-
Similar Content
-
By KopalniaWiedzy.pl
Inżynierowie z University of Massachusetts Amherst wykazali, że z niemal każdego materiału można stworzyć urządzenie pobierające energię elektryczną z pary wodnej zawartej w powietrzu. Wystarczy utworzyć w tym materiale nanopory o średnicy mniejszej niż 100 nanometrów. To niezwykle ekscytujące. Otworzyliśmy drogę do wytwarzania czystej energii z powietrza, cieszy się główny autor artykułu opisującego badania, świeżo upieczony inżynier Xiaomeng Liu.
Powietrze zawiera olbrzymie ilości energii elektrycznej. Weźmy na przykład chmurę, która jest niczym innym jak masą kropelek wody. Każda z tych kropelek zawiera ładunek elektryczny i w odpowiednich warunkach dochodzi do wyładowania. Nie potrafimy jednak pozyskiwać energii z tych wyładowań. Natomiast my stworzyliśmy niewielką chmurę, która wytwarza energię w sposób przewidywalny, możemy więc ją zbierać, dodaje profesor Jun Yao.
U podstaw najnowszego odkrycia znajduje się praca Yao i Dereka Levleya, którzy w 2020 roku wykazali, że możliwe jest nieprzerwane pozyskiwanie energii elektrycznej z powietrza za pomocą specjalnego materiału złożonego z nanokabli zbudowanych z białek bakterii Geobacter sulfureducens. Po tym, jak dokonaliśmy tego odkrycia zauważyliśmy, że tak naprawdę zdolność pozyskiwania energii z powietrza jest wbudowana w każdy materiał, który posiada pewne właściwości, mówi Yao. Wystarczy, by materiał ten zawierał pory o średnicy mniejszej niż 100 nanometrów, czyli ok. 1000-krotnie mniejszej niż średnica ludzkiego włosa.
Dzieje się tak dzięki parametrowi znanemu jako średnia droga swobodna. Jest to średnia odległość, jaką przebywa cząsteczka przed zderzeniem z inną cząsteczką. W tym wypadku mowa o cząsteczce wody w powietrzu. Średnia droga swobodna wynosi dla niej około 100 nanometrów. Yao i jego zespół zdali sobie sprawę, że mogą wykorzystać ten fakt do pozyskiwania energii elektrycznej. Jeśli ich urządzenie będzie składało się z bardzo cienkiej warstwy dowolnego materiału pełnego porów o średnicy mniejszej niż 100 nanometrów, wówczas molekuły wody będą wędrowały z górnej do dolnej części takiego urządzenia. Po drodze będą uderzały w krawędzie porów. Górna część urządzenia będzie bombardowana większą liczbą cząstek wody, niż dolna. Pojawi się w ten sposób nierównowaga ładunków jak w chmurze, której górna część jest bardziej naładowana niż dolna. W ten sposób powstanie bateria, która będzie działała dopóty, dopóki w powietrzu jest wilgoć.
To bardzo prosty pomysł, ale nikt wcześniej na niego nie wpadł. Otwiera to wiele nowych możliwości, mówi Yao. Jako, że tego typu urządzenie można zbudować praktycznie z każdego materiału, można je umieścić w różnych środowiskach. Możemy wybrazić sobie takie baterie z jednego materiału działające w środowisku wilgotnym, a z innego – w suchym. A że wilgoć w powietrzu jest zawsze, to urządzenie będzie działało przez całą dobę, niezależnie od pory dnia i roku.
Poza tym, jako że powietrze rozprzestrzenia się w trzech wymiarach, a my potrzebujemy bardzo cienkiego urządzenia, cały system bardzo łatwo można skalować, zwiększając jego wydajność i pozyskując nawet kilowaty mocy.
« powrót do artykułu -
By KopalniaWiedzy.pl
Ekosfera jest tradycyjnie definiowana, jako odległość pomiędzy gwiazdą, a planetą, która umożliwia istnienie wody w stanie ciekłym na planecie. To obszar wokół gwiazdy, w którym na znajdujących się tam planetach może istnieć życie. Jednak grupa naukowców z University of Georgia uważa, że znacznie lepsze byłoby określenie „ekosfery fotosyntezy”, czyli wzięcie pod uwagi nie tylko możliwości istnienia ciekłej wody, ale również światła, jakie do planety dociera z gwiazdy macierzystej.
