Zaloguj się, aby obserwować tę zawartość
Obserwujący
0
Bakterie przeciwko trzęsieniom ziemi
dodany przez
KopalniaWiedzy.pl, w Nauki przyrodnicze
-
Podobna zawartość
-
przez KopalniaWiedzy.pl
Cement i sadza, dwa materiały używane przez ludzkość od tysiącleci, mogą tworzyć podstawę nowoczesnych technologii. Ich odpowiednie połączenie pozwala bowiem na stworzenie... taniego systemu przechowywania energii. Wyobraźmy sobie budynek, w którego fundamentach przechowywana jest energia z umieszczonych na dachu paneli słonecznych, mówią naukowcy z MIT. To właśnie oni stworzyli nowy materiał, który w przyszłości może np. bezprzewodowo ładować samochód elektryczny poruszający się po drodze.
Franz-Josef Ulm, Admin Masic, Yang-Shao Horn oraz czworo innych uczonych z MIT i Wyss Institute for Biologically Inspired Engineering, stworzyli superkondensator z cementu i sadzy, który opisali na łamach PNAS.
Kondensatory to proste urządzenia złożone z dwóch przewodzących płytek zanurzonych w elektrolicie i przedzielonych membraną. Gdy przyłożymy do kondensatora napięcie, dodatnio naładowane jony z elektrolitu zgromadzą się na ujemnie naładowanej płytce, a jony o ładunku ujemnym przylgną do płytki o ładunku dodatnim. Membrana pomiędzy płytkami uniemożliwia migrację jonów, powstaje pole elektryczne pomiędzy płytkami i kondensator jest naładowany. Urządzenie jest w stanie przechowywać energię przez długi czas i bardzo szybko ją uwolnić w razie potrzeby. Superkondensator to kondesator zdolny do przechowywania wyjątkowo dużej ilości ładunków.
Pojemność kondensatora zależy od całkowitej powierzchni płytek. W przypadku połączenia cementu i sadzy kluczem do sukcesu było uzyskanie niezwykle dużej powierzchni materiału przewodzącego wewnątrz betonowego bloku. Naukowcy uzyskali to łącząc sadzę, która bardzo dobrze przewodzi prąd, z mieszanką cementową i wodą. Woda, reagując z cementem, w sposób naturalny tworzy sieć kanalików. Sadza migruje przez te kanaliki, tworząc sieć w zastygniętym betonowym bloku. Ma ona strukturę fraktalną. Z większy ramion sieci wyrastają mniejsze, a z nich jeszcze mniejsze i tak dalej. W ten sposób w niewielkiej objętości powstaje sieć materiału przewodzącego o bardzo dużej powierzchni.
Wypełniliśmy tym materiałem plastikowe tuby i pozostawiliśmy go do zastygnięcia na co najmniej 28 dni. Później pocięliśmy beton na fragmenty wielkości elektrod, każdą z nich zanurzyliśmy w standardowym elektrolicie (chlorku potasu) i z dwóch elektrod oddzielonych membraną składaliśmy superkondensatory, mówi profesor Ulm.
Z obliczeń wynika, że betonowy blok o objętości 45 m3 wykonany z takiego materiału może przechować około 10 kWh energii. To mniej więcej tyle, ile zużywa w ciągu dnia typowe gospodarstwo domowe. Innymi słowy, domek jednorodzinny posadowiony na fundamentach o objętości 45 m3 zyskiwałby system przechowywania energii na cały dzień. To w znacznym stopniu uniezależniłoby gospodarstwo wyposażone w panele słoneczne od zewnętrznych dostawców energii.
Nowy materiał mógłby potencjalnie znaleźć też zastosowanie do budowy dróg czy parkingów. Przechowywana w nim energia mogłaby służyć do bezprzewodowego ładowania samochodów elektrycznych. To jednak jeszcze bardziej odległa wizja, niż przechowywanie energii w fundamentach budynków.
