Kwiecień 2021

Naukowcy ustalili, kiedy na Ziemi skończy się tlen

Środowisko Ziemi jest silnie natlenione, począwszy od atmosfery po najgłębsze rejony oceanów. Tlen jest również niezbędny dla przetrwania ludzi i zwierząt. Jednak na początku swojego istnienia, nasza planeta miała znacznie mniej tlenu. Co więcej, naukowcy ustalili, że w przyszłości poziom tlenu znów spadnie, przez co Ziemia nie będzie już nadawała się do zamieszkania.

 

Naukowcy z Uniwersytetu Toho w Funabashi i Instytutu Technicznego w Georgii stworzyli modele systemów klimatycznych, biologicznych i geologicznych Ziemi, aby przewidzieć, jak zmienią się jej warunki atmosferyczne. Okazało się, że ziemska atmosfera nie będzie zawsze tak natleniona.

 

Naukowcy twierdzą, że atmosfera utrzyma swój wysoki poziom tlenu przez następny miliard lat. Następnie poziom tlenu nagle spadnie do poziomu sprzed około 2,4 miliarda lat, zanim wystąpiło tzw. Wielkie Zdarzenie Utleniania.

Jedną z głównych przyczyn tej drastycznej zmiany będzie starzejące się Słońce, które będzie się nagrzewać i uwalniać większe ilości energii. Zgodnie z przeprowadzonymi obliczeniami, spowoduje to zmniejszenie ilości dwutlenku węgla w ziemskiej atmosferze, ponieważ CO2 pochłania ciepło, a następnie ulega rozkładowi. Za miliard lat, poziom dwutlenku węgla będzie tak niski, że organizmy fotosyntetyzujące nie będą mogły przetrwać i produkować tlenu. Masowe wymieranie tych organizmów będzie główną przyczyną drastycznej redukcji tlenu na Ziemi.

 

Nie dość, że w atmosferze ziemskiej będzie milion razy mniej tlenu niż obecnie to nastąpi również gwałtowny wzrost poziomu metanu. Szacuje się, że za miliard lat, w atmosferze Ziemi będzie nawet 10 tysięcy razy więcej metanu niż dziś. Co więcej, zmiany zachodzące w atmosferze naszej planety będą zachodzić bardzo szybko – atmosfera może stracić tlen w zaledwie 10 tysięcy lat.

 

Naukowcy spekulują, że tak dramatyczne zmiany spowodują niemal całkowite wyginięcie życia na Ziemi. Przetrwają jedynie beztlenowe i prymitywne bakterie. Nastąpi wyczerpanie się warstwy ozonowej, a Ziemia i oceany będą wystawione na wysokie poziomy światła ultrafioletowego i ciepła Słońca.

 

Dodaj komentarz

loading...

Astronomowie wyjaśnili dziwne tempo rozszerzania się Wszechświata

Jak szybko rozszerza się Wszechświat? Pojawił się nowy pomiar stałej Hubble'aTempo ekspansji Wszechświata jest jednym z kluczowych parametrów kosmologii. Stała Hubble'a jest zawarta w podstawowych równaniach opisujących ewolucję Wszechświata. Problem polega na tym, że pomiary wykonane różnymi metodami, dają odmienne wyniki. Nowa metoda szacowania odległości kosmicznych, pozwoliła astronomom na dokładniejsze oszacowanie tempa ekspansji Wszechświata. Udało im się tego dokonać, dzięki analizie średniej jasności gwiazd w gigantycznych galaktykach eliptycznych. Wyniki nowego badania zostały opublikowane w czasopiśmie The Astrophysical Journal.


Naturalnie astronomowie są zaniepokojeni tą rozbieżnością i nieustannie poszukują nowych sposobów pomiaru stałej Hubble'a. Nowa wartość H0 pojawiła się jako rezultat przeglądu pobliskich galaktyk.

 

Naukowcy wykorzystali w nim teleskopy kosmiczne i naziemne do szczegółowego badania 100 najbardziej masywnych galaktyk w odległości około 100 megaparseków lub 330 milionów lat świetlnych od Ziemi. Aby uzyskać H0, naukowcy z projektu MASSIVE zmierzyli fluktuacje jasności powierzchni 63 gigantycznych galaktyk eliptycznych i określili odległość do każdej z nich w zależności od ich prędkości.