O życiu na innych planetach nie wiemy nic pewnego. Jednak poglądy na ten temat możemy przypisać do jednej z dwóch szkół. Pierwsza z nich mówi, że na innych planetach ewolucja mogła znaleźć sposób, by poradzić sobie z pozornie nieprzekraczalnymi barierami dla życia, jakie znamy z Ziemi. Zgodnie zaś z drugą, życie w całym wszechświecie ograniczone jest uniwersalnymi prawami fizyki i może istnieć jedynie w formie podobnej do życia na Ziemi.
Naukowcy z Georgii rozpoczęli swoje badania od przyznania racji drugiej ze szkół i wprowadzili pojęcie „ekosfery fotosyntezy”. Znajdujące się w tym obszarze planety nie tylko mogą utrzymać na powierzchni ciekłą wodę – zatem nie znajdują się ani zbyt blisko, ani zbyt daleko od gwiazdy – ale również otrzymują wystarczająca ilość promieniowania w zakresie od 400 do 700 nanometrów. Promieniowanie o takich długościach fali jest na Ziemi niezbędne, by zachodziła fotosynteza, umożliwiające istnienie roślin.
Obecność fotosyntezy jest niezbędne do poszukiwania życia we wszechświecie. Jeśli mamy rozpoznać biosygnatury życia na innych planetach, to będą to sygnatury atmosfery bogatej w tlen, gdyż trudno jest wyjaśnić istnienie takiej atmosfery bez obecności organizmów żywych na planecie, mówi główna autorka badań, Cassandra Hall. Pojęcie „ekosfery fotosyntezy” jest zatem bardziej praktyczne i dające szanse na znalezienie życia, niż sama ekosfera.
Nie możemy oczywiście wykluczyć, że organizmy żywe na innych planetach przeprowadzają fotosyntezę w innych zakresach długości fali światła, jednak istnieje pewien silny przekonujący argument, że zakres 400–700 nm jest uniwersalny. Otóż jest to ten zakres fal światła, dla którego woda jest wysoce przezroczysta. Poza tym zakresem absorpcja światła przez wodę gwałtownie się zwiększa i oceany stają się dla takiego światła nieprzezroczyste. To silny argument za tym, że oceaniczne organizmy w całym wszechświecie potrzebują światła w tym właśnie zakresie, by móc prowadzić fotosyntezę.
Uczeni zauważyli również, że życie oparte na fotosyntezie może z mniejszym prawdopodobieństwem powstać na planetach znacznie większych niż Ziemia. Planety takie mają bowiem zwykle bardziej gęstą atmosferę, która będzie blokowała znaczną część światła z potrzebnego zakresu. Dlatego też Hall i jej koledzy uważają, że życia raczej należy szukać na mniejszych, bardziej podobnych do Ziemi planetach, niż na super-Ziemiach, które są uważane za dobry cel takich poszukiwań.
Badania takie, jak przeprowadzone przez naukowców z University of Georgia są niezwykle istotne, gdyż naukowcy mają ograniczony dostęp do odpowiednich narzędzi badawczych. Szczegółowe plany wykorzystania najlepszych teleskopów rozpisane są na wiele miesięcy czy lat naprzód, a poszczególnym grupom naukowym przydziela się ograniczoną ilość czasu. Dlatego też warto, by – jeśli ich badania polegają na poszukiwaniu życia – skupiali się na badaniach najbardziej obiecujących obiektów. Tym bardziej, że w najbliższych latach ludzkość zyska nowe narzędzia. Od 2017 roku w Chile budowany jest europejski Extremely Large Telescope (ELT), który będzie znacznie bardziej efektywnie niż Teleskop Webba poszukiwał tlenu w atmosferach egzoplanet. Z kolei NASA rozważa budowę teleskopu Habitable Exoplanet Observatory, który byłby wyspecjalizowany w poszukiwaniu biosygnatur na egzoplanetach wielkości Ziemi. Teleskop ten w 2035 roku miałby trafić do punktu L2, gdzie obecnie znajduje się Teleskop Webba.
« powrót do artykułu -
By KopalniaWiedzy.pl
Teleskop Webba zaobserwował szczegóły zawierających krzemiany chmur w atmosferze odległej planety. W jej atmosferze bez przerwy dochodzi do mieszania, wznoszenia i opadania materiału w 22-godzinym cyklu. Wynikiem tego są tak olbrzymie zmiany jasności, że wspomniana planeta jest najbardziej zmiennym znanym nam obiektem o masie planetarnej.
Naukowcy, na czele których stoi Brittany Miles z University of Arizona, zauważyli też wyjątkowo wyraźne sygnały świadczące o obecności wody, metanu i tlenku węgla oraz dowód na występowanie w atmosferze dwutlenku węgla. Tym samym Teleskop Webba wykrył największą liczbę molekuł zauważonych jednorazowo w atmosferze egzoplanety.
