ساختن آب از هوا؛ آیا می‌توانیم از هوای رقیق آب بسازیم؟
آب به طور فزاینده‌ای در کشورهای توسعه‌یافته به یک مسئله مهم تبدیل شده است. اما این مسئله برای کشورهای کمتر توسعه‌یافته چیز جدیدی نیست. قرن‌هاست که دسترسی به آب شرب تمیز برای بسیاری از جمعیت‌ها، به‌ویژه در کشورهای فقیر، دشوار بوده است. در برخی مناطق، ممکن است آب موجود باشد، اما اغلب آلوده به بیماری است و نوشیدن آن می‌تواند کشنده باشد. در مناطق دیگر، تأمین آب قابل استفاده، به سادگی وجود ندارد.
بر اساس گزارش سازمان بهداشت جهانی، بیش از ۲ میلیارد نفر در کشورهای دچار کمبود آب زندگی می‌کنند و انتظار می‌رود که این تعداد به دلیل تغییرات اقلیمی و رشد جمعیت در برخی مناطق افزایش یابد. این ما را به این فکر می‌اندازد: از آنجا که جهان به آب تمیز به شدت نیاز دارد، چرا نمی‌توانیم به سادگی آن را بسازیم؟
آب از دو اتم هیدروژن و یک اتم اکسیژن تشکیل شده است. به نظر می‌رسد که این ترکیب، یک شیمی پایه‌ای و ساده باشد، پس چرا فقط آنها (این دو عنصر) را به هم نمی‌زنیم و مشکل آب را حل نمی‌کنیم؟ به طور نظری، این امکان‌پذیر است، اما این فرآیند بسیار خطرناک خواهد بود.
برای ایجاد آب، باید اتم‌های اکسیژن و هیدروژن وجود داشته باشند. مخلوط کردن آنها کمکی نمی‌کند؛ شما هنوز با اتم‌های هیدروژن و اکسیژن جداگانه مواجه هستید. اوربیتال‌های الکترون‌های هر اتم باید به هم متصل شوند و برای این کار، باید یک انفجار ناگهانی از انرژی داشته باشیم تا این ذرات خجالتی به هم بپیوندند.
از آنجا که هیدروژن بسیار قابل اشتعال است و اکسیژن احتراق را پشتیبانی می‌کند، ایجاد این نیروی اختلاط، نیاز به چیزی بیشتر از یک جرقه ندارد — حتی نیازی به شعله نیست — و بوم! ما آب داریم. اوربیتال‌های الکترون‌های اتم‌های هیدروژن و اکسیژن به هم متصل شده‌اند.
اما ما همچنین یک انفجار داریم و — اگر آزمایش ما به اندازه کافی بزرگ باشد — یک انفجار مرگبار! بالن بدشانس، «هندنبورگ (Hindenburg)»، برای نگه‌داشتن خود در هوا پر از هیدروژن بود. زمانی که در ۶ مه ۱۹۳۷ به شهر نیوجرسی (New Jersey) نزدیک می‌شد تا پس از یک سفر در اقیانوس اطلس فرود بیاید، الکتریسیته ساکن (یا به گفته برخی، یک عمل خرابکاری) باعث جرقه زدن هیدروژن شد. زمانی که با اکسیژن موجود در هوا مخلوط شد، هیدروژن منفجر شد و بالن را یک توپ آتش دربر گرفت که ظرف نیم دقیقه کاملاً آن را نابود کرد.
با این حال، در این انفجار مقدار زیادی آب نیز تولید شد.
برای ایجاد مقدار کافی آب شرب برای تأمین جمعیت جهانی، یک فرآیند بسیار خطرناک و به شدت بزرگ‌مقیاس لازم خواهد بود. با این حال، بیش از یک قرن پیش، فکر کردن به یک موتور احتراق داخلی — با انفجارهای کنترل‌شده و مکرر — به نظر خطرناک و دیوانه‌وار می‌رسید. اما با کمبود آب، فرآیند پیوند دادن اتم‌های هیدروژن به اتم‌های اکسیژن ممکن است جذاب‌تر از آنچه در حال حاضر هست، شود. به هر حال، نیاز مادر اختراع است.
اما راه‌های ایمن‌تری برای تولید آب از هوا وجود دارد و پروژه‌هایی برای انجام همین کار در حال حاضر در حال انجام است.
تصویر نجومی روز ناسا: پوسته‌های گرد و غبار اطراف WR 140 از جیمز وب
توضیح: آن حلقه‌های عجیب چه هستند؟
این حلقه‌ها که سرشار از گرد و غبار هستند، احتمالاً پوسته‌های سه‌بعدی هستند – اما نحوه ایجاد آنها همچنان موضوع تحقیق است. مکان ایجاد آنها به خوبی شناخته شده است: در یک منظومه ستاره‌ای دوتایی (binary star system) که در فاصله 6000 سال نوری به سمت صورت فلکی قو (Swan /Cygnus) قرار دارد:سیستمی که ستاره ولف-رایه 140 (WR 14) بر آن مسلط است.
ستارگان ولف-رایه (Wolf-Rayet stars) ستارگانی عظیم و روشن هستند، و به خاطر بادهای طوفانی (tumultuous winds) خود مشهورند. آنها همچنین به دلیل ایجاد و پراکندگی عناصر سنگین مانند کربن، که یک سازنده غبار بین ستاره‌ای است، شناخته شده‌اند.
ستاره دیگر در این منظومه دوتایی نیز درخشان و پرجرم است — اما نه به اندازه دیگری فعال. این دو ستاره بزرگ در حالی که هر هشت سال یک بار به یکدیگر نزدیک می‌شوند، در مداری دوکی شکل (oblong orbit) می‌چرخند. در نزدیکترین فاصله بینشان، انتشار اشعه ایکس از سیستم افزایش می‌یابد، همانطور که ظاهراً غبار بیرون رانده شده به فضا نیز افزایش می‌یابد و این موضوع پوسته دیگری ایجاد می‌کند.
این تصویر مادون قرمز ثبت‌شده توسط تلسکوپ فضایی وب، جزئیات بیشتر و پوسته‌های گرد و غبار بیشتری را نسبت به قبل شناسایی کرده است. تصاویر گرفته‌شده در سال‌های متوالی نشان می دهد که پوسته‌ها به سمت بیرون حرکت می‌کنند.
منبع: ناسا
Dust Shells around WR 140 from Webb
2025 January 29
Image Credit: NASA, ESA, CSA, STScI, E. Lieb (U. Denver), R. Lau (NSF NOIRLab), J. Hoffman (U. Denver)
