Zaloguj się, aby obserwować tę zawartość
Obserwujący
0
Wodny świat
dodany przez
KopalniaWiedzy.pl, w Astronomia i fizyka
-
Podobna zawartość
-
przez KopalniaWiedzy.pl
Po raz pierwszy zaobserwowano, w czasie rzeczywistym i skali molekularnej, jak powstaje woda. Naukowcy z Northwestern University zarejestrowali łączenie się atomów wodoru i tlenu. Obserwacji dokonano w ramach badań, w czasie których uczeni chcieli zrozumieć działanie palladu jako katalizatora reakcji prowadzącej do powstawania wody.
Uzyskanie wody za mocą palladu nie wymaga ekstremalnych warunków, zatem może być wykorzystane w praktyce do pozyskania wody tam, gdzie jest trudno dostępna. Na przykład na innych planetach. Przypomnijmy sobie Marka Watneya, granego przez Matta Damona w „Marsjaninie”. Spalał paliwo rakietowe, by uzyskać wodór, a następnie dodawał do niego tlen. Nasz proces jest bardzo podobny, ale nie potrzebujemy ognia i innych ekstremalnych warunków. Po prostu zmieszaliśmy pallad i gazy, mówi jeden z autorów badań, profesor Vinayak Dravid.
O tym, że pallad może być katalizatorem do generowania wody, wiadomo od ponad 100 lat. To znane zjawisko, ale nigdy go w pełni nie rozumieliśmy, wyjaśnia doktorant Yukun Liu, główny autor badań. Młody uczony dodaje, że do zrozumienia tego procesu konieczne było połączenie analizy struktury w skali atomowej oraz bezpośredniej wizualizacji. Wizualizowanie całego procesu było zaś niemożliwe.
Jednak w styczniu 2024 roku na łamach Science Advances profesor Dravid opisał nowatorką metodę analizowania molekuł gazu w czasie rzeczywistym. Uczony wraz z zespołem stworzyli ultracienką membranę ze szkła, która więzi molekuły gazu w reaktorach o strukturze plastra miodu. Uwięzione atomy można obserwować za pomocą transmisyjnego mikroskopu elektronowego w próżni wysokiej.
Za pomocą nowej metody uczeni zaobserwowali, jak atomy wodoru wnikają do próbki palladu, rozszerzając jej sieć atomową. Po chwili – ku zaskoczeniu uczonych – na powierzchni palladu pojawiły się krople wody. Myślę, że to najmniejsze kiedykolwiek zaobserwowane krople. Tego się nie spodziewaliśmy. Na szczęście nagraliśmy to i możemy udowodnić, że nie oszaleliśmy, cieszy się Liu.
Po potwierdzeniu, że pojawiła się woda, naukowcy zaczęli szukać sposobu na przyspieszenie reakcji. Zauważyli, że najszybciej zachodzi ona, gdy najpierw doda się wodór, później tlen. Atomy wodoru wciskają się między atomy palladu, rozszerzając próbkę. Gdy do całości zostaje dodany tlen, wodór opuszcza pallad, by połączyć się z tlenem, a próbka kurczy się do wcześniejszych rozmiarów.
Badania prowadzone były w nanoskali, ale wykorzystanie większych kawałków palladu pozwoliłoby na uzyskanie większej ilości wody. Autorzy badań wyobrażają sobie, że w przyszłości astronauci mogliby zabierać ze sobą pallad wypełniony wodorem. Gdy będą potrzebowali wody, dodadzą tlen. Pallad jest drogi, ale nasza metoda go nie zużywa. Jedyne, co jest tutaj zużywane, to gaz. A wodór to najpowszechniej występujący gaz we wszechświecie. Po reakcji pallad można wykorzystywać ponownie, mówi Liu.
« powrót do artykułu -
przez KopalniaWiedzy.pl
Zachodzące w przestrzeni kosmicznej procesy, w czasie których powstają gwiazdy, mogą prowadzić też do pojawienia się obiektów o masie nieco większej od Jowisza. Badacze korzystający z Teleskopu Webba odkryli w mgławicy NGC 1333 aż sześć takich niezwykłych obiektów o masie planety, ale niepowiązanych grawitacyjne z żadną gwiazdą. Powstały w procesie takim, jak powstają gwiazdy, czyli zapadnięcia się gazu i pyłu, ale ich masa odpowiada masie planet. Badamy granice procesów formowania się gwiazd. Jeśli masz obiekt, który wygląda jak młody Jowisz, to czy jest możliwe, by w odpowiednich warunkach przekształcił się w gwiazdę? To ważne pytanie w kontekście zrozumienia powstawania gwiazd i planet, mówi główny autor badań, astrofizyk Adam Langeveld z Uniwersytetu Johnsa Hopkinsa.
