Zaloguj się, aby obserwować tę zawartość
Obserwujący
0
Pobudzone do życia bakterie sprzed 100 tys. lat
dodany przez
KopalniaWiedzy.pl, w Nauki przyrodnicze
-
Podobna zawartość
-
przez KopalniaWiedzy.pl
Lód w przestrzeni kosmicznej jest inny, niż dotychczas sądzono, wynika z badań przeprowadzonych przez uczonych z University College London i University of Cambridge. Ich zdaniem, zawiera on niewielkie kryształki i nie jest całkowicie nieuporządkowanym amorficznym materiałem, jak woda. Przez dekady uważano, że lód poza Ziemią nie posiada struktury, jest amorficzny, gdyż znacznie niższe niż na Ziemi temperatury nie zapewniają wystarczająco dużo energii, by podczas zamarzania uformowały się kryształy.
Autorzy nowych badań przyjrzeli się najpowszechniej występującej formie lodu we wszechświecie, amorficznemu lodowi o niskiej gęstości, który występuje w kometach, na lodowych księżycach czy w chmurach materiału, z których powstają gwiazdy i planety. Przeprowadzone przez nich symulacje komputerowe wykazały, że lód taki najlepiej odpowiada wynikom analiz gdy nie jest w pełni amorficzny, a zawiera niewielkie kryształki o średnicy 3 nanometrów. Naukowcy przeprowadzili też badania, w czasie których krystalizowali (np. poprzez podgrzewanie) uzyskane w różny sposób próbki amorficznego lodu. Zauważyli, że ostateczna struktura krystaliczna lodu zależała od tego, w jaki sposób został oryginalnie utworzony. Stwierdzili też, że gdyby taki lód był w pełni amorficzny, to nie zachowałby żadnych informacji o swojej wcześniejszej strukturze.
Teraz mamy dobre pojęcie, jak na poziomie atomowym wygląda najbardziej rozpowszechniony lód we wszechświecie. To bardzo ważna wiedza, gdyż lód bierze udział w wielu procesach kosmologicznych, na przykład w formowaniu się planet, ewolucji galaktyk czy przemieszczaniu materii we wszechświecie, wyjaśnia główny autor badań doktor Michael B. Davies.
Lód na Ziemi to kosmologiczny ewenement z powodu wysokich temperatur panujących na naszej planecie. Ma dzięki nim uporządkowaną naturę. Uznawaliśmy, że lód w pozostałych częściach wszechświata jest jak unieruchomiona ciekła woda, nieuporządkowana struktura. Nasze badania pokazują, że nie jest to do końca prawda. I każą zadać pytanie o amorficzne struktury w ogóle. Takie materiały są niezwykle ważne dla nowoczesnych technologii. Na przykład światłowody powinny być amorficzne. Jeśli jednak zawierają niewielkie kryształki, a my będziemy potrafili je usunąć, poprawimy ich wydajność, dodaje profesor Christoph Salzmann.
Badania prowadzono zarówno metodą symulacji komputerowych, jak i tworząc amorficzny lód. Metodami obliczeniowymi sprawdzano dwa rodzaje wirtualnego lodu. Jeden powstawał podczas obniżania temperatury wirtualnych molekuł wody do -120 stopni Celsjusza. W zależności od tempa schładzania otrzymany lód składał się ze struktury krystalicznej i amorficznej w różnych proporcjach. Okazało się, że właściwości wirtualnego lodu zawierającego 20% struktury krystalicznej i 80% amorficznej blisko odpowiadają właściwościom prawdziwego lodu amorficznego o niskiej gęstości, który badano metodą dyfrakcji promieniowania rentgenowskiego. Drugi rodzaj lodu składał się z niewielkich ściśniętych razem kryształków pomiędzy którymi symulowano istnienie struktury amorficznej. Taki lód wykazywał największe podobieństwo do prawdziwego kosmicznego lodu gdy zawierał 25% kryształków.
Natomiast podczas badań eksperymentalnych uzyskiwano amorficzny lód o niskiej gęstości albo poprzez osadzanie pary wodnej na bardzo zimnej powierzchni, albo podgrzewając amorficzny lód o dużej gęstości. Następnie tak uzyskany amorficzny lód o niskiej gęstości był delikatnie podgrzewany, by miał wystarczająco dużo energii do utworzenia kryształów. Różnice w uzyskanej w ten sposób strukturze zależały od pierwotnej metody wytworzenia lodu. W ten sposób naukowcy doszli do wniosku, że gdyby lód taki był całkowicie amorficzny, nie zachowałby pamięci o swojej pierwotnej strukturze.
