Podróż na Marsa grozi utratą wzroku
dodany przez
KopalniaWiedzy.pl, w Medycyna
-
Podobna zawartość
-
przez KopalniaWiedzy.pl
Gdyby większość ciemnej materii istniała nie w postaci w formie cząstek, a mikroskopijnych czarnych dziur, to mogłyby one wpływać na orbitę Marsa tak, że bylibyśmy w stanie wykryć to za pomocą współczesnej technologii. Zatem zmiany orbity Czerwonej Planety mogłyby posłużyć do szukania ciemnej materii, uważają naukowcy z MIT, Uniwersytetu Stanforda i Uniwersytetu Kalifornijskiego w Santa Cruz. A wszystko zaczęło się od odrodzenia hipotezy z lat 70. XX wieku i pytania o to, co stałoby się z człowiekiem, przez którego przeszłaby miniaturowa czarna dziura.
Pomysł, że większość ciemnej materii, której wciąż nie potrafimy znaleźć, istnieje w postaci miniaturowych czarnych dziur, narodził się w latach 70. Wysunięto wówczas hipotezę, że u zarania wszechświata z zapadających się chmur gazu powstały niewielkie czarne dziury, które w miarę ochładzania się i rozszerzania wszechświata, rozproszyły się po nim. Takie czarne dziury mogą mieć wielkość pojedynczego atomu i masę największych znanych asteroid. W ostatnich latach hipoteza ta zaczęła zdobywać popularność w kręgach naukowych.
Niedawno jeden z autorów badań, Tung Tran, został przez kogoś zapytany, co by się stało, gdyby taka pierwotna czarna dziura przeszła przez człowieka. Tran chwycił za coś do pisania i wyliczył, że gdyby tego typu czarna dziura minęła przeciętnego człowieka w odległości 1 metra, to osoba taka zostałaby w ciągu 1 sekundy odrzucona o 6 metrów. Badacz wyliczył też, że prawdopodobieństwo, by taki obiekt znalazł się w pobliżu kogokolwiek na Ziemi jest niezwykle małe.
Jednak Tung postanowił sprawdzić, co by się stało, gdyby miniaturowa czarna dziura przeleciała w pobliżu Ziemi i spowodowała niewielkie zmiany orbity Księżyca. Do pomocy w obliczeniach zaprzągł kolegów. Wyniki, które otrzymaliśmy, były niejasne. W Układzie Słonecznym mamy do czynienia z tak dynamicznym układem, że inne siły mogłyby zapobiec takim zmianom, mówi uczony.
Badacze, chcąc uzyskać jaśniejszy obraz, stworzyli uproszczoną symulację Układu Słonecznego składającego się z wszystkich planet i największych księżyców. Najdoskonalsze symulacje Układu biorą pod uwagę ponad milion obiektów, z których każdy wywiera jakiś wpływ na inne. Jednak nawet nasza uproszczona symulacja dostarczyła takich danych, które zachęciły nas do bliższego przyjrzenia się problemowi, wyjaśnia Benjamin Lehmann z MIT.
Na podstawie szacunków dotyczących rozkładu ciemnej materii we wszechświecie i masy miniaturowych czarnych dziur naukowcy obliczyli, że taka wędrująca we wszechświecie czarna dziura może raz na 10 lat trafić do wewnętrznych regionów Układu Słonecznego. Wykorzystując dostępne symulacje rozkładu i prędkości przemieszczania się ciemnej materii w Drodze Mlecznej, uczeni symulowali przeloty tego typu czarnych dziur z prędkością około 241 km/s. Szybko odkryli, że o ile efekty przelotu takiej dziury w pobliżu Ziemi czy Księżyca byłyby trudne do obserwowania, gdyż ciężko byłoby stwierdzić, że widoczne zmiany wywołała czarna dziura, to w przypadku Marsa obraz jest już znacznie jaśniejszy.
Z symulacji wynika bowiem, że jeśli pierwotna czarna dziura przeleciałaby w odległości kilkuset milionów kilometrów od Marsa, po kilku latach orbita Czerwonej Planety zmieniłaby się o około metr. To wystarczy, by zmianę taką wykryły instrumenty, za pomocą których badamy Marsa.
Zdaniem badaczy, jeśli w ciągu najbliższych dziesięcioleci zaobserwujemy taką zmianę, powinniśmy przede wszystkim sprawdzić, czy nie została ona spowodowana przez coś innego. Czy to nie była na przykład nudna asteroida, a nie ekscytująca czarna dziura. Na szczęście obecnie jesteśmy w stanie z wieloletnim wyprzedzeniem śledzić tak wielkie asteroidy, obliczać ich trajektorie i porównywać je z tym, co wynika z symulacji dotyczących pierwotnych czarnych dziur, przypomina profesor David Kaiser z MIT.
