Zaloguj się, aby obserwować tę zawartość
Obserwujący
0
Woda była na Ziemi od samego początku?
dodany przez
KopalniaWiedzy.pl, w Ciekawostki
-
Podobna zawartość
-
przez KopalniaWiedzy.pl
Jądro wewnętrzne Ziemi, sztywne bogate w żelazo ciało stałe o średnicy 1250 kilometrów powoli rośnie, w miarę jak płynne jądro zewnętrzne ochładza się i krystalizuje. Specjaliści od dawna nie mogą dość do porozumienia, kiedy rozpoczął się ten proces. Jedni uważają, że trwa on od ponad 2 miliardów lat, zdaniem innych to proces stosunkowo niedawny, liczący sobie nie więcej niż pół miliarda lat. Badań nie ułatwia fakt, że nie wystarczy po prostu stwierdzić, kiedy materiał jądra schłodził się na tyle, by skrystalizować.
Jeśli założymy, że jądro zbudowane jest z czystego żelaza, to temperatura topnienia żelaza wcale nie musi być punktem odniesienia dla określenia temperatury, w której ono krystalizuje. Tak jak woda może wymagać schłodzenia nawet do -30 stopni Celsjusza zanim spadnie grad, tak i żelazne jądro może potrzebować znacznie niższej temperatury, by krystalizować. Wcześniejsze badania pokazywały, że żelazne jądro musiałoby schłodzić się o 800–1000 stopni Celsjusza poniżej temperatury topnienia zanim skrystalizuje. Jednak symulacje pokazały, że gdyby osiągnęło tak niską temperaturę, doszłoby do gwałtownego wzrostu jądra wewnętrznego i zniknięcia pola magnetycznego Ziemi. Tymczasem badania sejsmiczne oraz badania magnetyzmu skał wykazały, że do takiego wydarzenia nigdy nie doszło.
Autorzy nowych badań uważają, że do powstania stałego jądra wystarczyło, by w przeszłości materiał schłodził się zaledwie o 250 stopni Celsjusza poniżej temperatury topnienia. Jak jednak możliwe jest tak niewielkie schłodzenie – pamiętajmy, że musimy uwzględniać tutaj też olbrzymie ciśnienie wewnątrz Ziemi – i ciągłe istnienie stałego jądra wewnętrznego? Naukowcy odpowiedzieli na to pytanie, symulując obecność w jądrze innych pierwiastków, takich jak krzem, siarka, tlen i węgiel. Każdy z nich istnienie w warstwach położonych powyżej, zatem może istnieć też w jądrze. A musimy tutaj opierać się na symulacjach, bo do samego jądra nie jesteśmy w stanie dotrzeć, by zbadać jego skład chemiczny.
Naukowcy przeprowadzili komputerową symulację jądra składającego się ze 100 000 atomów, które zostaje poddane ciśnieniu takiemu, jak we wnętrzu Ziemi. Śledzili w jaki sposób, w temperaturze stosunkowo niewiele niższej mogą tworzyć się tam zbitki atomów podobne do kryształów, które dały początek krystalizacji.
Badania dały zaskakujący wynik. Okazało się, że krzem i siarka, pierwiastki o których zawsze sądzono, że są obecne w jądrze, spowalniały krystalizację. Innymi słowy, gdyby powszechnie występowały one w jądrze, temperatura musiałaby spaść znacznie bardziej, by zaczęło się tworzyć jądro wewnętrzne. Natomiast obecność węgla przyspieszała krystalizację. Kolejne testy wykazały, że jeśli węgiel stanowi w jądrze 2,4% jego masy, to konieczne byłoby schłodzenie o 420 stopni Celsjusza poniżej temperatury topnienia żelaza. To zbyt dużo. Jeśli jednak węgiel to 3,8% masy jądra, wystarczy temperatura o 266 stopni niższa niż temperatura topnienia. To jedyny zakres, który wyjaśnia zarówno istnienie jądra wewnętrznego, jak i jego obecne rozmiary.
Wyniki badań sugerują, że w jądrze Ziemi węgla jest więcej niż przypuszczano i że bez jego odpowiedniego udziału, mogłoby nie dojść do powstania jądra wewnętrznego.
Ze szczegółowymi wynikami analizy można zapoznać się w artykule Constraining Earth’s core composition from inner core nucleation.
