الفلك

لماذا يوجد الكثير من الميثان في الفضاء؟

لماذا يوجد الكثير من الميثان في الفضاء؟

تعلمت في المدرسة أن الميثان مادة عضوية وأنه منتج محتمل لتكرير النفط الخام. ومع ذلك ، قرأت مؤخرًا أن أورانوس به عواصف ميثان ضخمة وأن قمر زحل تيتان به بحيرات تتكون فقط من الميثان أو الإيثان.

الآن ، أنا أتساءل ، كيف يخرج كل هذا الميثان إلى هناك؟

هل هو نتيجة عمليات عضوية أم أنه تم إنشاؤه في لب الشمس مثل العناصر الأخرى؟ هل نعرف حتى؟

الميثان هو أيضًا مادة معقدة جدًا. هل نعرف مصادر لجزيئات أكثر تعقيدًا غير الميثان بهذه الكميات؟ ما عدا الحياة على الأرض؟


في كثير من الأحيان حتى تتشكل الجزيئات في الفضاء بين النجوم ، يستخدم الغبار كعامل مساعد. والسبب هو أنه في البيئات البينجمية النموذجية ، تكون الكثافات منخفضة جدًا لدرجة أنه حتى بالنسبة إلى ذرتين فقط ، فإن الاحتمال ضئيل جدًا لدرجة أن المقاييس الزمنية للتكوين طويلة جدًا. بالنسبة إلى أكثر من 3 ذرات ، تقل الفرصة بسرعة. بدلاً من ذلك ، يمكن للذرة أن تلتصق بحبيبة الغبار وتنتظر طويلاً حتى تلتصق الذرات الأخرى. "تزحف" الذرات ببطء حول سطح حبيبات الغبار ، وتلتقي في النهاية وتشكل روابط. إذا كان تكوين الرابطة يطلق طاقة (طاردة للحرارة) ، فيمكن إخراج الجزيء من سطح الحبوب. هذه العملية هي دعوة الامتزاز.

يساعد الغبار أيضًا في حماية الجزيئات من الإشعاع النجمي الذي من شأنه أن يدمرها بسهولة. هذا هو السبب في أن السحب الجزيئية مغبرة جدًا أيضًا. ولكن في الواقع ، يساعد التشعيع بالأشعة فوق البنفسجية في تكوين جزيئات معقدة للغاية عن طريق تأين الجزيئات الأقل تعقيدًا والتي يمكن أن تنشئ روابط مع الذرات والجزيئات الأخرى.

إذا كانت البيئات كثيفة للغاية ، كما هو الحال عندما يموت النجم ويخرج غازه إما كمستعر أعظم أو سديم كوكبي ، يمكن أن تتشكل الجزيئات أيضًا. من المحتمل أيضًا أن تكون هذه هي الطريقة التي يتشكل بها الغبار نفسه ، على الرغم من أنه قد يتشكل أيضًا في وقت لاحق (هذا موضع نقاش حاليًا ؛ المشكلة هي أن المستعرات الأعظمية قوية جدًا لدرجة أن موجات الصدمة الخاصة بها تميل إلى تدمير الغبار بعد فترة وجيزة من تشكله ، والسدم الكوكبية خلقت من النجوم التي تعيش طويلًا لدرجة أنها لا تستطيع تفسير وفرة الغبار في الكون المبكر جدًا حيث لم يكن لديهم الوقت ليعيشوا حياتهم).

كما يقول ستان ليو ولوكال فلاف ، الميثان هو في الواقع جزيء "سهل" التكوين ، لأنه بسيط نوعًا ما ، ولأن مكوناته ، الهيدروجين والكربون ، هما العنصران الأكثر وفرة في الوسط بين النجوم ورابعهما ، على التوالي.

في الواقع ، توجد جزيئات أكثر تعقيدًا بشكل منتظم في الفضاء بين النجوم ، كما يمكن رؤيته في هذه القائمة.


لماذا يوجد الكثير من الميثان في الفضاء؟ - الفلك

يستمر حرق دارفازا كريتر في تركمانستان لعقود بعد أن تسببت عملية حفر في انهيارها. تم إشعال الحرائق في البداية لمنع تسرب الغاز الطبيعي الزائد. (تصوير NMK Photography ، مقتبس بموجب ترخيص المشاع الإبداعي)

بالنسبة لمركب كيميائي يظهر في كل مكان تقريبًا على الكوكب ، لا يزال الميثان يفاجئنا. إنه أحد أكثر غازات الدفيئة فاعلية ، ومع ذلك فإن أسباب ظهوره وأين يظهر غالبًا ما تكون غامضة. ما نعرفه على وجه اليقين هو أن الكثير من الميثان (CH4) شق طريقه إلى الغلاف الجوي منذ بداية الثورة الصناعية. ما هو أقل فهمًا هو سبب تغير مد وجزر هذا الغاز في العقود الأخيرة.

يمكنك العثور على أميال الغاز الشفافة عديمة الرائحة تحت سطح الأرض و rsquos وأميال فوقها. يتصاعد الميثان من المستنقعات والأنهار ، وينتشر من البراكين ، ويصعد من حرائق الغابات ، ويتسرب من أحشاء الأبقار والنمل الأبيض (حيث يصنعه الميكروبات). المستوطنات البشرية غارقة في الغاز. يتسرب الميثان بصمت من الغاز الطبيعي وآبار النفط وخطوط الأنابيب وكذلك مناجم الفحم. يطبخ في مقالب القمامة ومحطات معالجة مياه الصرف الصحي وحقول الأرز.

يتم حرق الغاز الطبيعي الزائد في عملية تسمى الحرق. يتم الحرق لمنع الضغوط على رؤوس الآبار من الارتفاع إلى مستويات غير آمنة ، ولحرق الغاز الإضافي الذي لا يمكن التقاطه أثناء توقف المحطة عن العمل. (الصورة بواسطة sirdle ، مستخدمة بموجب رخصة المشاع الإبداعي.)

في السنوات الأخيرة ، بدأ الغاز في الظهور في بعض الأماكن المفاجئة. تُظهر صور الأقمار الصناعية الليلية نقاطًا من الضوء و [مدشنس] بعضها مشاعل غازية وأجزاء ريفية من مداشين شمال داكوتا وتكساس وكولورادو. ظهرت حفر غامضة تنفث غاز الميثان في سيبيريا وشبه جزيرة يامال. في أكتوبر 2014 ، أعلن العلماء أنهم اكتشفوا إشارات الأقمار الصناعية لنقطة ساخنة للميثان فوق منطقة فور كورنرز بالولايات المتحدة. أظهرت ملاحظات الرادار أن فقاعات الميثان تتصاعد من أعماق المحيط المتجمد الشمالي. وتظهر مقاطع فيديو لافتة للنظر على الإنترنت العلماء وهم يشعلون النار في بحيرات ألاسكا الغنية بالميثان.

إن الاتجاه العالمي طويل الأمد لغاز الميثان الموجود في الغلاف الجوي واضح. كان تركيز الغاز ثابتًا نسبيًا لمئات الآلاف من السنين ، ولكنه بدأ بعد ذلك في الزيادة بسرعة حوالي عام 1750. والسبب بسيط: زيادة عدد السكان منذ الثورة الصناعية يعني المزيد من الزراعة ، والمزيد من النفايات ، والمزيد من إنتاج الوقود الأحفوري. خلال نفس الفترة ، بقيت الانبعاثات من المصادر الطبيعية على حالها تقريبًا.

يكشف مزيج من البيانات الجليدية التاريخية وأدوات مراقبة الهواء عن اتجاه ثابت: ارتفعت تركيزات الميثان في الغلاف الجوي العالمي بشكل حاد في السنوات 2000 الماضية. (صورة مرصد الأرض التابع لوكالة ناسا بواسطة جوشوا ستيفنز ، باستخدام بيانات من وكالة حماية البيئة).

ولكن إذا ركزت فقط على العقود الخمسة الماضية و [مدش] عندما كانت الأدوات العلمية الحديثة متاحة للكشف عن الميثان في الغلاف الجوي و [مدش] فهناك تقلبات في مستويات الميثان يصعب تفسيرها. منذ عام 2007 ، ارتفع الميثان ، ولا أحد يعرف سبب ذلك. يعتقد بعض العلماء أن الأراضي الرطبة الاستوائية أصبحت أكثر رطوبة وتطلق المزيد من الغازات. يشير آخرون إلى طفرة التكسير بالغاز الطبيعي في أمريكا الشمالية والبنية التحتية المتسربة أحيانًا. يتساءل آخرون عما إذا كانت التغييرات في الزراعة قد تلعب دورًا.

& ldquo ليس هناك شك في أن الميثان يقوم ببعض الأشياء الغريبة والمثيرة للقلق ، كما قال إيوان نيسبت ، عالم الغلاف الجوي في رويال هولواي ، جامعة لندن. السؤال الكبير هو لماذا. يتساءل العلماء عما إذا كان لديهم أنظمة المراقبة المناسبة للإجابة على هذا السؤال بشكل مناسب.

الرهانات عالية. كانت درجات الحرارة العالمية في عامي 2014 و 2015 أكثر دفئًا من أي وقت آخر في سجل درجات الحرارة الحديثة ، والذي يعود تاريخه إلى عام 1880. وكان العقد الأخير هو الأكثر دفئًا على الإطلاق. وانبعاثات الكربون أساسية لهذا الارتفاع.

سجل كل من عامي 2014 و 2015 أرقامًا قياسية لأعلى درجات الحرارة المسجلة على مستوى العالم. يظهر الاتجاه طويل المدى أيضًا أن سنوات النينيو تكون عادةً أكثر دفئًا من السنوات الأخرى. (صورة مرصد الأرض التابع لوكالة ناسا بواسطة جوشوا ستيفنز ، باستخدام بيانات من معهد جودارد لدراسات الفضاء التابع لناسا.)

يشكل الميثان 0.00018٪ فقط من الغلاف الجوي ، مقارنة بـ 0.039٪ لثاني أكسيد الكربون. (كو2 ما يقرب من 200 مرة أكثر وفرة.) ومع ذلك ، يعزو العلماء حوالي سدس الاحترار العالمي الأخير إلى انبعاثات الميثان التي يفتقر إليها الميثان في الحجم الذي يعوضه في الفاعلية. على مدار 20 عامًا ، يمتلك طن واحد من الميثان إمكانية الاحترار العالمي التي تزيد بمقدار 84 إلى 87 مرة عن ثاني أكسيد الكربون. على مدى قرن من الزمان ، تكون إمكانية الاحترار هذه أكبر من 28 إلى 36 مرة. يحدث الاختلاف لأن غاز الميثان يتم إزالته في الغالب من الهواء عن طريق التفاعلات الكيميائية في غضون عشر سنوات تقريبًا ، بينما يستمر ثاني أكسيد الكربون في الغلاف الجوي لمدة تزيد عن قرن.

& ldquo وهذا يعني أن التأثيرات المناخية للميثان يتم تحميلها في المقدمة ، كما أوضح درو شيندل ، عالم المناخ في جامعة ديوك. & ldquo جزء من السبب في وجود الكثير من الاهتمام بالميثان في الوقت الحالي هو أن تقليل هذه الانبعاثات يمكن أن يبطئ الاحترار خلال العقود القليلة القادمة. هذا لا يسمح لنا بالخروج من مأزق الحد من ثاني أكسيد الكربون ، ولكن فوائد تقليل ثاني أكسيد الكربون ستأتي بعد ذلك بكثير. & rdquo

نظرة عامة ، مصادر محلية

أمضى كريستيان فرانكنبرج جزءًا كبيرًا من حياته المهنية في محاولة استخدام الأقمار الصناعية لرصد غاز الميثان. بدأ بحثه كعالم دراسات عليا في جامعة هايدلبرغ (ألمانيا) ، حيث ركز على تفسير الملاحظات التي تم إجراؤها بواسطة مطياف امتصاص التصوير بالمسح الضوئي لرسم خرائط الغلاف الجوي (SCIAMACHY) ، وهو مقياس طيف تصويري على وكالة الفضاء الأوروبية والقمر الصناعي rsquos Envisat. من خلال تحليل أطياف الأشعة تحت الحمراء المنعكسة عن سطح الأرض ورسكووس ، تمكن فرانكنبرج وزملاؤه من رسم خريطة لتركيزات الميثان على نطاق عالمي.

قبل إنهاء العملية في عام 2012 ، زودت بيانات SCIAMACHY العلماء بإمكانية الوصول المتكرر إلى قياسات الميثان ، الموضحة هنا بدقة تبلغ حوالي 250 كم لكل بكسل. (خريطة مرصد الأرض التابع لناسا بواسطة جوشوا ستيفنز ، باستخدام بيانات SCIAMACHY من خدمة الإنترنت لمراقبة انبعاثات التروبوسفير.)

في عام 2011 ، نشر فرانكنبرج وزملاؤه خرائطهم ، والتي تظهر متوسط ​​تركيزات الميثان حول العالم بين عامي 2003 و 2009. وكشفت الخرائط عن اختلافات ملحوظة ونقاط ساخنة لم تكن واضحة من القياسات الأرضية أو عمليات مسح الطائرات. على سبيل المثال ، منطقة حوض سيتشوان ومداشا منخفضة الارتفاع ، ومنطقة خصبة في جنوب غرب الصين و مدشاد أعلى تركيزات الميثان في العالم. تتمتع المنطقة بصناعة غاز طبيعي نشطة ، كما أنها مليئة بحقول الأرز والمزارع الحيوانية. سجل سهل الغانج الهندي ، شمال تايلاند ، وشرق الصين ومناطق الزراعة الرئيسية في آسيا و mdashalso درجات عالية من الميثان ، بينما كانت هضبة التبت القاحلة منخفضة بشكل غير عادي. في أفريقيا ، كان لأراضي المستنقعات الرطبة في جنوب السودان أعلى تركيزات ، في حين برز وادي فرغانة الخصب في أوزبكستان في آسيا الوسطى.

على الرغم من أن Envisat & mdashthe القمر الصناعي الذي يحمل SCIAMACHY & [مدش] لم يعد يعمل ، تستمر الأنظمة الأخرى في مراقبة غاز الميثان في الغلاف الجوي. يعمل مسبار الغلاف الجوي تحت الأحمر (AIRS) على متن القمر الصناعي NASA & rsquos Aqua منذ عام 2002. (خريطة مرصد الأرض التابع لناسا بواسطة جوشوا ستيفنز ، باستخدام بيانات AIRS.)

