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

Ziemia doświadczyła bardziej ekstremalnych temperatur, niż sądziliśmy

Recommended Posts

W przyszłym miesiącu w Narodowym Muzeum Historii Naturalnej w Waszyngtonie zostanie otwarta wystawa na temat zmian klimatu Ziemi na przestrzeni setek milionów lat. Przygotowujący ją paleobotanik Scott Wing i paleontolog Brian Huber, chcieli zaprezentować też wykres temperatur powierzchni Ziemi w ciągu ostatnich 500 milionów lat. Zadanie okazało się niezwykle trudne do wykonania, a uzyskane wyniki zaskoczyły specjalistów. Okazało się, że w przeszłości na naszej planecie panowały znacznie bardziej ekstremalne warunki, niż sądziliśmy.

Dość łatwo jest śledzić okresy zlodowaceń czy okresy wysokich temperatur, gdy palmy rosły w pobliżu biegunów. Jednak poza tym niewiele jest pewnych rzeczy. Szczególnie jeśli chodzi o paleozoik, erę która rozpoczęła się 542 miliony lat temu. Pierścienie drzew pozwalają na śledzenie temperatur na przestrzeni tysięcy lat, w rdzeniach lodowców zapisane są dane z około miliona lat. Dlatego prace nad odtworzeniem dawnego klimatu są niezwykle trudne.

Specjaliści zajmujący się paleoklimatem wykorzystują różne metody pomiarowe, różne metody korekty błędów, korzystają z różnych materiałów. Jedni odtwarzają klimat sprzed milionów lat na podstawie skamieniałych liści, inni na podstawie wzrostu skamieniałych koralowców. Często uzyskują sprzeczne wyniki. Nie rozmawiamy ze sobą zbyt dużo, przyznaje paleoklimatolog Dana Royer z Wesleyan University. Huber i Wing postanowili to zmienić i powołali do życia luźną grupę naukową o nazwie Phantastic, której celem jest zebranie i zweryfikowanie różnych danych. Pomysł jej powołania spodobał się wielu naukowcom, przyznaje Dan Lunt z Uniwersytetu w Bristolu, który specjalizuje się w modelowaniu paleoklimatu. Dodatkową zachętą dla naukowców było przypuszczenie, że jeśli uda się dobrze określić klimat, jaki panował w przeszłości oraz nałożyć na to stężenie CO2 w atmosferze, będzie można udoskonalić współczesne modele klimatyczne i lepiej określić, jak dwutlenek węgla wpływa na klimat.

Do szacunku dawnych temperatur można wykorzystywać izotopy tlenu uwięzione w skamieniałych muszlach na dnie oceanów. Jako, że molekuły wody zawierające lżejsze izotopy szybciej parują i zostają uwięzione w lodzie, stosunek ciężkich i lekkich izotopów w skamielinach wskazuje na globalną ilość lodu, z czego można zgrubnie wyliczać temperatury.

Jednak tutaj pojawia się kolejny problem. W niewielu miejscach na świecie mamy do czynienia z dnem oceanicznym starszym niż 100 milionów lat. Ciągły ruch płyt tektonicznych bez przerwy „odnawia” dno oceanów. Geochemik Ethan Grossman z Texas A&M University bada morskie skamieniałości znajdowane na lądach. To głównie szczątki ramienionogów, z których najstarsze pochodzą sprzed 540 milionów lat. Większość z nich żyła w płytkich morzach, które formowały się wewnątrz dawnych superkontynentów. Żeby jednak używać ich do oceny temperatur, trzeba przyjąć założenie, że stosunek izotopów tlenu w morzach przed milionami lat był taki, jak we współczesnych oceanach.

Problem ten znany jest specjalistom od dziesięcioleci. Jednak grupa Phantastic postanowiła podejść do niego w nowatorskich sposób. Wykorzystali nową technikę mierzącą zawartość dwóch lub więcej połączonych razem rzadkich izotopów. Za pomocą bardzo czułych spektrometrów mas analizowali skamieniałości pod kątem obecności w nich molekuł zawierających ciężki izotop tlenu powiązany z ciężkim izotopem węgla. Takie molekuły częściej występują w niskich temperaturach. Problem w tym, że jeśli skamieniałość była wystawiona na działanie wysokiej temperatury lub ciśnienia, to uzyskane wyniki będą mylące. Na szczęście naukowcy odkryli sposób na odróżnienie tych zmienionych skamieniałości. Udaliśmy się do miejsca, w którym mogliśmy przeprowadzić badania, stwierdzili naukowcy.