« powrót do artykułu -
przez KopalniaWiedzy.pl
Zęby rekinów to niezwykle skuteczne narzędzie do cięcia mięsa upolowanych zwierząt. Rekiny znane są z tego, że przez całe życie wymieniają tę śmiercionośną broń. W końcu od ostrych zębów zależy ich przeżycie. Okazuje się jednak, że w miarę zakwaszania się oceanów, zęby rekinów mogą stawać się słabsze i bardziej podatne na uszkodzenia. A to może postawić pod znakiem zapytania możliwość przetrwania rekinów.
Naukowcy z Niemiec postanowili zbadać, jak zachowają się zęby rekinów w różnych scenariuszach zakwaszenia oceanów. Wzrost kwasowości wód oceanicznych jest napędzany głównie przez antropogeniczną emisję dwutlenku węgla, który jest pochłaniany przez oceany. Obecnie średnie pH oceanów wynosi 8,1. Do roku 2300 spodziewane jest jego obniżenie do 7,3, co oznacza, że woda stanie się niemal 10-krotnie bardziej kwaśna.
Podczas swoich badań uczeni wykorzystali zęby żarłaczy rafowych czarnopłetwych zebranych przez nurków w akwarium, z którym przetrzymywane są te ryby. Z ponad 600 zębów wybrano 16, które były w doskonałym stanie oraz 36, które zostały użyte do pomiarów. Zęby podzielono na 2 grupy, z których każda była przez 8 tygodni przechowywana w 20-litrowym zbiorniku z morską wodą. W jednym zbiorniku woda miała odczyn pH 8,1, w drugim zaś – pH 7,3.
Okazało się, że zęby ze zbiornika z bardziej kwaśną wodą były znacznie bardziej uszkodzone. Naukowcy stwierdzili obecność widocznych uszkodzeń, takich jak pęknięcia i dziury, uszkodzenia korzeni i osłabienie struktury. Zęby ze zbiornika z bardziej kwaśną wodą miały też większy obwód. Nie oznacza to, ze urosły, ale ich powierzchnia stała się bardziej nieregularna, co skutkowała jej zwiększeniem. Takie nieregularności mogą z jednej strony zwiększać zdolność zębów do cięcia mięsa, jednak z drugiej osłabiają zęby i powodują, że są one bardziej narażone na pękanie.
Autorzy badań podkreślają, że użyli zębów, których rekiny się pozbyły. Zatem nie zachodziły w nich potencjalne procesy ponownej mineralizacji. W przypadku zębów znajdujących się w szczęce rekina sytuacja może być znacznie bardziej złożona. Może mieć miejsce szybsza remineralizacja czy wymiana zębów. Jednak w wodach bardziej kwaśnych procesy te będą z pewnością bardziej kosztowne energetycznie, mówi profesor Sebastian Fraune z Uniwersytetu Heinricha Heine w Düsseldorfie.
Nawet niewielki wzrost kwasowości wód oceanicznych może mieć negatywny wpływ na wiele gatunków zwierząt. Uszkodzenia mogą kumulować się przez długi czas, a zwierzęta nie będą w stanie ich naprawić lub też koszt naprawy będzie bardzo duży. To zaś może zagrozić przetrwaniu poszczególnych osobników lub całych gatunków. To przypomnienie, że zmiany klimatu mają wpływ na całe łańcuchy pokarmowe i ekosystemy, ostrzega główny autor badań, Maximilian Baum z Düsseldorfu.
Z badaniami można zapoznać się na łamach Frontiers in Marine Science.
« powrót do artykułu -
przez KopalniaWiedzy.pl
Ponad 20% powierzchni światowych oceanów, czyli ponad 75 milionów kilometrów kwadratowych, pociemniało w ciągu ostatnich dwóch dekad, informują naukowcy. Ocean ciemnieje, gdy dochodzi do zmian właściwości optycznych wody, co z kolei wpływa na głębokość strefy eufotycznej, która jest domem dla 90% życia morskiego i miejscem gdzie światło słoneczne i światło odbite od Księżyca napędzają zjawiska ekologiczne.
Thomas W. Davies i Tim Smyth z University of Plymouth wykorzystali dane satelitarne oraz modelowanie numeryczne w analizie corocznych zmian głębokości stref eufotycznych na całej planecie. Okazało się, że pomiędzy rokiem 2003 a 2022 aż 21% powierzchni oceanów, zarówno obszarów przybrzeżnych, jak i otwartych wód, stało się ciemniejszych.