Olbrzymią zaletą tego systemu jest jego niezwykła skalowalność. W ten sposób można tworzyć zarówno elektrody o grubości 1 mm, jak i 1 metra. Wszystko zależy od tego, jak dużo energii chcemy przechowywać. Co więcej, stosując różne mieszanki można odpowiednio dostosowywać właściwości naszego superkondensatora. W przypadku dróg czy parkingów ładujących samochody elektryczne konieczne byłoby bardzo szybkie ładowanie i rozładowywanie. W przypadku domów proces ładowania i rozładowywania fundamentów może przebiegać znacznie wolniej.
W tej chwili naukowcy skupiają się na zbudowaniu betonowego bloku zdolnego do przechowania takiej samej ilości energii, co standardowe akumulatory samochodowe.
Superkondensatory nie mają możliwości przechowywania tak dużej ilości energii, co standardowe akumulatory. Mają jednak wiele innych zalet. Można je bardzo szybko ładować i rozładowywać i wytrzymują miliony cykli pracy. Ponadto, w przeciwieństwie do akumulatorów, przechowują energię nie w postaci chemicznej, a w postaci pola elektrycznego.
« powrót do artykułu -
przez KopalniaWiedzy.pl
W ciągu ostatnich dziesięcioleci naukowcy zauważyli, że do silnych trzęsień ziemi zwykle dochodzi grupowo. Wydarzenia te nie są przypadkowo rozłożone. To zaś sugeruje, że może istnieć jakaś wspólna globalna przyczyna takiego właśnie ich rozkładu. Autorzy badań opublikowanych właśnie w Scientific Reviews dostarczają pierwszego mocnego dowodu, że trzęsienia te są wywoływane przez... Słońce.
Duże trzęsienia nie są równomiernie rozłożone. Istnieje pomiędzy nimi jakaś zależność. Postanowiliśmy więc sprawdzić hipotezę, czy może na nie wpływać aktywność słoneczna, mówi współautor badań, Giuseppe De Natale, dyrektor ds. badawczych w Narodowym Instytucie Geofizyki i Wulkanologii w Rzymie.
Trzęsienia ziemi są zwykle powodowane przez ruch mas skalnych we wnętrzu Ziemi. Naukowcy nie od dzisiaj wiedzą, że niektóre z wielkich trzęsień zdarzają się w grupach. Dotychczas nie istnieje powszechnie zaakceptowane wyjaśnienie tego fenomenu.
Autorzy najnowszych badań przyjrzeli się danym dotyczącym trzęsień ziemi i aktywności słonecznej z ostatnich 20 lat. Wykorzystali w tym celu przede wszystkim dane z satelity SOHO (Solar and Heliospheric Observatory). Znajduje się on w odległości 1,45 miliona kilometrów od Ziemi i rejestruje, ile materiału ze Słońca trafia na Ziemię. Uczeni porównali dane z SOHO z informacjami z ISC-GEM Global Instrumental Earthquake Catalogue, poszukując korelacji pomiędzy trzęsieniami ziemi a aktywnością słoneczną.
Okazało się, że więcej silnych trzęsień ziemi ma miejsce wówczas, gdy rośnie liczba i prędkość protonów docierających ze Słońca. Co więcej, w ciągu 24 godzin po tym, jak liczba protonów osiągnie maksimum, dochodzi do największej liczby trzęsień ziemi o magnitudzie powyżej 5,6 stopnia. Korelacja ta jest niezwykle silna. Testy statystyczne wykazały, że prawdopodobieństwo, iż jest to przypadek, jest niezwykle małe, mniejsze niż 1:100 000, mówi De Natale.
Po zauważeniu tej korelacji naukowcy zaczęli poszukiwać przyczyny tego zjawiska. Uważają, że Słońce powoduje trzęsienia ziemi wywołując efekt piezoelektryczny.