& ldquo يتضح من البيانات العالمية أن فهم ما يحدث في الأراضي الرطبة ، وخاصة الأراضي الرطبة الاستوائية ، أمر بالغ الأهمية لفهم الاتجاهات العالمية ، كما قال فرانكنبرج ، الذي يعمل حاليًا في مختبر الدفع النفاث. & ldquo لسوء الحظ ، فإن هذه المناطق نفسها في إفريقيا وآسيا وأمريكا الجنوبية هي بعض الأماكن التي تفتقر إلى شبكات الاستشعار الأرضية والغطاء السحابي هو الأكثر إشكالية بالنسبة للأقمار الصناعية. & rdquo

منطقة أخرى برزت في بيانات SCIAMACHY كانت حوض سان خوان في منطقة فور كورنرز في غرب الولايات المتحدة. بينما تشتهر المنطقة باحتوائها على صناعات نشطة للغاز والفحم والنفط ، لم يتوقع أحد العثور على نفس القدر من الميثان مثل القمر الصناعي. لاحظ SCIAMACHY وجود سحابة ميثان بحجم ولاية ديلاوير كانت أكبر بقعة ساخنة للميثان في أمريكا الشمالية يتم اكتشافها بواسطة قمر صناعي. من خلال توصيل ملاحظات SCIAMACHY بمحاكاة الكمبيوتر للغلاف الجوي ، قدر الباحثون أن المنطقة كانت تنبعث منها حوالي 0.59 تيراغرام من الميثان سنويًا وكمية مدشان تعادل جميع انبعاثات الميثان من صناعات النفط والغاز والفحم في المملكة المتحدة لمدة عام.

& ldquo لا أحد يعتقد أن ينظر إلى الزوايا الأربع حتى تظهر بيانات SCIAMACHY ، وقال إريك كورت ، عالم من جامعة ميشيغان والمؤلف الرئيسي لدراسة تصف الشذوذ. & ldquo يمكن للقمر الصناعي أن يعطينا نظرة عامة واسعة فقط ، لأن SCIAMACHY ليس لديها الدقة لإخبارنا من أين يأتي الميثان. لهذه الدرجة من التفاصيل ، تحتاج إلى ملاحظات جوية وأرضية. & rdquo

تنتشر منصات الحفر في المناظر الطبيعية لمنطقة فور كورنرز في جنوب غرب الولايات المتحدة. (تم التقاط الصورة في 10 أغسطس 2010 بواسطة EcoFlight.)

لتحديد المصادر بدقة ، نظمت الإدارة الوطنية للمحيطات والغلاف الجوي (NOAA) حملة ميدانية لمشروعين قضاعة لتحديد بئر النفط وانبعاثات الغاز الطبيعي (TOPDOWN) في أبريل 2015. عشرات العلماء من جامعة كولورادو ، جامعة ميشيغان ، ناسا ونشرت الإدارة الوطنية للمحيطات والغلاف الجوي (NOAA) مستشعرات غاز الميثان على الطائرات والشاحنات المتنقلة بهدف العثور على مصادر النقطة الساخنة. في الوقت نفسه ، قام مشغلو القمر الصناعي الياباني لرصد غازات الاحتباس الحراري (GOSAT) بتوجيه جهاز استشعار نحو Four Corners من أجل مراقبة انبعاثات الميثان من الفضاء.

تشير التحليلات الأولية إلى أن استخراج الوقود الأحفوري ربما يكون مصدرًا رئيسيًا للميثان. (يخطط باحثو TOPDOWN لإصدار نتائج مفصلة في وقت ما في عام 2016.) في غضون ذلك ، يحذر Kort من أن العوامل الطبيعية ، مثل أنماط التضاريس والرياح ، تلعب أيضًا دورًا مهمًا في التسبب في ظهور النقاط الساخنة في بيانات SCIAMACHY.

& ldquo تذكر أن هذه خريطة لحالات شذوذ الميثان وليست خريطة لانبعاثات غاز الميثان. هذا تمييز مهم ، لأن الإشارات هي مزيج من الانبعاثات وأنماط الرياح ، وقال كورت. & ldquo تخيل حالة يكون لديك فيها انبعاثات عالية ولكن رياح شديدة مستمرة. لن ينتج عن هذا إشارة كبيرة لأن غاز الميثان سيزداد توزيعًا. & rdquo

وفقًا لكورت ، تشير ملاحظات SCIAMACHY إلى أن الحفر الأفقي والتكسير الهيدروليكي عالي الحجم وتقنيات mdash التي تقود طفرة الغاز والنفط خلال العقد الماضي و [مدش] لم تكن مصدر الميثان الزوايا الأربع. تم الحصول على ملاحظات الأقمار الصناعية بين عامي 2003 و 2009 ، قبل انتشار الصخر الزيتي. يعتبر استخراج ميثان طبقة الفحم (الغاز الطبيعي المحاصر في المسام والشقوق داخل طبقات الفحم) تفسيرًا أكثر ترجيحًا. يحتوي حوض سان خوان على أكبر حقل لإنتاج الميثان بطبقة الفحم في الولايات المتحدة.

& ldquoTOPDOWN يقدم مثالًا مثاليًا للنهج الذي يحتاج المجتمع العلمي إلى اتخاذه لفهم سبب ارتفاع تركيزات الميثان ، كما قال فرانكنبرج. & ldquo يمكن للأقمار الصناعية أن تعطينا أدلة مهمة وتوجهنا إلى الاتجاه الصحيح ، ولكن يجب دائمًا استكمالها بقياسات الطائرات والأرض للتأكد من أننا نفسر ملاحظاتهم بشكل صحيح. & rdquo

الاختلافات في الاتجاه

تراقب محطة Cape Grim Global Atmosphere Watch ، الواقعة على الساحل الغربي لتسمانيا ، جودة الهواء. إنها واحدة من عدة محطات تساعد العلماء في تجميع صورة عالمية للهباء الجوي والملوثات. (الصورة من قبل المنظمة العالمية للأرصاد الجوية ، مستخدمة بموجب ترخيص المشاع الإبداعي.)

منذ عام 1967 ، نسقت NOAA شبكة أخذ عينات الهواء التعاونية ، وهي شبكة دولية من أجهزة الاستشعار الأرضية التي تراقب تكوين الغلاف الجوي. في حوالي 50 موقعًا حول العالم ، يجمع الباحثون عينات من الهواء في قوارير كل أسبوع ويرسلونها إلى كولورادو لتحليلها بشكل مفصل. منذ عام 1978 ، حافظت العديد من المؤسسات ، بما في ذلك وكالة ناسا ، بشكل منفصل على التجربة العالمية المتقدمة لغازات الغلاف الجوي (AGAGE) ، والتي تقوم بإجراء قياسات مماثلة. على الرغم من أن الشبكات لديها عدد محدود من المحطات وتوزيع غير متساوٍ ، فإن المحطات كافية لتقدير تركيزات الميثان العالمية لأن الميثان يختلط في الغلاف الجوي بسرعة.

وفقًا لسجل هذه المحطات الأرضية ، فقد تغيرت تلك التركيزات بطرق أثارت اهتمام العلماء وحيرتهم. في عام 1985 ، كان متوسط ​​التركيز 1620 جزء في المليار (ppb). بحلول عام 2015 ، ارتفع إلى 1800 جزء في البليون. (قبل الثورة الصناعية ، ظلت التركيزات ثابتة عند حوالي 700 جزء في المليار). لكن معدل الزيادة في العقود الأخيرة قد اختلف. من الثمانينيات حتى عام 1992 ، كان الميثان يرتفع بنحو 12 جزء من المليار في السنة. ثم جاء ما يقرب من عقد من النمو البطيء بمعدل 3 أجزاء في المليار في السنة. بين عامي 2000 و 2007 ، استقرت تركيزات الميثان في الغلاف الجوي. بدءًا من عام 2007 ، بدأوا في الارتفاع مرة أخرى واستمروا في ذلك منذ ذلك الحين ، حيث زادوا بمعدل 6 أجزاء في المليار سنويًا.

استمر الميثان في الغلاف الجوي في الزيادة ، على الرغم من أن معدل الزيادة قد تباين بشكل كبير بمرور الوقت وحير الخبراء. (صورة مرصد الأرض التابع لناسا بواسطة جوشوا ستيفنز ، باستخدام بيانات من NOAA.)

يتفق معظم الخبراء على سبب التباطؤ في التسعينيات. يعزون ذلك إلى الظروف الجافة في المناطق المدارية ، إلى جانب انخفاض استخدام الوقود الأحفوري والانبعاثات الزراعية بعد انهيار الاتحاد السوفيتي السابق.

سبب الزيادة الأخيرة لا يزال موضوعًا للدراسة والنقاش ، كما أوضح إد Dlugokencky ، عالم NOAA الذي يقود فريقًا يراقب اتجاهات الميثان. هناك تلميحات إلى أن زيادة انبعاثات الوقود الأحفوري في أمريكا الشمالية وزيادة الانبعاثات من الأراضي الرطبة الاستوائية يمكن أن تلعب أدوارًا مهمة ، لكن التفاصيل مشوشة.

انبعاثات الميثان المتعلقة بالنشاط البشري آخذة في الازدياد. (صورة مرصد الأرض التابع لوكالة ناسا بواسطة جوشوا ستيفنز ، باستخدام بيانات من CDIAC.)

يأمل العلماء أن تكون شبكة جديدة من أجهزة الاستشعار قادرة على فك رموز البصمات الكيميائية المميزة لمصادر الميثان المختلفة. عندما يحتوي الميثان على عدد أكبر من النيوترونات في تركيبته الكيميائية ، يُقال إنه عدد أقل من النيوترونات التي ينتج عنها & ldquolighter & rdquo الميثان. تنتج العمليات المختلفة نسبًا مختلفة من الميثان الثقيل والخفيف. تميل الأراضي الرطبة ، على سبيل المثال ، إلى انبعاث غاز الميثان ببصمة نظيرية أخف تتميز بالغاز الذي تنتجه الميكروبات. عادةً ما ترتبط البصمة النظيرية الأثقل بالميثان المستخرج بالوقود الأحفوري.

هناك دلائل في البيانات النظيرية تشير إلى أن المصادر الزراعية أو الأراضي الرطبة قد ساهمت بشكل كبير في الزيادة منذ عام 2007. & ldquo التوقيت المتزامن لزيادة الميثان وزيادة هطول الأمطار الاستوائية بعد الانتقال من El Ni & ntildeo إلى La Ni & ntildea ، إلى جانب تغيير الأنماط المكانية في منطقتنا الملاحظات ، هي مؤشرات جيدة لمساهمة كبيرة من الأراضي الرطبة الاستوائية ، rdquo وأشار Dlugokencky.

ومع ذلك ، لا تزال بعض التفاصيل متنازع عليها أو غامضة. & ldquo لم أر منشورًا يشرح بشكل كامل أسباب ارتفاع الميثان الأخير. يجب أن تساهم الانبعاثات المرتبطة بتطوير مصادر جديدة للوقود الأحفوري و mdashfracking والرمال الزيتية و mdashmash ، على الرغم من أنني رأيت أيضًا قياسات تشير إلى زيادة الانبعاثات من الأراضي الرطبة الاستوائية ، وقال مراد أيدين ، الكيميائي الجوي في جامعة كاليفورنيا ، إيرفين. & ldquo أتوقع أن أرى هذه القضية محل نزاع في الأدبيات العلمية على مدى السنوات العديدة القادمة. في النهاية ، قد لا يكون الأمر مجرد شيء أو آخر ، بل يمكن أن يكون مزيجًا من عدة عوامل. & rdquo

ثورة الصخر الزيتي

في صور الأقمار الصناعية الليلية ، يتنافس الضوء من Eagle Ford مع مدينتي سان أنطونيو وأوستن المجاورتين. يتحد التوهج الكهربائي لمعدات الحفر ومعسكرات العمال مع مشاعل الغاز الوامضة لتكوين قوس من الضوء لا لبس فيه عبر جنوب شرق تكساس.

تختلط مشاعل الغاز مع الأضواء الليلية الأخرى التي تلمع عبر Eagle Ford Shale Play في تكساس. (خريطة مرصد الأرض التابع لناسا بواسطة جوشوا ستيفنز ، باستخدام البيانات المقدمة من NOAA.)

في وضح النهار ، المنظر مذهل تمامًا. في أوائل العقد الأول من القرن الحادي والعشرين ، كانت المنطقة عبارة عن شجيرات نائمة.بحلول عام 2010 ، غيرت شبكة الطرق المزدحمة ومنصات الحفر المستطيلة المشهد بالكامل. العديد من هذه الفوط مزدحمة بالآلات الثقيلة ، مما يشير إلى أنها في خضم التكسير الهيدروليكي أو التكسير. & rdquo

17 ديسمبر 2000

18 ديسمبر 2015

تكشف صور الأقمار الصناعية عن مقدار التغيير الذي أحدثه الحفر بالغاز الطبيعي في المشهد داخل Eagle Ford Shale Play. استخدم شريط التمرير التفاعلي لمقارنة الصور. (صور مرصد الأرض التابع لوكالة ناسا بواسطة جوشوا ستيفنز ، باستخدام بيانات لاندسات من هيئة المسح الجيولوجي الأمريكية.)

في حين أدت صناعة النفط والغاز إلى كسر التكوينات الصخرية للحصول على المزيد من النفط لعقود من الزمن ، إلا أن طفرة التكسير في السنوات الأخيرة غيرت اللعبة. طورت شركات الطاقة مؤخرًا تقنيات للحفر أفقيًا وعموديًا في رواسب الصخر الزيتي. عن طريق ضخ كميات كبيرة من المياه في الآبار على بعد أميال تحت السطح ، فإنها تكسر الصخر الزيتي وتحرر الغاز الطبيعي ، وهو الميثان بشكل أساسي.

منذ عام 2006 ، انخفضت مساهمة الفحم في محفظة الطاقة الأمريكية بسرعة مع زيادة استهلاك الطاقة من الغاز الطبيعي ، وفقًا للبيانات التي جمعتها وكالة معلومات الطاقة الأمريكية. في أبريل 2015 ، تجاوز الغاز الطبيعي الفحم كمصدر رئيسي للكهرباء (لا يشمل التدفئة) في الولايات المتحدة.

حتى أوائل القرن العشرين ، سيطر الخشب والفحم على استخدام الولايات المتحدة للطاقة (التدفئة والكهرباء). وسرعان ما سيطر البترول ، يليه الغاز الطبيعي. يتراجع استخدام الفحم حاليًا بينما يشهد استهلاك الغاز الطبيعي زيادة أخرى. (صورة مرصد الأرض التابع لناسا بواسطة جوشوا ستيفنز ، باستخدام بيانات من EIA.)

جادل بعض العلماء وصانعي السياسات بأن التحول من الفحم والنفط إلى الغاز الطبيعي لديه القدرة على إبطاء معدل الاحتباس الحراري لأن حرق الميثان يولد حوالي نصف كمية ثاني أكسيد الكربون مثل حرق الفحم. في الواقع ، غالبًا ما تتحدث معززات الغاز الطبيعي عن الغاز الطبيعي باعتباره & ldquobridge & rdquo الوقود الذي يمكن استخدامه حتى المزيد من المصادر المتجددة و mdashs مثل الطاقة الشمسية وطاقة الرياح و mdashincrease الإنتاج.