Gdy uwzględnimy procesy fotobiologiczne napędzane przez światło słoneczne, w latach 2003–2022 głębokość strefy eufotycznej zmniejszyła się o ponad 100 metrów na powierzchni 9,4 milionów km2 (2,6%) światowych oceanów. W tym samym czasie głębokość strefy eufotycznej zmniejszyła się o ponad 50 metrów na powierzchni 32,5 milionów kilometrów kwadratowych (9%), a o 10 metrów na powierzchni 68,4 mln km2. W latach 2003–2022 średnia głębokość strefy eufotycznej za dnia zmniejszyła się o ponad 50% na powierzchni 369 248 km2 oceanu, a o 10% na powierzchni 32 446 924 km2, czytamy w opublikowanym artykule. Jednak ocean nie tylko ciemnieje. Około 10% jego powierzchni, ponad 37 milionów km2, stało się jaśniejsze w ciągu ostatnich 20 lat.
W tej chwili nie wiemy dokładnie, jak te zmiany mogą wpływać na ekosystem oceanu i całej planety. Należy się jednak spodziewać, że taki wpływ będzie. Autorzy badań sądzą, że na obszarach przybrzeżnych zmiany w głębokości strefy eufotycznej spowodowane są zmianami w obecności składników odżywczych, materiału organicznego i osadów spływających z lądów, na co z kolei wpływ ma działalność rolnicza oraz opady. Na otwartym oceanie zmiany mogą być spowodowane dynamiką zakwitu glonów oraz zmianami temperatury wód powierzchniowych, co zmniejsza penetrację światła.
Największe zmiany głębokości strefy eufotycznej zostały zaobserwowane w regionach oddziaływania Prądu Zatokowego oraz wokół Arktyki i Antarktyki. To obszary, które doświadczają największych zmian w wyniku ocieplania się klimatu. Znaczące pociemnienie wód obserwuje się też u wybrzeży i na akwenach zamkniętych, takich jak Morze Bałtyckie, gdzie pociemnienie spowodowane jest przez opady niosące z lądów osady oraz substancje odżywcze, jak nawozy sztuczne. Substancje te stymulują wzrost planktonu, który, wraz z naniesionymi osadami, zmniejsza przejrzystość wody.
Z kolei wokół Wysp Brytyjskich pociemniały Morze Północne, Morze Celtyckie, wschodnie wybrzeża Anglii i Szkocji, wybrzeża Walii oraz niektóre części Morza Irlandzkiego, a pojaśniał Kanał La Manche oraz obszar rozciągający się na północ od Szkocji po Orkady i Szetlandy.
Źródło: Darkening of the Global Ocean
« powrót do artykułu -
przez KopalniaWiedzy.pl
Ludzkość wybiera się na Księżyc i Marsa, coraz bardziej szczegółowo bada planety Układu Słonecznego i zaczyna przyglądać się planetom pozasłonecznym, a tymczasem niewiele wiemy o samej Ziemi. Naukowcy z Ocean Discovery League, niedochodowej organizacji, której celem jest przyspieszenia badań nad głębiej położonymi partiami oceanów, poinformowali na łamach Science Advances, że po dekadach badań ludzkość widziała mniej niż 0,001% powierzchni dna w głębszych partiach oceanów. Czyli takich, położonych poniżej 200 metrów pod poziomem morza.
Obszary znajdujące się na głębokości poniżej 200 metrów utrzymują zróżnicowane ekosystemy, wytwarzają tlen, regulują klimat, są niezbędne do zachowania zdrowia całej planety. A mimo to praktycznie nic o nich nie wiemy. Zajmują one 66% powierzchni Ziemi, to około 336 milionów kilometrów kwadratowych. Dotychczas obserwowaliśmy zaś około 3300 km2. To powierzchnia niemal 100-krotnie mniejsza od powierzchni Polski, zaledwie 5-krotnie większe od największego polskiego miasta, Gdańska.
Obserwacje wizualne (czy to prowadzone przez badaczy na pokładach batyskafów czy też przez roboty wyposażone w kamery) są jednym z trzech najważniejszych – obok mapowania i pobierania próbek – metod badania dna morskiego. Pozwala ono na określenie kontekstu zbieranych próbek, obserwację życia, ocenę bioróżnorodności i obfitości organizmów, ocenę stanu biologii i geologii oceanów. To dzięki nim odkryto pierwsze kominy hydrotermalne, określono wpływ katastrofy Deepwater Horizon na dno morskie i opisano odradzanie się koralowców po katastrofie, znaleziono dobrze zachowane wraki na Morzu Czarnym. Obecnie, gdy wiemy, że ludzkość od wieków wpływa na oceany, czy to przez składowanie w nich śmieci, zanieczyszczanie odpadami z działalności rolniczej i przemysłowej, eksploatację zasobów biologicznych i geologicznych czy zakwaszanie wód oceanów, istnieje coraz większa potrzeba prowadzenia badań wizualnych.