Galaktyka z konstelacji Eridanusa, która była jedną z 63 galaktyk użytych do obliczenia szybkości ekspansji wszechświata lokalnego.

Źródło: Carnegie-Irvine Galaxy Survey

Autorzy zauważają, że główną zaletą przyjętej przez nich metody, jest to że nie zależy ona od innych parametrów ani metod obserwacji. Gigantyczne galaktyki eliptyczne są bardzo stare i mają stałą populację starych gwiazd, głównie czerwonych olbrzymów. Korzystając z kamery szerokokątnej na Kosmicznym Teleskopie Hubble'a, naukowcy wykonali zdjęcia w podczerwieni, uwieczniając na nich 63 takie galaktyki. Między innymi dlatego, byli oni w stanie obliczyć, jak jasność każdego piksela na obrazie, różni się od średniej jasności w podczerwieni dla całej galaktyki. Po skorygowaniu defektów, autorzy uzyskali odległości do każdego z 63 obiektów.

 

W zeszłym roku naukowcy z grupy MASSIVE przetestowali już tę metodę, aby określić odległość do gigantycznej galaktyki eliptycznej NGC 1453 w południowej konstelacji Eridani. Wyniki nowych badań pozwoliły obliczyć „lokalną” wartość stałej Hubble'a dla dużej liczby galaktyk. Prędkość wynosiła 73,3 kilometra na sekundę na megaparsek. Oznaczałoby to, że na każdy megaparsek - 3,3 miliona lat świetlnych - Wszechświat rozszerza się o 73,3 kilometry na sekundę. Stała Hubble'a była kością niezgody od dziesięcioleci, odkąd Edwin Hubble po raz pierwszy zmierzył tempo lokalnej ekspansji. Zarówno wtedy jak i teraz, głównym problemem pozostaje dokładne ustalenie położenia obiektów w przestrzeni, kosmicznej.

 

Dodaj komentarz

loading...

W wewnętrznym jądrze Ziemi odkryto tajemniczą strukturę

Najnowsze badania pokazują, jak ograniczona jest nasza wiedza na temat wnętrza naszej planety. Naukowcy zdobyli dowody na istnienie nieznanej wcześniej struktury w wewnętrznym jądrze Ziemi.

 

Całą naszą współczesną wiedzę na temat wnętrza planety pozyskaliśmy dzięki wulkanom i falom sejsmicznym. Dotychczas naukowcy byli na ogół przekonani, że Ziemia posiada cztery główne warstwy: skorupę, płaszcz, rdzeń zewnętrzny i rdzeń wewnętrzny. Ustalono, że jądro wewnętrzne, którego temperatura przekracza 5 tysięcy stopni Celsjusza, stanowi zaledwie 1% całkowitej objętości Ziemi.

 

Jednak badania przeprowadzone przez geofizyków z Australijskiego Uniwersytetu Narodowego wskazują, że wewnętrzne jądro Ziemi może posiadać dwie odrębne warstwy. Z pomocą algorytmu wyszukiwania, zespół przeszukał i dopasował tysiące modeli wewnętrznego jądra do danych zebranych przez Międzynarodowe Centrum Sejsmologiczne, pochodzących z obserwacji na przestrzeni kilku dekad, które opisują, w jaki sposób fale sejsmiczne przemieszczają się przez Ziemię.

 

Naukowcy sprawdzili niektóre modele anizotropii jądra wewnętrznego, które pokazują, jak różnice w składzie materiału jądra wpływają na właściwości fal sejsmicznych i stwierdzili, że niektóre z nich są bardziej prawdopodobne od innych.

Niektóre modele wskazują, że materiał obecny w wewnętrznym rdzeniu Ziemi szybciej kieruje fale sejsmiczne równolegle do równika. Inne pokazują, że mieszanka materiałów powoduje szybsze fale sejsmiczne bardziej równoległe do osi obrotu Ziemi. Badanie co prawda nie wykazało dużej zmienności w zależności od głębokości w wewnętrznym jądrze, lecz ujawniło zmianę emisji fal pod kątem 54 stopni, z szybszymi falami sejsmicznymi biegnącymi równolegle do osi.

