Jump to content
Forum Kopalni Wiedzy
Sign in to follow this  
KopalniaWiedzy.pl

Atmosfera Marsa przesycona wodą

Recommended Posts

Dane zgromadzone przez należącą do Europejskiej Agencji Kosmicznej sondę Mars Express wskazują, że w atmosferze Czerwonej Planety znajduje się woda w postaci roztworu przesyconego. Zdumiewające odkrycie pozwoli lepiej zrozumieć obieg wody na Marsie oraz historię atmosfery tej planety.

Gdy w atmosferze Ziemi znajduje się zbyt duża ilość wody, dochodzi do jej kondensacji i opadów. Czasami jednak, gdy brak jest jąder kondensacji, para wodna utrzymuje się a atmosferze, mimo iż w występujących warunkach temperatury i ciśnienia powinna opaść. Mówimy wówczas o wystąpieniu roztworu przesyconego, czyli roztworu o wyższym stężeniu od roztworu nasyconego.

Dotychczas uważano, że w atmosferze Marsa takie zjawisko nie zachodzi. Dopiero teraz spektrometr SPICAM odkrył wodę w stanie przesyconym w atmosferze planety.

SPICAM tworzy pionowy przekrój atmosfery obserwując, w jaki sposób promienie słoneczne przechodzą przez atmosferę podczas wschodów i zachodów Słońca.

Badania takie wykazały, że występowanie wody w stanie przesyconym jest bardzo częstym zjawiskiem w atmosferze Marsa. Niejednokrotnie takiej wody było nawet 10-krotnie więcej niż w atmosferze Ziemi. Znajdująca się w atmosferze woda w stanie wysoce przesyconym może posłużyć na przykład do zaopatrzenia w wodę południowej półkuli Marsa. Byłaby to metoda znacznie bardziej efektywna niż inne, opracowane na podstawie dotychczasowych modeli komputerowych - stwierdził Franck Montmessin odpowiedzialny za instrument SPICAM.

Odkrycie wskazuje też, że znacznie większe ilości wody niż dotychczas sądzono mogą być transportowane na duże wysokości, na których dochodzi do jej fotodysocjacji. To mogłaby sugerować, że woda przez miliardy lat uciekała z Marsa, dlatego też obecnie znajdujemy jej tak niewiele.

Share this post


Link to post
Share on other sites

Użycie terminu "woda" niezależnie od kontekstu może wprowadzać w błąd, sugerując występowanie w atmosferze fazy ciekłej wody, zwykle widocznej jako chmury. Tymczasem w artykule jednoznacznie stwierdza się występowanie fazy gazowej, czyli pary wodnej, choć termin ten został użyty tylko jeden raz.

Operowanie terminami "roztwór" i "stan przesycony" kojarzy się zwykle z omawianiem roztworu ciekłego, czyli z nawiązaniem do krystalizacji. Aby uniknąć błędnego skojarzenia, w artykule w kontekście roztworu i stanu przesyconego z zasady powinna być wymieniona para wodna, a woda występować tylko w kontekście ogólnym. Użycie terminu "roztwór gazowy" nie da takiej precyzji, bo istnieją roztwory gazowe cieczy i ciał stałych.

Share this post


Link to post
Share on other sites

Create an account or sign in to comment

You need to be a member in order to leave a comment

Create an account

Sign up for a new account in our community. It's easy!

Register a new account

Sign in

Already have an account? Sign in here.

