Znajdź zawartość

Zespół naukowców z Wielkiej Brytanii, Australii i USA opisuje na łamach Nature Astronomy wyniki swoich badań nad asteroidami, z których wynika, że ważnym źródłem wody dla formującej się Ziemi był kosmiczny pył. A w procesie powstawania w nim wody główną rolę odegrało Słońce. Naukowcy od dawna szukają źródeł wody na Ziemi. Jedna z teorii mówi, że pod koniec procesu formowania się naszej planety woda została przyniesiona przez planetoidy klasy C. Już wcześniej naukowcy analizowali izotopowy „odcisk palca” planetoid typu C, które spadły na Ziemię w postaci bogatych w wodę chondrytów węglistych. Jeśli stosunek wodoru do deuteru byłby w nich taki sam, co w wodzie na Ziemi, byłby to silny dowód, iż to właśnie one były źródłem wody. Jednak uzyskane dotychczas wyniki nie są jednoznaczne. Woda zawarta w chondrytach w wielu przypadkach odpowiadała wodzie na Ziemi, jednak w wielu też nie odpowiadała. Częściej jednak ziemska woda ma nieco inny skład izotopowy niż woda w chondrytach. To zaś oznacza, że oprócz nich musi istnieć w Układzie Słonecznym co najmniej jeszcze jedno źródło ziemskiej wody. Naukowcy pracujący pod kierunkiem specjalistów z University of Glasgow przyjrzeli się teraz planetoidom klasy S, które znajdują się bliżej Słońca niż planetoidy C. Przeanalizowali próbki pobrane z asteroidy Itokawa i przywiezione na Ziemię w 2010 roku przez japońską sondę Hayabusa. Dzięki najnowocześniejszym narzędziom byli w stanie przyjrzeć się strukturze atomowej poszczególnych ziaren próbki i zbadać pojedyncze molekuły wody. Wykazali, że pod powierzchnią Itokawy, w wyniku procesu wietrzenia, powstały znaczne ilości wody. Odkrycie to wskazuje, że w rodzącym się Układzie Słonecznym pod powierzchnią ziaren pyłu tworzyła się woda. Wraz z pyłem opadała ona na Ziemię, tworząc z czasem oceany. Wiatr słoneczny to głównie strumień jonów wodoru i helu, które bez przerwy przepływają przez przestrzeń kosmiczną. Kiedy jony wodoru trafiały na powierzchnię pozbawioną powietrza, jak asteroida czy ziarna pyłu, penetrowały ją na głębokość kilkudziesięciu nanometrów i tam mogły wpływać na skład chemiczny skład i pyłu. Z czasem w wyniku tych procesów jony wodoru mogły łączyć się z atomami tlenu obecnymi w pyle i skałach i utworzyć wodę. Co bardzo ważne, taka woda pochodząca z wiatru słonecznego, składa się z lekkich izotopów. To zaś mocno wskazuje, że poddany oddziaływaniu wiatru słonecznego pył, który opadł na tworzącą się Ziemię, jest brakującym nieznanym dotychczas źródłem wody, stwierdzają autorzy badań. Profesor Phil Bland z Curtin University powiedział, że dzięki obrazowaniu ATP (Atom Probe Tomography) możliwe było uzyskanie niezwykle szczegółowego obrazu na głębokość pierwszych 50 nanometrów pod powierzchnią ziaren pyłu Itokawy, który okrąża Słońce w 18-miesięcznych cyklach. Dzięki temu zobaczyliśmy, że ten fragment zwietrzałego materiału zawiera tyle wody, że po przeskalowaniu było by to około 20 litrów na każdy metr sześcienny skały. Z kolei profesor John Bradley z University of Hawai‘i at Mānoa przypomniał, że jeszcze dekadę temu samo wspomnienie, że źródłem wody w Układzie Słonecznym może być wietrzenie skał spowodowane wiatrem słonecznym, spotkałoby się z niedowierzaniem. Teraz wykazaliśmy, że woda może powstawać na bieżąco na powierzchni asteroidy, co jest kolejnym dowodem na to, że interakcja wiatru słonecznego z pyłem zawierającym tlen prowadzi do powstania wody. Pył tworzący mgławicę planetarną Słońca był poddawany ciągłemu oddziaływaniu wiatru