 

Naukowcy twierdzą, że dowody mogą wskazywać na zmianę struktury żelaza, co sugeruje wystąpienie dwóch oddzielnych ochłodzeń w historii Ziemi. Szczegóły tego wielkiego wydarzenia wciąż pozostają tajemnicą, jednak nasza wiedza o wewnętrznym jądrze Ziemi powiększa się. Nowe odkrycie może wyjaśnić, dlaczego niektóre dowody eksperymentalne są niezgodne z naszymi obecnymi modelami struktury Ziemi.

 

Od pewnego czasu, naukowcy podejrzewają istnienie kolejnej, bardziej wewnętrznej warstwy, co sugeruje, że tworzące jądro wewnętrzne kryształy żelaza mają różne wyrównania strukturalne. Naukowcy pracują już nad wypełnieniem niektórych luk w danych, aby potwierdzić lub zaprzeczyć najnowszym odkryciom.

 

Dodaj komentarz

loading...

NASA celowo stworzyła sztuczne chmury mezosferyczne

Od końca XIX wieku badacze badają północne niebo w poszukiwaniu nocnych chmur, które świecą w ciemności. Są to tak zwane polarne chmury mezosferyczne (PMC) i są to cienkie dżety składające się z kryształków lodu. Aby lepiej je zbadać, NASA stworzyła sztuczne analogi takich chmur.

PMC pojawiają się o zmierzchu w miesiącach letnich i występują na wysokich szerokościach geograficznych. Składają się z kryształków lodu zawieszonego na wysokości od 76 do 85 kilometrów nad powierzchnią Ziemi. Zwykle takich chmur nie widać w ciągu dnia, ale po zachodzie Słońca ostatnie jego promienie docierają do tej wysokości, powodując, że chmury świecą na tle ciemniejącego nieba.

 

To, co jest bardzo interesujące w tych chmurach, to ich wrażliwość. Są u progu przetrwania w górnych warstwach atmosfery, gdzie jest niesamowicie sucho i niesamowicie zimno. Naukowcy uznali, że te chmury mogą mieć coś wspólnego z obecnością pary wodnej w górnych warstwach atmosfery. Aby to przetestować, załadowali wodą rakietę suborbitalną i wystrzelili ją w niebo nad Alaską.

 

Aby mieć pewność, że nie mieszają sztucznych chmur z naturalnymi, postanowili wystrzelić rakietę na zimowe niebo przed świtem, kiedy warunki wydają się znacznie mniej sprzyjające powstawaniu naturalnych, nocnych chmur niż latem. Eksplozja kanistra z 206 litrami wody nastąpiła na wysokości 85 kilometrów i już po 18 sekundach wiązka lasera z naziemnego lidara wykryła słabą srebrzystą chmurę. W ciągu trzech minut chmura opadła na wysokość 78 km.

 

Aby dowiedzieć się, co się stało i dlaczego powstała chmura, zespół musiał wykazać się kreatywnością. Chociaż mieli pomiary temperatury atmosfery, nie dysponowali bezpośrednimi pomiarami temperatury chmury, więc przeprowadzili symulacje formowania się ciemnoprzeźroczystych chmur. Symulowane warunki, w jakich utworzyła się chmura, pozwoliły zespołowi wywnioskować, jaka zmiana temperatury powinna nastąpić w eksperymencie. Odkryto, że połączenie spadku temperatury i wzrostu temperatury zamarzania powoduje zamrożenie pary wodnej i uformowanie jej w kryształki lodu.

 

Po raz pierwszy eksperymentalnie wykazano, że powstawanie polarnych obłoków mezosferycznych jest bezpośrednio związane z chłodzeniem się pary wodnej. To może wyjaśniać, dlaczego chmury widoczne w ciemności zdają się podążać za startami kosmicznymi. Para wodna jest częstym efektem ubocznym gazów wydechowych z rakiet kosmicznych.

Dodaj komentarz

loading...