Sign In Now
Sign in to follow this  

  • Similar Content

    • By KopalniaWiedzy.pl
      Mars jest aktywny sejsmicznie, często powstają na nim wiry pyłowe, a w jego wnętrzu pojawiają  tajemnicze pulsujące sygnały magnetyczne. Takie wnioski płyną z danych gromadzonych od ubiegłego roku przez misję InSight. Na łamach Nature właśnie opublikowano pięć pierwszych artykułów naukowych opartych na badaniach InSight. Szósty zaś ukazał się w Nature Geoscience i szczegółowo opisuje miejsce lądowania InSight.
      InSight to pierwsza w historii misja, której celem jest zbadanie głębokich regionów pod powierzchnią Marsa. Pojazd wyposażono w sejsmometr (Seismic Experiment for Interior Structure - SEIS) wykrywający wstrząsy, czujniki ciśnienia powietrza, magnetometr oraz czujniki przepływu ciepła we wnętrzu planety.
      Okazało się, że wstrząsy mają miejsce na Marsie częściej niż sądzono i są łagodniejsze niż przewidywano. SEIS został umieszczony na powierzchni planety w grudniu 2018 roku, a pracę rozpoczął w lutym 2019. W ciągu minionego roku zarejestrował on ponad 450 sygnałów sejsmicznych, z czego większość to prawdopodobnie wstrząsy. Najsilniejsze trzęsienie miało siłę 4.0 stopni.
      Tak słabe wstrząsy nieco zawiodły naukowców. Nie są one bowiem na tyle potężne, by dotrzeć do niższych obszarów płaszcza i rdzenia planety, a uczeni mieli nadzieję, że zarejestrują pochodzące stamtąd sygnały i będą mogli zbadać te regiony. Uczeni wciąż jednak nie tracą nadziei. Pierwsze sygnały SEIS zarejestrował dopiero po długim oczekiwaniu, od listopada 2019 roku rejestruje średnio 2 sygnały dziennie, co sugeruje, że InSight wylądowała momencie, gdy Mars był wyjątkowo spokojny. Naukowcy trzymają więc kciuki, by sonda zarejestrowała naprawdę potężny wstrząs. Mars nie posiada płyt tektonicznych, a wstrząsy powstają w aktywnych wulkanicznie regionach planety.
      Przed miliardami lat Mars posiadał też pole magnetyczne. Jego pozostałością są namagnetyzowane skały znajdujące się od 61 metrów do wilu kilometrów pod powierzchnią. Dlatego też InSight wyposażono w magnetometr. To pierwszy tego typu instrument, jaki umieszczono na powierzchni Czerwonej Planety. Magnetometr już wykrył, że w miejscu lądowania sondy sygnały są 10-krotnie silniejsze niż wynikało z badań prowadzonych z orbity. Różnica wynika z faktu, że pomiary dokonywane z orbity są uśredniane dla powierzchni setek kilometrów, a InSight dokonuje pomiarów bardziej lokalnych.
      Jako, że większość skał znajdujących się w miejscu lądowania InSight jest zbyt młodych, by mogły być namagnetyzowane przez pole magnetyczne Marsa, naukowcy są przekonani, że zarejestrowane sygnały pochodzą z głębiej położonych skał. Zauważono też, że sygnały ulegają zmianie. Są różne za dnia i w nocy, a około północy zaczynają pulsować. Teoretycy nie wykluczają, że zmiany związane są z interakcją wiatru słonecznego z atmosferą Marsa.
      InSight niemal na bieżąco mierzy też prędkość, ciśnienie i kierunek wiatru. Dotychczas zarejestrowano tysiące wirów pyłowych. Jest ich więcej niż w jakimkolwiek innym miejscu, gdzie dokonywano takich pomiarów. Pomimo tak wielkiej ich liczby jeszcze żaden z nich nie został zarejestrowany przez kamerę InSight. Jednak zarejestrował je instrument SEIS. Wiry pyłowe działają jak wielki odkurzacz i są doskonałym instrumentem do sejsmicznego badania tego, co dzieje się pod powierzchnią. Ich powstawanie ma prawdopodobnie związek z polem magnetycznym planety.
      Już wstępne dane dostarczone przez InSight są bardzo obiecujące. Za rok poznamy informacje z całego marsjańskiego roku, który trwa dwa ziemskie lata. To da naukowcom znacznie lepszy obraz Marsa.