A profesor Matt Caplan, który nie był zaangażowany w badania, dodaje, że skoro mamy już obliczenia i symulacje, to pozostaje najtrudniejsza część – znalezienie i zidentyfikowanie prawdziwego sygnału, który potwierdzi te rozważania.
« powrót do artykułu -
przez KopalniaWiedzy.pl
Na łamach Science Advances opisano rewolucyjny scenariusz terraformowania Marsa i ogrzania jego powierzchni. Pomysł, przedstawiony przez naukowców z University of Chicago, Northwestern University oraz University of Central Florida, polega na uwolnieniu do atmosfery odpowiednio przygotowanych cząstek pyłu, które ogrzałyby Czerwoną Planetę o ponad 50 stopni Fahrenheita (ok. 28 stopni Celsjusza). Opisana metoda może być 5000 razy bardziej efektywna, niż dotychczas proponowane.
Średnia temperatura na powierzchni Marsa wynosi -60 stopni Celsjusza, jej podniesienie o 28 stopni byłoby olbrzymią zmianą, pozwalającą na istnienie mikroorganizmów i wody w stanie ciekłym na dużych obszarach planety.
Tym, co wyróżnia nową metodę jest wykorzystanie materiałów łatwo dostępnych ma Marsie. Wcześniej proponowane sposoby albo zakładały import materiałów z Ziemi, albo prowadzenie na Czerwonej Planecie działalności górniczej i wydobywanie rzadkich minerałów.
Podniesienie temperatury planety trwałoby wiele dekad. Nie spowodowałoby, oczywiście, że przebywający na Marsie ludzie mogliby pozbyć się skafandrów czy oddychać tamtejszą atmosferą. Jednak położyłoby podwaliny, pod taki rozwój wydarzeń. Pozwoliłoby na istnienie wody w stanie ciekłym, istnienie mikroorganizmów oraz uprawę roślin, które stopniowo uwalniałyby tlen do atmosfery.
Podstawowym krokiem na drodze ku uczynieniu Marsa bardziej zdatnym do życia, jest podniesienie temperatury. Można zrobić to samo, co ludzie niechcący zrobili na Ziemi, wypuścić do atmosfery materiał, który zwiększy naturalny efekt cieplarniany, utrzymując energię Słońca przy powierzchni planety. Problem w tym, że – niezależnie czym byłby taki materiał – potrzebne są jego gigantyczne ilości. Dotychczasowe propozycje zakładały albo przywożenie gazów z Ziemi, albo wydobywanie na Marsie potrzebnych materiałów. Jedno i drugie jest niezwykle kosztowne i trudne do zrealizowania. Autorzy najnowszych badań zastanawiali się, czy można do ogrzania Marsa wykorzystać jakiś obecny na miejscu łatwo dostępny materiał.
Z dotychczasowych badań wiemy, że marsjański pył jest pełen żelaza i aluminium. Cząstki tego pyłu nie są w stanie ogrzać planety. Ich skład i rozmiary są takie, że po uwolnieniu do atmosfery doprowadziłyby do schłodzenia powierzchni Marsa.
Naukowcy wysunęli hipotezę, że gdyby pył ten miał inny kształt, być może zwiększałby, a nie zmniejszał, efekt cieplarniany.
Stworzyli więc cząstki o kształcie pręcików i rozmiarach komercyjnie dostępnego brokatu. Są one w stanie zatrzymywać uciekającą energię cieplną i rozpraszają światło słoneczne w stronę powierzchni planety.
Sposób, w jaki światło wchodzi w interakcje z obiektami wielkości mniejszej niż długość fali, to fascynujące zagadnienie. Dodatkowo można tak przygotować nanocząstki, że pojawią się efekty optyczne wykraczające poza to, czego możemy spodziewać się po samych tylko rozmiarach cząstek. Uważamy, że możliwe jest zaprojektowanie nanocząstek o jeszcze większe efektywności, a nawet takich, których właściwości optyczne zmieniają się dynamicznie, mówi współautor badań, Ansari Mohseni.
A profesor Edwin Kite dodaje, że zaproponowana metoda wciąż będzie wymagała użycia milionów ton materiału, ale to i tak 5000 razy mniej, niż zakładały wcześniejsze propozycje. To zaś oznacza, że jest ona tańsza i łatwiejsza w użyciu. Ogrzanie Marsa do tego stopnia, by na jego powierzchni istniała ciekła woda, nie jest więc tak trudne, jak dotychczas sądzono, dodaje Kite.