Naukowcy rozwiązali zagadkę wielkich kraterów, które powstają na Syberii

Po wielu latach, wreszcie poznano powód pojawiania się olbrzymich kraterów, w syberyjskiej wiecznej zmarzlinie. Pierwszy krater zarejestrowany w 2013 roku zaintrygował naukowców. Dopiero teraz, zgromadzono jednak wystarczającą ilość danych, aby wyjaśnić tajemnicę pochodzenia tych ogromnych otworów.

 

Już od dawna wiedziano, że tajemnicze jamalskie kratery powstają w wyniku potężnego uwolnienia metanu. W zeszłym roku, poinformowano o pojawieniu się siedemnastej formacji tego typu, co dało to badaczom unikalną możliwość przeprowadzenia dokładniejszych oględzin. Po raz pierwszy, udało się wystrzelić drona do środka samego krateru. Grupa naukowców, odwiedziła lokalizację krateru w sierpniu 2020 roku. Po przeanalizowaniu danych, podsumowali oni swoje ustalenia w zeszłym tygodniu w specjalnym artykule w czasopiśmie naukowym Geosciences.

 

Dron wykonał około 80 zdjęć, na podstawie których naukowcy stworzyli trójwymiarowy model tego 30 metrowego krateru. Model, który ukazywał niezwykłe groty i wgłębienia w dolnej części krateru, w dużej mierze potwierdził przypuszczenia naukowców: metan gromadzi się w jamie lodowej i doprowadza do pęcznienia ziemi, tworząc na jej powierzchni wybrzuszenie. Guz rośnie, a następnie następuje eksplozja, po której pozostaje masywny krater. 

Wieczna zmarzlina to ogromny naturalny rezerwuar metanu, potężnego gazu cieplarnianego, który jest znacznie skuteczniejszy w wychwytywaniu ciepła i ogrzewaniu planety niż CO2. Z powodu topnienia wiecznej zmarzliny, która więzi ten gaz cieplarniany, coraz większe ilości zaczynają docierać do atmosfery. Niektórzy naukowcy szacują, że gleba w regionie wiecznej zmarzliny zawiera dwa razy więcej węgla niż atmosfera, w związku z czym region ten ma wyjątkowe znaczenie w walce ze zmianami klimatu.

 

Korzystając ze zdjęć satelitarnych, naukowcy byli również w stanie określić, kiedy powstał ten krater. Uważają, że wybrzuszony kopiec eksplodował między 15 maja a 9 czerwca 2020 roku. Krater został zauważony po raz pierwszy z pokładu przelatującego helikoptera, w okolicach 16 lipca 2020 roku. Zdaniem badaczy, którzy analizowali tą anomalię, dużą rolę odgrywa ilość światła słonecznego, które powoduje topnienie śniegu i podgrzewanie wierzchniej warstwy gleby. Zmienia to bowiem nie tylko jej właściwości, ale i zachowanie. Naukowcy nie dysponują jeszcze niezawodnymi sposobami wykrywania i mapowania takich lejów.

 

Aby podjąć próbę zarejestrowania zmian w arktycznym krajobrazie, a następnie przewidzieć lokalizację kolejnych kraterów, powstał specjalny algorytm do ilościowego określania zmian w rzeźbie terenu, takich jak wysokość kopców, a także wzrost i spadek jezior na Jamale. Nie jest to oczywiście niezawodny system, ale stanowi on istotny ruch w kierunku przewidawania takich incydentów, a być może doprowadzi do prób zapobiegnięcia wydostawaniu się metanu spod wiecznej zmarzliny.

Dodaj komentarz

loading...

Naukowcy próbują zmienić ludzi w chodzące baterie

Naukowcy z University of Colorado w Boulder zaprezentowali w zeszłym tygodniu niedrogie urządzenie, które może przekształcić ciepło ludzkiego ciała w energię elektryczną. Zespół badawczy ma nadzieję, że wynalazek pojawi się na rynku za kilka lat i pomoże stworzyć gadżety, których nigdy nie będzie trzeba ładować.