      « powrót do artykułu
    • By KopalniaWiedzy.pl
      NASA planuje powrót człowieka na Księżyc, który ma stać się ważnym etapem załogowej misji na Marsa. Wciąż nierozwiązane pozostaje jednak pytanie, gdzie na Czerwonej Planecie powinni lądować ludzie. W podjęciu decyzji może pomóc najnowszy artykuł z Geophysical Research Letters, którego autorzy dostarczyli mapę zamarzniętej wody na Marsie znajdującej się nawet 2,5 centymetra pod powierzchnią planety.
      Dostępność wody będzie kluczowym elementem dla wybrania miejsca lądowania misji załogowej. Posłuży ona astronautom zarówno do picia, jak i do wyprodukowania paliwa. NASA chce bowiem tak przygotować misję, by po wylądowaniu możliwe było korzystanie z zasobów planety. W ich badaniu biorą udział satelity okrążające Marsa. Sylvain Piqueux z Jet Propulsion Laboratory, autor wspomnianego na wstępie artykułu, wykorzystał dane z Mars Reconnaissance Orbitera (MRO) i Mars Odyssey, by znaleźć wodę, która jest łatwo dostępna.
      Nie potrzebujesz koparki by dostać się do tej wody. Wystarczy szpadel. Cały czas zbieramy dane na temat pokrywy lodowej Marsa, szukając najlepszych miejsc do lądowania misji załogowej, mówi Piqueux.
      Na Marsie woda w stanie ciekłym nie może się utrzymać. Niskie ciśnienie powoduje, że lód wystawiony bezpośrednio na oddziaływanie czynników zewnętrznych szybko odparowuje.
      Lód na Czerwonej Planecie występuje na średnich wysokościach, w pobliżu biegunów. Piqueux postanowił poszukać takich złóż, do których astronauci mogą łatwo się dostać. Wykorzystał w tym celu instrumenty badające temperatury i połączył te dane z ze zdjęciami kraterów po uderzeniach meteorytów oraz danymi z radaru wskazującymi na obecność lodu. Dzięki temu udało mu się określić głębokość, na jakiej występuje lód.
      Niewiele miejsc na Marsie nadaje się do lądowania misji załogowej. Dlatego też naukowcy skupiają się na średnich szerokościach półkuli północnej i południowej, gdzie jest znacznie cieplej niż na biegunach. Preferowana jest półkula północna, której tereny są położone niżej, zatem mamy tam grubszą warstwę atmosfery do wyhamowania lądującego pojazdu.
      Naukowców szczególnie interesuje równina Arkadia na półkuli północnej. Na stworzonej przez Piqueuxa mapie widzimy kilka kolorów. Te chłodne, niebieski i purpurowy, wskazują na lód znajdujący się nie więcej niż 30 centymetrów pod powierzchnią. Kolory ciepłe to lód ukryty głębiej, co najmniej 60 centymetrów pod powierzchnią. Z kolei kolor czarny to miejsce, gdzie zdecydowanie nic nie powinno lądować. Pojazd mógłby bowiem zatonąć tam w pyle.
      Piqueux chce teraz rozpocząć długoterminowe obserwacje marsjańskiego lodu. Uczony ma zamar sprawdzić, jak jego ilość i dostępność zmienia się wraz z porami roku. Im dłużej badamy lód, tym więcej się dowiadujemy. Całoroczne obserwacje prowadzone przez różne pojazdy przez wiele lat pozwolą odkryć nam jego nowe zasoby, mówi Leslie Tamppari, odpowiedzialna za stronę naukową misji MRO.