Z obliczeń wynika, że gdyby wspomniane cząstki były stale uwalniane w tempie 30 litrów na sekundę, to z czasem średnia temperatura na powierzchni Marsa mogłaby wzrosnąć o 28 stopni Celsjusza, a pierwsze efekty takich działań byłyby widoczne już w ciągu kilku miesięcy. Efekt cieplarniany można by też odwrócić. Wystarczyłoby zaprzestać uwalniania cząstek, a w ciągu kilku lat sytuacja wróciłaby do normy.
Autorzy propozycji mówią, że potrzebnych jest jeszcze wiele badań. Nie wiemy na przykład dokładnie, w jakim tempie uwolnione cząstki krążyłyby w atmosferze. Ponadto na Marsie występuje woda i chmury. W miarę ogrzewania atmosfery mogłoby dochodzić do kondensacji pary wodnej na uwolnionych cząstkach i ich opadania wraz z deszczem. Klimatyczne sprzężenia zwrotne są bardzo trudne do modelowania. Żeby zaimplementować naszą metodę musielibyśmy mieć więcej danych z Marsa i Ziemi. Musielibyśmy też pracować powoli i mieć pewność, że skutki naszych działań są odwracalne, dopiero wtedy moglibyśmy zyskać pewność, że to zadziała, ostrzega Kite. Ponadto, jak podkreśla uczony, badacze skupili się na aspektach związanych z podniesieniem temperatury do poziomu użytecznego dla istnienia mikroorganizmów i potencjalnej uprawy roślin, a nie na stworzeniu atmosfery, w której ludzie będą mogli oddychać.
« powrót do artykułu -
przez KopalniaWiedzy.pl
Analiza danych z misji InSight wykazała, że jądro Marsa jest całkowicie płynne. Ma więc inną budowę niż jądro Ziemi, gdzie stałe jądro wewnętrzne otoczone jest przez płynne jądro zewnętrzne. Dotychczas nikt nie był w stanie stwierdzić, jaki jest stan skupienia jądra Czerwonej Planety. Udało się to dopiero uczonym z USA, Belgii, Niemiec i Francji, którzy podczas swoich badań wykorzystali dane z InSight.
Zrozumienie struktury wewnętrznej oraz atmosfery Marsa jest niezbędne do opisania historii tworzenia się i ewolucji planety. Wysłana w 2018 roku InSight zebrała unikatowe dane na temat jej budowy zewnętrznej. Misja zakończyła się w grudniu ubiegłego roku, ale naukowcy z całego świata wciąż analizują przysłane przez nią dane.
Na ich podstawie badacze stwierdzili, że pod płaszczem, które w całości jest ciałem stałym, znajduje się jądro o średnicy 1835 ± 55 km i średniej gęstości 5955–6290 kg/m3. Nasze analizy danych z InSight stanowią argument przeciwko istnieniu stałego jądra wewnętrznego i pokazują kształt jądra wskazując, że głęboko w płaszczu istnieją wewnętrzne anomalie masy. Znaleźliśmy też dowody na powolny wzrost tempa ruchu obrotowego Marsa, który może być powodowany długoterminowym trendem w wewnętrznej dynamice Marsa lub wpływem jego atmosfery i pokryw lodowych, czytamy w artykule opublikowanym na łamach Nature.
« powrót do artykułu -
przez KopalniaWiedzy.pl
Weteran badań Marsa, łazik Curiosity, od pewnego czasu wykonuje zdjęcia chmur na Czerwonej Planecie. Niedawno przysłał na Ziemię wyjątkowe obrazy, w tym pierwszą sfotografowaną na Marsie tak wyraźną śreżogę, czyli promienie słoneczne przeświecające przez warstwę chmur.
Większość chmur na Marsie znajduje się na wysokości nie większej niż 60 km. Jednak chmury na najnowszych obrazach wydają się być znacznie wyżej, gdzie jest wyjątkowo zimno. Dlatego naukowcy przypuszczają, że tworzy je zamarznięty dwutlenek węgla.
Obserwując kiedy, gdzie i na jakich wysokościach formują się marsjańskie chmury, naukowcy mogą dowiedzieć się więcej na temat składu atmosfery Czerwonej Planety, jej temperatury oraz wiejących w niej wiatrów.
Przed kilkoma tygodniami łazik sfotografował nawet chmury iryzujące. Iryzacja oznacza, że cząstki znajdujące się w danej części chmury są identycznej wielkości. Patrząc na zmiany koloru, widzimy zmiany wielkości cząstek, a to pokazuje nam ewolucję chmury w czasie, wyjaśnia Mark Lemmon ze Space Science Institute w Boulder.