Dane z Webba sugerują, że odkryte obiekty mają masę od 5 do 10 razy większą niż masa Jowisza. To oznacza, że są jednymi z najlżejszych znanych nam obiektów, które powstały w procesach, w jakich powstają gwiazdy oraz brązowe karły, obiekty o masie 13–80 mas Jowisza, zbyt małej, by zaszła przemiana wodoru w hel.
Wykorzystaliśmy niezwykła czułość Webba w zakresie podczerwieni, by odnaleźć najsłabiej świecące obiekty w młodej gromadzie gwiazd. Poszukujemy odpowiedzi na podstawowe dla astronomii pytanie o najmniej masywny obiekt podobny do gwiazdy. Okazuje się, że najmniejsze swobodne obiekty powstające w procesach takich, jak gwiazdy, mogą mieć masę taką, jak gazowe olbrzymy krążące wokół pobliskich gwiazd, wyjaśnia profesor Ray Jayawardhana, który nadzorował badania. Nasze obserwacje potwierdzają, że obiekty o masie planetarnej mogą powstawać w wyniku dwóch procesów. Jeden to kurczenie się chmur pyłu i gazu – czyli tak jak tworzą się gwiazdy – drugi zaś to powstawanie planet w znajdującym się wokół gwiazdy dysku akrecyjnym z pyłu i gazu. Tak właśnie powstał Jowisz i inne planety Układu Słonecznego, dodaje Jayawardhana.
Najbardziej intrygującym z obiektów znalezionych przez Webba jest ten najlżejszy, o masie 5-krotnie większej od Jowisza. Obecność wokół niego dysku akrecyjnego wskazuje, że obiekt najprawdopodobniej uformował się takim procesie, w jakim powstają gwiazdy. Sam dysk również interesuje badaczy. Nie można wykluczyć, że mogą z nim pojawić się planety. To może być żłobek miniaturowego układu planetarnego, znacznie mniejszego niż nasz układ, dodaje Alexander Scholz, astrofizyk z University of St. Andrews.
Co interesujące, Webb nie zarejestrował – a ma takie możliwości – żadnego obiektu o masie mniejszej niż 5 mas Jowisza. Może to oznaczać dolną granicę masy obiektów formujących się z zapadnięcia chmur pyłu i gazu.
Autorzy badań przeanalizowali też profil światła wszystkich nowo znalezionych obiektów oraz dokonali ponownej analizy profilu światła 19 znanych brązowych karłów. Odkryli przy tym brązowego karła, który ma towarzysza o masie planety. To rzadkie znalezisko rzuca wyzwanie naszym modelom tworzenia się układów podwójnych.
W najbliższych miesiącach naukowcy chcą zająć się analizą atmosfer nowo odkrytych obiektów i porównać je do brązowych karłów oraz gazowych olbrzymów.
« powrót do artykułu -
przez KopalniaWiedzy.pl
Ponad połowa największych jezior na świecie traci wodę, wynika z badań przeprowadzonych przez międzynarodowy zespół naukowy z USA, Francji i Arabii Saudyjskiej. Przyczynami tego stanu rzeczy są głównie globalne ocieplenie oraz niezrównoważona konsumpcja przez człowieka. Jednak, jak zauważają autorzy badań, dzięki opracowanej przez nich nowej metodzie szacunku zasobów wody, trendów oraz przyczyn jej ubywania, można dostarczyć osobom odpowiedzialnym za zarządzanie informacji, pozwalającymi na lepszą ochronę krytycznych źródeł wody.
Przeprowadziliśmy pierwsze wszechstronne badania trendów oraz przyczyn zmian ilości wody w światowych jeziorach, wykorzystując w tym celu satelity oraz modele obliczeniowe, mówi główny autor badań, Fangfang Yao z Uniwersytetu Kalifornijskiego w Boulder (CU Boulder). Mamy dość dobre informacje o słynnych jeziorach, jak Morze Kaspijskie, Jezioro Aralskie czy Salton Sea, jeśli jednak chcemy dokonać szacunków w skali globalnej, potrzebujemy wiarygodnych informacji o poziomie wód i objętości jeziora. Dzięki tej nowej metodzie możemy szerzej spojrzeć na zmiany poziomu wód jezior w skali całej planety, dodaje profesor Balaji Rajagopalan z CU Boulder.