      « powrót do artykułu
    • By KopalniaWiedzy.pl
      Zmiany klimatyczne mogą w wielu miejscach na świecie zmniejszyć zdolność gleby do absorbowania wody, twierdzą naukowcy z Rutgers University. To zaś będzie miało negatywny wpływ na zasoby wód gruntowych, produkcję i bezpieczeństwo żywności, odpływ wód po opadach, bioróżnorodność i ekosystemy.
      Wskutek zmian klimatu na całym świecie zmieniają się wzorce opadów i inne czynniki środowiskowe, uzyskane przez nas wyniki sugerują, że w wielu miejscach na świecie może dość szybko dojść do znacznej zmiany sposobu interakcji wody z glebą, mówi współautor badań Daniel Giménez. Sądzimy, że należy badać kierunek, wielkość i tempo tych zmian i włączyć je w modele klimatyczne. Uczony dodaje, że obecność wody w glebie jest niezbędna, by ta mogła przechowywać węgiel, jej brak powoduje uwalnianie węgla do atmosfery.
      W ubiegłym roku w Nature ukazał się artykuł autorstwa Giméneza, w którym naukowiec wykazał, że regionalne wzrosty opadów mogą prowadzić do mniejszego przesądzania wody, większego jej spływu po powierzchni, erozji oraz większego ryzyka powodzi. Badania wykazały, że przenikanie wody do gleby może zmienić się już w ciągu 1-2 dekad zwiększonych opadów. Jeśli zaś mniej wody będzie wsiąkało w glebę, mniej będzie dostępne dla roślin i zmniejszy się parowanie.
      Naukowcy z Rutgers University od 25 lat prowadzą badania w Kansas, w ramach których zraszają glebę na prerii. W tym czasie odkryli, że zwiększenie opadów o 35% prowadzi do zmniejszenia tempa wsiąkania wody w glebę o 21–35 procent i jedynie do niewielkiego zwiększenia retencji wody.
      Największe zmiany zostały przez naukowców powiązane ze zmianami w porach w glebie. Duże pory przechwytują wodę, z której korzystają rośliny i mikroorganizmy, co prowadzi do zwiększonej aktywności biologicznej, poprawia obieg składników odżywczych w glebie i zmniejsza erozję.
      Gdy jednak dochodzi do zwiększenia opadów, rośliny mają grubsze korzenie, które mogą zatykać pory, a to z kolei powoduje, że gleba słabiej się poszerza i kurczy gdy wody jest więcej lub mniej.
      W kolejnym etapie badań naukowcy chcą dokładnie opisać mechanizm zaobserwowanych zmian, by móc ekstrapolować wyniki badań z Kansas na inne regiony świata i określić, w jaki sposób zmiany opadów wpłyną na gleby i ekosystemy.

      « powrót do artykułu
    • By KopalniaWiedzy.pl
      Oczyszczanie wody z rozpuszczalników organicznych, takich jak trichloroetylen (TRI), to nic nowego. Ale znalezienie metody, która takie zanieczyszczenia rzeczywiście neutralizuje, a nie tylko przesuwa w inne miejsce, to już wyczyn. Zespół pod kierunkiem dr hab. Anny Śrębowatej opracował metodę katalitycznego wodorooczyszczania, czyli przekształcania TRI w mniej szkodliwe dla środowiska węglowodory. Dzięki naukowcom z IChF PAN woda, nie tylko w naszych kranach, ale też w rzekach, może być czystsza i bezpieczniejsza dla zdrowia.
      Czysta woda to skarb, a zarazem dobro coraz trudniej dostępne. Rozmaite zanieczyszczenia są powszechne, a część z nich niezwykle trudno usunąć. Do takich zanieczyszczeń należy trichloroetylen (w Polsce oznaczany akronimem TRI). Ten organiczny rozpuszczalnik był powszechnie stosowany np. w syntezach organicznych, pralniach chemicznych oraz do przemysłowego odtłuszczania metali w procesie ich obróbki. Ze względu na szkodliwość od 2016 r. jego użycie zostało oficjalnie zakazane. Jednakże biorąc pod uwagę trwałość, może on jeszcze przez wiele lat występować zarówno w wodzie, jak i glebie – wyjaśnia Emil Kowalewski z zespołu, który opracował nowatorską metodę oczyszczania wody z tego związku. Projekt jest częścią globalnego trendu skoncentrowanego na ochronie zasobów wodnych. Prowadzone badania mogą być interesujące dla przemysłu, stać się potencjalnym punktem wyjścia do opracowania nowatorskich systemów oczyszczania wody. Dlaczego?
