पृथ्वी पर ब्रह्मांडीय वातावरण को "कैसे" पकाने के लिए

12। 04। 2019
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कैलिफोर्निया के पासाडेना में नासा के जेट प्रोपल्शन लैबोरेटरी के शोधकर्ता पृथ्वी पर यहीं एक बाहरी वातावरण को "पका रहे हैं"। एक नए अध्ययन में, JPL शोधकर्ताओं ने 1 ° C (100 ° F) से अधिक हाइड्रोजन और कार्बन मोनोऑक्साइड के मिश्रण को गर्म करने के लिए एक उच्च-तापमान "ओवन" का उपयोग किया, जो पिघले हुए लावा के तापमान के बराबर है। लक्ष्य उन परिस्थितियों का अनुकरण करना था जो एक विशेष प्रकार के एक्सोप्लेनेट (हमारे सौर मंडल के बाहर का ग्रह) के वातावरण में पाया जा सकता है जिसे "हॉट जुपिटर" कहा जाता है।

बृहस्पति = अंतरिक्ष दिग्गज

हॉट जुपिटर हमारे सौर मंडल के ग्रहों के विपरीत, गैस दिग्गजों की परिक्रमा करते हैं, जो अपने मूल तारे के बहुत करीब हैं। जबकि पृथ्वी सूर्य एक्सएनयूएमएक्स दिनों की परिक्रमा करती है, गर्म जुपिटर 365 दिनों से भी कम समय के लिए अपने सितारों के आसपास घूमते हैं। तारों से इस छोटी दूरी का मतलब है कि उनका तापमान 10 से 530 2 ° C (800 1 से 000 5 ° F) तक पहुँच सकता है या इससे भी अधिक। तुलना करके, बुध की सतह पर एक गर्म दिन (जो 000 दिनों में सूर्य की परिक्रमा करता है) 88 ° C (430 ° F) के तापमान तक पहुँच जाता है।

एस्ट्रोफिजिकल में पिछले महीने एक नया अध्ययन करने वाले समूह के प्रमुख वैज्ञानिक जेपीएल मूर्ति गुडीपति कहते हैं:

"इन एक्सोप्लैनेटों के कठोर वातावरण का एक सटीक प्रयोगशाला सिमुलेशन संभव नहीं है, लेकिन हम इसे बहुत बारीकी से अनुकरण कर सकते हैं।"

टीम ने ज्यादातर हाइड्रोजन गैस और 0,3 कार्बन मोनोऑक्साइड गैस के एक साधारण रासायनिक मिश्रण के साथ शुरू किया। ये अणु ब्रह्मांड और प्रारंभिक सौर प्रणालियों में बहुत आम हैं, और इसलिए तार्किक रूप से वे गर्म बृहस्पति का वातावरण बना सकते हैं। मिश्रण को तब 330 1 ° C (230 से 620 2 ° F) में गर्म किया गया।

वैज्ञानिकों ने इस प्रयोगशाला के मिश्रण को पराबैंगनी विकिरण की उच्च खुराक से भी अवगत कराया है - जो अपने बृहस्पति तारे की परिक्रमा करने वाले गर्म बृहस्पति को प्रभावित कर सकता है। यूवी प्रकाश को एक सक्रिय संघटक दिखाया गया है। उनके कार्यों ने काफी हद तक रासायनिक घटना पर एक अध्ययन के आश्चर्यजनक परिणामों में योगदान दिया है जो गर्म वातावरण में हो सकता है।

गरम बृहस्पति

हॉट जुपिटर को महान ग्रह माना जाता है और कूलर ग्रहों की तुलना में अधिक प्रकाश को प्रसारित करता है। इन कारकों ने खगोलविदों को अधिकांश अन्य प्रकार के एक्सोप्लैनेटों की तुलना में अपने वातावरण के बारे में अधिक जानने की अनुमति दी है। टिप्पणियों से पता चला है कि कई बृहस्पति वायुमंडल उच्च ऊंचाई पर अपारदर्शी हैं। यद्यपि अपारदर्शिता को बादलों द्वारा आंशिक रूप से उचित ठहराया जा सकता है, यह सिद्धांत घटते दबाव के साथ जमीन खो रहा है। वास्तव में, अस्पष्टता देखी गई है जहां वायुमंडलीय दबाव बहुत कम है।

सही आकृति में छोटा नीलम डिस्क उच्च तापमान भट्ठी के अंदर गठित कार्बनिक एरोसोल दिखाता है। बाईं डिस्क का उपयोग नहीं किया गया। छवि स्रोत: NASA / JPL-Caltech

इसलिए वैज्ञानिकों ने एक और संभावित स्पष्टीकरण की तलाश की, और उनमें से एक एरोसोल हो सकता है - वातावरण में निहित ठोस कण। हालांकि, जेपीएल शोधकर्ताओं के अनुसार, वैज्ञानिकों को यह नहीं पता था कि बृहस्पति के गर्म वातावरण में एरोसोल कैसे बन सकता है। यह केवल एक नए प्रयोग में था कि गर्म रासायनिक मिश्रण यूवी विकिरण के संपर्क में था।