Tymczasem, jak się dowiadujemy, nie tylko poznaliśmy zaledwie 0,001% powierzchni dna oceanicznego położonego poniżej 200 metrów, ale te poznane obszary są skupione wokół kilku wybranych krajów. Z powodu dużych kosztów oraz trudności technicznych związanych z badaniami dna aż 65% powierzchni, którą wizualnie poznaliśmy, znajduje się w odległości 200 mil morskich od USA, Japonii i Nowej Zelandii, a aż 97% badań przeprowadziło zaledwie pięć krajów: USA, Japonia, Nowa Zelandia, Francja i Niemcy. To zaś oznacza, że niewiele możemy powiedzieć o tym, jak wygląda dno oceanów i nie można bezpiecznie wyciągać wniosków na podstawie tak niewielkiego poznanego obszaru w tak niewielu miejscach.
Jest to szczególnie ważne w momencie, w którym coraz częściej mówi się o zintensyfikowaniu działań górniczych dna morskiego i wydobywaniu stamtąd surowców. Nie mamy bowiem najmniejszego pojęcia, co się na dnie znajduje, zatem co możemy zniszczyć prowadząc eksploatację oraz jaki wpływ zniszczenia te będą miały na całą planetę, w tym i na nas.
« powrót do artykułu -
przez KopalniaWiedzy.pl
Na łamach Physical Review Research ukazał się artykuł, którego autorzy informują o skonstruowaniu urządzenia generującego energię elektryczną z... ruchu obrotowego Ziemi. Christopher F. Chyba (Princeton University), Kevin P. Hand (Jet Propulsion Laboratory) oraz Thomas H. Chyba (Spectral Sensor Solutions) postanowili przetestować hipotezę, zgodnie z którą energię elektryczną można generować z ruchu obrotowego Ziemi za pomocą specjalnego urządzenia wchodzącego w interakcje z ziemskim polem magnetycznym.
W 2016 roku Christopher Chyba i Kevin Hand opublikowali na łamach Physical Review Applied artykuł, w którym rozważali możliwość użycia ruchu obrotowego Ziemi i jej pola magnetycznego do generowania energii elektrycznej. Artykuł został skrytykowany, gdyż obowiązując teorie wskazywały, że każde napięcie elektryczne wygenerowane w takiej sytuacji zostanie zniwelowane wskutek przemieszczenia się elektronów podczas tworzenia pola elektrycznego.
Naukowcy zaczęli więc szukać sposobów na uniknięcie niwelacji napięcia. Żeby sprawdzić swoje pomysły stworzyli urządzenie złożone z cylindra z ferrytu manganowo-cynkowego, który działał jak osłona magnetyczna. Cylinder umieścili na linii północ-południe pod kątem 57 stopni. W ten sposób był on zorientowany prostopadle do ruchu obrotowego planety i ziemskiego pola magnetycznego. Na obu końca cylindra umieścili elektrody. Pomiary wykazały, że w ten sposób wygenerowali napięcie elektryczne rzędu 18 mikrowoltów, którego nie byli w stanie przypisać do żadnego innego źródła, niż ruch obrotowy Ziemi.
Eksperyment odbywał się w ciemności, by uniknąć efektu fotoelektrycznego, uczeni wzięli pod uwagę napięcie, jakie mogło się pojawić w wyniku różnicy temperatur pomiędzy oboma końcami cylindra. Zauważyli też, że napięcie – zgodnie z przewidywaniami – nie pojawia się przy innych ustawiniach cylindra. Takie same wyniki uzyskano podczas badań w innej lokalizacji o podobnym środowisku geomagnetycznym.
Eksperyment nie został jeszcze powtórzony przez inne zespoły badawcze, które mogłyby sprawdzić, czy zmierzone napięcie nie jest wynikiem zjawiska, którego trzej naukowcy nie wzięli pod uwagę. Autorzy badań stwierdzają, że jeśli uzyskane przez nich wyniki zostaną potwierdzone, warto będzie rozpocząć prace nad zwiększeniem uzyskiwanego napięcia do bardziej użytecznego poziomu.
« powrót do artykułu
-
-
Ostatnio przeglądający 0 użytkowników
Brak zarejestrowanych użytkowników przeglądających tę stronę.