      Dzisiejsze oczyszczalnie ścieków to systemy składające się z wielu procesów fizycznych, chemicznych i biologicznych, ale efektywnie eliminują głównie konwencjonalne zanieczyszczenia. Inne przy odpowiednio wysokich stężeniach mogą pozostawać w wodzie. Tymczasem trichloroetylenu nie powinno być w niej wcale, ze względu na to, że jest mutagenny, kancerogenny, teratogenny, a do tego niezwykle trwały. Kumuluje się i zostaje na dnie zbiorników, a że jego rozpuszczalność w wodzie jest bardzo słaba, może szkodzić jeszcze przez wiele lat.
      Dziś z takimi związkami radzimy sobie, głównie przeprowadzając ich sorpcję. Jednakże w ten sposób jedynie przenosimy zagrożenie z miejsca na miejsce. Atrakcyjnym rozwiązaniem wydaje się katalityczne wodorooczyszczanie, czyli przekształcanie TRI w mniej szkodliwe dla środowiska węglowodory. Aby w pełni wykorzystać potencjał drzemiący w tej metodzie, trzeba było jednak opracować wydajny, stabilny i tani katalizator -mówi dr hab. Anna Śrębowata, profesor IChF.
      Wcześniej przeprowadzaliśmy badania z katalizatorami palladowymi. Były skuteczne, ale kosztowne - uśmiecha się Emil Kowalewski. Nowe katalizatory niklowe, opracowane w IChF PAN, pozwalają w tani i efektywny sposób prowadzić proces oczyszczania wody w trybie przepływowym, a przy tym są proste w syntezie. Wykorzystując katalizator, w którym nanocząstki niklu o średnicy ok. 20 nm osadzamy na powierzchni węgla aktywnego, łączymy właściwości sorpcyjne węgla i aktywność katalityczną niklu - wyjaśnia dr Kowalewski. W swoich badaniach naukowcy z IChF PAN wykazali ponadto, że nanocząstki niklu osadzone na węglu aktywnym o częściowo uporządkowanej strukturze wykazują wyższą aktywność i stabilność niż analogiczny katalizator oparty na nośniku o strukturze amorficznej.
      Naukowcy są jednak najbardziej dumni z innowacyjnego elementu swoich badań: technologii przepływowej. Dzięki niej można optymalizować parametry procesu, zmniejszyć ilość odpadów, a przy tym wykorzystywać katalizatory, które w reaktorach okresowych (czyli takich, gdzie jednorazowo oczyszcza się określoną partię produktu) były nieefektywne lub wręcz nieskuteczne. Tak było z naszym katalizatorem niklowym - opowiada dr Kowalewski. Bez technologii przepływowej jego zdolności do utylizowania TRI szybko spadały, katalizator ulegał zatruciu. W reaktorze przepływowym nawet po 25 godzinach nie obserwowaliśmy spadku aktywności, choć prowadziliśmy badania na stężeniach około 8000 razy przekraczających polskie normy jego zawartości w wodzie pitnej.
      Gdzie można wykorzystać nowatorską metodę? Przede wszystkim w stacjach uzdatniania wody i oczyszczalniach ścieków. Tam, gdzie chcemy, żeby woda trafiająca do "końcowego odbiorcy", niezależnie czy jest to użytkownik wody z kranu, czy pływająca w rzece ryba, była czysta.
      A co zrobić z produktami reakcji wodorooczyszczania wody z trichloroetylenu? Powstającymi związkami są węglowodory, głównie etylen. Nie powstaje go jednak na tyle dużo, by wystarczyło na dojrzewalnię bananów - uśmiecha się półżartem naukowiec. Po prostu się ulotni...