Już wcześniejsze badania wykazały, że podany wysokiemu ciśnieniu kwarc, a powszechnie występuje on we wnętrzu naszej planety, może generować impuls elektryczny wywołany efektem piezoelektrycznym. De Natale i jego zespół sądzą, że wiele niewielkich impulsów elektrycznych pochodzących z kwarcu może prowadzić do destabilizacji szczelin w skorupie ziemskiej, które i bez nich są bliskie całkowitego pęknięcia.
Warto tutaj zauważyć, że już wcześniej w czasie trzęsień ziemi notowano sygnatury wydarzeń elektromagnetycznych – takie jak zjawiska świetlne na niebie czy emisję fal radiowych. Niektórzy naukowcy sądzą, że zjawiska te są powodowane przez same trzęsienia ziemi. Jednak wiele badań wykazało istnienie anomalii elektromagnetycznych przed trzęsieniami, a nie po nich. Zatem prawdziwy związek pomiędzy trzęsieniami ziemi a tymi zjawiskami jest wciąż przedmiotem sporów.
Badania grupy De Natale odwracają związek przyczynowo-skutkowy. Wskazują one bowiem, że anomalie elektromagnetyczne to nie skutek, a przyczyna trzęsień ziemi. Jak wyjaśniają autorzy badań, gdy protony ze Słońca trafiają w ziemską atmosferę powodują powstanie pola magnetycznego, które propaguje się na całą planetę. Pole to prowadzi do deformacji skompresowanego kwarcu we wnętrzu Ziemi, co wywołuje trzęsienia.
To nie pierwszy raz, gdy naukowcy próbują powiązać Słońce z trzęsieniami ziemi. Takie stwierdzenia spotykają się ze sceptycyzmem sporej części naukowców. Niektórzy mówią o słabościach analizy statystycznej, inni mają wątpliwości co do doboru danych. Myślę, że obecnie uzyskane wyniki nie dowodzż żadnej istniejącej fizycznej zależności. Być może ona istnieje, ale dowodów tutaj brak, mówi Jeremy Thomas z NorthWest Research Associates.
« powrót do artykułu -
przez KopalniaWiedzy.pl
Zeszłoroczne trzęsienie ziemi w Japonii spowodowało uwolnienie z płyty oceanicznej pióropusza metanu. Wraz z gazem uniosły się żyjące w płytach i nieco wyżej w kolumnie wody mikroorganizmy. Pojawiła się charakterystyczna mleczna chmura (Scientific Reports).
Trzydzieści sześć dni po trzęsieniu zespół doktora Shinsuke Kawagucciego z Japońskiej Agencji Nauk Morsko-Lądowych i Technologii (JAMSTEC) pobrał w 4 punktach wzdłuż Rowu Japońskiego próbki wody z głębokości do 5,7 km; w pobliżu znajdowało się epicentrum z 11 marca. Chmura mierzona od najniższego punktu rowu miała ok. 500 km długości, 400 km szerokości i 1,5 km wysokości. Gdy Kawagucci wrócił po 98 dniach od kataklizmu, nadal tam była. Stwierdzono, że stężenie metanu w chmurze było 20-krotnie wyższe niż w wodzie przed trzęsieniem.
Ponieważ w CH4 występował izotop węgla pasujący do izotopu wykrytego wcześniej podczas badań wiertniczych rowu, metan musiał pochodzić z rejonów położonych głęboko pod dnem.
Próbki wody badano nie tylko pod kątem stężenia metanu, ale i obecności RNA mikroorganizmów. Okazało się, że 36 dni po trzęsieniu na głębokości 5 km było 7-krotnie więcej bakterii i archeonów niż wcześniej. Po 98 dniach poziom mikroorganizmów wrócił z grubsza do normy, ale nadal wykrywano gatunki występujące w płytach oceanicznych.