Lód to potencjalnie bardzo przydatny materiał w kosmosie. Mógłby posłużyć do ochrony pojazdu kosmicznego przed promieniowaniem czy do wytworzenia paliwa. Dlatego musimy lepiej rozumieć jego różne rodzaje i właściwości, podsumowuje doktor Davies.
Źródło: Low-density amorphous ice contains crystalline ice grains, https://journals.aps.org/prb/abstract/10.1103/PhysRevB.112.024203
« powrót do artykułu -
przez KopalniaWiedzy.pl
Utrata lodu morskiego w Antarktyce prowadzi do większego wydzielania ciepła z oceanu do atmosfery oraz do zwiększonej liczby burz, donoszą naukowcy z British Antarctic Survey. Autorzy badań, którymi kierowali uczeni z brytyjskiego Narodowego Centrum Oceanografii (NOC), skupili się na zbadaniu skutków rekordowo małego zasięgu lodu pływającego w Antarktyce zimą 2023 roku.
Badania warstwy atmosfery znajdującej się bezpośrednio nad powierzchnią oceanu pokazały, że po utracie lodu ocean oddaje do atmosfery dwukrotnie więcej ciepła niż wcześniej. Ma to znaczenie dla obu stron miejsca styku wód oceanicznych z atmosferą. Z jednej strony w atmosferze, szczególnie na wyższych szerokościach geograficznych Oceanu Południowego, pojawia się więcej burz – w niektórych miejscach jest ich nawet o 7 więcej w miesiącu – z drugiej zaś strony chłodniejsze wody powierzchniowe oceanu stają się gęstsze niż wcześniej. Autorzy badań ostrzegają, że może mieć to nieznane obecnie konsekwencje dla głębokich prądów oceanicznych. Gęste wody z powierzchni mogą się zanurzać i zaburzać te prądy.
Miejsca, w których pojawiają się te nowe gęste wody powierzchniowe znajdują się dość daleko od tych miejsc szelfu w Antarktyce, gdzie tworzą są najgęstsze i najgłębsze prądy oceaniczne. Jednak ochładzanie się i spowodowane tym zanurzanie wód z regionów wcześniej pokrytych przez lód może doprowadzić do wynurzenia się ciepłych wód, które były dotychczas utrzymywane z dala od lodu i spowodować w przyszłości przyspieszone topnienie lodu. Pilnie potrzebujemy nowych analiz tego zjawiska i sprzężenia zwrotnego, by zrozumieć, jak masowa utrata lodu w 2023 roku i w roku bieżącym, wpłyną na cyrkulację wody w Oceanie Południowym. To kluczowe zagadnienie do zrozumienia mechanizmu pochłaniania ciepła i węgla przez ocean oraz roztapiania lodów Antarktyki, mówi współautor badań, doktor Andrew Meijers.
Profesor Simon Josey z NOC dodaje, że jest jeszcze zbyt wcześnie, by przesądzać, czy rok 2023 i jego rekordowo niski poziom lodu morskiego oznacza fundamentalną zmianę w ilości antarktycznego lodu morskiego. Jednak nasze badania pokazują, że jeśli w przyszłości dojdzie do równie silnych zmian, to należy spodziewać się ekstremalnych zjawisk.
Powinniśmy więcej uwagi przywiązywać do badań związku pomiędzy utratą lodu pływającego na Antarktyce, utratą ciepła przez oceany i zmianami pogodowymi. Skutki tych zjawisk mogą być bowiem odczuwane daleko poza Antarktyką.
Autorzy badań obawiają się, że jeśli do tak dużej utraty lodu będzie dochodziło w kolejnych latach, zmiany będą coraz bardziej dramatyczne i może to przyspieszyć utratę lodu w Antarktyce.
« powrót do artykułu -
przez KopalniaWiedzy.pl
W ciągu najbliższych trzech dekad głębinowa cyrkulacja antarktyczna może spowolnić o ponad 40%, stwierdzają naukowcy z Uniwersytetu Nowej Południowej Walii. Taka zmiana będzie niosła ze sobą poważne konsekwencje dla oceanów i klimatu.
Zimna woda, która zanurza się pod powierzchnię oceanu w pobliżu Antarktyki napędza najgłębszą cyrkulację oceaniczną. Rozprowadza ona ciepło, węgiel, tlen i składniki odżywcze po całym światowym oceanie. Ma to wpływ na klimat, poziom mórz oraz produktywność ekosystemów morskich.
Nasz model pokazuje, że jeśli emisja węgla będzie odbywała się na tym samym poziomie, co obecnie, to w ciągu 30 lat cyrkulacja głębinowa zwolni o ponad 40% i wszystko będzie zmierzało do załamania, mówi główny autor badań, profesor Matthew England.