      « powrót do artykułu
    • By KopalniaWiedzy.pl
      Ludzie od dawna marzą o terraformowaniu Marsa. Już w 1971 roku Carl Sagan zaproponował roztopienie lodu biegunie północnym Marsa i wytworzenie w ten sposób atmosfery. To zainspirowało do badań innych naukowców, którzy musieli odpowiedzieć na podstawowe pytanie: czy na Marsie istnieje wystarczająco dużo wody i gazów cieplarnianych, by możliwe było zwiększenie ciśnienia i temperatury na całej planecie. W 2018 roku nadeszło olbrzymie rozczarowanie. Finansowane przez NASA badania wykazały, że wszystkie zasoby Marsa wystarczyłyby do zwiększenia ciśnienia atmosferycznego zaledwie do poziomu 7% ciśnienia na Ziemi. Wydaje się więc, że terraformowanie całego Marsa jest nierealne.
      Teraz naukowcy z Harvard University, Jet Propulsion Laboratory oraz University of Edinburgh wpadli na pomysł, by nie działać na skalę całej planety, a regionalnie.
      W Nature Astronomy opublikowali artykuł, w którym dowodzą, że możliwe jest stworzenie na Marsie warunków sprzyjających życiu. Ich zdaniem należy wykorzystać aerożel krzemionkowy by wywołać efekt cieplarniany podobny do ziemskiego. Modele komputerowe i eksperymenty wykazały, że wystarczy nakryć niektóre obszary planety warstwą aerożelu grubości 2–3 centymetrów, by zablokować szkodliwe promieniowanie ultrafioletowe, na stałe podnieść temperaturę powyżej 0 stopni i przepuścić na tyle widzialnego światła, by rośliny mogły prowadzić fotosyntezę. I to wszystko bez potrzeby używania dodatkowego źródła ciepła.
      Regionalne podejście do uczynienia Marsa nadającym się do zamieszkania jest znacznie łatwiej osiągalne niż globalna modyfikacja jego atmosfery, mówi profesor Robin Wordsworth z Harvarda. W przeciwieństwie do wcześniejszych tego typu pomysłów, tutaj mamy projekt, który można stopniowo testować i rozwijać za pomocą technologii i materiałów, które już teraz posiadamy, dodaje.
      Mars to, poza Ziemią, najbardziej przyjazna życiu planeta Układu Słonecznego. Jednak pozostaje nieprzyjazny dla wielu form życia. System tworzenia niewielkich zamieszkałych wysp pozwoliłby na przekształcanie Marsa w kontrolowalny, skalowalny sposób, wyjaśnia Laura Kerber z Jet Propulsion Laboratory.
      Naukowcy przyznają, że ich pomysł opiera się na zjawisku, które już zaobserwowano na Marsie. W przeciwieństwie do czap lodowych na ziemskich biegunach pokrywy lodowe występujące na Marsie to połączenie wody i zamarzniętego CO2. Dwutlenek węgla, jak wiemy, przepuszcza promienie słoneczne i zatrzymuje ciepło. Latem zjawisko to powoduje, że pod pokrywą lodową marsjańskich biegunów tworzą się kieszenie, w których występuje efekt cieplarniany.
      Zaczęliśmy myśleć o tym efekcie cieplarnianym wywoływanym przez zamarznięty dwutlenek węgla i o tym, jak można by go wykorzystać do stworzenia warunków dla istnienia życia na Marsie. Zastanawialiśmy się, czy istnieje materiał, który charakteryzuje się minimalnym przewodnictwem cieplnym, ale przepuszcza dużo światła, wspomina Wordsworth. Wybór naukowców padł na krzemionkowy aerożel, jeden z najdoskonalszych izolatorów stworzonych przez człowieka.
      Aerożele krzemionkowe są w 97% porowate, dzięki czemu światło łatwo się przez nie przedostaje, jednak nanowarstwy ditlenku krzemu zatrzymują promieniowanie podczerwone, znacząco utrudniając przewodnictwo cieplne.
      Aerożel krzemionkowy to obiecujący materiał, gdyż działa pasywnie. Nie wymaga dostarczania energii, nie posiada ruchomych części, które trzeba by konserwować i naprawiać, przez długi czas utrzymuje ciepło, przypomina Kerber.
      Modele komputerowe i eksperymenty wykazały, że jeśli takim aerożelem pokryjemy jakiś obszar znajdujący się na marsjańskich średnich szerokościach geograficznych, to temperatury na tym obszarze wzrosną niemal do poziomu ziemskiego. Wystarczy pokryć odpowiednio duży obszar, a nie będzie potrzeba żadnej innej technologii czy zjawiska fizycznego. Po prostu wystarczy warstwa tego materiału, by utrzymać wodę w stanie ciekłym, wyjaśnia Wordsworth.
      Krzemionkowy aerożel mógłby więc zostać wykorzystany do budowy pomieszczeń mieszkalnych, a nawet samodzielnej biosfery na Marsie.
      Naukowcy mają teraz zamiar przetestować swoje koncepcje na tych obszarach Ziemi, które przypominają Marsa. Mają tutaj do wyboru suche doliny Antarktyki i Chile.
      Profesor Wordsorth przypomina, że gdy zaczniemy poważną dyskusję na temat uczynienia Marsa nadającym się do zamieszkania, będziemy musieli rozważyć też kwestie filozoficzne czy etyczne, dotyczące np. ochrony planety. Jeśli mamy zamiar zaszczepić życie na Marsie, to musimy odpowiedzieć sobie na pytanie, czy już tam nie ma życia. A jeśli jest, to jak to pogodzić. Nie unikniemy takich pytań, jeśli chcemy, by ludzie mieszkali na Marsie.

      « powrót do artykułu
×
×
  • Create New...