बेंजामिन फ्लेरी, शोधकर्ता और जेपीएल के प्रमुख लेखक

“यह परिणाम बृहस्पति के धुंधले गर्म वातावरण की व्याख्या करने के तरीके को बदल देता है। भविष्य में हम इन एरोसोल के गुणों का अध्ययन करना चाहते हैं। हम बेहतर तरीके से समझना चाहते हैं कि वे कैसे बनते हैं, वे प्रकाश को कैसे अवशोषित करते हैं और पर्यावरण में बदलाव के लिए कैसे प्रतिक्रिया करते हैं। यह सभी जानकारी खगोलविदों को यह समझने में मदद कर सकती है कि वे क्या देखते हैं क्योंकि वे इन ग्रहों का निरीक्षण करते हैं। "

जल वाष्प मिली

अध्ययन ने एक और आश्चर्यचकित किया: रासायनिक प्रतिक्रियाओं ने काफी मात्रा में कार्बन डाइऑक्साइड और पानी का उत्पादन किया। बृहस्पति के गर्म वायुमंडल में जल वाष्प पाया गया, जबकि वैज्ञानिकों को उम्मीद थी कि यह दुर्लभ अणु केवल तभी उत्पन्न होगा जब कार्बन से अधिक ऑक्सीजन मौजूद थी। एक नए अध्ययन से पता चला है कि पानी तब भी बन सकता है जब कार्बन और ऑक्सीजन एक ही अनुपात में मौजूद हों। (कार्बन मोनोऑक्साइड में एक कार्बन परमाणु और एक ऑक्सीजन परमाणु होता है।) जबकि कार्बन डाइऑक्साइड (एक कार्बन परमाणु और दो ऑक्सीजन परमाणु) अतिरिक्त यूवी विकिरण के बिना उत्पादित किया गया था, प्रतिक्रियाओं ने नकली तारा प्रकाश के अतिरिक्त के साथ त्वरित किया।

मार्क स्वैन, जेपीएल के एक एक्सोप्लैनेट वैज्ञानिक और अध्ययन के सह-लेखक कहते हैं:

"बृहस्पति के गर्म वातावरण में जो हम देखते हैं उसकी व्याख्या के लिए ये नए परिणाम तुरंत उपयोग करने योग्य हैं। हमने यह माना कि इन वायुमंडलों में रासायनिक प्रतिक्रियाएं तापमान से सबसे अधिक प्रभावित होती हैं, लेकिन अब यह पता चला है कि हमें विकिरण की भूमिका को भी देखना होगा। '

अगली पीढ़ी के उपकरणों जैसे कि नासा में जेम्स वेब स्पेस टेलीस्कोप, 2021 में लॉन्च के लिए लॉन्च किया गया, वैज्ञानिक एक्सोप्लेनेटरी वायुमंडल के पहले विस्तृत रासायनिक प्रोफाइल बना सकते हैं। और यह संभव है कि पहले वाले में से एक सिर्फ गर्म बृहस्पति के आसपास होगा। इन अध्ययनों से वैज्ञानिकों को यह समझने में मदद मिलेगी कि अन्य सौर मंडल कैसे आकार लेते हैं और वे हमारे समान या इससे कितने अलग हैं।

जेपीएल शोधकर्ताओं के लिए काम अभी शुरू हुआ है। एक विशिष्ट भट्टी के विपरीत, यह गैस के रिसाव या संदूषण को रोकने के लिए भली भांति बंद करके सील किया जाता है, जिससे वैज्ञानिकों को बढ़ते तापमान के साथ इसके दबाव को नियंत्रित करने की अनुमति मिलती है। इस उपकरण के साथ वे अब एक्सोप्लैनेटरी वायुमंडलों का अनुकरण कर सकते हैं जो कि 1600 ° C (3000 ° F) तक पहुँच रहे हैं।

ब्रायना हेंडरसन, एक जेपीएल अध्ययन के सह-लेखक

"यह इस प्रणाली को सफलतापूर्वक डिजाइन और संचालित करने के लिए एक निरंतर चुनौती है। ऐसा इसलिए है क्योंकि अधिकांश मानक घटक, जैसे कांच या एल्यूमीनियम, ऐसे उच्च तापमान पर पिघलते हैं। हम लगातार सीख रहे हैं कि प्रयोगशाला में इन रासायनिक प्रक्रियाओं का सुरक्षित रूप से अनुकरण करते हुए सीमाओं को कैसे धक्का दिया जाए। अंत में, हालांकि, रोमांचक परिणाम जो प्रयोग लाते हैं, वे सभी अतिरिक्त काम और प्रयास के लायक हैं। ”

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