Łazik Curiosity trafił na Marsa w sierpniu 2012 roku. Pracuje w kraterze Gale i dotychczas przebył ponad 29 kilometrów po powierzchni Czerwonej Planety. Bada tam pierwiastki niezbędne do powstania życia, poszukuje śladów procesów biologicznych, przygląda się składowi powierzchni Marsa, prowadzi badania ewolucji atmosfery, obiegu wody i promieniowania na powierzchni planety. To czwarty z pięciu łazików, jakie NASA wysłała na Marsa i, obok Perseverance, jeden z dwóch obecnie działających.
« powrót do artykułu -
przez KopalniaWiedzy.pl
Systemy podtrzymywania życia, woda, żywność, habitaty, instrumenty naukowe i wiele innych elementów będzie niezbędnych do przeprowadzenia załogowej misji na Marsa. Jednym z najważniejszych z nich są systemy produkcji energii. Te obecnie stosowane w misjach kosmicznych są albo niebezpieczne – wykorzystują rozpad pierwiastków promieniotwórczych – albo też niestabilne wraz ze zmianami pór dnia i roku, bo korzystają z energii słonecznej.
Wybór miejsca lądowania każdej z misji marsjańskich to skomplikowany proces. Eksperci muszą bowiem określić miejsca, których zbadanie może przynieść jak najwięcej korzyści i w których w ogóle da się wylądować. W przypadku misji załogowych sytuacja jeszcze bardziej się skomplikuje, gdyż dodatkowo będą musiały być to miejsca najlepiej nadające się do życia, np. takie, w których można pozyskać wodę.
Grupa naukowców pracujących pod kierunkiem Victorii Hartwick z NASA wykorzystała najnowsze modele klimatyczne Marsa do przeanalizowania potencjału produkcji energii z wiatru na Czerwonej Planecie. Dotychczas podczas rozważań nad produkcją energii na Marsie nie brano pod uwagę atmosfery. Jest ona bowiem bardzo rzadka w porównaniu z atmosferą Ziemi.
Ku swojemu zdumieniu naukowcy zauważyli, że pomimo rzadkiej marsjańskiej atmosfery wiejące tam wiatry są na tyle silne, by zapewnić produkcję energii na dużych obszarach Marsa.
Badacze odkryli, że w niektórych proponowanych miejscach lądowania prędkość wiatru jest wystarczająca, by stanowił on jedyne lub uzupełniające – wraz z energią słoneczną bądź jądrową – źródło energii. Pewne regiony Marsa są pod tym względem obiecujące, a inne – interesujące z naukowego punktu widzenia – należałoby wykluczyć biorąc pod uwagę jedynie potencjał energii wiatrowej lub słonecznej. Okazało się jednak, że energia z wiatru może kompensować dobową i sezonową zmienność produkcji energii słonecznej, szczególnie na średnich szerokościach geograficznych czy podczas regionalnych burz piaskowych. Co zaś najważniejsze, proponowane turbiny wiatrowe zapewnią znacznie bardziej stabilne źródło energii po połączeniu ich z ogniwami fotowoltaicznymi.
Naukowcy przeanalizowali hipotetyczny system, w którym wykorzystane zostają panele słoneczne oraz turbina Enercon E33. To średniej wielkości komercyjny system o średnicy wirnika wynoszącej 33 metry. Na Ziemi może ona dostarczyć 330 kW mocy. Z analiz wynika, że na Marsie dostarczałaby średnio 10 kW.
Obecnie szacuje się, że 6-osobowa misja załogowa będzie potrzebowała na Marsie minimum 24 kW mocy. Jeśli wykorzystamy wyłącznie ogniwa słoneczne, produkcja energii na potrzeby takiej misji będzie większa od minimum tylko przez 40% czasu. Jeśli zaś dodamy turbinę wiatrową, to odsetek ten wzrośnie do 60–90 procent na znacznych obszarach Marsa. Połączenie wykorzystania energii słonecznej i wiatrowej mogłoby pozwolić na przeprowadzenie misji załogowej na tych obszarach Czerwonej Planety, które wykluczono ze względu na słabą obecność promieniowania słonecznego. Te regiony to np. obszary polarne, które są interesujące z naukowego punktu widzenia i zawierają wodę.
Autorzy badań zachęcają do prowadzenia prac nad przystosowaniem turbin wiatrowych do pracy w warunkach marsjańskich. Tym bardziej, że wykorzystanie wiatru może wpłynąć na produkcję energii w wielu miejscach przestrzeni kosmicznej. Hartwick mówi, że jest szczególnie zainteresowana potencjałem produkcji energii z wiatru w takich miejscach jak Tytan, księżyc Saturna, który posiada gęstą atmosferę, ale jest zimny. Odpowiedź na tego typu pytania będzie jednak wymagała przeprowadzenia wielu badań interdyscyplinarnych.
« powrót do artykułu
-
-
Ostatnio przeglądający 0 użytkowników
Brak zarejestrowanych użytkowników przeglądających tę stronę.