Każdego roku około 250 bilionów ton zimnej, słonej, bogatej w tlen wody zanurza się głęboko w ocean w pobliżu Antarktydy. Woda ta płynie następnie na północ, dostarczając tlen i składniki odżywcze do Oceanów Indyjskiego, Spokojnego i Atlantyckiego. Jeśli oceany miałyby płuca, to byłoby jedno z nich, wyjaśnia England. Ta głęboka cyrkulacja antarktyczna była relatywnie stabilna przez ostatnie setki tysięcy lat. Jednak modele klimatyczne wskazują, że wraz z emisją dwutlenku węgla, będzie ona słabła.
Gdy tak się stanie, wody oceaniczne położone na głębokości ponad 4000 metrów czeka stagnacja. Substancje odżywcze zostaną uwięzione w głębinach oceanicznych, a to zmniejszy ich ilość dostępną w płytszych warstwach oceanu, wyjaśnia England. Wykorzystany model pokazuje, że spowolnienie cyrkulacji spowoduje szybkie ogrzewanie się głębokich wód oceanicznych. Bezpośrednie pomiary potwierdzają, że już obecnie mamy do czynienia z ogrzewaniem się głębokich partii oceanu, przypomina współautor badań, doktor Steve Rintoul.
Autorzy badań zauważyli, że topienie się lodów wokół Antarktyki powoduje, że wody oceaniczne są mniej gęste, co spowalnia ich cyrkulację. A wszystko wskazuje na to, że na obu biegunach będzie ubywało lodu. Nasze badania pokazują, że roztapianie się lodów ma olbrzymi wpływ na cyrkulację zwrotną, która reguluje klimat na Ziemi, dodaje doktor Adele Morrison. Mówimy o potencjalnym długoterminowym zniknięciu niezwykle ważnego mechanizmu. Tak głębokie zmiany w przepływie ciepła, tlenu, węgla i składników odżywczych będą miały głęboki, negatywny, trwający wiele wieków wpływ na oceany, dodaje England.
« powrót do artykułu -
przez KopalniaWiedzy.pl
Autorzy nowych badań przeprowadzonych przez NASA wykazali, że utrata lodu szelfowego w Antarktyce jest dwukrotnie większa niż pokazywały dotychczasowe dane. W ramach badań powstała m.in. pierwsza mapa cielenia się lodowców szelfowych.
Czynnikiem, który w największym stopniu wpływa na niepewność przewidywania wzrostu poziomu oceanów jest zwiększanie się tempa utraty lodu w Antarktyce. Naukowcy z Jet Propulsion Laboratory opublikowali właśnie dwa badania dotyczące ubywania lodu w Antarktyce w ostatnich dekadach.
Autorzy jednego z badań, które opisano na łamach Nature, stworzyli mapę cielenia się antarktycznych lodowców szelfowych w ciągu ostatnich 25 lat. Cielenie się lodowców szelfowych to nic innego, jak odłamywanie się fragmentów lodowca, tworzących następnie góry lodowe. Autorzy mapy zauważyli, że tempo cielenia się było szybsze, niż tempo przyrastania lodu w lodowcach.
Od 1997 roku antarktyczne lodowce szelfowe utraciły 12 bilionów ton lodu. Dotychczas sądzono, że strata ta jest dwukrotnie mniejsza. Utrata lodu osłabiła lodowce szelfowe i spowodowała, że lądolód szybciej spływa do oceanu.
Autorzy drugich badań, opublikowanych w Earth System Science Data, szczegółowo pokazali jak woda roztapiająca lód Antarktyki od spodu, wdziera się coraz bardziej w głąb pokrywy lodowej. W niektórych miejscach Antarktyki Zachodniej jest ona już dwukrotnie dalej od krawędzi niż jeszcze dekadę temu. Oba powyższe badania dają najbardziej szczegółowy obraz zmian zachodzących na Antarktyce.
Antarktyka kruszy się na brzegach. A gdy lodowce szelfowe ulegają osłabieniu i rozpadnięciu, potężne lodowce na lądzie stałym spływają coraz szybciej i przyspieszają wzrost poziomu oceanów, mówi Chad Greene, lider zespołu badającego cielenie się lodowców szelfowych. Musimy pamiętać, że lodowce szelfowe są najważniejszym czynnikiem wpływającym na stabilność lądolodu Antarktydy. Są też jednak czynnikiem najbardziej wrażliwym, gdyż są podmywane przez wody oceaniczne.