Poszukiwaniami połączonych ciężkich izotopów zajęła się geobiolog Kristin Bergmann z MIT we współpracy z geochemikiem Gregorym Henkesem z Uniwersytetu Stanu Nowy Jork i innymi uczonymi. W czasie swoich badań dokonali odkrycia, które trudno określić inaczej, niż „szokujące”. Okazało się, że przed 450 milionami lat średnia temperatura wód oceanicznych wynosiła... 35–40 stopni Celsjusza. To o ponad 20 stopni więcej, niż obecnie. I w takich, wydawałoby się niekorzystnych, warunkach, życie w oceanach rozkwitało, a nawet różnicowało się. Dla biologów to coś, z czym nie potrafią sobie poradzić. Dla współczesnych organizmów są to ekstremalne temperatury, mówi Grossman.

Pozostało jeszcze przełożyć uzyskane lokalne wyniki na dane dla całego globu. Jeden z członków grupy Phantastic wpadł na prosty pomysł: wystarczy sprawdzić, jak wyglądała wówczas pokrywa lodowa na Ziemi, by dowiedzieć się, pomiędzy temperaturami wód na równiku i w pobliżu biegunów istniała aż tak wielka różnica.

Inni członkowie Phantastic wykorzystują zdobyte dane do lepszego skalibrowania modeli klimatycznych opisujących dawny klimat i testują modele przeprowadzając setki symulacji by sprawdzić, która z nich najlepiej zgadza się z danymi uzyskanymi z innych źródeł.

Niestety, Wingowi i Hubnerowi skończył się czas i muszą otwierać wystawę. Dlatego zaprezentują na niej wykres temperatur w wersji beta. To połączenie różnego rodzaju obserwacji, różnego rodzaju modeli, różnego rodzaju procedur badawczych i różnych założeń, przyznaje Wing. Jednak grupa Phantastic nie kończy pracy, a wersja beta zostanie zastąpiona gotową wersją wykresu gdy tylko będzie możliwe jej stworzenie. Jednak, jak podkreślają uczeni, nawet wersja beta powinna otworzyć ludziom oczy. To pokazuje, jak łatwo Ziemia może wejść w okres wysokich temperatur. Bo już takie okresy się zdarzały, mówi Grossman.


