecks, including the German battleship Bismarck, the lost fleet of Guadalcanal, the U.S. aircraft carrier Yorktown, and John F. Kennedy’s boat, PT-109. He has also discovered hydrothermal vents and “black smokers” in the Galapagos Rift and East Pacific Rise in 1977 and 1979. The author of numerous books, scientific papers, and articles, he has been featured in several National Geographic television programs, including “Secrets of the Titanic” a five-part mini-series, “Alien Deep with Bob Ballard.” and, in 2019, “Expedition Amelia.” He was a special advisor to Steve Spielberg on the futuristic television show seaQuest DSV. His honors include 22 Honorary Doctorates, National Geographic’s highest award, the Hubbard Medal, and a National Endowment for the Humanities Medal. He was elected a Fellow of the American Academy of Arts and Sciences in 2014.

Timothy Shank, Deep-Sea Biologist

Tim Shank, Deep-Sea Biologist

Timothy Shank is a deep-sea biologist, Associate Scientist in the Biology Department, and former Director of the Ocean Exploration Institute at the Woods Hole Oceanographic Institution. He is known for his research on the ecology and evolution of fauna in deep-ocean hydrothermal, seamount, canyon and deep trench systems. He has conducted more than 60 scientific expeditions in the Arctic, Atlantic, Pacific, and Indian Oceans. Tim has completed more than 50 dives in the human operated submersible Alvin, and more than 100 dives with autonomous underwater and remotely-operated vehicles, including the first use of a hybrid ROV (Nereus) in the ocean’s deepest trenches . He is the author of the award-winning, best-selling book “ Discovering the Deep.”

Sunita Williams, NASA Astronaut

NASA Astronaut Sunita L. Williams

Sunita L. Williams (Suni) was selected as an astronaut by NASA in 1998 and is a veteran of two space missions Expeditions 14/15 and 32/33. She is currently training for the first post-certification mission of Boeing’s Starliner spacecraft – the second crewed flight for that vehicle – and her third long duration mission aboard the International Space Station. Williams and her crewmates are working closely with Boeing to develop their new spacecraft systems, which will provide roundtrip crew transportation services to the International Space Station and, along with SpaceX’s CrewDragon, return the ability to launch humans into space from United States soil.

Kirstin Meyer-Kaiser, WHOI Biologist

Kirstin Meyer-Kaiser, WHOI Biologist

Kirstin Meyer-Kaiser is an Assistant Scientist in the Biology Department at Woods Hole Oceanographic Institution. Her research explores how the larvae of seafloor invertebrates such as anemones and sea stars disperse to isolated, island-like habitats, how larvae settle and colonize new sites, and how their communities change over time. Kirstin is currently Principal Investigator for an interdisciplinary project on shipwrecks in Stellwagen National Marine Sanctuary, including the steamship Portland , often termed “New England’s Titanic.” This project uses cutting-edge technology to construct 3D photogrammetric models of the Portland and other wrecks for archaeological and biological research and resource management. Kirstin also has ongoing projects in the Arctic and on coral reefs in Palau. Her work frequently takes her underwater using remotely operated vehicles and SCUBA and carries her to the far corners of the world.


How long humans could survive in space without a spacesuit

راوي: What would happen if you went to space without a spacesuit? Whatever you do, don't hold your breath! The vacuum of space will pull the air from your body. So if there's air left in your lungs, they will rupture.

Oxygen in the rest of your body will also expand. You'll balloon up to twice your normal size, but you won't explode. Your skin is elastic enough to hold you together.

Any exposed liquid on your body will begin to vaporize. So the surfaces of your tongue and eyes will boil. Without air in your lungs, blood will stop sending oxygen to your brain.

You'll pass out after about 15 seconds. 90 seconds after exposure, you'll die from asphyxiation. It's also very cold in space. You'll eventually freeze solid.

Depending on where you are in space, this will take 12-26 hours, but if you're close to a star, you'll be burnt to a crisp instead. Either way, your body will remain that way for a long time.

Gut bacteria will start to eat you from the inside out, but not for long, so you will decompose very slowly. You could be floating in space, unchanged, for millions of years. Who knows, maybe an advanced alien race will discover you!


أخبار العلوم

أخبار العلوم was founded in 1921 as an independent, nonprofit source of accurate information on the latest news of science, medicine and technology. Today, our mission remains the same: to empower people to evaluate the news and the world around them. It is published by the Society for Science, a nonprofit 501(c)(3) membership organization dedicated to public engagement in scientific research and education.

© Society for Science & the Public 2000–2021. كل الحقوق محفوظة.