Wspomniana egzoplaneta, VHS 1256 b, znajduje się w odległości 40 lat świetlnych od Ziemi o okrąża 2 gwiazdy. Okres jej obiegu wynosi ponad 10 000 lat. VHS 1256 b znajduje się około 4-krotnie dalej od swoich gwiazd, niż Pluton od Słońca. To czyni ją idealnym celem dla obserwacji za pomocą Webba. Dobiegające z niej światło nie miesza się ze światłem z jej gwiazd macierzystych, mówi Miles. Uczona dodaje, że w górnych partiach temperatura jej atmosfery sięga 830 stopni Celsjusza.
Webb zauważył też dwa rodzaje ziaren krzemianów w chmurach. Mniejsze mogą być wielkości cząstek dymu, większe zaś są jak bardzo gorące miniaturowe ziarenka piasku. VHS 1256 b ma bardzo słabą grawitację, dlatego też chmury występują bardzo wysoko w jej atmosferze, co pozwala na ich obserwację. Drugą przyczyną tak gwałtownych zjawisk w atmosferze jest młody wiek planety. Naukowcy szacują, że uformowała się ona zaledwie 150 milionów lat temu i przez najbliższy miliard lat będzie się schładzała i zmieniała.
Wiele z cech, które zaobserwowano na VHS 1256 b zauważono wcześniej na innych planetach. Jednak w ich przypadku wymagało to wielu obserwacji za pomocą różnych teleskopów. Tutaj zaś Teleskop Webba dostarczył wszystkich informacji jednocześnie. A to nie wszystko. Naukowcy uważają, że przez najbliższe miesiące i lata, analizując dane dostarczone przez Webba, będą zdobywali kolejne informacje. Mamy tutaj olbrzymią ilość danych uzyskanych w niedługim czasie. Czujemy olbrzymi potencjał i mamy nadzieję na wiele odkryć w danych, zebranych w ciągu zaledwie kilku godzin obserwacji, cieszy się Beth Biller z Uniwersytetu w Edynburgu.
« powrót do artykułu -
By KopalniaWiedzy.pl
Spacerowicze odwiedzający jedną z plaż w San Diego mogli ostatnio oglądać... różową wodę. Niezwykły widok nie był jednak niczym groźnym ani niepokojący. Woda została celowo zabarwiona na różowo przez naukowców, którzy badają, w jaki sposób wody rzek mieszają się z wodami oceanów.
Rzeki i ich estuaria odgrywają ważną rolę w dostarczaniu słodkiej wody oraz osadów i zanieczyszczeń do przybrzeżnych regionów oceanów. Niewiele jednak wiadomo o tym, jak przebiega interakcja lżejszych wód słodkich z cięższymi, gęstszymi i często chłodniejszymi wodami przybrzeżnymi oceanu.
Od początku roku naukowcy ze Scripps Institution of Oceanography i University of Washington kilkukrotnie kolorowali wody bezpiecznym dla środowiska różowym barwnikiem, by obserwować, jak niewielkie estuarium wpływa na przybrzeżne wody oceanu.
Jestem bardzo podekscytowana, bo dotychczas nie prowadzono tego typu badań. To naprawdę unikatowy eksperyment, mówi kierująca eksperymentem oceanograf Sarah Giddings. Zgromadziło się tutaj wielu ekspertów z różnych dziedzin. Sądzę, że uzyskamy naprawdę interesujące dalekosiężne wyniki. Połączymy je z wynikami starszych badań oraz z symulacjami komputerowymi. Chcemy zrozumieć, jak rozprzestrzenia się w oceanie woda z niewielkich estuariów, dodaje. Interesuje mnie, w jaki sposób interakcja sił fizycznych – zderzenia fal oceanu z wpływającą doń wodą z rzeki – wpływa na to, co dzieje się z wodą rzeczną, mówi doktor Alex Simpson.
Barwnik, który zabarwiono wodę rzeki, jest śledzony z lądu, wody i powietrza. Specjalne czujniki zostały umieszczone między innymi na palach wbitych w dno i na samym dnie. Dane zbierane są poprzez pomiary fluoroscencji barwnika, a naukowcy mierzą prądy oceaniczne, wysokość fal, zasolenie i temperaturę wody oraz badają ich zmiany w czasie i wpływ na nie wód słodkich. W ten sposób zyskają informację o konkretnym miejscu badań, ale dzięki temu lepiej można będzie zrozumieć, jak niewielkie i średniej wielkości estuaria wpływają na rozprzestrzenianie się osadów, zanieczyszczeń, narybku i innych istotnych elementów środowiska przybrzeżnego.
