Nước sôi trong một bong bóng lớn

Trên trái đất, nước sôi tạo ra hàng ngàn bong bóng hơi nhỏ. Tuy nhiên, trong không gian, nó chỉ tạo ra một bong bóng khổng lồ nhấp nhô.

Động lực học chất lỏng phức tạp tới mức các nhà vật lý từng không biết chắc chắn điều gì sẽ xảy ra với nước sôi trong điều kiện không trọng lực cho đến khi một cuộc thử nghiệm cuối cùng được thực hiện vào năm 1992 trên một tàu con thoi. Sau đó, các nhà vật lý xác định rằng, khía cạnh đơn giản hơn của sự sôi trong không gian có thể là kết quả từ sự vắng mặt của đối lưu và sức nổi - hai hiện tượng do lực hấp dẫn gây ra. Trên trái đất, những hiệu ứng này tạo ra sự náo động mà chúng ta quan sát thấy trong các ấm nấu nước.

Chúng ta có thể biết được nhiều điều từ những thí nghiệm nấu sôi chất lỏng này. Theo trang Tin tức khoa học của Cơ quan vũ trụ Mỹ (NASA): "Biết các chất lỏng sôi trong không gian như thế nào sẽ dẫn tới việc cải tiến các hệ thống làm mát hiệu quả hơn cho tàu vũ trụ ... Điều đó một ngày nào đó cũng có thể được dùng để thiết kế các nhà máy điện cho các trạm vũ trụ, hoạt động theo cơ chế sử dụng ánh sáng mặt trời đun sôi một chất lỏng để tạo ra hơi làm quay tuabin phát điện".

Lửa cháy theo hình cầu

Trên trái đất, ngọn lửa cháy bốc lên theo chiều đứng. Nhưng trong không gian, chúng tỏa ra tất cả các hướng.

Các nhà khoa học lý giải hiện tượng này như sau: Càng gần bề mặt trái đất, các phân tử không khí càng nhiều nhờ trọng lực của hành tinh giữ chúng ở đó. Ngược lại, không khí ngày càng trở nên mỏng hơn khi bạn di chuyển theo chiều thẳng đứng, gây ra một sự suy giảm dần áp lực. Sự chênh lệch áp suất khí quyển mỗi 2,5cm, mặc dù nhỏ, nhưng cũng đủ hình thành hình dạng của một ngọn lửa nến.

Sự khác biệt áp suất gây ra một hiệu ứng được gọi là sự đối lưu tự nhiên. Khi không khí xung quanh ngọn lửa nóng lên, nó giãn nở, trở nên nhẹ hơn không khí lạnh bao quanh nó. Khi các phân tử khí nóng mở rộng ra bên ngoài, các phân tử khí lạnh đẩy ngược lại chúng. Trên trái đất, vì có nhiều phân tử khí lạnh hơn tham gia đẩy ngược các phân tử nóng ở chân ngọn lửa, nên ở phía đầu ngọn lửa chứng kiến ít "sự đối kháng" hơn. Và do đó, ngọn lửa bốc lên theo chiều thẳng đứng.

Mặc dù vậy, khi không có trọng lực (như trong không gian), không khí nóng giãn nở đối mặt với "sự đối kháng" ngang bằng nhau ở mọi hướng, và do đó ngọn lửa tỏa thành hình cầu ra ngoài nguồn phát sáng.

Vi khuẩn sinh sôi nhiều hơn và nguy hiểm hơn

Ba mươi năm thí nghiệm đã chỉ ra rằng các "thuộc địa" của vi khuẩn phát triển nhanh hơn nhiều trong không gian. Ví dụ, các thuộc địa của vi khuẩn E Coli (vi khuẩn gây nhiều loại bệnh đường ruột) trong không gian tăng nhanh gần gấp đôi so với thuộc địa của các "đồng nghiệp" trên trái đất.

Thêm vào đó, một số vi khuẩn phát triển theo hướng nguy hiểm chết người hơn. Theo kết quả một cuộc thí nghiệm được kiểm soát năm 2007nhằm kiểm tra sự tăng trưởng của vi khuẩnsalmonella (một tác nhân gây bệnh và các vụ ngộ độc thực phẩm) trên tàu con thoi Atlantis, môi trường không gian đã thay đổi biểu hiện của 167 gen của vi khuẩn. Các nghiên cứu tiến hành sau chuyến bay phát hiện, những điều chỉnh về gen này đã tăng khả năng gây bệnh của vi khuẩn salmonella lên gần 3 lần so với các vi khuẩn cùng loại trên trái đất.