słonecznego. A z pyłu tego powstawały planety. Woda tworzona w ten sposób jest zatem bezpośrednio związana z wodą obecną w układzie planetarnym, dodają autorzy badań. Co więcej, odkrycie to wskazuje na obfite źródło wody dla przyszłych misji załogowych. Oznacza to bowiem, ze woda może znajdować się w na pozornie suchych planetach. Jednym z głównych problemów przyszłej załogowej eksploracji kosmosu jest problem znalezienia wystarczających ilości wody. Sądzimy, że ten sam proces wietrzenia, w wyniku którego woda powstała na asteroidzie Itokawa miał miejsce w wielu miejscach, takich jak Księżyc czy asteroida Westa. To zaś oznacza, że w przyszłości astronauci będą mogli pozyskać wodę wprost z powierzchni planet, dodaje profesor Hope Ishii.   « powrót do artykułu

Po raz pierwszy udało się stworzyć mapę granicy heliosfery. Mapa taka pomoże specjalistom w zrozumieniu, w jaki sposób wchodzą w interakcje wiatr słoneczny i wiatr z przestrzeni międzygwiezdnej. Fizycy od lat proponowali teoretyczne modele tej granicy. Teraz, po raz pierwszy, byliśmy w stanie dokonać pomiarów i stworzyć na tej podstawie trójwymiarową mapę, mówi główny autor badań, Dan Reisenfeld z Los Alamos National Laboratory. Heliosfera to bąbel tworzony przez wiat słoneczny, który niesie głównie protony, elektrony i cząstki alfa. Bąbel ten chroni Ziemię przez szkodliwym promieniowaniem z przestrzeni międzygwiezdnej. Reisenfeld i jego zespół wykorzystali dane z ziemskiego sztucznego satelity Interstellar Boundary Explorer (IBEX), który wykrywa cząstki z płaszcza Układu Słonecznego. To część heliosfery poza szokiem końcowym. Granicę płaszcza i całej heliosfery wyznacza zaś heliopauza. I właśnie tę granicę zmapowała sonda IBEX. To miejsce, w którym wiatr słoneczny, biegnący od Słońca, zderza się z materią międzygwiezdną, podążającą w stronę Słońca. IBEX dokonuje pomiarów za pomocą techniki podobnej do sonaru. Tak jak nietoperze wysyłają impulsy we wszystkich kierunkach i używają odbitego sygnału do stworzenia mapy otoczenia, my używamy wiatru słonecznego do mapowania heliosfery, wyjaśnia Reisenfeld. IBEX obserwuje rozkład strumieni energetycznych atomów neutralnych (ENA). Atomy takie powstają w wyniku zderzeń cząstek wiatru słonecznego z wiatrem przestrzeni międzygwiezdnej, gdy protony gorącego gazu mieszając się z atomami gazu neutralnego, wychwycą z nich elektrony. ENA nie mają ładunku elektrycznego, więc nie reagują na pola magnetyczne. Poruszają się po liniach prostych. W okolice Ziemi dociera niewiele takich atomów, jednak wystarczająco dużo, by IBEX je zarejestrował. Intensywność sygnału zależ od intensywności wiatru słonecznego docierającego do płaszcza Układu Słonecznego. Wiatr wysyłany przez Słońce ma różną moc, tworząc unikatowy wzorzec. IBEX jest w stanie zaobserwować ten wzorzec w powracającym sygnale ENA 2 do 6 lat później, w zależności od energii ENA oraz kierunku, w którym zwrócony jest satelita. To dzięki tej różnicy czasu możemy mierzyć odległość od regionów, w których powstają ENA, mówi Reisenfeld. Dzięki temu, analizując dane z pełnego cyklu słonecznego z lat 2009–2019, naukowcy byli w stanie stworzyć trójwymiarową mapę. Wykazała ona, że minimalna odległość pomiędzy Słońcem a heliopauzą wynosi około 120 jednostek astronomicznych w kierunku wiatru międzygwiezdnego, a w kierunku przeciwnym wynosi co najmniej 350 j.a. Tutaj jednak pomiar jest ograniczony możliwościami sondy. « powrót do artykułu