ومع ذلك ، شكك باحثون آخرون مثل جامعة كورنيل وروبرت هوارث في هذه الفكرة من خلال القول بأن تسرب الميثان قد يجعل البصمة المناخية للغاز الطبيعي أكبر بكثير مما كان يعتقد في البداية. يمكن أن تؤدي عمليات استخراج الوقود الأحفوري وتوزيعه إلى تسرب كميات كبيرة من الغاز الطبيعي غير المحترق. يحدث بعض التسرب عند فوهة البئر ، عندما يتم حفر الآبار لأول مرة. ولكن يحدث أيضًا تسرب في منشآت معالجة الغاز وخطوط الأنابيب والبنية التحتية الأخرى لنقل الغاز وتخزينه. لذلك في حين أن الميثان قد يكون أكثر نظافة للحرق ، إلا أنه أقوى بكثير من ثاني أكسيد الكربون إذا تم إطلاقه مباشرة في الغلاف الجوي دون أن يتم حرقه.

من أجل تحقيق استفادة مناخية فورية من الغاز الطبيعي ، يعتقد معظم العلماء أن التسرب التراكمي يجب ألا يزيد عن 3.2 في المائة من الإنتاج. علاوة على ذلك ، فإن الاحترار الإضافي الناجم عن تسرب غاز الميثان يفوق الفوائد المحتملة.

تتزايد عمليات سحب الغاز الطبيعي في الولايات المتحدة في نفس الوقت الذي تتزايد فيه تركيزات الميثان في الغلاف الجوي العالمي. ليس استخراج الوقود هو السبب الوحيد في الارتفاع ، لكن العلماء يعملون بجد لمعرفة مكان وكمية الغاز الطبيعي الذي يتسرب. (صورة مرصد الأرض التابع لوكالة ناسا بواسطة جوشوا ستيفنز ، باستخدام بيانات من EIA.)

إن تحديد كمية الميثان المتسربة ليس بالأمر السهل ، وبينما حاولت عدة مجموعات بحثية تحديد معدل التسرب لأسفل ، لا يوجد إجماع على ذلك. تقديرات من الوكالات الحكومية والباحثين الأفراد و [مدشسبس] على أساس الملاحظات من الأرض والسماء والفضاء و mdash التي تتراوح من 1.5 في المئة إلى 10 في المئة ، مع دراسات الاستشعار عن بعد وجدت بشكل عام معدلات تسرب أعلى.

يحاول بعض العلماء استخدام الأقمار الصناعية لاكتشاف التسرب من البنية التحتية للتكسير. قام أوليفر شنايزن ، عالم الغلاف الجوي بجامعة بريمن ، بتحليل بيانات SCIAMACHY من عام 2006 إلى عام 2011 على تكوينات إيجل فورد وباكن. وجد شنايزنج وزملاؤه زيادة كبيرة في تركيز الميثان فوق حقلي الغاز مع تصاعد أنشطة الحفر. كانت تركيزات الميثان عالية جدًا بين عامي 2009 و 2011 لدرجة أن شنايزن قدر معدل التسرب بنحو 10 في المائة.

في عام 2015 ، قدم Touch & eacute Howard ، وهو مهندس بيئي مع Indaco Air Quality Services ومقرها ولاية كارولينا الشمالية ، شرحًا بسيطًا بشكل مدهش لسبب اختلاف دراسات معدلات التسرب استنادًا إلى البيانات الأرضية اختلافًا صارخًا عن البيانات الجوية والأقمار الصناعية. ويؤكد أن جهاز الاستشعار الأرضي المستخدم على نطاق واسع به عيب برمجي يجعله يقلل بشكل كبير من انبعاثات الميثان.

وقال هوارث إن المجتمع العلمي قد أحرز تقدمًا سريعًا في فهم انبعاثات الميثان المتسربة. & ldquo ليس لدينا القصة النهائية بعد ، لكن الدراسات التي تظهر ارتفاع معدلات الانبعاثات بشكل مثير للقلق آخذة في الظهور. إلى أن نعرف المزيد ، يجب أن يتوقف هذا عن أي شخص يروج للغاز الصخري كوقود للجسر. & rdquo

القطب الشمالي الدائم

ما يقرب من ربع الأرض الخالية من الجليد في نصف الكرة الشمالي بها التربة الصقيعية تحتها. تبلغ مساحتها 23 مليون ميل مربع من التربة الصقيعية. (خريطة مرصد الأرض التابع لوكالة ناسا بواسطة جوشوا ستيفنز ، باستخدام بيانات من المركز القومي لبيانات الجليد والثلوج.)

يقدر العلماء أنه يمكن تخزين خمسة أضعاف كمية الكربون المخزنة في تربة القطب الشمالي المجمدة التي تنبعث من جميع الأنشطة البشرية منذ عام 1850. وهذا يثير قلق الأشخاص الذين يدرسون ظاهرة الاحتباس الحراري. بينما تمثل الانبعاثات من التربة الصقيعية حاليًا أقل من 1 في المائة من انبعاثات الميثان العالمية ، يعتقد بعض الباحثين أن هذا يمكن أن يتغير بطرق دراماتيكية مع ارتفاع درجة حرارة العالم وأن التربة المجمدة الغنية بالكربون و mdashpermafrost و mdashbrost تتلاشى.

عندما تصبح التربة الصقيعية دافئة بدرجة كافية ، تذوب التربة ويزداد النشاط الميكروبي. يفتح الذوبان أيضًا مسارات جديدة لتسرب المخازن الأقدم من الميثان & ldquogeologic & rdquo ، الذي احتجزته الأنهار الجليدية وطبقات التربة لفترة طويلة. كلتا العمليتين تطلق غاز الميثان الإضافي في الغلاف الجوي.

تظهر أجزاء كبيرة من التربة الصقيعية المكشوفة بعد انهيار جزء من التندرا الساحلية في ألاسكا. (الصورة من قبل مركز العلوم USGS ألاسكا.)

قامت كاتي والتر أنتوني ، عالمة الهيدرولوجيا بجامعة ألاسكا وندش فيربانكس ، برسم أكثر من 150 ألف تسرب لغاز الميثان بالقرب من حدود ذوبان الجليد السرمدي وانحسار الأنهار الجليدية. تظهر التسربات كثقوب في البحيرات والأنهار المتجمدة التي ، عند الفحص الدقيق ، تغمرها الغازات. وجد فريقها أنه يمكنهم بالفعل إشعال النار في مثل هذه التسريبات.

تسربات الميثان التي اكتشفها أنتوني ليست بالضرورة ناجمة عن الاحتباس الحراري ، ولا توجد طريقة لمعرفة كيف يقارن الرقم اليوم بالعدد الذي كان موجودًا خلال فترات سابقة. لكن الوجود البسيط لمثل هذه التسربات يوضح كيف يمكن للميثان أن يهرب نظريًا عندما تنبثق التربة والمياه الكامنة من تحت الغطاء الجليدي.

البروفيسور Katey Walter Anthony تناقش الميثان والبحيرات المتجمدة والآثار المترتبة على تغير المناخ. (فيديو من جامعة ألاسكا فيربانكس)

حتى الآن ، اكتشف العلماء القليل من الأدلة على زيادة الانبعاثات من التربة الصقيعية. لم تلتقط شبكة NOAA & rsquos من أجهزة الاستشعار الأرضية أي شيء غير عادي ، على الرغم من أن عدد محطات المراقبة في القطب الشمالي صغير. لم يكتشف أي قمر صناعي أي شيء غير عادي أيضًا ، ولكن إجراء عمليات رصد في القطب الشمالي يمثل تحديًا بسبب الغطاء السحابي والضوء المحدود خلال فصل الشتاء.

لفهم انبعاثات الميثان الحالية من التربة الصقيعية و mdashand بشكل أفضل لوضع خط أساس لرصد التغييرات المستقبلية ، قام علماء mdashNASA مؤخرًا بتجهيز طائرة شيربا C-23 بأجهزة استشعار لقياس ثاني أكسيد الكربون والميثان. من خلال تجربة ضعف الكربون في مكامن القطب الشمالي (CARVE) ، طار الباحثون فوق شمال ألاسكا كل صيف على مدار السنوات الأربع الماضية. & ldquo نعلم أن تربة التربة الصقيعية تزداد احترارًا حتى أسرع من درجات حرارة الهواء في القطب الشمالي وأن mdas لديها ما بين 2.7 إلى 4.5 درجة في الثلاثين عامًا الماضية فقط ، وقال تشارلز ميلر ، الباحث الرئيسي في CARVE. & ldquo ما لا نفهمه جيدًا هو تأثير ذلك على انبعاثات ثاني أكسيد الكربون والميثان. & rdquo

مع تقدم ذوبان الجليد شمالًا عبر التندرا في ألاسكا ، يتم إطلاق الميثان من التربة السطحية. لاحظ علماء CARVE هذه الظاهرة عندما تم تسجيل رشقات نارية ذات مستويات عالية من الميثان بشكل تدريجي باتجاه الشمال في ثلاث رحلات منفصلة. (خريطة مرصد الأرض التابع لناسا بواسطة جوشوا ستيفنز ، باستخدام بيانات من CARVE.)

في السنة الأولى من الرحلات (2012) ، وجد الفريق أن انبعاثات غاز الميثان تقترب من المعدل المتوقع لألاسكا. لم يتم تحليل ملاحظات عامي 2013 و 2014 بالكامل وإصدارها بعد ، لكن التقييمات الأولية كشفت عن بعض المفاجآت. على سبيل المثال ، بينما بدت انبعاثات الميثان عند المستويات العادية ، كانت كمية ثاني أكسيد الكربون المنبعثة من التربة الصقيعية عالية. وجد فريق CARVE أيضًا دليلًا على أن مناطق القطب الشمالي تطلق غاز الميثان بعد فترة طويلة من تجمد التربة السطحية في الشتاء. نظرًا لأن معظم النماذج المناخية تفترض تقريبًا عدم وجود انبعاثات للميثان في القطب الشمالي في الشتاء ، فإن الافتراضات الرئيسية ستحتاج إلى تحديث.

على الرغم من انتهاء حملة CARVE في عام 2015 ، سيواصل ميلر القياسات من خلال تجربة قابلية التأثر في القطب الشمالي والشمالي التابعة لوكالة ناسا (ABOVE) ، والتي بدأت في عام 2015.

هيدرات الغاز

هناك مخزون هائل آخر من غاز الميثان على هذا الكوكب. لقد كان مصدر سيناريوهات يوم القيامة والكثير من التكهنات. لكن الحقائق لا ترقى إلى مستوى السيناريوهات الدراماتيكية.

في أعماق المحيط الباردة ، يمكن أن يندمج الغاز الطبيعي والماء في خليط شبيه بالجليد يعرف باسم كلثرات الميثان أو هيدرات الغاز. توجد رواسب الغاز المجمدة في جميع أنحاء العالم ، ومعظمها على طول حواف القارات ، على الرغم من أن الرواسب لا يمكن أن تحدث إلا تحت ظروف ضغط ودرجة حرارة معينة. يُعتقد أن الحجم الإجمالي لهيدرات الغاز هائل. تشير معظم التقديرات إلى تخزين المزيد من الطاقة تحت الماء في هيدرات الغاز أكثر من جميع مصادر الوقود الأحفوري الأخرى مجتمعة.

تشكل جزيئات الميثان المحاصرة مادة صلبة شبيهة بالجليد. تُعرف هذه المادة الصلبة باسم هيدرات الغاز ، وهي مادة قابلة للاشتعال وتطلق غاز الميثان أثناء احتراقها. (مصدر الصورة: وزارة الطاقة الأمريكية)

& ldquo يميل الناس إلى الانزعاج الشديد بشأن هيدرات الغاز بسبب كمية الميثان المخزنة في هذه الرواسب ، وقالت كارولين روبيل ، رئيسة هيئة المسح الجيولوجي الأمريكية وبرنامج هيدرات الغاز rsquos. & ldquo لكن تغير المناخ و mdasheven بافتراض أسوأ السيناريوهات و mdash يجب أن يكون له تأثير ضئيل أو معدوم على الغالبية العظمى منه. & rdquo

في الواقع ، يتم عزل معظم هيدرات الغاز و mdashabout 99 في المائة و [مدشيس] في بيئات المياه العميقة حيث تكون درجات الحرارة باردة بدرجة كافية والضغوط كبيرة بما يكفي للحفاظ على استقرار الرواسب. تقع معظم رواسب المياه العميقة هذه مدفونة تحت طبقات من الرواسب ، لذا حتى لو استمر الاحترار العالمي لآلاف السنين ، فمن المحتمل أن يكون له تأثير ضئيل عليها.

يحدث جزء صغير فقط من هيدرات الغاز (حوالي 3.5 في المائة) في الأعماق حيث قد يتسبب ارتفاع درجة حرارة مياه المحيط في تكسر هيدرات الميثان ، مما يؤدي إلى ارتفاع فقاعات الميثان. ومع ذلك ، فإن الميثان المنطلق تحت الماء نادرًا ما يصل إلى الغلاف الجوي مباشرة. عادة ما تستهلكه الميكروبات الموجودة في قاع المحيط والتي تعيش داخل عمود الماء أو تحوله إلى ثاني أكسيد الكربون أولاً.

تستهلك الميكروبات الكربون المنطلق من ذوبان الجليد الدائم. خلال هذه العملية ، تطلق الميكروبات غاز الميثان ، والذي يمكن أن يشكل فقاعات تنحصر تحت الجليد. (رصيد الصورة: USGS.)

تم العثور على 1 في المائة فقط من هيدرات الميثان في أعماق ضحلة جدًا تحت التربة الصقيعية في القطب الشمالي ، إما على الأرض أو في الخارج. على الأرض ، حتى أضعف هيدرات الميثان لا تزال مدفونة بعمق في الرواسب ، لذلك لا يمكن للغاز الهروب بسهولة. في المناطق البحرية الضحلة ، يمكن أن تتحلل هيدرات الميثان مع ارتفاع درجة الحرارة ، كما يشير روبيل ، لكن الرواسب في هذه المنطقة تمثل نسبة صغيرة من إجمالي مخازن هيدرات الميثان بحيث يكون تأثير المناخ ضئيلًا.

& ldquo لن نرى بالتأكيد تأثير المناخ الكارثي أو تغير المناخ الجامح من تفكك هيدرات الغاز التي ادعى البعض ، & rdquo قال Ruppel. وبدلاً من ذلك ، فإن النتيجة الأكثر ترجيحًا ستكون زيادة طفيفة في حموضة المحيطات.

مستقبل الميثان

تظل العديد من الأسئلة حول الميثان بدون إجابة ، وتحد الأدوات الحالية من مدى جودة الإجابة عليها. القياسات النظيرية ، على سبيل المثال ، يمكن أن تكون حاسمة لتحديد كمية إنتاج الوقود الأحفوري الذي يساهم في زيادة تركيزات الميثان. لكن عدد المحطات القادرة على جمع بيانات النظائر محدود للغاية.

في المرتبة الثانية بعد التخمير المعوي (الهضم بواسطة الحيوانات المجترة) ، يمثل استخراج الغاز الطبيعي واستخدامه أعلى انبعاثات الميثان في جميع أنحاء العالم. (صورة مرصد الأرض التابع لوكالة ناسا بواسطة جوشوا ستيفنز ، باستخدام بيانات من وكالة حماية البيئة).