Naukowcy wykorzystali 250 000 fotografii jezior wykonanych przez satelity w latach 1992–2020. Na ich podstawie obliczyli powierzchnię 1972 największych jezior na Ziemi. Użyli też długoterminowych danych z pomiarów poziomu wód z dziewięciu satelitów. W przypadku tych jezior, co do których brak było danych długoterminowych, wykorzystano pomiary wykorzystane za pomocą bardziej nowoczesnego sprzętu umieszczonego na satelitach. Dzięki połączeniu nowych danych z długoterminowymi trendami byli w stanie ocenić zmiany ilości wody w jeziorach na przestrzeni kilku dziesięcioleci.
Badania pokazały, że 53% największych jezior na świecie traci wodę, a jej łączny ubytek jest 17-krotnie większy niż pojemność największego zbiornika na terenie USA, Lake Meads. Wynosi zatem około 560 km3 wody.
Uczeni przyjrzeli się też przyczynom utraty tej wody. W przypadku około 100 wielkich jezior przyczynami były zmiany klimatu oraz konsumpcja przez człowieka. Dzięki tym badaniom naukowcy dopiero teraz dowiedzieli się, że za utratą wody w jeziorze Good-e-Zareh w Afganistanie czy Mar Chiquita w Argentynie stoją właśnie takie przyczyny. Wśród innych ważnych przyczyn naukowcy wymieniają też odkładanie się osadów. Odgrywa ono szczególnie ważną rolę w zbiornikach, które zostały napełnione przed 1992 rokiem. Tam zmniejszanie się poziomu wody jest spowodowane głównie zamuleniem.
Podczas gdy w większości jezior i zbiorników wody jest coraz mniej, aż 24% z nich doświadczyło znacznych wzrostów ilości wody. Są to głównie zbiorniki znajdujące się na słabo zaludnionych terenach Tybetu i północnych części Wielkich Równin oraz nowe zbiorniki wybudowane w basenach Mekongu czy Nilu.
Autorzy badań szacują, że około 2 miliardów ludzi mieszka na obszarach, gdzie w zbiornikach i jeziorach ubywa wody, co wskazuje na pilną potrzebę uwzględnienia takich elementów jak zmiany klimatu, konsumpcja przez człowieka czy zamulanie w prowadzonej polityce. Jeśli na przykład konsumpcja przez człowieka jest ważnym czynnikiem prowadzącym do utraty wody, trzeba wprowadzić mechanizmy, które ją ograniczą, mówi profesor Ben Livneh. Uczony przypomina jezioro Sevan w Armenii, w którym od 20 lat poziom wody rośnie. Autorzy badań łączą ten wzrost z wprowadzonymi i egzekwowanymi od początku wieku przepisami dotyczącymi sposobu korzystania z wód jeziora.
« powrót do artykułu -
przez KopalniaWiedzy.pl
Gwiazdy mogą przechwytywać masywne planety wielkości Jowisza, wynika z modelu stworzonego przez naukowców z University of Sheffield. Mechanizm kradzieży wyjaśnia, skąd na orbitach gwiazd typu OB wzięły się odkryte w ubiegłym roku planety nazwane Bestiami (BEAST). Zgodnie bowiem z obecnie obowiązującymi teoriami, takie planety nie powinny istnieć.
We wszechświecie istnieje wiele niezwykłych układów planetarnych. Z jednej strony mamy układy takie jak TRAPPIST-1, gdzie kilka niewielkich skalistych planet upakowanych jest na ciasnych orbitach wokół gwiazdy, z drugiej zaś znamy planety wielkości Jowisza, które krążą na orbitach odległych o setki jednostek astronomicznych od gwiazd. Wyjaśnienie formowania się takich układów planetarnych to poważne wyzwanie dla astronomii.
W 2021 roku podczas projektu badawczego o nazwie B-star Exoplanet Abundance Study (BEAST) zauważono dwie planety wielkości Jowisza obiegające gwiazdy typu OB. Do tego typu należą gorące gwiazdy o masie co najmniej 2,4 razy większej od masy Słońca. Obecnie obowiązujące teorie mówią, że promieniowanie z gwiazd OB jest tak intensywne, że odparowują one otaczający je dysk akrecyjny, co uniemożliwia formowanie się planet. Tymczasem, jak wspomnieliśmy, znaleziono dwie planety wokół takich gwiazd. A jakby tego było mało jedna z nich znajduje się gigantycznej odległości 556 jednostek astronomicznych od gwiazdy. Do ponad 10-krotnie więcej niż odległość pomiędzy Plutonem a Słońcem.
Richard Parker i Emma Daffern-Powell z University of Sheffield postanowili sprawdzić, skąd gwiazdy OB mogą mieć planety. Stworzyli model komputerowy, który miał zbadać hipotezę mówiącą, że gwiazdy OB rodzą się w miejscach dość dużego zagęszczenia gwiazd, a następnie bardzo szybko się stamtąd oddalają.
