Gęste antarktyczne wody powracają na Atlantyk. Naukowcy zaskoczeni zmianą trendu
-
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
Inwazyjna bezskrzydła muchówka Eretmoptera murphyi, która skolonizowała antarktyczną wyspę Signy na Orkadach Południowych, wywołuje znaczące zmiany składu gruntu na wyspie, donoszą naukowcy z British Antarctic Survey i University of Birmingham. Zmiany, które mogą przygotować grunt pod migrację i przetrwanie na wyspie innych inwazyjnych gatunków.
Muchówka żywi się martwą materią organiczną, gwałtownie przyspieszając jej rozkład. Z badań wynika, że na tych obszarach, gdzie E. murphyi występuje, poziom azotanów jest 3-5-krotnie wyższy niż tam, gdzie występują wyłącznie rodzime bezkręgowce.
Gleba w Antarktyce jest bardzo uboga w składniki odżywcze, gdyż procesy rozkładu zachodzą tam bardzo powoli. Te składniki są w glebie, ale dopiero inwazyjna Eretmoptera murphyi je uwolniła. Ten gatunek działa tutaj jak inżynier gleby, podobnie do dżdżownic w klimacie umiarkowanym, mówi doktor Jesamine Barlett, główna autorka badań.
Eretmoptera murphyi to gatunek rodzimy dla Georgii Południowej. Został on wprowadzony na Signy przypadkiem podczas eksperymentu botanicznego w latach 60. XX wieku. O tym, że gatunek zadomowił się na wyspie naukowcy dowiedzieli się 20 lat później. Wcześniej jedynymi żyznymi miejscami na Signy były te, w których na brzeg wychodziły gatunki wodno-lądowe, jak pingwiny czy mirungi. Teraz okazuje się, że poziom azotanów w miejscach skolonizowanych przez inwazyjne muchówki jest taki sam, jak tam, gdzie przebywają kolonie mirung. Populacja larw muchówek przekracza w niektórych miejscach 20 000 osobników na metr kwadratowy.
Inwazyjny owad jest rozprzestrzeniany na butach turystów i naukowców. Stopniowo kolonizuje coraz większe obszary wyspy. Co więcej, przez jakiś czas może przetrwać w wodzie, co budzi obawy, że skolonizuje inne wyspy.
Szczególną cechą Antarktyki jest fakt, że dotarło tu bardzo mało gatunków inwazyjnych. Priorytetem jest ochrona i zachowanie oryginalnego ekosystemu tego obszaru. Jednak to badanie pokazuje, że największe ze zwierząt mogą mieć gigantyczny wpływ na środowisko, mówi profesor ekologii Peter Convey z BAS. Antarktyka broniła się dotychczas przed inwazyjnymi gatunkami dzięki niskim temperaturom, niskiej wilgotności i ubóstwem składników odżywczych. Teraz, w obliczu ocieplającego się klimatu oraz inwazyjnej muchówki, która uwalnia do gleby składniki odżywcze, Antarktyka może być narażona na inwazje kolejnych obcych gatunków.
Więcej na temat kolonizowania Signy przez Eretmoptera murphyi można przeczytać na łamach Soil Biology and Biochemistry.
« 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
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.