وبالمثل ، يمكن أن تلعب عمليات الرصد عبر الأقمار الصناعية دورًا رئيسيًا ، لكن المصادر الحالية لبيانات الأقمار الصناعية محدودة أيضًا. قدم مستشعر SCIAMACHY قياسات عالمية للميثان في طبقة التروبوسفير بدءًا من عام 2003 ، ولكنه توقف عن جمع البيانات عندما انتهت مهمة Envisat في عام 2012. يستطيع مستشعر TES على القمر الصناعي NASA & rsquos Aura قياس الميثان ، لكنه يفتقر إلى الحساسية في الطبقة السفلى من الغلاف الجوي ، حيث الميثان الانبعاثات تحدث. أفضل خيار الآن لمشاهدة الميثان عبر الأقمار الصناعية في طبقة التروبوسفير هو مستشعر TANSO الموجود على القمر الصناعي الياباني GOSAT.

من المقرر أن يصل مستشعر TROPOMI الذي ترعاه هولندا إلى المدار في عام 2016 ويجب أن يوفر بيانات أكثر تفصيلاً عدة مرات من SCIAMACHY أو TANSO. ستعمل الدقة المتزايدة على تحسين ما يمكن ملاحظته من الفضاء بشكل كبير ويجب أن تساعد العلماء على سد الفجوات حيث تكون الملاحظات الأرضية والجوية قليلة.

بالنظر إلى أبعد من الطريق ، تعمل وكالات الفضاء الفرنسية والألمانية على تطوير مهمة تسمى MERLIN من شأنها أن ترتد شعاعًا يشبه الليزر (lidar) عن سطح الأرض و rsquos من أجل الكشف عن التوقيع الكيميائي للميثان. تاريخ الإطلاق المتوقع هو ديسمبر 2019. Lidar أغلى من أنواع أجهزة الاستشعار الأخرى ، لكنه لا يتأثر كثيرًا بالسحب أو الجزيئات المحمولة جواً. في هذه الأثناء ، يقوم هاريس ريريس ، العالم في مركز جودارد لرحلات الفضاء التابع لناسا ، بتطوير مستشعر ليدار من الجيل التالي يمكن أن يكون لديه حساسية ودقة أكبر من المستشعر الموجود في MERLIN.

يستخدم باحثو ناسا Haris Riris و Stewart Wu مرآة لضبط نموذج أولي لمكون جديد يهدف إلى جمع قياسات مستمرة عالية الدقة لغاز الميثان في الغلاف الجوي. (تصوير إميلي شالر).

في غضون ذلك ، بدأ صانعو السياسات في النظر في فكرة أن تقليل انبعاثات الميثان يمكن أن يوفر وسيلة فورية ورخيصة نسبيًا لمكافحة تغير المناخ. في عام 2012 ، أكد شيندل في ورقة علمية أن تقليل الميثان والكربون الأسود سيمنع 0.5 درجة (مئوية) من الاحترار العالمي المتوقع بحلول عام 2050.

& ldquo إن القيام بشيء بشأن الميثان سيفوز في حل مشكلة المناخ لدينا ، لكنه سيساعد في المدى القريب ، & rdquo قال Shindell. & ldquo وإذا أردنا حل مشكلة الكربون في أي وقت ، فعلينا أن نبدأ من مكان ما. & rdquo


اكتشاف تسرب نشط لميثان قاع البحر في القارة القطبية الجنوبية لأول مرة

الائتمان: Pixabay / CC0 Public Domain

أكد فريق من الباحثين في جامعة ولاية أوريغون حدوث أول تسرب نشط لغاز الميثان في قاع البحر في القارة القطبية الجنوبية. في ورقتهم المنشورة في وقائع الجمعية الملكية ب، تصف المجموعة رحلتهم إلى Cinder Cones الواقعة في McMurdo Sound الواقعة في بحر روس ، ولماذا يعتقدون أنها تشير إلى تداعيات خطيرة للغاية على ظاهرة الاحتباس الحراري.

يعتقد العلماء أن هناك كمية كبيرة من الميثان مختومة تحت قاع المحيط قبالة سواحل القارة القطبية الجنوبية. يُعتقد أنه نشأ من الطحالب المتحللة تحت رواسب قاع البحر. ومن المحتمل أنه كان هناك لفترة طويلة جدًا. مع ارتفاع درجة حرارة الكوكب ، أصبح العلماء قلقين من إمكانية إطلاق غاز الميثان إذا ارتفعت درجة حرارة المياه الموجودة فوقه. وإذا حدث ذلك ، فإنهم يخشون أن يطلق الكثير من الميثان بحيث لا يتعافى - سوف ترتفع درجة حرارة الكوكب بما يتجاوز إمكانياتنا للبقاء على قيد الحياة.

لاحظ الباحثون أن تسرب الميثان في مخاريط Cinder ليس في جزء من المحيط يزداد ارتفاعًا ، وبالتالي فإن سبب التسرب غامض. الأمر الأكثر إثارة للقلق هو تفاعل الميكروبات الموجودة تحت سطح البحر. أظهرت الأبحاث السابقة أنه عندما تبدأ أجزاء أخرى من قاع البحر في إطلاق غاز الميثان ، تتحرك الميكروبات وتأكله ، مما يمنعه من شق طريقه إلى السطح وإلى الغلاف الجوي. لاحظوا أن Cinder Cones كانت تتسرب منذ خمس سنوات على الأقل ، ولكن حتى الآن ، لم تتحرك الميكروبات الآكلة للميثان. وبالتالي ، من شبه المؤكد أن الميثان يشق طريقه إلى الغلاف الجوي. وأشاروا إلى أن السبب في هذا الأمر مثير للقلق لأنه يشير إلى أنه إذا بدأت أجزاء أخرى من قاع البحر في القارة القطبية الجنوبية في تسرب غاز الميثان بسبب ارتفاع درجة الحرارة ، فقد لا تتحرك الميكروبات إلى المنطقة بسرعة كافية لمنع كميات هائلة من الغاز من التكوّن. طريقها إلى الغلاف الجوي. يخططون لمواصلة مراقبة التسرب في Cinder Cones ، مشيرين إلى أن انتقال الميكروبات قد يستغرق ما يصل إلى خمس سنوات أخرى. ولكن هذا البحث يجب أن ينتظر ، حيث أن الوباء قد أوقف خططهم.


سر الميثان على المريخ وتيتان

من بين جميع الكواكب في النظام الشمسي بخلاف الأرض ، يمكن القول إن للمريخ أكبر إمكانية للحياة ، سواء كانت منقرضة أو موجودة. إنها تشبه الأرض من نواحٍ عديدة: عملية تكوينها ، وتاريخها المناخي المبكر ، وخزانات المياه ، والبراكين والعمليات الجيولوجية الأخرى. تتلاءم الكائنات الحية الدقيقة تمامًا مع جسم كوكبي آخر ، وهو أكبر أقمار زحل ورسكووس ، تيتان ، والذي يظهر أيضًا بشكل روتيني في مناقشات علم الأحياء خارج كوكب الأرض. في ماضيه البدائي ، امتلك تيتان ظروفًا مواتية لتشكيل السلائف الجزيئية للحياة ، ويعتقد بعض العلماء أنه ربما كان على قيد الحياة في ذلك الوقت وربما يكون على قيد الحياة الآن.

لإضفاء مزيد من الإثارة على هذه الاحتمالات ، اكتشف علماء الفلك الذين يدرسون هذين العالمين غازًا مرتبطًا غالبًا بالكائنات الحية: الميثان. إنه موجود بكميات صغيرة ولكنها مهمة على سطح المريخ ، وتيتان مغمور به حرفيًا. المصدر البيولوجي مقبول على الأقل كمصدر جيولوجي ، للمريخ إن لم يكن من أجل & shyTitan. سيكون أي من التفسرين رائعين بطريقته الخاصة ، حيث يكشف إما أننا لسنا وحدنا في الكون أو أن كلا من المريخ وتيتان يؤويان أجسامًا مائية كبيرة تحت الأرض مع مستويات غير متوقعة من النشاط الجيوكيميائي. سيوفر فهم أصل ومصير الميثان على هذه الأجسام أدلة مهمة للعمليات التي تشكل تكوين وتطور وإمكانية السكن في العوالم الأرضية في هذا النظام الشمسي وربما في الآخرين.

الميثان (CH4) وفيرة على الكواكب العملاقة و [مدش] كوكب المشتري وزحل وأورانوس ونبتون و [مدش] حيث كان نتاج المعالجة الكيميائية لمادة السديم الشمسي البدائي. على الرغم من ذلك ، يعتبر الميثان مميزًا على الأرض. من بين 1750 جزءًا في المليار من حيث الحجم (ppbv) من الميثان في الغلاف الجوي للأرض و rsquos ، فإن 90 إلى 95 في المائة من الميثان بيولوجي في الأصل.تنتج ذوات الحوافر الآكلة للحشائش مثل الأبقار والماعز والياك خُمس كمية غاز الميثان العالمية السنوية التي تطلق الغاز ، وهو منتج ثانوي ناتج عن التمثيل الغذائي للبكتيريا الموجودة في أحشائها. تشمل المصادر المهمة الأخرى & shytermites وحقول الأرز والمستنقعات ،

تسرب الغاز الطبيعي (نفسه نتيجة للحياة الماضية) والنباتات الضوئية [انظر & ldquo الميثان والنباتات وتغير المناخ ، & rdquo بقلم فرانك كيبلر وتوماس آر أند أوملكمان ساينتيفيك أمريكان ، فبراير 2007]. تساهم البراكين بأقل من 0.2 في المائة من إجمالي ميزانية الميثان على الأرض ، وحتى أنها قد تنفث غاز الميثان الذي تنتجه الكائنات الحية في الماضي. المصادر اللاأحيائية مثل العمليات الصناعية ثانوية نسبيًا. وبالتالي ، فإن اكتشاف الميثان على جسم آخر شبيه بالأرض يثير بشكل طبيعي احتمالية وجود حياة على ذلك الجسم.

في الهواء
هذا ما حدث مع المريخ في عامي 2003 و 2004 ، عندما أعلنت ثلاث مجموعات مستقلة من العلماء اكتشاف غاز الميثان في الغلاف الجوي لهذا الكوكب. باستخدام مطياف عالي الدقة في مرفق تلسكوب الأشعة تحت الحمراء في هاواي وفي تلسكوب الجوزاء الجنوبي في تشيلي ، اكتشف فريق بقيادة مايكل موما من مركز جودارد لرحلات الفضاء التابع لناسا تركيزات غاز الميثان تزيد عن 250 جزء من المليار ، متفاوتة على الكوكب وربما متأخر، بعد فوات الوقت. قام فيتوريو فورميسانو من معهد الفيزياء وعلوم الكواكب في روما وزملاؤه (بمن فيهم أنا) بتحليل الآلاف من أطياف الأشعة تحت الحمراء التي جمعتها مركبة Mars Express المدارية. وجدنا أن الميثان أقل وفرة بكثير ، حيث تتراوح من صفر إلى حوالي 35 جزء من المليار ، بمتوسط ​​كوكبي يقارب 10 جزء من المليار. أخيرًا ، قاس فلاديمير كراسنوبولسكي من الجامعة الكاثوليكية الأمريكية وزملاؤه ، باستخدام تلسكوب كندا وفرنسا وهاواي ، متوسطًا كوكبيًا يبلغ حوالي 10 جزء من المليار. لم يتمكنوا من تحديد الاختلاف على الكوكب بسبب ضعف الإشارة والدقة المكانية.

يقوم فريق Mumma & rsquos الآن بإعادة تحليل بياناته لمحاولة تحديد سبب كون قيمته متقطعة. في الوقت الحالي ، سأأخذ قيمة 10 جزء من المليون على الأرجح. إنه يتوافق مع تركيز وتحويل الميثان (في الجزيئات لكل وحدة حجم) والذي يمثل فقط 40 من المليون من التركيز في الغلاف الجوي للأرض و rsquos. ومع ذلك ، حتى أقل وجود للغاز يتطلب تفسيرا.

على الرغم من أن علماء الفلك اكتشفوا وجود الميثان على تيتان في وقت مبكر من عام 1944 ، إلا أن الاكتشاف الإضافي للنيتروجين بعد 36 عامًا فقط هو الذي ولّد الاهتمام الهائل بهذا القمر البارد والبعيد [انظر & ldquoTitan ، & rdquo بواسطة Tobias Owen Scientific American، فبراير 1982]. النيتروجين هو أحد المكونات الرئيسية للجزيئات البيولوجية مثل الأحماض الأمينية والأحماض النووية. قد يكون لجسم به جو من النيتروجين والميثان ، حيث يكون ضغط مستوى الأرض مرة ونصف ضعف ضغط كوكبنا الأصلي ، قد يحتوي على المكونات الصحيحة للسلائف الجزيئية للحياة ، وقد تكهن البعض ، حتى تتشكل الحياة نفسها.

يلعب الميثان دورًا مركزيًا متحكمًا في الحفاظ على الغلاف الجوي للنيتروجين السميك من Titan & rsquos. إنه مصدر ضغوط الهيدروكربون ، التي تمتص الأشعة تحت الحمراء الشمسية وتسخن طبقة الستراتوسفير بحوالي 100 درجة مئوية ، والهيدروجين ، الذي تؤدي تصادماته الجزيئية إلى ارتفاع درجة حرارة التروبوسفير بمقدار 20 درجة. إذا نفد الميثان ، ستنخفض درجات الحرارة ويتكثف غاز النيتروجين في قطرات سائلة وينهار الغلاف الجوي. سوف تتغير شخصية Titan & rsquos الخاصة إلى الأبد. سوف يتبدد الضباب الدخاني والغيوم. سيتوقف مطر الميثان الذي يبدو أنه نحت سطحه. سوف تجف البحيرات والبرك والجداول. ومع رفع حجابه ، فإن سطح Titan & rsquos الصارخ سيصبح مكشوفًا ويمكن الوصول إليه بسهولة من التلسكوبات على الأرض. سيفقد تيتان سحره ويتحول إلى قمر صناعي آخر به هواء رقيق.

هل يمكن أن يكون الميثان على المريخ وتيتان له أصل بيولوجي ، كما هو الحال على الأرض ، أم أنه له تفسير آخر ، مثل البراكين أو آثار المذنبات والنيازك؟ ساعد فهمنا للعمليات الجيوفيزيائية والكيميائية والبيولوجية على تضييق مجال المصادر المحتملة على المريخ ، وتنطبق العديد من نفس الحجج على تيتان أيضًا.