Model wykazał, że w takim scenariuszu do przechwycenia planety przez gwiazdę OB może dochodzić 1 raz na 10 milionów lat. Ponadto, biorąc pod uwagę kształty i rozmiary orbit Bestii, gwiazdy OB z większym prawdopodobieństwem przejmą planety swobodne – takie, które zostały wyrzucone z orbity wokół gwiazdy macierzystej – niż planety znajdujące się na orbitach.
Wykonane w Sheffield analizy wspierają więc hipotezę, że planety znajdujące na na orbitach odległych o ponad 100 j.a. nie krążą wokół gwiazd macierzystych.
« powrót do artykułu -
przez KopalniaWiedzy.pl
Specjaliści od biomechaniki z Cornell University obliczyli maksymalną wysokość, z jakiej możemy skoczyć do wody bez większego ryzyka wyrządzenia sobie krzywdy. Uwzględnili rodzaj skoku, a zatem to, która część ciała najpierw styka się z wodą. Woda jest 1000-krotnie gęstsza niż powietrze, więc skacząc przemieszczamy się z bardzo rzadkiego do bardzo gęstego medium, co wiąże się z silnym uderzeniem, mówi profesor Sunghwan Jung, główny autor artykułu opublikowanego na łamach Science Advances.
Z eksperymentów wynika, że w przypadku osoby, która nie przeszła odpowiedniego treningu, skok do wody z wysokości ponad 8 metrów grozi uszkodzeniami kręgosłupa i karku w sytuacji, gdy jako pierwsza z wodą styka się głowa. Jeśli zaś skoczymy tak, by jako pierwsze z wodą zetknęły się dłonie, to przy skoku z wysokości ponad 12 metrów ryzykujemy uszkodzeniem obojczyka. Z kolei uszkodzenie kolana jest prawdopodobne przy skoku na stopy z wysokości ponad 15 metrów.
Chcieliśmy sprawdzić, jak pozycja przy skoku do wody wpływa na ryzyko odniesienia obrażeń. Motywowała nas też chęć opracowania ogólnej teorii dotyczącej tego, jak obiekty o różnych kształtach wpadają do wody. Prowadziliśmy więc analizy zarówno kształtu ludzkiego ciała i różnych rodzajów skoków, jak i ciał zwierząt. Mierzyliśmy przy tym oddziałujące siły, dodaje Jung.
Na potrzeby badań naukowcy wydrukowali trójwymiarowe modele ludzkiej głowy i tułowia, głowy morświna zwyczajnego, dzioba głuptaka zwyczajnego oraz łapy jaszczurki z rodzaju Basiliscus. W ten sposób mogli zbadać różne kształty podczas zetknięcia się z wodą. Wrzucali do niej swoje modele, mierzyli działające siły oraz ich rozkład w czasie. Brali pod uwagę wysokość, z jakiej modele wpadały do wody, a znając działające siły oraz wytrzymałość ludzkich kości, mięśni i ścięgien byli w stanie wyliczyć ryzyko związane ze skakaniem do wody z różnych wysokości. Biomechanika człowieka dysponuje olbrzymią literaturą dotyczącą urazów w wyniku upadków, szczególnie wśród osób starszych, oraz urazów sportowych. Nie znam jednak żadnej pracy dotyczącej urazów podczas skoków do wody, mówi profesor Jung.
Badania dają nam też wiedzę na temat przystosowania się różnych gatunków zwierząt do nurkowania. Na przykład głuptak zwyczajny ma tak ukształtowany dziób, że może wpadać do wody z prędkością do 24 m/s czyli ponad 86 km/h. Jung i jego zespół od dłuższego czasu badana mechanikę nurkowania zwierząt. Obecnie naukowcy skupiają się na tym, jak lisy nurkują w śniegu.
Jesteśmy dobrymi inżynierami. Potrafimy zbudować samolot i okręt podwodny. Ale przechodzenie pomiędzy różnymi ośrodkami, co sprawnie robią zwierzęta, nie jest łatwym zadaniem. A to bardzo interesująca kwestia. Inżynierowie chcieliby np. budować drony, które sprawnie poruszałyby się w powietrzu, a później wlatywały pod wodę. Może dzięki naszym badaniom wpadną na odpowiednie rozwiązania. My zaś próbujemy zrozumieć podstawy mechaniki, dodaje Jung.
« powrót do artykułu
-
-
Ostatnio przeglądający 0 użytkowników
Brak zarejestrowanych użytkowników przeglądających tę stronę.