Có một vài giả thuyết lý giải việc tại sao vi khuẩn phát triển mạnh hơn trong môi trường không trọng lượng. Chúng đơn giản có thể có nhiều "đất" hơn để sinh trưởng so với trên trái đất. Đối với những thay đổi trong biểu hiện về gen ở vi khuẩn salmonella, các nhà khoa học nhận định, chúng có thể là kết quả của một phản ứng căng thẳng trong một protein có tên gọi Hfq, vốn có vai trò kiểm soát biểu hiện gen. Vi trọng lực tạo ra các căng thẳng cơ học lên các tế bào vi khuẩn thông qua việc thay đổi cách chất lỏng di chuyển trên bề mặt của chúng. Hfq phản ứng bằng cách khởi động "chế độ sống sót ", trong đó nó khiến các tế bào trở nên nguy hiểm hơn.

Thông qua việc tìm hiểu cách vi khuẩn phản ứng với căng thẳng trong không gian, các nhà khoa học hy vọng sẽ biết nó có thể đối phó với các tình huống căng thẳng trên trái đất như thế nào. Ví dụ như, protein Hfq có thể trải qua một phản ứng căng thẳng tương tự khi vi khuẩn salmonella bị hệ thống miễn dịch của con người tấn công.

Bạn không thể làm phụt bia

Vì không có lực hấp dẫn đồng nghĩa với việc không có lực nổi nên không có gì đẩy các bong bóng khí nổi lên và thoát ra khỏi các loại nước uống có ga trong không gian. Điều này có nghĩa là, các bong bóng carbon dioxide đơn giản bị mắc kẹt trong nước ngọt và bia, ngay cả khi chúng ở trong bụng của các phi hành gia. Thực tế, nếu không có trọng lực, các phi hành gia không thể làm phụt khí và điều đó khiến cho đồ uống có ga vô cùng kém hấp dẫn.

May mắn thay, một công ty ở Australia đã pha chế một loại bia đặc biệt cho các chuyến bay ngoài không gian. Loại bia được đặt tên Vostok 4 Pines Stout Beer này giàu hương vị, nhưng có nồng độ ga thấp. Tổ chức nghiên cứu không gian phi lợi nhuận Astronauts4Hire đang tìm hiểu xem loại bia này liệu có an toàn để sử dụng trong các chuyến bay thương mại ngoài vũ trụ trong tương lai hay không.

Hoa hồng có mùi khác biệt

Các loài hoa sản sinh những hợp chất thơm khác nhau khi sinh trưởng trong vũ trụ, và do đó, tỏa mùi cũng hoàn toàn khác biệt. Điều này là do, các loại dầu dễ bay hơi do thực vật sản sinh ra - dầu mang mùi thơm - chịu tác động mạnh mẽ của các yếu tố môi trường như nhiệt độ, độ ẩm và độ tuổi của hoa. Xét về sự mong manh của chúng, không có gì đáng ngạc nhiên về việc vi trọng lực cũng sẽ ảnh hưởng đến sự sản xuất dầu thực vật

Mùi hương "ngoài thế giới này" do các loại hoa hồng trong không gian tỏa ra, bao trùm trên tàu con thoi Discovery năm 1998 sau đó đã được đem đi phân tích, nhân rộng và tích hợp vào "Zen" - một sản phẩm nước hoa của công ty Mỹ phẩm Nhật Shiseido.

Bạn đổ mồ hôi nhiều hơn

Như đã giải thích trong trường hợp của ngọn lửa nến, trọng lực bằng 0 đồng nghĩa với việc không có đối lưu tự nhiên. Điều này có nghĩa là, nhiệt độ cơ thể không thoát ra ngoài bề mặt da, vì vậy cơ thể liên tục phải toát mồ hôi nhằm tự làm mát. Tồi tệ hơn, vì các dòng mồ hôi đó không chảy nhỏ giọt hoặc bay hơi nên chúng đơn giản cứ tích tụ lại. Tất cả khiến cho cuộc hành trình chinh phục không gian của con người trở nên khá ẩm ướt, theo nghĩa đen.