سبليت بواسطة ضوء الشمس
تتمثل الخطوة الأولى للإجابة على السؤال في تحديد معدل إنتاج الميثان أو تسليمه. وهذا بدوره يعتمد على مدى سرعة إزالة الغاز من الغلاف الجوي. على ارتفاعات 60 كيلومترًا أو أعلى فوق سطح المريخ ، تقسم الأشعة فوق البنفسجية الشمسية جزيئات الميثان عن بعضها. في الجزء السفلي من الغلاف الجوي ، تتشكل ذرات الأكسجين وجذور الهيدروكسيل (OH) ، التي تتشكل عندما تتفكك جزيئات الماء بفعل فوتونات الأشعة فوق البنفسجية ، مما يؤدي إلى أكسدة الميثان. بدون إعادة الإمداد ، سيختفي الميثان تدريجياً من الغلاف الجوي. & ldquolifetime & rdquo للميثان و mdash مُحددًا على أنه الوقت الذي يستغرقه تركيز الغاز في الانخفاض بمعامل من الثابت الرياضي e ، أو ما يقرب من ثلاثة & mdashis 300 إلى 600 عام ، اعتمادًا على كمية بخار الماء ، الذي يخضع للتغيرات الموسمية والخجولة ، وعلى قوة الإشعاع الشمسي ، والذي يختلف خلال الدورة الشمسية. على الأرض ، تعطي عمليات مماثلة & shymethane عمرًا يصل إلى حوالي 10 سنوات. على تيتان ، حيث يكون الإشعاع الشمسي فوق البنفسجي أضعف بكثير والجزيئات الحاملة للأكسجين أقل وفرة بشكل كبير ، يمكن أن يستمر الميثان من 10 ملايين إلى 100 مليون سنة (وهي فترة قصيرة من الناحية الجيولوجية).

عمر الميثان و rsquos على المريخ طويل بما يكفي للرياح والانتشار لخلط الغاز في الغلاف الجوي بشكل موحد إلى حد ما. وبالتالي ، فإن الاختلافات الملحوظة في مستويات الميثان على & shyplanet محيرة. قد تكون علامة على أن الغاز يأتي من مصادر محلية أو يختفي في أحواض محلية. أحد الأحواض المحتملة هو التربة المتفاعلة كيميائيًا ، والتي يمكن أن تسرع من فقدان الميثان. إذا تم تشغيل مثل هذه الأحواض الإضافية ، فسيحتاج الأمر إلى مصدر أكبر للحفاظ على الوفرة المرصودة.

الخطوة التالية هي النظر في السيناريوهات المحتملة لتكوين الميثان. يعتبر الكوكب الأحمر مكانًا جيدًا للبدء لأن وفرة الميثان فيه منخفضة جدًا. إذا لم تستطع الآلية تفسير حتى هذا المبلغ الصغير ، فمن غير المرجح أن تفسر كمية Titan & rsquos الأكبر بكثير. لمدة 600 عام ، يجب إنتاج ما يزيد قليلاً عن 100 طن متري من الميثان كل عام للحفاظ على متوسط ​​عالمي ثابت يبلغ 10 أجزاء من المليار. هذا هو حوالي ربع مليون من معدل الإنتاج على الأرض.

كما هو الحال على الأرض ، من المرجح ألا تكون البراكين مسؤولة. انقرضت براكين المريخ منذ مئات الملايين من السنين. علاوة على ذلك ، إذا كان البركان مسؤولاً عن الميثان ، لكان قد قام أيضًا بضخ كميات هائلة من ثاني أكسيد الكبريت ، وجو المريخ ورسكووس خالي من مركبات الكبريت. تبدو المساهمات خارج الكواكب ضئيلة أيضًا. تشير التقديرات إلى أن حوالي 2000 طن من الغبار النيزكي الدقيق تصل إلى سطح المريخ كل عام. أقل من 1 في المائة من كتلتها عبارة عن كربون ، وحتى هذه المادة مؤكسدة إلى حد كبير ، وبالتالي فهي مصدر غير مهم للميثان. تشكل المذنبات حوالي 1٪ من الميثان من حيث الوزن ، لكنها تضرب المريخ مرة واحدة فقط كل 60 مليون سنة في المتوسط. وبالتالي ، فإن كمية الميثان التي يتم تسليمها ستكون حوالي طن واحد في السنة ، أو أقل من 1 في المائة من الكمية المطلوبة.

هل يمكن أن يكون مذنب قد ضرب المريخ في الماضي القريب؟ كان من الممكن أن ينقل كمية كبيرة من الميثان ، وبمرور الوقت كانت الوفرة في الغلاف الجوي ستنخفض إلى قيمتها الحالية. كان من الممكن أن يؤدي تأثير مذنب قطره 200 متر قبل 100 عام ، أو مذنب قطره 500 متر قبل 2000 عام ، إلى توفير كمية كافية من الميثان لحساب متوسط ​​القيمة العالمية المرصودة حاليًا وهو 10 جزء من المليار. لكن هذه الفكرة تواجه مشكلة: توزيع الميثان ليس موحدًا على الكوكب. الوقت المستغرق لتوزيع الميثان بشكل موحد عموديًا وأفقيًا هو عدة أشهر على الأكثر. وبالتالي ، فإن مصدر المذنبات سيؤدي إلى توزيع موحد للميثان فوق المريخ ، على عكس الملاحظات.

دخان في المياه
وهذا يترك لنا مصدرين محتملين: هيدروجيوكيميائي وميكروبي. أي منهما سيكون رائعا. تم اكتشاف الفتحات الحرارية المائية ، المعروفة باسم المدخنين السود ، لأول مرة على الأرض في عام 1977 على صدع Gal & aacutepagos [انظر & ldquo The Crest of the East Pacific Rise، & rdquo بواسطة Ken C. Macdonald و Bruce P. Luyendyk Scientific American، مايو 1981]. منذ ذلك الحين ، وجدها علماء المحيطات على طول العديد من التلال الأخرى في منتصف وشيوكيان. تظهر التجارب المعملية أنه في ظل الظروف السائدة في هذه الفتحات ، تتفاعل السيليكات فائقة الماف و mdashrocks الغنية بالحديد أو المغنيسيوم ، مثل الزبرجد الزيتوني والبيروكسين و [مدش] لإنتاج الهيدروجين في عملية يشار إليها عادةً باسم السربنتين. بدوره ، يمكن أن ينتج الميثان تفاعل الهيدروجين مع حبيبات الكربون وثاني أكسيد الكربون وأول أكسيد الكربون أو المعادن الكربونية.

مفاتيح هذه العملية هي الهيدروجين والكربون والمعادن (التي تعمل كمحفزات) والحرارة والضغط. كلها متوفرة على كوكب المريخ أيضًا. يمكن أن تحدث عملية الثعبان إما في درجات حرارة عالية (350 إلى 400 درجة مئوية) أو في درجات حرارة أكثر اعتدالًا (30 إلى 90 درجة مئوية). وتشير التقديرات إلى أن درجات الحرارة المنخفضة هذه تحدث داخل طبقات المياه الجوفية المزعومة على سطح المريخ.

على الرغم من أن التعرق في درجات الحرارة المنخفضة قد يكون قادرًا على إنتاج غاز الميثان المريخي ، إلا أن علم الأحياء يظل احتمالًا خطيرًا. على الأرض ، الكائنات الحية الدقيقة المعروفة باسم الميثانوجينات تنتج الميثان كمنتج ثانوي لاستهلاك الهيدروجين أو ثاني أكسيد الكربون أو أول أكسيد الكربون. إذا عاشت هذه الكائنات الحية على المريخ ، فستجد مخزونًا جاهزًا من العناصر الغذائية: الهيدروجين (إما ينتج في عملية الثعبان أو ينتشر في التربة من الغلاف الجوي) بالإضافة إلى ثاني أكسيد الكربون وأول أكسيد الكربون (في الصخور أو من الغلاف الجوي).

بمجرد تشكيله إما عن طريق الثعبان أو الميكروبات ، يمكن تخزين الميثان على هيئة هيدرات clathrate مستقرة وبنية كيميائية mdasha تحبس جزيئات الميثان مثل الحيوانات في قفص و [مدش] لإطلاقها لاحقًا في الغلاف الجوي ، ربما عن طريق إطلاق الغازات التدريجي من خلال الشقوق والشقوق أو عن طريق رشقات نارية عرضية تسببها البراكين. لا أحد متأكد من مدى كفاءة تكوين الكلاترات أو مدى سهولة زعزعة استقرارها.

تشير ملاحظات Mars Express إلى تركيزات أكبر من الميثان فوق المناطق التي تحتوي على جليد مائي تحت سطح الأرض. قد يفسر السيناريو الجيولوجي أو البيولوجي هذا الارتباط. ستوفر طبقات المياه الجوفية تحت الجليد موطنًا للمخلوقات أو مكانًا لإنتاج الهيدروجيوكيميائي للميثان. بدون مزيد من البيانات ، تبدو الاحتمالات البيولوجية والجيولوجية محتملة بشكل متساوٍ.

محيط تيتانيك
للوهلة الأولى ، قد يعتقد المرء أن الميثان Titan & rsquos سيكون أسهل في الفهم: تشكل القمر في السديم الفرعي لزحل ، الذي يحتوي غلافه الجوي على كميات هائلة من الغاز. ومع ذلك ، تدافع البيانات عن إنتاج الميثان على تيتان بدلاً من توصيل الميثان إلى تيتان. لم يجد مسبار Huygens التابع لوكالة ناسا ووكالة الفضاء الأوروبية المشتركة و rsquos Cassini-Huygens Mission أي زينون أو كريبتون في الغلاف الجوي للقمر و rsquos. لو أن الكواكب الصغيرة التي شكلت تيتان جلبت الميثان ، لكانوا قد جلبوا هذه الغازات النبيلة الثقيلة أيضًا. يشير عدم وجود مثل هذه الغازات إلى أن الميثان على الأرجح تشكل على تيتان.

لذلك ، فإن وجود الميثان على تيتان غامض كما هو الحال على المريخ و [مدشين] في بعض النواحي أكثر من ذلك بسبب كميته الهائلة (5 في المائة من حيث الحجم). المصدر المعقول ، كما هو الحال في المريخ ، هو الثعبان في درجات حرارة منخفضة نسبيًا. جادل كريستوف سوتين من جامعة نانت في فرنسا وزملاؤه بأن تيتان قد يحافظ على محيط من الماء السائل تحت الأرض. الأمونيا الذائبة ، التي تعمل كمضاد للتجمد ، ستساعد على منعها من التجمد. في نموذجهم ، يبلغ المحيط 100 كيلومتر تحت سطح Titan & rsquos و 300 إلى 400 كيلومتر في العمق. في الماضي ، كان من الممكن أن يؤدي تحلل العناصر المشعة والحرارة المتبقية من تكوين Titan & rsquos إلى إذابة كل الجسد والجليد rsquos و mdashso ربما امتد المحيط على طول الطريق وصولاً إلى اللب الصخري.

في ظل هذه الظروف ، قد تؤدي التفاعلات بين الماء والصخور إلى تحرير غاز الهيدروجين ، والذي بدوره سيتفاعل مع ثاني أكسيد الكربون أو أول أكسيد الكربون أو حبيبات الكربون أو أي مادة كربونية أخرى وينتج غاز الميثان. أقدر أن هذه العملية كانت قادرة على شرح وفرة الميثان التي رصدها Titan & rsquos. بمجرد إنتاج الميثان ، يمكن تخزينه على شكل هيدرات clathrate مستقرة وإطلاقه في الغلاف الجوي إما تدريجيًا ، من خلال البراكين ، أو في رشقات نارية ناتجة عن التأثيرات.

دليل مثير للاهتمام هو غاز الأرجون 40 الذي اكتشفه Huygens أثناء هبوطه عبر الغلاف الجوي Titan & rsquos. يتشكل هذا النظير عن طريق التحلل الإشعاعي للبوتاسيوم 40 ، الذي يتم عزله في الصخور العميقة في Titan & rsquos core. لأن نصف العمر الإشعاعي للبوتاسيوم 40 هو 1.3 مليار سنة ، فإن الكمية الصغيرة من الأرجون 40 في الغلاف الجوي هي دليل على الإطلاق البطيء للغازات من الداخل. بالإضافة إلى ذلك ، تُظهر الصور الضوئية والرادارية للسطح علامات البراكين البركانية وثوران بركاني الأمونيا والثلج المائي الذي يشير أيضًا إلى أن المواد آبار من الداخل. يبدو السطح شابًا نسبيًا وخالٍ من الحفر ، وهو ما يشير إلى ظهور مادة من الداخل مرة أخرى. معدل الظهور المقدر سيطلق غاز الميثان من الداخل بسرعة كافية لموازنة الخسارة الكيميائية الضوئية. يلعب الميثان على تيتان دور الماء على الأرض ، مكتملًا بالخزانات السطحية السائلة والسحب والأمطار ودورة methalogical كاملة مدشا. وبالتالي ، توجد مجموعة كبيرة من الأدلة ، حتى أكثر من تلك الخاصة بالمريخ ، على أن الميثان المخزن في الداخل لن يواجه صعوبة في الخروج إلى السطح ثم التبخر في الغلاف الجوي.

هل يمكن أن تلعب البيولوجيا أيضًا دورًا في تكوين ميثان Titan & rsquos؟ اقترح كريستوفر مكاي من مركز أبحاث ناسا أميس وهيذر سميث من جامعة الفضاء الدولية في ستراسبورغ بفرنسا وكذلك ديرك شولز ماكوتش من جامعة ولاية واشنطن وديفيد جرينسبون من متحف دنفر للطبيعة والعلوم أن الأسيتيلين والهيدروجين يمكن أن تكون بمثابة مغذيات للميثانوجينات حتى في البرد القارص والخجول لسطح Titan & rsquos (& ndash179 درجة مئوية). تختلف هذه العملية الحيوية عن تلك المستخدمة من قبل الميثانوجينات على الأرض وأبناء عمومتها ، إن وجدت ، على المريخ في عدم الحاجة إلى الماء. بدلاً من ذلك ، تعمل الهيدروكربونات السائلة على سطح Titan & rsquos كوسيط.

ومع ذلك ، فإن هذه الفرضية بها عيب. تستبعد بيانات Huygens وجود مصدر تحت الأرض للأسيتيلين ، يجب أن يأتي هذا المركب في النهاية من الميثان في الغلاف الجوي. وبالتالي ، يبدو الأمر وكأنه حجة دائرية: لإنتاج الميثان (بواسطة الميكروبات) ، يحتاج المرء إلى الميثان. علاوة على ذلك ، فإن الوفرة الهائلة من الميثان على تيتان هائلة جدًا لدرجة أن الميثانوجينات يجب أن تعمل بجهد زائد لإنتاجها ، مما يؤدي إلى استنفاد العناصر الغذائية المتاحة بشدة.

في ضوء هذه العقبات ، فإن التفسير البيولوجي للميثان أقل جاذبية على تيتان منه على المريخ. ومع ذلك ، فإن فرضية القابلية للسكن تتطلب التحقيق. يجادل بعض العلماء بأن هذا القمر ربما كان أو لا يزال صالحًا للسكن. يتلقى ما يكفي من ضوء الشمس لتحويل النيتروجين والميثان إلى جزيئات هي مقدمة للبيولوجيا. يمكن أن يكون محلول الأمونيا المائي الجوفي ، مع بعض الميثان والهيدروكربونات الأخرى ، بيئة صديقة للجزيئات المعقدة أو حتى الكائنات الحية. في الماضي البعيد ، عندما كان تيتان الصغير لا يزال يبرد ، ربما تدفقت المياه السائلة على السطح.