Spływające z Antarktydy lodowce tworzą potężne lodowce szelfowe o grubości do 3 kilometrów i szerokości 800 kilometrów. Działają one jak bufory, utrudniające spływanie lądolodu. Gdy cykl utraty masy (cielenia się) i jej przyrostu równoważy się, lodowce szelfowe są stabilne, ich wielkość w dłuższym terminie jest stała i spełniają swoją rolę bufora. Jednak w ostatnich dekadach ocieplające się wody oceaniczne zaczęły destabilizować lodowce szelfowe Antarktyki, coraz bardziej podmywając je i roztapiając. Lodowce stają się więc cieńsze i słabsze.
Od kilku dekad dokonywane są regularne satelitarne pomiary grubości lodowców szelfowych Antarktyki, jednak dane te trudno interpretować. Wyobraźmy sobie, że oglądamy zdjęcia satelitarne i próbujemy na nich odróżnić od siebie białą górę lodową, biały lodowiec szelfowy, biały lód pływający i białą chmurę. To zawsze było trudne zadanie. Teraz jednak dysponujemy wystarczająco dużą ilością danych z różnych czujników satelitarnych, dzięki którym możemy powiedzieć, jak w ostatnich latach zmieniało się wybrzeże Antarktyki, mówi Greene.
Uczony wraz ze swoim zespołem połączył zbierane od 1997 roku dane z czujników pracujących w zakresie światła widzialnego, podczerwieni i z radarów. Na tej podstawie powstała mapa pokazująca linię brzegową lodowców szelfowych. Jej twórcy stwierdzili, że cielenie się lodowców szelfowych daleko przewyższa przyrosty ich masy, a utrata lodu jest tak duża, że jest mało prawdopodobne, by do końca wieku lodowce szelfowe mogły odzyskać swój zasięg sprzed roku 2000. Jest wręcz przeciwnie, należy spodziewać się dalszych strat, a w ciągu najbliższych 10-20 lat może dojść do wielkich epizodów cielenia się.
Z kolei autorzy drugich badań wykorzystali niemal 3 miliardy rekordów z siedmiu różnych rodzajów instrumentów, by stworzyć najbardziej szczegółową bazę danych zmian wysokości lodowców. Użyli przy przy tym danych z pomiarów radarowych i laserowych, które pozwalają na mierzenie z dokładnością do centymetrów. Pomiary te pokazały, jak długoterminowe trendy klimatyczne oraz doroczne zmiany pogodowe wpływają na lód. Pokazały nawet, jak zmienia się wysokość lodowców gdy regularnie napełniają się i opróżniają podlodowe jeziora położone wiele kilometrów pod powierzchnią lodu. Takie subtelne zmiany, w połączeniu z lepszym rozumieniem długoterminowych trendów, pozwoli nam lepiej zrozumieć procesy, wpływające na utratę masy lodu, a to z kolei umożliwi lepsze przewidywanie przyszłych zmian poziomu oceanów, stwierdził lider grupy badawczej, Johan Nilsson.
« powrót do artykułu -
przez KopalniaWiedzy.pl
Lód kojarzy się z twardym, kruchym materiałem. I rzeczywiście taki jest w większości przypadków. Jednak okazuje się, że pojedyncze długie kryształy lodu są niezwykle elastyczne i po zgięciu powracają do oryginalnego kształtu. Takie kryształy uzyskał właśnie Limin Tong i jego koledzy z Uniwersytetu Zheijiang w Hangzhou w Chinach.
Chińscy naukowcy uzyskali lodowe włókna wykorzystując parę wodną zamkniętą w niewielkiej komorze w temperaturze -50 stopni Celsjusza. Wykorzystali przy tym pole elektryczne, za pomocą którego przyciągali molekuły wody do wolframowej igły, gdzie krystalizowały, tworząc lodowe włókno o średnicy kilku mikrometrów.
Następnie lód został schłodzony jeszcze bardziej. Temperaturę obniżano pomiędzy -70 a -150 stopni Celsjusza i zmierzono elastyczność włókna. Uczeni odkryli, że lód w takiej formie jest znacznie bardziej elastyczny niż jakikolwiek wcześniej uzyskany. Niektóre z włókien można było niemal zawijać w okręgi, a po zwolnieniu siły powracały one do oryginalnego kształtu.
Dotychczas największe eksperymentalnie obserwowane odkształcenie sprężyste lodu wynosiło około 0,3%. My uzyskaliśmy 10,9% w lodowych włóknach, mówią autorzy badań. Teoretyczna granica odkształcenia lodu wynosi pomiędzy 14 a 16,2 procent.
« powrót do artykułu
-
-
Ostatnio przeglądający 0 użytkowników
Brak zarejestrowanych użytkowników przeglądających tę stronę.