Wiele z wcześniejszych badań tego typu skupiało się na dużych rzekach, dlatego też niewiele wiemy o mniejszych ciekach wodnych. Na miejsce eksperymentów wybrano Los Peñasquitos Lagoon, gdyż jest to bardzo reprezentatywny przykład niewielkiego estuarium, z którego woda przedostaje się na dość jednorodne wybrzeże.
Barwnik wypuszczany jest w czasie odpływu, gdyż naukowcy chcą mieć gwarancję, że zostanie on poniesiony w głąb oceanu. Gołym okiem widać go przez wiele godzin, a instrumenty naukowe są w stanie wykryć go przez około 24 godziny.
Badania prowadzone są w ramach projektu Plumes in Nearshore Conditions (PiNC).
« powrót do artykułu -
By KopalniaWiedzy.pl
Dzięki współpracy naukowców z University of Cambridge i University College London powstała nowa forma lodu, która najbardziej ze wszystkich form przypomina ciekłą wodę. Jej badanie może doprowadzić do lepszego zrozumienia wody.
Do uzyskania nowej formy lodu naukowcy wykorzystali młyn kulowy, w którym zmielili lód krystaliczny. Takie młyny są standardowo wykorzystywane w przemyśle czy w nauce do uzyskiwania materiałów amorficznych, ale nie używano ich dotychczas do mielenia lodu. Okazało się, że w młynie powstał amorficzny lód o gęstości podobnej do gęstości ciekłej wody, który swoim stanem przypomina jednak wodę z stanie stałym. Naukowcy nazwali uzyskany materiał amorficznym lodem o średniej gęstości (MDA – medium-density amorphous ice).
Naukowcy stworzyli też symulację komputerową, która pozwoliła im lepiej zrozumieć proces poddawania MDA. Odkrycie MDA każe nam postawić wiele pytań o naturę ciekłej wody, dlatego dokładne zbadanie struktury MDA jest bardzo ważne. Znaleźliśmy uderzające podobieństwa pomiędzy MDA a wodą w stanie ciekłym, mówi doktor Michael Davies, który odpowiadał za modelowanie komputerowe.
Już od dłuższego czasu uważa się, że lód amorficzny może być dobrym modelem do lepszego poznania ciekłej wody. Dotychczas znaliśmy dwie formy amorficznego lodu: lód amorficzny o wysokiej gęstości oraz o niskiej gęstości. Pomiędzy nimi, jak same nazwy wskazują, istnieje luka. A luka ta, w połączeniu z faktem, że gęstość ciekłej wody znajduje się po środku gęstości obu znanych wcześniej form lodu amorficznego, pokazuje, że zrozumienie MDA może pomóc w rozumieniu ciekłej wody. Doprowadziło to też do powstania hipotezy, że woda składa się z dwóch cieczy: jednej o dużej gęstości i jednej o niskiej gęstości.
Zakładano, że nie istnieje lód o średniej gęstości. My wykazaliśmy, że MDA znajduje się dokładnie w tej „luce gęstości”, a odkrycie to może mieć daleko idące konsekwencje dla zrozumienia ciekłej wody i jej niezwykłych właściwości, mówi profesor Christoph Salzmann.
Odkrycie MDA każe zadać sobie pytanie, czy taka forma lodu istnieje w nauce. Odkrywcy mówią, że podobnym siłom jak te działające w młynie kulowym może być poddawany lód na księżycach olbrzymich planet, jak Jowisz. Pod wpływem sił pływowych planety może więc on przyjmować formę MDA.
Okazało się też, że MDA ma pewną właściwość, jakiej nie zauważono w przypadku innych form lodu. Otóż gdy zachodzi jego rekrystalizacja to standardowego lodu, uwalniana jest wyjątkowo duża ilość ciepła. Ciepło to może odgrywać rolę w ruchach tektonicznych. Odkrycie to pokazuje, że woda może być wysoko energetycznym materiałem geofizycznym.
Uważa się, że lód amorficzny jest najbardziej rozpowszechnioną formą wody we wszechświecie. Teraz musimy zrozumieć, ile z tego lodu to MDA i jak bardzo aktywny pod względem geofizycznym jest MDA, mówi profesor Angelos Michaelides.
« powrót do artykułu
-
-
Recently Browsing 0 members
No registered users viewing this page.