طعام عضوي
أحد القياسات الحاسمة التي يمكن أن تساعد في تحديد مصادر الميثان على المريخ وتيتان هي نسبة نظائر الكربون. تطورت الحياة على الأرض لتفضل الكربون 12 ، الذي يتطلب طاقة أقل للربط من الكربون 13. عندما تتحد الأحماض الأمينية ، تظهر البروتينات الناتجة نقصًا ملحوظًا في النظير الثقيل. تحتوي الكائنات الحية على الأرض على 92 إلى 97 مرة من الكربون 12 مثل الكربون 13 للمواد غير العضوية ، والنسبة القياسية هي 89.4.

ومع ذلك ، قام مسبار Huygens على تيتان بقياس نسبة 82.3 في الميثان ، وهي أصغر وليس أكبر من القيمة المعيارية الأرضية غير العضوية. هذا الاكتشاف يجادل بقوة ضد وجود الحياة كما نعرفها. من المؤكد أن بعض العلماء يقترحون أن الحياة قد تطورت على تيتان بشكل مختلف عن الأرض أو أن نسبة النظائر غير العضوية قد تكون مختلفة هناك.

لم يحدد أحد بعد نسبة نظير الكربون للمريخ. يمثل هذا القياس تحديًا عندما يكون تركيز الغاز منخفضًا جدًا (جزء من المليار من ذلك على تيتان). من المقرر أن تصل المركبة الفضائية NASA و rsquos Mars Science Laboratory (MSL) إلى المريخ في عام 2010 ، وستكون قادرة على إجراء قياسات دقيقة لنظائر الكربون في الميثان وربما المواد العضوية الأخرى. ستدرس أيضًا العينات الصلبة والغازية بحثًا عن علامات كيميائية أخرى للحياة الماضية أو الحالية ، مثل نسبة الوفرة العالية جدًا من الميثان إلى الهيدروكربونات الثقيلة (الإيثان ، البروبان ، البيوتان) و chirality (يفضل استخدام اليد اليسرى أو اليمنى). تسليم الجزيئات العضوية).

يرتبط مع هذه القضايا بمسألة لماذا يبدو أن المواد العضوية مفقودة من سطح المريخ. حتى في غياب الحياة ، كان من المفترض أن تكون النيازك والمذنبات وجزيئات الغبار بين الكواكب قد نقلت مواد عضوية على مدى الأربعة مليارات ونصف المليار سنة الماضية. ربما تكمن الإجابة في شياطين الغبار المريخية والعواصف والملوحة العادية (قفز حبيبات الغبار التي تهبها الرياح). تولد هذه العمليات مجالات كهربائية ثابتة قوية ، والتي يمكن أن تؤدي إلى التخليق الكيميائي لبيروكسيد الهيدروجين. نظرًا لكونه مطهرًا قويًا ، فإن بيروكسيد الهيدروجين سيعقم بسرعة السطح ويزيل المواد العضوية. سوف يعمل المؤكسد أيضًا على تسريع فقدان الميثان محليًا من الغلاف الجوي ، مما يتطلب مصدرًا أكبر لشرح الوفرة التي لوحظت في الغلاف الجوي للمريخ.

باختصار ، الميثان بمثابة الصمغ الذي يربط تيتان ببعض الطرق الغامضة. إن وجود الميثان على المريخ مثير للاهتمام بنفس القدر ، ليس أقله لأنه يثير رؤى الحياة على ذلك الكوكب. سيسعى الاستكشاف المستقبلي لكلا الجسمين إلى تحديد ما إذا كانا صالحين للسكن. على الرغم من أن الحياة كما نعرفها يمكن أن تنتج الميثان ، فإن وجود الميثان لا يعني بالضرورة وجود الحياة. لذلك يجب على علماء الكواكب التحقيق بدقة في المصادر والمصارف والتركيب النظائري لهذا الغاز ، جنبًا إلى جنب مع الجزيئات العضوية الأخرى والمكونات النزرة في كل من العينات الغازية والصلبة. حتى لو وُجد أن الميثان لا علاقة له بالحياة ، فإن دراسته ستكشف عن بعض الجوانب الأساسية لتكوين المريخ وتيتان وتاريخ المناخ والجيولوجيا وتطورهما.


الميثان في الغلاف الجوي آخذ في الارتفاع ، وهذا ما أثار قلق العلماء

يحب العلماء اللغز الجيد. لكنها أكثر متعة عندما لا يكون مستقبل البشرية على المحك

يتضمن هذا اللغز الميثان ، وهو أحد غازات الدفيئة القوية. منذ عشرين عامًا ، توقف مستوى الميثان في الغلاف الجوي عن الزيادة ، مما منح البشرية بعض الراحة عندما يتعلق الأمر بإبطاء تغير المناخ. لكن التركيز بدأ في الارتفاع مرة أخرى في عام 2007 - وقد بدأ في الارتفاع خلال السنوات الأربع الماضية ، وفقًا لبحث جديد.

لم يكتشف العلماء السبب ، لكنهم يقولون إن شيئًا واحدًا واضحًا: هذا الارتفاع قد يعرض اتفاق باريس للمناخ للخطر. وذلك لأن العديد من السيناريوهات لتحقيق هدفها المتمثل في الحفاظ على الاحترار العالمي "أقل بكثير من درجتين مئويتين" افترضت أن غاز الميثان سينخفض ​​الآن ، مما يوفر الوقت لمواجهة التحدي طويل الأجل المتمثل في تقليل انبعاثات ثاني أكسيد الكربون.

قال إيوان نيسبت ، عالم الأرض في رويال هولواي ، جامعة لندن ، والمؤلف الرئيسي لدراسة حديثة: "لا أريد أن أركض وأبكي الذئب طوال الوقت ، لكنه شيء مقلق للغاية". الإبلاغ عن تسارع نمو غاز الميثان في الغلاف الجوي.

ينتج الميثان عندما تتحلل الأشياء الميتة دون وجود الكثير من الأكسجين حولها. في الطبيعة ، تتسرب من الأراضي الرطبة المشبعة بالمياه ومستنقعات الخث والرواسب. تنتج حرائق الغابات البعض أيضًا.

ومع ذلك ، فإن الأنشطة البشرية هذه الأيام تنتج حوالي نصف جميع انبعاثات الميثان. تعتبر التسريبات من عمليات الوقود الأحفوري مصدرًا كبيرًا ، وكذلك الزراعة - خاصة تربية الماشية ، التي تنتج غاز الميثان في أحشائها. حتى أكوام النفايات التي تتعفن في مكبات النفايات تنتج الغاز.

يحتوي الغلاف الجوي على غاز ميثان أقل بكثير من ثاني أكسيد الكربون ، وهو المحرك الأساسي لتغير المناخ. لكن الميثان جيد جدًا في حبس الحرارة لدرجة أن طنًا واحدًا من الغاز يسبب ارتفاعًا بمقدار 32 مرة مثل طن واحد من ثاني أكسيد الكربون على مدار قرن.

قالت ديبرا ونش ، عالمة فيزياء الغلاف الجوي في جامعة تورنتو ، إن جزيء الميثان "يحمل قوة أكبر".

لمدة 10000 عام ، ظل تركيز الميثان في الغلاف الجوي للأرض يقل عن 750 جزءًا في المليار ، أو جزء في البليون. بدأ الارتفاع في القرن التاسع عشر واستمر في الصعود حتى منتصف التسعينيات. على طول الطريق ، تسبب في ما يصل إلى ثلث الاحترار الذي شهده الكوكب منذ بداية الثورة الصناعية.

اعتقد العلماء أن مستويات الميثان ربما وصلت إلى توازن جديد عندما استقرت عند حوالي 1775 جزء في المليار ، وأن الجهود المبذولة لخفض الانبعاثات يمكن أن تعكس الاتجاه التاريخي قريبًا.

قال مات ريجبي ، عالم الغلاف الجوي بجامعة بريستول في إنجلترا: "كان الأمل في أن يبدأ الميثان في مساره نزولًا الآن". "لكننا رأينا العكس تمامًا: لقد كان ينمو بشكل مطرد لأكثر من عقد."

تسارع هذا النمو في عام 2014 ، مما رفع مستويات الميثان إلى ما بعد 1،850 جزء في المليار. الخبراء ليس لديهم فكرة لماذا.

قال ريجبي: "إنها مجرد صورة محيرة". "الجميع في حيرة. نحن في حيرة من أمرنا ".

توصل العلماء إلى تفسيرات مختلفة. هل يمكن أن تكون انبعاثات متزايدة من الوقود الأحفوري أو الزراعة؟ زيادة طفيفة في إنتاج الميثان في الأراضي الرطبة؟ التغييرات في معدل تفاعل الميثان مع المواد الكيميائية الأخرى في الغلاف الجوي؟

درس نيسبت وفريقه ما إذا كانت أي من هذه الفرضيات تتزامن مع التوقيع الكيميائي المتغير للميثان في الغلاف الجوي.

تزن بعض جزيئات الميثان أكثر من غيرها ، لأن بعض ذرات الكربون والهيدروجين أثقل من غيرها. ومؤخرا ، أصبح متوسط ​​وزن الميثان في الغلاف الجوي أخف.

يبدو أن هذا يشير إلى مصادر بيولوجية مثل الأراضي الرطبة والماشية ، والتي تميل إلى إنتاج غاز الميثان الخفيف. قال دانيال جاكوب ، كيميائي الغلاف الجوي في جامعة هارفارد ، والذي لم يشارك في دراسة نيسبت ، إن هذا التفسير ينسجم مع بحثه الخاص. تشير نتائجه إلى أن معظم الميثان الإضافي يأتي من المناطق الاستوائية ، التي تعد موطنًا للأراضي الرطبة الشاسعة ونسبة كبيرة من الماشية في العالم.

تشير تقديرات الانبعاثات من مناجم الفحم وآبار النفط والغاز إلى أن مساهمات الوقود الأحفوري آخذة في الارتفاع أيضًا ، لكن هذه المصادر عادةً ما تطلق جزيئات أثقل من الميثان ، والتي يبدو أنها تتعارض مع ملاحظات الغلاف الجوي.

اقترح بعض الباحثين طريقة لحل هذا التناقض. تنتج الحرائق نسخة أثقل من غاز الميثان ، ويبدو أن حرق المنتجات الزراعية - لا سيما في البلدان النامية - قد انخفض خلال العقد الماضي. سيؤدي انخفاض هذا المصدر من الميثان شديد الثقل إلى جعل غاز الميثان في الغلاف الجوي أخف وزناً بشكل عام ، مما قد يخفي زيادة في الانبعاثات من الوقود الأحفوري.

أخيرًا ، التفاعلات التي تكسر الميثان تزيل المزيد من الجزيئات الأخف من الجزيئات الأثقل. إذا تباطأت هذه العملية - مما تسبب في تراكم الميثان في الغلاف الجوي - فستترك المزيد من الغاز الخفيف وراءها ، مما قد يساعد في تفسير الاتجاه العام.

خلص نيسبت وزملاؤه إلى أنه لا يمكنهم استبعاد أي من هذه التفسيرات حتى الآن. قال: "ربما كلهم ​​يحدثون".

أحد الاحتمالات مفقود بشكل واضح من القائمة. لطالما خشي العلماء من أن إذابة رواسب القطب الشمالي والتربة يمكن أن تطلق كميات هائلة من الميثان ، ولكن حتى الآن لا يوجد دليل على ذلك ، كما قال إد دلوغوكنكي ، كيميائي الغلاف الجوي في الإدارة الوطنية للمحيطات والغلاف الجوي الذي عمل في الدراسة ، التي سيتم نشرها. في مجلة Global Biogeochemical Cycles.

قال نيسبت إنه يخشى أن يكون ارتفاع مستويات الميثان علامة على دورة خطيرة: قد يتسبب تغير المناخ في توسع الأراضي الرطبة والسماح للبيئة بدعم المزيد من الماشية ، مما يؤدي إلى المزيد من انبعاثات غاز الميثان.

وقال: "من الواضح أن الاحترار يغذي الدفء". "يبدو الأمر كما لو أن الكوكب قد غير مساره."

يقول الباحثون إنه إذا استمر ارتفاع الميثان ، فقد يعرض للخطر جهود الحفاظ على درجة حرارة الكوكب تحت السيطرة. إن خفض انبعاثات ثاني أكسيد الكربون بما يكفي لتلبية الأهداف المناخية هو مهمة صعبة حتى بدون هذا الميثان الإضافي.

كتب نيسبت وزملاؤه: "إن الارتفاع الحالي غير المتوقع والمستمر في غاز الميثان قد يطغى إلى حد كبير على كل التقدم المحرز في جهود الخفض الأخرى لدرجة أن اتفاقية باريس ستفشل".

لا يساعد العلماء مؤخرًا في مراجعة احتمالية الاحترار العالمي للميثان بالزيادة بنسبة 14٪.

بغض النظر عن سبب الزيادة الأخيرة ، يقول العلماء إن هناك طرقًا لتقليل تركيزات الميثان. وستتراكم الفوائد بسرعة لأن عمر الميثان أقصر من ثاني أكسيد الكربون ، حيث يبقى في الغلاف الجوي لحوالي عقد من الزمان فقط.

قال جاكوب إن البشر يشكلون ما يصل إلى 60٪ من انبعاثات الميثان ، وقد يأتي نصف ذلك تقريبًا من صناعة الوقود الأحفوري.

وقال إن إحدى الأولويات هي سد التسريبات من آبار النفط والغاز. الميثان هو المكون الأساسي في الغاز الطبيعي ، لذلك لدى الشركات حافز مالي لمحاولة التقاط أكبر قدر ممكن.

في كثير من الأحيان ، يتحمل عدد قليل من المذنبين الجزء الأكبر من اللوم ، "وهو أمر مخيف وجيد في نفس الوقت" ، لأنهم يمثلون فرصًا كبيرة ، كما قال ونش. في Barnett Shale في تكساس ، تنتج 2٪ من المنشآت نصف انبعاثات غاز الميثان من الحقل. في جنوب كاليفورنيا ، أطلق تسرب Aliso Canyon ما يقرب من 100000 طن من الميثان في عامي 2015 و 2016 - أي ما يعادل حرق مليار جالون من البنزين.

لدى العلماء أيضًا أفكار لتقليل انبعاثات الميثان من الماشية. تظهر بعض التجارب أن تغيير النظام الغذائي للماشية عن طريق إضافة الدهون أو الأعشاب البحرية ، على سبيل المثال ، يمكن أن يقلل من كمية الميثان التي تطردها الحيوانات. كما أن تغطية مكبات النفايات واستخدام غاز الميثان الذي تنتجه لتوليد الكهرباء من شأنه أن يساعد أيضًا.

يمكن أن يكون لمثل هذه الإجراءات تأثير كبير ، وقالت ونش إنها تعطيها سببًا للشعور بالأمل.