« powrót do artykułu

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
      Cyfrowa rekonstrukcja mięśni słynnej Lucy, przedstawicielki gatunku Australopithecus afarensis, pokazuje, że potężna mięśnie nóg i miednicy były przystosowane do chodzenia pod drzewach, ale mięśnie kolan pozwalały na przyjęcie w pełni wyprostowanej postawy. Lucy żyła na terenie dzisiejszej Etiopii przed ponad 3 milionami lat. Jej skamieniałe szczątki odkryto w latach 70. ubiegłego wieku. Teraz doktor Ashleigh Wiseman z Wydziału Archeologii Cambridge University wykonała trójwymiarową rekonstrukcję jej mięśni.
      Lucy to przykład jednego z najlepiej zachowanych szkieletów rodzaju Australopithecus. Doktor Wiseman wykorzystała opublikowane ostatnio dane i była w stanie odtworzyć po 36 mięśni w każdej z nóg Lucy. Symulacja wykazała, że australopitek był znacznie mocnej umięśniony niż człowiek współczesny. Na przykład główne mięśnie w łydkach i udach były dwukrotnie większe niż u H. sapiens. My mamy znacznie większy stosunek tłuszczu do mięśni. U człowieka współczesnego mięśnie stanowią 50% masy uda. U Lucy było to nawet 74%.
      Paleoantropolodzy sprzeczają się, jak Lucy chodziła. Według jednych, jej sposób poruszania się przypominał kaczy chód, jaki widzimy u szympansów, gdy chodzą na dwóch nogach. Zdaniem innych, jej ruchy były bardziej podobne do naszego chodu w pozycji całkowicie wyprostowanej. W ciągu ostatnich 20 lat przewagę zaczęła zdobywać ta druga opinia. Badania Wiseman to kolejny argument za w pełni wyprostowaną Lucy. Wynika z nich bowiem, że mięśnie prostowniki stawu kolanowego, do których należą mięsień czworogłowy uda, naprężacz powięzi szerokiej uda, krawiecki i stawowy kolana, i dźwignia jaką zapewniały, pozwalały na wyprostowanie kolana w takim samym stopniu jak u zdrowego H. sapiens.
      Możemy stwierdzić zdolność Lucy do poruszania się w pozycji wyprostowanej tylko wówczas, jeśli zrekonstruujemy mięśnie i sposób ich pracy. Obecnie jesteśmy jedynym zwierzęciem, które jest w stanie stać w pozycji wyprostowanej z wyprostowanymi kolanami. Budowa mięśni Lucy wskazuje, że poruszała się w pozycji wyprostowanej równie sprawnie jak my. Także wówczas, gdy przebywała na drzewie. Lucy prawdopodobnie poruszała się w sposób, jakiego obecnie nie obserwujemy u żadnego żyjącego gatunku, mówi Wiseman.
      Australopithecus afarensis żył na rozległych sawannach oraz w gęstych lasach. Wykonana przez Wiseman rekonstrukcja pokazuje, że w obu tych środowiskach poruszał się równie sprawnie.
      Rekonstrukcja mięśni była już wykorzystywana na przykład do oceny prędkości biegu gatunku Tyrannosaurus rex. Wykorzystując podobną technikę do badania naszych przodków możemy odkryć całe spektrum sposobów poruszania się, które napędzały naszą ewolucję. W tym i te zdolności, które utraciliśmy, mówi Wiseman.

      « powrót do artykułu
    • By KopalniaWiedzy.pl
      Specjaliści z Wydziału Medycyny Weterynaryjnej Uniwersytetu Przyrodniczego we Wrocławiu (UPWr) zrekonstruują część dzioba samicy dzioboroga abisyńskiego (Bucorvus abyssinicus) z ZOO Łódź. Joanna, bo tak ptak ma na imię, uległa kiedyś wypadkowi i połamała sobie dziób. Obecna proteza nie jest, niestety, trwała. Ostatnio dzioboróg przeszedł w Klinice Chirurgii UPWr tomografię dzioba.
      Dziób, poza tym, że jest „paszczą” do jedzenia, pełni jeszcze wiele innych funkcji: [jest wykorzystywany do] pielęgnowania upierzenia, budowania gniazda, wychowywania młodych. Jest jak twarz i dłonie naraz dla człowieka – opowiada dr Anna Bunikowska, lekarka weterynarii w Miejskim Ogrodzie Zoologicznym w Łodzi.
      Dr Tomasz Piasecki, adiunkt z Katedry Epizootiologii z Kliniką Ptaków i Zwierząt Egzotycznych UPWr, wyjaśnia, że wykonanie dobrej i trwałej protezy nie jest wcale łatwe. Wcześniej naukowcy wypożyczyli okaz z Muzeum Przyrodniczego Uniwersytetu Wrocławskiego i wykonali tomografię jego kompletnego dzioba. [...] Dziś wykonaliśmy tomograf dzioba Joanny i na tej podstawie będziemy mogli przystąpić do projektu protezy. Musimy się też zastanowić, jak potem tę protezę przymocować. Dziób będzie prawdopodobnie wydrukowany w [...] 3D z odpowiedniego tworzywa i koniecznym będzie lekkie jego skrócenie, by móc go stabilnie zamocować - podkreśla specjalista.
      Prace i przygotowania jeszcze trochę potrwają. Zgodnie z planem, zabieg rekonstrukcji ma zostać przeprowadzony w klinice UPWr za 1-1,5 miesiąca.
      Dziobórg (in. dzioborożec) abisyński występuje w środkowej Afryce na południe od Sahelu.  Samce są nieco większe od samic. Gatunek ten zamieszkuje sawanny, regiony kamieniste, a także półpustynne zakrzewienia. Lubi krótszą roślinność, która ułatwia mu żerowanie na bezkręgowcach i małych kręgowcach (ptak odżywia się m.in. pająkami, gąsienicami, żółwiami czy jaszczurkami). B. abyssinicus jest narażony na wyginięcie.

