Lifandi vísindi - 04.04.2016, Síða 25

KEMI
Dýrafræðingar vita aðeins um mjög fáar
fjölfrumulífverur, t.d. saltrækjur, sem
geta lifað í sjó með yfir tíu prósenta salt-
styrk. Ástæðan er sú að lífverurnar eiga
erfitt með að halda vatninu inni í fru-
munum sökum himnuflæðisins sem á
sér stað þegar umhverfi frumnanna
verður saltara en þær sjálfar.
Ef saltstyrkurinn fer upp í 36 prósent,
getur vatnið ekki tekið upp meira salt.
Sé meira salti bætt við, leysast kristall-
arnir ekki upp heldur falla til botns.
Þetta kallast mettað saltvatn. Sérstök
tegund af bakteríum, sem kallast forn-
bakteríur, lifa í mettuðu saltvatni. Þær
eru háðar háum saltstyrknum og deyja
ef styrkurinn verður of lítill. Þær geta lif-
að með eða án súrefnis og nýta sólar-
ljósið til að virkja saltdælu sem sér
þeim fyrir stöðugu innra jafnvægi af
salti. Of mikið sólarljós getur grandað
dna-efni bakteríanna.
Stærri dýr deyja af
völdum vatnsskorts
Lífverur lifa í
mettuðu vatni
Frumurnar
sía salt
Með himnu-
flæði er átt við hreyf-
ingu vatns gegnum
frymishimnu. Einungis
tiltekin efni komast
gegnum himnuna og er
salt ekki þeirra á meðal.
Saltjafnvægið
verður jafnt
Þegar styrk-
urinn utan við frumuna
er meiri en inni í henni
tæmist vatn úr frumunni
til að sama styrk verði
að finna báðum megin
frymishimnunnar.
þetta á sér aðeins stað rétt undir yfirborði
sjávar þegar þrýstingurinn nemur nákvæm-
lega einni loftþyngd.
Efst uppi á Everest nemur loftþrýstingur-
inn um þriðjungi af því sem hann er við sjáv-
arborðið. Fyrir vikið þarf minni orku til að
breyta einni vatnssameind úr vökva í vatns-
gufu. Þetta þýðir að vatn sýður við aðeins 70
gráður á fjallstindinum í 8.848 metra hæð. Á
Mars nemur loftþrýstingurinn einungis einum
hundraðshluta af því sem gerist á jörðu og
ósalt vatn byrjar fyrir vikið að sjóða við aðeins
10 gráður. Þetta gerir það að verkum að ósalt
fljótandi vatn fyrirfinnst aðeins við hitastig á
bilinu 0 til 10 gráður.
Mars hefur glatað miklu vatni
Á Mars er að finna greinilegar vísbendingar
um að fljótandi vatn hafi verið að finna á yfir-
borði plánetunnar í árdaga og það meira að
segja í þó nokkru magni. Á einhverju stigi í
sögu Mars hurfu höfin hins vegar. Auk um-
merkja um ár og höf sem sjá má af setlögum,
giljum og gjám, gefa útreikningar enn fremur
til kynna að á Mars hafi eitt sinn verið miklu
meira vatn en raunin er nú. Útreikningarnir
byggja á tvívetnismagninu.
Vatn samanstendur af tveimur vetn-
isfrumeindum og einni súrefnisfrumeind og
það er gerðin af vetnisfrumeindum í vatns-
sameind sem ræður því hvort vatn er þungt
eður ei. Ef annarri vetnisfrumeindinni er skipt
út og tvívetni kemur í hennar stað verður efna-
fræðiformúlan ekki lengur H¬O, heldur HDO.
Þetta líkist vatni og bragðast líkt og vatn en
vegur ögn meira en venjulegt vatn.
Samkvæmt almennu þyngdaraflskenn-
ingunni ætti reikistjarna að halda fastar í
tvívetni en vetni, því það fyrrgreinda er þyngra
og vetni ætti að hverfa auðveldlegar úr loft-
hjúpnum á litlum reikistjörnum á borð við
jörðina og Mars. Þegar um er að ræða risa-
plánetu í líkingu við Júpíter er þyngdaraflið svo
öflugt að vetni kemst ekki úr lofthjúpnum. Vís-
indamenn álíta að hlutfallið á milli vetnis og
tvívetnis á Júpíter samsvari þeim aðstæðum
sem ríktu þegar sólkerfið varð til fyrir rösklega
4,5 milljörðum ára: 40.000:1. Á jörðinni hefur
þetta hlutfall hrapað niður í 6.250:1 sem segir
okkur að stór hluti vetnisfrumeinda hafi horfið
frá yfirborði jarðar frá því að hún varð til.
Mestallt vetni jarðar er bundið vatni og fyrir
vikið hefur mjög sennilega glatast vatn í og með
að vetnið hvarf. Jörðin kann að hafa glatað allt að
80 hundraðshlutum af vatninu í tímans rás.
Fyrst hefur vatnið gufað upp og því næst hafa
HO-sameindirnar skipt sér í vetni og súrefni og
hvað HDO varðar hefur það skipst í tvívetni og
súrefni. Síðan hefur allt vetni horfið út í geiminn.
Á Mars er hlutfallið á milli vetnis og
tvívetnis ekki nema 900:1. Vegna þess að
þyngdaraflið á Mars er 30 prósent minna en á
jörðu hafa vetnisfrumeindirnar úr uppgufuðu
vatni horfið í enn ríkari mæli. Áður en Lujendra
Ojha gerði uppgötvun sína töldu stjörnu-
fræðingar að eina vatnið á Mars væri bundið í
jökulhettunum á skautum reikistjörnunnar.
Erfið skilyrði vatns á Mars sjást hugsanlega
hvað best af því að hitastigið fer sjaldan yfir
frostmark og við miðbauginn, þar sem þetta
engu að síður gerist, er ekki vitað að fyrirfinn-
ist ís sem geti bráðnað. Jafnvel þótt ís væri að
finna við miðbauginn myndi leysingavatnið að
öllum líkindum gufa upp við suðu, því þar get-
ur hitastigið farið yfir tíu gráður en eins og vit-
að er sýður ósalt vatn við það hitastig á
reikistjörnunni rauðu.
Á þeim breiddargráðum sem vísindamenn
álíta að fljótandi vatn geti fyrirfundist fer hit-
inn sjaldan upp fyrir frostmark. Fyrir vikið ætti
vatnið að frjósa en gerir það samt ekki, því lík-
lega inniheldur það mikið salt. Salt lækkar
Garni-gígurinn, sem svörtu rákirnar hafa
sést á, er mótaður af hrapandi loftsteini.
SALT SALT10-15 % 36 %
Sölt
Saltrækjur
Fruma
Vatn
1 2
SENNILEGRA
Bakteríurnar þo
la mikið salt og
gætu því lifað í v
atni á Mars.
ÓSENNILEGT
Saltstyrkur vatn
sins á Mars er o
f
mikill til að saltr
ækja geti lifað í
því.
N
AS
A
H
AN
S
H
IL
LE
W
AE
RT
, C
LA
US
L
UN
AU