وقالت: "يمكننا في الواقع تقليل كمية الميثان في الغلاف الجوي على نطاقات زمنية ذات صلة بالمشكلة التي نواجهها الآن".

احصل على النشرة الإخبارية المجانية لفيروس كورونا اليوم

اشترك للحصول على أحدث الأخبار وأفضل القصص وما تعنيه بالنسبة لك ، بالإضافة إلى إجابات لأسئلتك.

قد تتلقى أحيانًا محتوى ترويجيًا من Los Angeles Times.

جوليا روزين مراسلة علمية في صحيفة لوس أنجلوس تايمز تكتب من بورتلاند بولاية أوريغون.


هنا & # 039s ما نعرفه حتى الآن عن تيتان & # 039 s محيطات الميثان السائل

ربما يكون تيتان أحد أكثر الأقمار آسرًا التي تدور حول زحل اليوم لدرجة أن علماء الفلك أمضوا الكثير من الوقت في دراسته عندما جابت بعثة كاسيني نظام زحل. إنه ليس فقط أحد أكبر الأقمار في النظام الشمسي بأكمله ، ولكنه أيضًا مغطى بالمحيطات السائلة التي قد تدعم الكيمياء اللازمة لإيواء الحياة الفضائية.

بناءً على ما قلناه لك للتو ، ربما تفكر في أن تيتان مثل الأرض المصغرة ، لكن هذا ليس كذلك. محيطات Titan & rsquos مصنوعة من الميثان السائل ، بعيد كل البعد عن الأرض ومحيطات المياه السائلة rsquos. علاوة على ذلك ، فإن ماكياج Titan & rsquos الفيزيائي يختلف كثيرًا عن Earth & rsquos ، حيث يعتبر Titan مكانًا باردًا وجليديًا والأرض مكان محذر وصالح للسكن.

قضت بعثة NASA و rsquos Cassini الكثير من الوقت في دراسة تيتان أثناء ملاحظتها لنظام Saturnine ، وبعد ذلك أكد علماء الكواكب وجود محيطات الميثان السائل على سطح العالم و rsquos. كشفت الصور أيضًا عن سحب الميثان ، مما يشير إلى أن تيتان يواجه دورة ميثان مشابهة لدورة مياه الأرض ورسكووس. تظهر هذه الصور نفسها أيضًا الأخاديد والتكوينات الأخرى المنحوتة من السائل المتدفق.

كان العلماء مفتونين بشكل خاص عندما علموا أن بحيرتي Titan و rsquos أظهرت القليل من التموجات السطحية. في الواقع ، إذا نظرت إلى أحدها شخصيًا ، فسيظهر على شكل لوح ضخم من الزجاج الأفقي في المناظر الطبيعية. لا يزال يتعين علينا فهم سبب عدم وجود أي موجات على تيتان ، لكن البعض اقترح أنها قد تكون مرتبطة بتأثير الجاذبية الأصغر أو تأثيرات الهباء الجوي على السطح.

في حين أن تيتان يختلف كيميائيًا عن الأرض ، فإن هذا لا يعني أن القمر ليس صالحًا للسكن. من الممكن تمامًا أن يكون تيتان يدعم على الأقل أشكال الحياة الميكروبية التي تعتمد على الميثان تمامًا مثل الحياة المماثلة على الأرض التي تعتمد على الماء. لقد فزنا & rsquot نعرف على وجه اليقين حتى نزور العالم عن قرب وشخصي & hellip


ما سبب ارتفاع مستويات الميثان في الغلاف الجوي؟

ربما يكون فريق من العلماء بقيادة جون ووردن من وكالة ناسا ومختبر الدفع النفاث rsquos قد حل لغزًا يتعلق بغازات دفيئة قوية. ارتفعت مستويات الميثان في الغلاف الجوي ، لذلك طبق ووردن وزملاؤه بعض التحليلات الجديدة لبيانات الأقمار الصناعية والبيانات الأرضية لتحديد المصادر بدقة أكبر.

ارتفع تركيز الميثان في الغلاف الجوي بشكل حاد و [مدشبي] حوالي 25 تيراغرام في السنة و [مدش] منذ عام 2006. في السنوات الأخيرة ، توصلت فرق بحثية مختلفة إلى تفسيرات قابلة للتطبيق ولكنها متضاربة للزيادة.

نشرت بعض الفرق أدلة تظهر أن الانبعاثات من المصادر الحيوية هي الدافع وراء الزيادة. الأراضي الرطبة والمجترات وحقول الأرز و mdashall موطن للميكروبات المنتجة للميثان و mdashare بعض المصادر الرئيسية للميثان الحيوي المنشأ.

جادلت فرق أخرى بأن الزيادة المتزامنة في الإيثان في الغلاف الجوي ، وهو مكون رئيسي للغاز الطبيعي ، تشير إلى أن الوقود الأحفوري هو الجاني. يضيف استخراج الوقود الأحفوري ونقله كلاً من الإيثان والميثان إلى الغلاف الجوي من خلال التسريبات في الآبار والأنابيب والبنية التحتية الأخرى.

في الدراسة الجديدة ، أوضح ووردن وزملاؤه أن الوقود الأحفوري والمصادر الحيوية (الأراضي الرطبة والزراعة) هي المسؤولة عن الزيادة. حسب فريق Worden & rsquos أن الوقود الأحفوري ساهم بحوالي 12 إلى 19 تيراغرام من الميثان في الغلاف الجوي كل عام منذ عام 2006. ووجدوا أن المصادر الحيوية تساهم من 12 إلى 16 تيراغرام في السنة. في الوقت نفسه ، انخفضت الانبعاثات من حرق الكتلة الحيوية وحرائق الغابات والحرق الموصوف و [مدش] بنسبة 4 إلى 5 تيراغرام في السنة.

كان مفتاح تحديد هذه الأرقام هو حساب تقدير جديد للانبعاثات من حرق الكتلة الحيوية. في الماضي ، اعتمد الباحثون على تقديرات & ldquobottom up & rdquo لانبعاثات الميثان بناءً على مخرجات قاعدة بيانات انبعاثات الحرائق العالمية (GFED) ، وهو نموذج يقدر الانبعاثات بناءً على ملاحظات الأقمار الصناعية للمنطقة المحروقة ونوع الغطاء النباتي وعوامل أخرى. استكملت مجموعة Worden & rsquos تقديرات GFED من خلال دمج قياسات الأقمار الصناعية للميثان وأول أكسيد الكربون في الواقع في الغلاف الجوي. جاءت الملاحظات & ldquotop-down & rdquo من قياسات الملوثات في مستشعر التروبوسفير (MOPITT) على القمر الصناعي Terra ومستشعر مطياف انبعاث التروبوسفير (TES) على الهالة.

يُظهر التصور أعلاه ، استنادًا إلى بيانات من GFED ، مقدار حرائق الأراضي التي اشتعلت في جميع أنحاء العالم بين عامي 2000 و 2015. انخفضت المنطقة المحروقة كل عام بنحو 12 بالمائة بين أوائل العقد الأول من القرن الحادي والعشرين والفترة الأخيرة من 2007 إلى 2014 ، وفقًا الملاحظات عن طريق مطياف التصوير متوسط ​​الدقة ، وأجهزة الاستشعار على أقمار ناسا و rsquos Aqua و Terra.

الافتراض المنطقي هو أن انبعاثات الميثان من الحرائق ستنخفض تقريبًا بنفس النسبة المئوية للتغير في المنطقة المحترقة. لكن الملاحظات من TES و MOPITT أوضحت أن الانخفاض في انبعاثات الميثان كان ضعف ما قد يوحي به هذا الافتراض.

لا تمتلك معظم جزيئات الميثان في الغلاف الجوي سمات تحديد تكشف عن مصدرها ، لذا فإن تعقب مصادرها يتطلب خطوطًا إضافية من الأدلة: قياسات الغازات الأخرى ، والتحليلات الكيميائية ، والتوقيعات النظيرية ، ومراقبة استخدام الأراضي ، والمزيد. أثبتت نظائر الكربون في جزيئات الميثان أنها مفيدة بشكل خاص. من بين مصادر الميثان التي تم فحصها في الدراسة الجديدة ، احتوت الانبعاثات من الحرائق على أكبر نسبة من نظائر الكربون الثقيل ، وكانت الانبعاثات الميكروبية من نظائر الكربون الثقيل أصغر ، وكانت انبعاثات الوقود الأحفوري بينهما.

& ldquo كان الشيء الممتع في هذه الدراسة هو الجمع بين كل هذه الأدلة المختلفة لتجميع هذا اللغز معًا ، كما قال Worden.

صور مرصد الأرض التابع لناسا بواسطة Joshua Stevens ، باستخدام بيانات من قاعدة بيانات انبعاثات الحرائق العالمية ومختبر أبحاث نظام الأرض NOAA. قصة بواسطة آدم فويلاند (مرصد الأرض التابع لناسا) ، استنادًا إلى معلومات من بيان صحفي صادر عن كارول راسموسن (فريق أخبار علوم الأرض التابع لناسا).

بينما ارتفعت المساهمات من الوقود الأحفوري والزراعة والأراضي الرطبة ، تتناقص انبعاثات الميثان من الحرائق.

صورة اليوم ليوم 11 يناير 2018

الأدوات: Aqua & mdash MODIS نموذج القياس في الموقع Terra & mdash MODIS


لماذا يهتم كل من إيلون ماسك وجيف بيزوس بالفضاء؟

نحن الناس بحاجة إلى مزيد من السيطرة على كيفية انتقالنا إلى عوالم جديدة شجاعة خارج كوكبنا.

السيدة سويشر تغطي التكنولوجيا وهي كاتبة رأي مساهمة.

لماذا يريد أغنى رجلين في العالم الخروج من الكوكب بهذه السوء؟

يمتلك Elon Musk من Tesla و Jeff Bezos من Amazon أكثر من 350 مليار دولار من الثروة المجمعة ويترأسان اثنتين من أكثر الشركات قيمة على الإطلاق. ولكن عندما لا يبتكرون على الأرض ، فإنهم يركزون قوتهم العقلية الهائلة على إحضار موطن بشري متعدد الكواكب إلى الواقع.

بالنسبة للسيد ماسك ، يتم ذلك من خلال شركته الأخرى ، SpaceX ، التي أصبحت لاعباً أكبر من أي وقت مضى في مجال تكنولوجيا الفضاء الخاصة. علاوة على إطلاق الأقمار الصناعية والابتكارات الصاروخية الأخرى ، أعلنت الشركة أنها سترسل أول طاقم "مدني بالكامل" إلى المدار في نهاية العام ، في مهمة تسمى Inspiration4. قامت شركة سبيس إكس بالفعل بنقل رواد فضاء ناسا إلى محطة الفضاء الدولية وتخطط لنقل المزيد ، بالإضافة إلى رواد فضاء خاصين ، بسعر مرتفع.

الأكثر طموحًا ، قال السيد ماسك إن SpaceX ستهبط بالبشر على المريخ بحلول عام 2026. للقيام بذلك ، ستستخدم الشركة الخاصة جزءًا من ما يقرب من 3 مليارات دولار - بما في ذلك 850 مليون دولار تم الإعلان عنها هذا الأسبوع في ملف تنظيمي - التي لديها أثيرت خلال العام الماضي لتمويل هذا الجهد الشاق.

في حين أن السيد ماسك قد لا يكون أول إنسان يذهب إلى الكوكب الأحمر ، فقد أخبرني ذات مرة أنه يريد أن يموت هناك ، وهو يمزح ، "فقط ليس عند الهبوط".

من المتوقع أن يسرع بيزوس ، الذي سيتنحى عن منصبه كرئيس تنفيذي لشركة أمازون هذا العام ، من جهوده في السفر إلى الفضاء من خلال شركته Blue Origin ، التي يقرأ شعارها ، جزئيًا ، "الأرض ، بكل جمالها ، هي فقط لدينا مكان الانطلاق ".

مثل SpaceX ، تعمل Blue Origin على إطلاق الحمولات ومركبات الإطلاق المدارية القابلة لإعادة الاستخدام ، وكذلك على تكنولوجيا الهبوط على سطح القمر ، لتحقيق ما أسماه السيد بيزوس ذات مرة "وصول منخفض التكلفة إلى الفضاء". قال المسؤولون التنفيذيون في Blue Origin مؤخرًا إن الشركة على وشك الانطلاق في الفضاء مع البشر.

الفكرة الأكثر إسرافًا للسيد بيزوس ، والتي تم الكشف عنها في عام 2019 ، هي رؤية لمستعمرات الفضاء - أسطوانات دوارة تطفو هناك مع جميع أنواع البيئات.

وقال: "هذه هياكل كبيرة جدًا ، على بعد أميال من نهايتها ، ويؤوي كل منها مليون شخص أو أكثر" ، مشيرًا إلى أنها تهدف إلى تخفيف الضغط على الأرض والمساعدة في جعلها أكثر ملاءمة للعيش.

ربما يكون من الجيد للابتكار في مجال الفضاء أن اثنين من المليارديرات يبتعدان ويجتذبون جميع أنواع الشركات الناشئة والاستثمارات والاهتمام بالمنطقة. لكن كل عدوانهم المحموم قد طغى عليه مؤخرًا جهدان مذهلان من قبل وكالة ناسا.

قدمت بعثتا ناسا هذا الأسبوع نوعًا من اللحظات المذهلة التي تجعل المرء ينظر من الأخبار البائسة المنبعثة من هواتفنا الذكية نحو الجمال السماوي المذهل للكون اللامتناهي.

كانت الأولى عبارة عن مجموعة من الصور المأخوذة من كاميرات مذهلة عالية الدقة على متن مركبة Perseverance الجوالة ، وهي مركبة ذاتية القيادة بحجم السيارة وهبطت في حفرة Jezero على سطح المريخ الأسبوع الماضي. الصور حادة للغاية بحيث يمكنك التكبير عن قرب بما يكفي لإلقاء نظرة على الثقوب الموجودة في الصخور على السطح وحتى الحصول على إحساس جيد بالأوساخ نفسها. إن البانوراما الأكبر مدهشة تمامًا ، مشهد صحراوي يخطف الأنفاس غريب بينما يشعر أيضًا بأنه مألوف تمامًا.

وجدت نفسي أحدق في المشاهد لمدة ساعة ، وأتعجب من رؤية تفاصيل صخرة أنيقة منحوتة بالرياح من مسافة 133.6 مليون ميل. تتضمن مهمة المريخ البالغة 2.7 مليار دولار البحث عن علامات على حياة المريخ القديمة ، وجمع العينات ، وتحليق طائرة هليكوبتر تسمى الإبداع.

ولكن سرعان ما تصدرت الصور من المريخ بمهمة أقدم من ناسا إلى المشتري بواسطة مسبار جونو الفضائي ، الذي دخل مدار الكوكب في عام 2016. لقد قام ببعض التحليقات القريبة جدًا مؤخرًا والتي ربما أسفرت عن أكثر الصور المذهلة التي قمنا بها ' لقد رأيته من أي وقت مضى من الكوكب.