      « powrót do artykułu
    • By KopalniaWiedzy.pl
      Po raz czwarty z rzędu światowe oceany pobiły rekordy ciepła. Kilkunastu naukowców z Chin, USA, Nowej Zelandii, Włoch opublikowało raport, z którego dowiadujemy się, że w 2022 roku światowe oceany – pod względem zawartego w nich ciepła – były najcieplejsze w historii i przekroczyły rekordowe maksimum z roku 2021. Poprzednie rekordy ciepła padały w 2021, 2020 i 2019 roku. Oceany pochłaniają nawet do 90% nadmiarowego ciepła zawartego w atmosferze, a jako że atmosfera jest coraz bardziej rozgrzana, coraz więcej ciepła trafia do oceanów.
      Lijing Cheng z Chińskiej Akademii Nauk, który stał na czele grupy badawczej, podkreślił, że od roku 1958, kiedy to zaczęto wykonywać wiarygodne pomiary temperatury oceanów, każda dekada była cieplejsza niż poprzednia, a ocieplenie przyspiesza. Od końca lat 80. tempo, w jakim do oceanów trafia dodatkowa energia, zwiększyło się nawet 4-krotnie.
      Z raportu dowiadujemy się, że niektóre obszary ocieplają się szybciej, niż pozostałe. Swoje własne rekordy pobiły Północny Pacyfik, Północny Atlantyk, Morze Śródziemne i Ocean Południowy. Co gorsza, naukowcy obserwują coraz większą stratyfikację oceanów, co oznacza, że wody ciepłe i zimne nie mieszają się tak łatwo, jak w przeszłości. Przez większą stratyfikację może pojawić się problem z transportem ciepła, tlenu i składników odżywczych w kolumnie wody, co zagraża ekosystemom morskim. Ponadto zamknięcie większej ilości ciepła w górnej części oceanów może dodatkowo ogrzać atmosferę. Kolejnym problemem jest wzrost poziomu wód oceanicznych. Jest on powodowany nie tylko topnieniem lodu, ale również zwiększaniem objętości wody wraz ze wzrostem jej temperatury.
      Ogrzewające się oceany przyczyniają się też do zmian wzorców pogodowych, napędzają cyklony i huragany. Musimy spodziewać się coraz bardziej gwałtownych zjawisk pogodowych i związanych z tym kosztów. Amerykańska Administracja Oceaniczna i Atmosferyczna prowadzi m.in. statystyki dotyczące gwałtownych zjawisk klimatycznych i pogodowych, z których każde przyniosło USA straty przekraczające miliard dolarów. Wyraźnie widać, że liczba takich zjawisk rośnie, a koszty są coraz większe. W latach 1980–1989 średnia liczba takich zjawisk to 3,1/rok, a straty to 20,5 miliarda USD/rok. Dla lat 1990–1999 było to już 5,5/rok, a straty wyniosły 31,4 miliarda USD rocznie. W ubiegłym roku zanotowano zaś 18 takich zjawisk, a straty sięgnęły 165 miliardów dolarów.