-
przez KopalniaWiedzy.pl
Shimon Wdowinski z University of Miami zauważył związek pomiędzy tropikalnymi cyklonami a... trzęsieniami ziemi. Języczkiem spustowym są bardzo duże opady deszczów - mówi uczony.
Duże opady prowadzą do tysięcy przypadków osunięć gruntu oraz do erozji. To usuwa wierzchnią warstwę i zmniejsza napięcia w położonych poniżej skałach, przez co zaczynają się one poruszać - dodaje.
Wdowinski przeanalizował trzęsienia ziemi o sile 6 i więcej stopni, które wystąpiły w ciągu ostatnich 50 lat na Tajwanie i Haiti. Zauważył, że w ciągu czterech lat po bardzo poważnych tajfunach - Morakot, Herb i Flossie - w górskich regionach Tajwanu doszło do całej serii trzęsień ziemi. Po tajfunie Flossie (rok 1969) doszło w 1972 roku do trzęsienia o sile 6,2 stopnia. Z kolei tajfun Herb (rok 1996) spowodował wystąpienie trzęsień w roku 1998 (6,2 stopnia) i 1999 (7,6 stopnia). W końcu wynikiem pojawienia się w 2009 roku tajfunu Morakot były trzęsienia z 2009 (6,2) i 2010 (6,4) roku.
Z kolei trzęsienie ziemi z 2010 roku, które zniszczyło Haiti, poprzedzały cztery cyklony, które półtora roku wcześniej nawiedziły wyspę w ciągu zaledwie miesiąca.
Wdowinski wykazał też, że podobny mechanizm zależności opadów i trzęsień ziemi można zauważyć w przypadku wstrząsów o magnitudzie 5 stopni. Zaznacza przy tym, że jego uwagi dotyczą tylko tropikalnych aktywnych sejsmicznie regionów górskich.
Naukowiec chce teraz przeanalizować dane z Japonii i Filipin, które również są regionami aktywnymi sejsmicznie, gdzie występują góry oraz obfite opady.
-
przez KopalniaWiedzy.pl
Sejsmolodzy ciągle poszukują wskazówek, dzięki którym można by przewidywać trzęsienia ziemi. Niewykluczone, że natrafili na ślad czegoś ważnego, ponieważ okazuje się, że pod ciśnieniem skały emitują ozon (Applied Physics Letters).
Prof. Raúl A. Baragiola z University of Virginia przeprowadził z zespołem serię eksperymentów, w czasie których sprawdzano, ile ozonu wydziela się podczas kruszenia i wiercenia z różnych skał magmowych i metamorficznych, np. granitu, bazaltu, gnejsu i ryolitu. Najwięcej ozonu wytwarzał ryolit.
Jakiś czas przed wybuchem w obrębie uskoku wzrasta ciśnienie. Skały zaczynają pękać, emitując O3.
Aby stwierdzić, czy ozon pochodzi ze skały, czy z reakcji przebiegających w atmosferze, naukowcy prowadzili badania w zwykłym powietrzu, czystym tlenie, azocie, wodorze i dwutlenku węgla. Stwierdzili, że ozon tworzył się podczas pękania skał tylko wtedy, gdy w otoczeniu występowały atomy tlenu. Wygląda więc na to, że chodzi o reakcje zachodzące w gazach. Eksperymentowano przy przeciętnym ciśnieniu atmosferycznym. Jak ujawnia Baragiola, podczas kruszenia wydzielało się nawet 10 ppm ozonu. Inżynier zainteresował się O3, podejrzewając, że zwierzęta, które wg wielu bywają barometrami trzęsień ziemi, reagują właśnie na zmieniające się stężenie ozonu.
Baragiola podkreśla, że w przyszłości można by tworzyć sieci czujników, które nie tylko ostrzegałyby przed wzrostem aktywności sejsmicznej, ale i przed tąpnięciami w kopalniach.
-
-
Ostatnio przeglądający 0 użytkowników
Brak zarejestrowanych użytkowników przeglądających tę stronę.