الصور التي تم تحسينها بالألوان من قبل علماء المواطنين من بيانات وصور ناسا المتاحة للجمهور ، تُظهر تيارات نفاثة تدور بدقة تبدو وكأنها لوحة للفضة السريعة أنشأها بعض العبقرية الفنية التي ترتاد الفضاء. أتمنى أن أركب على جونو بنفسي لأرى عن قرب تجمع الأعاصير الهائلة وتغمر الغيوم الغاضبة.

مر عام واحد فقط على إرسال جونو صورة أخرى لكوكب المشتري ، تبدو وكأنها أفضل رخام تم صنعه على الإطلاق ، والتي أطلقت عليها وكالة ناسا اسم "الجمال الهائل".

ربما تفسر حقيقة أن الحياة على الأرض محفوفة بالمخاطر في هذه اللحظة ، جزئيًا على الأقل ، سبب رغبة السيد بيزوس والسيد ماسك في إيجاد طرق للتخلص منها.

ولكن من المهم أن تضع في اعتبارك أن هذين الرجلين ليسا سوى صوتين بين بلايين من أبناء الأرض. يتحتم على بقيتنا أن يتحكموا بشكل أكبر في كيفية انتقالنا إلى عوالم جديدة شجاعة خارج جوهرة كوكبنا.

لقد سلمنا الكثير من مصيرنا لعدد قليل جدًا من الأشخاص خلال العقود الماضية ، خاصة عندما يتعلق الأمر بالتكنولوجيا الهامة. بينما نتخذ خطوات مبدئية نحو مغادرة الأرض ، يبدو أننا مستمرون في وضع الكثير من ثقتنا في أيدي عمالقة التكنولوجيا.

فكر في الأمر: نحن الناس اخترعنا الإنترنت ، وأباطرة التكنولوجيا يمتلكونها إلى حد كبير. وقد اخترعنا نحن الناس السفر إلى الفضاء ، ويبدو الآن كما لو أن الأباطرة يمكنهم امتلاك ذلك أيضًا.

دعونا نأمل لا. تحتاج وكالة ناسا ووكالات الفضاء الحكومية الأخرى حول العالم إلى دعمنا المستمر لزيادة استكشاف الفضاء.

أدرك أن لدينا احتياجات هائلة على هذا الكوكب ، وأن الأموال المخصصة للسفر إلى الفضاء يمكن بدلاً من ذلك إنفاقها على تحسين الحياة هنا على الأرض. لكن الخطر على كوكبنا من تغير المناخ يعني أننا يجب أن نفكر بشكل أكبر.

ضع في اعتبارك الرسالة المخفية التي وضعها مهندسو ناسا على مظلة هبوط المركبة المتجولة المثابرة. كانت الألوان الموجودة على المزلق عبارة عن رمز ثنائي يُترجم إلى "تجرؤ على الأشياء الجبارة".

قادمة من جميع أنحاء الكون الشاسع والفارغ ، كانت رسالة لا تعني فقط السيد بيزوس والسيد ماسك. كان في الواقع مخصصًا لنا جميعًا.


هنا & # 8217s ما أغلق مرصد Sunspot الشمسي

علامة توقف وشريط أصفر لمسرح الجريمة عند مدخل مرصد Sunspot Solar. الصورة عبر ديلان تايلور ليمان / ديلي نيوز.

تحديث 20 سبتمبر 2018. ذكرت رويترز ووسائل إعلام أخرى أن الإغلاق الغامض لمدة 11 يومًا لمرصد Sunspot Solar في نيو مكسيكو نتج عن تحقيق مكتب التحقيقات الفيدرالي بشأن بواب يشتبه في استخدامه لخدمة الإنترنت اللاسلكية في المنشأة لعرض المواد الإباحية للأطفال وتوزيعها. وكشفت وثائق المحكمة الفيدرالية التي قدمت الأربعاء ، 19 سبتمبر ، هذه المعلومات. وبحسب ما ورد أصبح المشتبه به & # 8220agitated ، & # 8221 مما أدى إلى إغلاق المرصد من أجل سلامة الموظفين. اقرأ المزيد من رويترز.

تحديث 16 سبتمبر 2018: أصدرت رابطة جامعات الأبحاث في علم الفلك (AURA) البيان التالي حول حالة مرصد Sunspot Solar في Sacramento Peak ، New Mexico. تم إغلاق المرصد & # 8211 وطُلب من السكان والموظفين البقاء بعيدًا عن الجبل & # 8211 منذ 6 سبتمبر. وذكر البيان أن مرصد Sunspot الشمسي سيعود إلى العمليات العادية اعتبارًا من يوم الاثنين 17 سبتمبر. :

في 7 سبتمبر ، اتخذت رابطة جامعات الأبحاث في علم الفلك (AURA) والمؤسسة الوطنية للعلوم (NSF) قرارًا بإخلاء مرصد Sunspot Solar في Sacramento Peak ، نيو مكسيكو ، كإجراء احترازي أثناء معالجة مشكلة أمنية. تم إغلاق المرفق بطريقة منظمة ويتم إعادة فتحه الآن. وسيعود السكان الذين أخلوا منازلهم إلى الموقع ، وسيعود جميع الموظفين إلى العمل هذا الأسبوع.

تتعاون AURA مع تحقيق إنفاذ القانون الجاري في النشاط الإجرامي الذي حدث في ساكرامنتو بيك. خلال هذا الوقت ، أصبحنا قلقين من أن أحد المشتبه بهم في التحقيق قد يشكل تهديدًا على سلامة الموظفين المحليين والسكان. لهذا السبب ، أخلت AURA المنشأة مؤقتًا وأوقفت الأنشطة العلمية في هذا الموقع.

استند قرار الإخلاء إلى التحديات اللوجستية المرتبطة بحماية الأفراد في مثل هذا الموقع البعيد ، والحاجة إلى الاستجابة السريعة للتهديد المحتمل. قررت AURA أن نقل عدد قليل من الموظفين في الموقع والمقيمين من الجبل كان الإجراء الأكثر حكمة وفعالية لضمان سلامتهم.

في ضوء التطورات الأخيرة في التحقيق ، قررنا أنه لا يوجد خطر على الموظفين ، ويعود مرصد Sunspot Solar Observatory إلى العمليات العادية اعتبارًا من 17 سبتمبر. نظرًا للقدر الكبير من الدعاية التي أحدثها الإغلاق المؤقت ، وما يترتب على ذلك من توقع لعدد غير عادي من زوار الموقع ، فإننا نشارك مؤقتًا في خدمة الأمن أثناء عودة المنشأة إلى بيئة العمل العادية.

نحن ندرك أن نقص الاتصالات أثناء إخلاء المنشأة كان مقلقًا ومحبطًا للبعض. ومع ذلك ، فإن رغبتنا في تقديم معلومات إضافية يجب أن تكون متوازنة مع خطر أن الأخبار ، إذا انتشرت في ذلك الوقت ، ستنبه المشتبه به وتعيق تحقيق إنفاذ القانون. كانت تلك مخاطرة لا يمكننا تحملها.

هنا تبدأ القصة الأصلية: الجميع يحب اللغز الجيد ، وهناك ملف جدا فضولي يحدث في نيو مكسيكو الآن. في يوم الخميس ، 6 سبتمبر ، تم إغلاق مرصد Sunspot Solar في Sunspot ، نيو مكسيكو ، بالإضافة إلى مكتب خدمة بريد الولايات المتحدة القريب (USPS) فجأة وإخلاؤهما. تم الإبلاغ عن هذا لأسباب & # 8220security & # 8221 ولكن لم يتم تقديم تفاصيل ، وما زال & # 8217t في وقت كتابة هذا التقرير. يقع Sunspot في Sacramento Peak & # 8211 Lincoln National Forest على وجه التحديد ، في مقاطعة Otero.

لقد قررنا إخلاء هذه المنشأة مؤقتًا كإجراء احترازي. ونحن نعمل مع السلطات المختصة بشأن هذه المسألة.

تلسكوب دن الشمسي في مرصد Sunspot الشمسي. الصورة عبر مرصد Sunspot Solar.

يعالج اتحاد جامعات البحث في علم الفلك الذي يدير المنشأة مشكلة أمنية في هذا الوقت. لقد قررنا إخلاء المنشأة في هذا الوقت كإجراء احترازي. كان قرارنا إخلاء المنشأة.

وجاء في بيان على موقع المرصد & # 8217s:

يوم الخميس 6 سبتمبر ، اتخذت AURA قرارًا بإغلاق Sunspot مؤقتًا. يستمر مرصد Sunspot Solar في العمل عن كثب مع AURA للسماح لنا بإعادة فتحه في أقرب وقت ممكن. مع الإثارة التي أحدثها هذا الإغلاق ، نأمل أن تأتي وتزورنا عندما نعيد فتح أبوابنا ، وأن ترى بنفسك الخدمات التي نقدمها للعلم والتوعية العامة في الفيزياء الشمسية. إذا كان لديك أي أسئلة حول العلم الذي نؤديه في التلسكوب ، أو حول التوعية التي نقدمها من خلال مركز الزوار لدينا ، فيرجى الاتصال بمديرنا ، د.

مدير مرصد Sunspot الشمسي آر. قال جيمس ماكاتير أيضًا:

يوم الخميس الماضي ، تلقينا مكالمة هاتفية في الصباح من AURA أخبرتنا أن نقول إنهم كانوا يخلون الموقع مؤقتًا ويطلبون منا إجلاء شعبنا. لذلك ، اتصلت بأفرادنا وطلبت منهم المغادرة بطريقة معقولة وهادئة للغاية وأغلق كل شيء. لقد خرجنا من هناك منذ صباح الخميس.

منظر جوي للمنشأة في قمة سكرامنتو. الصورة عبر مؤسسة العلوم الوطنية.

مرصد Sunspot Solar هو جزء من شبكة المرصد الوطني للطاقة الشمسية وتديره AURA. يستخدم المرصد تلسكوب دن سولار ، الذي يأخذ بعضًا من الصور عالية الدقة وبيانات أخرى للشمس في أي مكان في العالم. لا يزال مرصد Apache Point ، على بعد حوالي ميل من مرصد Sunspot Solar Observatory ، يعمل ولم يتم إغلاقه.

لقد ولّد الحادث ، بالطبع ، الكثير من التكهنات حول ما يجري ، لكن مع توفر القليل من التفاصيل ، من الصعب قول أي شيء على وجه اليقين. هو - هي يفعل يبدو أنه حدث حقيقي ، بالنظر إلى التغطية الإخبارية المحلية والإشعارات على المواقع الرسمية. كما أنه ، بشكل غير مفاجئ ، يقوم بجولات في مختلف منتديات المؤامرة. تراوحت النظريات من تسرب تخزين الزئبق إلى الاتصال الفضائي. بلدة Sunspot نفسها صغيرة جدًا ، وتم إجلاء جميع السكان الذين يتراوح عددهم بين 12 و 15 شخصًا ، بالإضافة إلى أربعة موظفين في المرصد وخمسة أو ستة موظفين من AURA وموظفي مكتب البريد (الرقم غير معروف).

ما يجعل هذا الأمر مثيرًا للفضول هو تورط مكتب التحقيقات الفيدرالي. وفقًا لمنزل شريف بيني في مقاطعة أوتيرو:

مكتب التحقيقات الفدرالي يرفض إخبارنا بما يحدث. لدينا أشخاص هناك (في Sunspot) طلبوا منا الوقوف أثناء إخلائهم لها. لا أحد سيشرح حقًا أي من الظروف عن السبب. كان مكتب التحقيقات الفيدرالي هناك. ما كان هدفهم لن يقوله أحد. ولكن لكي يتدخل مكتب التحقيقات الفيدرالي بهذه السرعة ويكون شديد السرية بشأنه ، كان هناك الكثير من الأشياء التي تحدث هناك. كانت هناك مروحية من طراز بلاك هوك ، ومجموعة من الأشخاص حول الهوائيات وطواقم العمل على الأبراج ، لكن لم يخبرنا أحد بأي شيء.

منظر جوي آخر يوضح موقع مرفق المرصد ومكتب البريد. صورة عبر Google Earth.

يريد هاوس أن يعرف سبب قيام مكتب التحقيقات الفيدرالي بمساعدة السلطات القانونية المحلية في الإخلاء ، لكنه رفض إخبارهم بما يدور حوله:

لقد أرادوا منا المساعدة في الإخلاء لكن لم يخبرنا أحد بأي شيء. صعدنا إلى هناك وكان كل شيء جيدًا. لم يكن هناك تهديد. لا أحد سيحدد أي تهديد محدد. توقفنا لبعض الوقت ثم غادرنا. لا يوجد سبب لوجودنا هناك. لن يخبرنا أحد بما يفترض أن ننتبه إليه.

وفقًا لرود سبورجون ، المتحدث باسم USPS:

في الوقت الحالي ، ما قلناه & # 8217re هو أنهم & # 8217 قد أخلوا المنطقة مؤقتًا. لم يتم إخبارنا & # 8217t لماذا أو متى ينتهي ذلك.

اعتبارًا من اليوم 13 سبتمبر 2018 ، لا يزال المرصد مغلقًا. كما قال ليفسون لألموغوردو ديلي نيوز:

لم يتغير شيء عن الأسبوع الماضي.

مركز Sunspot للفلك والزائرين. الصورة عبر مرصد Sunspot Solar.

إذن ما الذي حدث بالفعل؟ تضمنت بعض النظريات الأكثر منطقية نوعًا من حادث تجسس أو محاولة من دولة أو مجموعة معادية (نظرًا لتقارير الأشخاص الذين يعملون على الهوائيات والأبراج) ، أو مؤامرة إرهابية محتملة أو حادث يتضمن الزئبق المخزن أسفل المنشأة. لكن هل سيتطلب تسرب الزئبق مشاركة مكتب التحقيقات الفيدرالي؟ تراوحت نظريات المؤامرة من حدث توهج شمسي كبير وشيك إلى كائنات فضائية. مقال جديد عن منطقة الحرب يجعل قضية التجسس. كما أن المرصد قريب إلى حد ما من قاعدة هولومان الجوية ومدى الصواريخ وايت ساندز ، مما يضفي مصداقية على هذا الاحتمال.

كما ورد في Alamogordo Daily News في 13 سبتمبر 2018 ، كان سبب الإغلاق ليس تسرب الزئبق. وفقا لماكاتير:

ليس هناك حادثة زئبق. هذه مجموعة مختلفة تمامًا من البروتوكولات التي لم تكن ستجعلهم يغلقون كل الأبواب. لدينا روتين صيانة منتظم للغاية. لا يوجد سبب للقلق هناك.

يقول بيان يُزعم أنه صادر عن عالم فلك ، نُشر على Reddit ، أن إعلانًا من AURA سيصدر قريبًا. في غضون ذلك ، ستستمر مطحنة الشائعات في التموج.

الخلاصة: سيتم إعادة فتح مرصد Sunspot Solar ، بدءًا من 17 سبتمبر 2018.


شاهد الفيديو: 100 Praise u0026 Worship Songs (شهر اكتوبر 2021).