      « powrót do artykułu
    • By KopalniaWiedzy.pl
      Troje studentów architektury Politechniki Wrocławskiej (PWr) przygotowało koncepcję rekonstrukcji jednej z najbardziej zagadkowych budowli na Dolnym Śląsku - średniowiecznego zamku widma w Bardzie.
      W ramach zajęć rekonstrukcją warowni zajęli się Barbara Całko, Magdalena Ambroszko i Michał Grzywaczewski. Studenci pracowali pod kierunkiem dr. Rolanda Mruczka.
      Do czasów współczesnych z zamku w Bardzie zachowały się jedynie fragmenty partii fundamentowych, niewielkie pozostałości murów obronnych i odkopana półkolista klatka schodowa prowadząca do podpiwniczenia. Jak wyjaśnia Całko, bazując tylko na tym, trudno byłoby odtworzyć, jak warownia wyglądała. Stworzenie koncepcji jej bryły wymagało więc gruntownego i krytycznego przejrzenia materiałów źródłowych, których nie było zbyt wiele, a przede wszystkim szukania poszlak, wskazówek i podobieństw wśród innych obiektów o takim samym przeznaczeniu i chronologii. Studenci prowadzili swego rodzaju śledztwo, a w jego trakcie konsultowali się z naukowcami z uczelni.
      Oprócz tego Całko, Ambroszko i Grzywaczewski udali się osobiście do Barda, by przeprowadzić inwentaryzację i wykonać fotografie.
      Jedna z najbardziej zagadkowych budowli na Dolnym Śląsku
      Opisywany zamek powstał na początku XIV w. Wydaje się, że wykorzystywano go do ochrony strefy nadgranicznej. Mógł też pełnić funkcję książęcej komory celnej.
      Prawdopodobnie warownia ucierpiała podczas wojen husyckich. Pod koniec XVI w. ostatecznego zniszczenia dokonało trzęsienie ziemi. W pewnym momencie budowla stała się źródłem materiałów budowlanych dla innych obiektów w okolicy. Z biegiem lat zniknęła bez śladu...
      Aż do 1982 r. nie wiedziano na pewno, gdzie dokładnie [zamek] się znajdował. Sprawy nie ułatwiał fakt, że dopiero w 1934 r. dr Clausnitzer odkrył wymieniane w 1096 i 1155 r. dwa grody kasztelańskie w Bardzie, dość szczegółowo rozpoznane archeologicznie w latach 80. XX w. Istnienie trzeciego obiektu obronnego uznano za mało prawdopodobne, zwłaszcza że zamek nie był wymieniany przez źródła historyczne. Tymczasem już w końcu XIX w. badacz Oscar Vug znalazł na Górze Bardzkiej zagłębienie, które uznano za studnię. Jej mit do dzisiaj jest powielany. Niewykluczone, że było to po prostu wnętrze zamkowej wieży [obronnej], której kolisty fundament o średnicy 10,1 m odkryto w całości dopiero w trakcie wykopalisk dzięki archeologom Czesławowi Francke i Jerzemu Lodowskiemu - opowiada dr Mruczek.
      Koncepcje rekonstrukcji zamku w Bardzie
      Autorem pierwszej koncepcji rekonstrukcji jest uczestniczący w wykopaliskach prof. Ernest Niemczyk z PWr; datuje się ona na lata 80. XX w. Później powstawały też inne wizje warowni. W Muzeum Miejskim Wrocławia znajduje się makieta zaprojektowana przez muzealnego archeologa dr. Pawła Maderę i wykonana przez inną pracownicę Muzeum Annę Gąsior. Konsultantem projektu był dr Artur Boguszewicz z Uniwersytetu Wrocławskiego.
      Model bryłowy naszych studentów spotkał się z dużym zainteresowaniem i bardzo dobrym przyjęciem w środowisku archeologów i architektów, bo niejako „przywrócił zamek do życia”. Sprawił, że obiekt zmaterializował się. Rekonstrukcja studentów jest bardzo fotograficzna, nie trzeba sobie zbyt wiele „dowyobrażać”. Studenci po raz pierwszy podjęli też próbę odtworzenia sąsiedniego podzamcza - podkreśla dr Mruczek.
      Studencki model bryłowy
      Ponieważ materiałów źródłowych było mało, a z zamku również niewiele pozostało, studenci musieli się przyjrzeć podobnym budowlom z tego samego okresu: zamkom w Będzinie, Cisach, Frymburku, Wleniu i Bolesławcu nad Prosną.
      Wg nich, zamek typu sasko-heskiego składał się z wieży mieszkalnej o wysokości ~15 m, bergfriedu (czyli wieży ostatecznej obrony) o wysokości ok. 22 m, pięciu pomieszczeń towarzyszących i muru obwodowego z furtą.
      Całko, Ambroszko i Grzywaczewski przyjęli 5 najbardziej prawdopodobnych rozwiązań układu przestrzennego zamku. Rozważono 2 wersje bergfriedu (wieży typu stołp): 1) z hurdycją, czyli drewnianą galerią nadwieszoną u szczytu, lub 2) blankami, in. krenelażem. Studenci założyli, że jedynym wejściem do zamku właściwego była furta od strony południowo-wschodniej; można ją było pokonać wyłącznie pieszo. Wg nich, mury obronne miały ok. 10 m wysokości i były wyposażone w przedpiersie z krenelażem. Uznaliśmy również, że mur obwodowy zamku musiał mieć przyporę, ponieważ postawiono go na skale i to w dodatku na stromym zboczu. W naszej koncepcji umieściliśmy ją tam, gdzie nachylenie terenu było największe – tłumaczy Całko.
      Jak napisano w komunikacie prasowym PWr, na zajęciach z metodologii badań naukowych inni studenci przygotowywali modele w formie wizualizacji dla zamków: w Bolkowie, we Wleniu, Chojnowie, na Ślęży, w Prochowicach, Grodźcu, zamków Chojnik, Cisy, Rogowiec, Radosno, Bolczów w Janowicach Wielkich, dworu obronnego w Sędziszowej koło Świerzawy oraz zamku lewobrzeżnego we Wrocławiu, kaplicy zamkowej w Legnicy i legnickiego zamku jako całości.
      Ćwierćwiecze archeologii architektury w praktyce
      Takie rekonstrukcje są tworzone już od ćwierćwiecza. Z inicjatywą praktycznych wyzwań dla młodych architektów-historyków i konserwatorów z zacięciem badawczym [...] wyszli profesorowie Jerzy Rozpędowski i Stanisław Medeksza, którzy zaczęli przygotowywać studentów i doktorantów do pracy badawczej w misjach archeologicznych w basenie Morza Śródziemnego.
      Początkowo w ramach zajęć studenci przygotowywali makiety kartonowe, w ostatnich latach, oprócz rekonstrukcji wirtualnych, coraz popularniejsze stają się zaś modele uzyskane za pomocą drukarek 3D.
      Warto zapoznać się z niektórymi pracami z lat ubiegłych, np. z rekonstrukcją zburzonego w 1956 r. budynku Starej Rzeźni Miejskiej (przy ul. Łaziennej we Wrocławiu), koncepcją przemian bryły Katedry św. Jana Chrzciciela we Wrocławiu (od XII do XIV w.) czy rekonstrukcją średniowiecznej Bramy Ziębickiej w Strzelinie.