 

Zespół pod kierownictwem profesora Jianlian Xiao, stworzył miniaturowe urządzenie, które bez podłączenia do sieci elektrycznej lub zewnętrznych urządzeń magazynujących energię, może ładować elektroniczne gadżety. Finalny produkt, wygląda jak skrzyżowanie plastikowej bransoletki z miniaturową płytą główną komputera. Urządzenie zostało opisane w czasopiśmie naukowym Science Advances następującymi słowami: 

„Wysoce wydajny generator termoelektryczny nadający się do noszenia na ciele, zdolny do samodzielnej naprawy, recyklingu i rekonfiguracji jak zestaw Lego. Za każdym razem, gdy używasz baterii, wyczerpujesz ją i ostatecznie musisz ją wymienić. Najlepsze w naszym urządzeniu termoelektrycznym jest to, że można je nosić i zapewnia ono stałą energię. Póki co, urządzenie jest w stanie wytworzyć tylko jeden wolt energii elektrycznej z każdego centymetra powierzchni w kontakcie z ludzką skórą. Powinno to jednak wystarczyć, aby smartwatche lub inne gadżety do noszenia, działały wiecznie.”

Oczywistym pierwotnym rynkiem dla urządzeń, które nie wymagają ładowania, będzie przemysł medyczny i chociażby dozowniki leków. W grę wchodzą również urządzenia do śledzenia wskaźników medycznych. Ponadto technologia ta może być przydatna w neuroimplantacji, dzięki czemu mikroczipy i urządzenia elektroniczne wszczepiane do organizmu człowieka, nie będą musiały być ciągle ładowane ani wyciągane chirurgicznie w celu wymiany baterii. Urządzenie będzie jednak gotowe do użytku dopiero za pięć do dziesięciu lat.

Dodaj komentarz

loading...

Naukowcom udało się porozumieć z ludźmi podczas świadomego snu

Naukowcom z Northwestern University i kilku innych instytucji europejskich po raz pierwszy udało się porozumieć z ludźmi w stanie świadomego snu. W tym celu zadawali badanym pytania, na które odpowiadali ustalonymi wcześniej ruchami oczu. Opis badania został opublikowany w czasopiśmie naukowym Current Biology

Najnowsza praca ma zidentyfikować „stosunkowo niezbadany kanał komunikacji”, który może doprowadzić do „nowej strategii empirycznych badań snów”. W ramach badania naukowcy zrekrutowano 36 ochotników gotowych do poddania się testom świadomego snu w laboratoriach w Stanach Zjednoczonych, Francji, Niemczech i Holandii. Podczas nietypowego eksperymentu badani reagowali na pytania specjalistów ruchami oczu, a nawet rozwiązali problemy matematyczne.

Ogólny schemat eksperymentów wyglądał następująco: osoba pod kontrolą badaczy weszła w stan świadomego snu, po którym była wypytywana, spodziewając się reakcji w postaci określonego ruchu oczu z lewej strony w prawo. Jednocześnie naukowcy upewnili się, że badani nie są obudzeni, mierząc czynności, takie jak fale mózgowe i ruchy gałek ocznych. W efekcie w trakcie eksperymentów w 18 proc. przypadków udało się specjalistom nawiązać pełny kontakt z osobami w przytomnym śnie. W kolejnych 20 procentach testów badani odpowiedzieli na interakcje z badaczami błędnymi lub niespójnymi odpowiedziami, co sugeruje, że nadal komunikują się z nimi dwukierunkowo.

„To niesamowite, siedzieć w laboratorium i zadawać kilka pytań, a wtedy ktoś może faktycznie odpowiedzieć na jedno” - powiedziała Karen Concoli, absolwentka Uniwersytetu Northwestern i pierwotna autorka artykułu. „To taki od razu przydatny rodzaj eksperymentu. Nie musisz czekać, aby przeanalizować swoje dane ani nic takiego. Możesz to zobaczyć, kiedy jeszcze śpią".

Według wielu badanych podczas eksperymentów słyszeli głosy naukowców, wyraźnie świadomi, że są one czymś emanującym spoza ich snu, jak głos spikera spoza ekranu. W przyszłości naukowcy planują kontynuować prace nad nowymi eksperymentami, które pozwolą nam lepiej zrozumieć możliwości dwukierunkowej komunikacji z ludźmi w stanie świadomego snu.

 

Dodaj komentarz

loading...