Po raz pierwszy w górnych warstwach ziemskiej atmosfery zaobserwowano kosmiczny huragan wraz z elektronowym deszczem. Odkrywcy tego zjawiska mówią, że biorąc pod uwagę warunki odnośnie plazmy i pól magnetycznych, wymaganych do pojawienia się tego zjawiska, takie burze powinny być codziennością na Ziemi. W niższych warstwach atmosfery mamy do czynienia ze znanymi wszystkim huraganami. Formują się one nad zbiornikami wodnymi o wysokiej temperaturze. Gdy ogrzane przez nie wilgotne powietrze unosi się do góry, tworzy się obszar niskiego ciśnienia, który zasysa otaczające go powietrze, tworząc silne wiatry i powodując pojawienie się chmur, co prowadzi do dużych opadów. W wyniku działania siły Coriolisa powietrze wewnątrz huraganu porusza się po okręgu. Huragany wykryto również w dolnych warstwach atmosfery Marsa, Jowisz i Saturna, a powierzchni Słońca zaobserwowano tzw. „słoneczne tornada”. Dotychczas jednak nie obserwowano wirujących mas w górnej atmosferze planet. Wspomniany na początku kosmiczny huragan został zarejestrowany nad Biegunem Północnym przez cztery satelity działające w ramach US Defense Meteorological Satellite Program. Zauważono go w jonosferze, kilkaset kilometrów nad powierzchnią Ziemi. Huragan miał miejsce w sierpniu 2014 roku, ale odkryto go dopiero teraz, podczas retrospektywnej analizy danych prowadzonej pod kierunkiem naukowców z chińskiego Uniwersytetu Shandong. Dzięki narzędziom do trójwymiarowego modelowania magnetosfery uczeni stworzyli model 3D tego zjawiska. Okazało się, że był to tunel o szerokości 1000 kilometrów, który został stworzony przez wirującą plazmę. Obracała się ona w kierunku przeciwnym do ruchu wskazówek zegara, składała się z wielu spiralnych ramion i cichego centrum. Burza trwała przez około 8 godzin i stopniowo zanikła. Dotychczas w ogóle nie byliśmy pewni, czy kosmiczne huragany plazmowe w ogóle istnieją. Dokonanie tej obserwacji to coś niesamowitego. Burze tropikalne związane są z istnieniem olbrzymiej ilości energii, więc takie huragany kosmiczne muszą powstawać w wyniku szybkiego transferu dużych ilości energii wiatru słonecznego i naładowanych cząstek w górnych warstwach atmosfery Ziemi, mówi współautor badań, Mike Lockwood z University of Reading. Naukowcy sądzą, że kosmiczny huragan powstaje w wyniku interakcji pomiędzy wiatrem słonecznym a ziemskim polem magnetycznym. Zwracają uwagę na fakt, że zarejestrowany huragan miał miejsce podczas niskiej aktywności Słońca i niskiej aktywności geomagnetycznej, gdy międzyplanetarne pola magnetyczne były zwrócone na północ. To zaś sugeruje, że tego typu huragany mogą być częstym zjawiskiem w atmosferze Ziemi i innych planet. John Coxon, fizyk z University of Southampton, który nie brał udziału w opisywanych tutaj badaniach, przypomina, że naziemne radary są w stanie mierzyć prędkość plazmy. Interesującym byłoby sprawdzenie, czy takie radary są w stanie zarejestrować duży wir, o jakim donoszą autorzy badań, a jeśli nie, to dlaczego, mówi Coxon. Od pewnego czasu wiemy, że interesujące magnetyczne interakcje, takie jak opisane w tych badaniach, mają miejsce, gdy międzyplanetarne pola magnetyczne są zwrócone na północ. Jednak zwykle nikt się tym nie zajmuje, bo jest to uważane za mało ważne, stwierdza Maria-Theresia Walach z Lancaster University. Badania te to bardzo ładny przykład interakcji pomiędzy wiatrem słonecznym, magnetosferą, a jonosferą. O ile sam kosmiczny huragan nie ma większego wpływu na powierzchnię naszej planety, to deszcz elektronów może potencjalnie zakłócić działanie satelitów GPS czy radarów. « powrót do artykułu