      « powrót do artykułu
    • By KopalniaWiedzy.pl
      By uświetnić otwarcie wyremontowanego muzeum, dr Giulia Boetto, badaczka z Camille Jullian Centre (CNRS/Aix-Marseille Université), koordynowała rekonstrukcję 3D trzech drewnianych łodzi, znalezionych ok. 60 lat temu podczas wykopalisk w porcie rzymskim Portus (Portus Augustis Ostiensis). Łodzie - rybacką, małą żaglówkę i lichtugę - wykorzystywano między II a wczesnym V w. n.e.
      Gdy łodzie porzucono, z biegiem lat przykryła je warstwa osadów. Warunki beztlenowe sprawiły, że zachowały się aż do naszych czasów i mogły trafić do muzeum.
      Za pomocą najnowocześniejszych technik sporządzono cyfrową dokumentację drewnianych szczątków. By uzyskać modele 3D, Boetto nawiązała współpracę z marsylskim start-upem Ipso Facto. Pierre Poveda pomógł zaś odtworzyć brakujące elementy (wykorzystał do tego porównania archeologiczne i dokumentację obrazową).
      Do końca roku rekonstrukcje będzie można podziwiać w Museo delle Navi w Parku Archeologicznym Starożytnej Ostii. Wystawa pozwoli poznać techniki konstruowania starożytnych łodzi, a także wirtualnie nawigować po starożytnym kompleksie portowym.

      « powrót do artykułu
  • Recently Browsing   0 members

    No registered users viewing this page.

×
×
  • Create New...