Zaloguj się, aby obserwować tę zawartość
Obserwujący
0
Wielkie burze geomagnetyczne zdarzają się częściej niż sądzono
dodany przez
KopalniaWiedzy.pl, w Nauki przyrodnicze
-
Podobna zawartość
-
przez KopalniaWiedzy.pl
Inżynierowie lotniczy i kosmiczni z MIT odkryli, że sposób, w jaki emisja gazów cieplarnianych wpływa na atmosferę, zmniejszy liczbę satelitów, które można będzie umieścić na niskiej orbicie okołoziemskiej (LEO). Na łamach Nature Sustainability stwierdzają, że rosnąca emisja gazów cieplarnianych zmniejsza zdolność atmosfery do usuwania odpadków krążących wokół Ziemi.
Badacze zauważyli, że dwutlenek węgla i inne gazy cieplarniane powodują, iż górne warstwy atmosfery się kurczą. Głównie interesuje ich termosfera, w której krąży Międzynarodowa Stacja Kosmiczna i większość satelitów. Gdy termosfera się kurczy, jej zmniejszająca się gęstość prowadzi do zmniejszenia oporów, a to właśnie opór aerodynamiczny jest tym czynnikiem, który powoduje, że kosmiczne śmieci – chociażby pozostałości po nieczynnych satelitach – opadają w kierunku Ziemi i płoną w atmosferze. Mniejszy opór oznacza, że odpady takie będą dłużej znajdowały się na orbicie, zatem ich liczba będzie rosła, a to zwiększa ryzyko kolizji z działającymi satelitami i innymi urządzeniami znajdującymi się w tych samych rejonach.
Naukowcy przeprowadzili symulacje, których celem było sprawdzenie, jak emisja dwutlenku węgla wpłynie na górne partie atmosfery i astrodynamikę. Wynika z nich, że do roku 2100 pojemność najpopularniejszych regionów orbity zmniejszy się o 50–66 procent właśnie z powodu gazów cieplarnianych.
Nasze zachowanie na Ziemi w ciągu ostatnich 100 lat wpływa na to, w jaki sposób będziemy używali satelitów przez kolejnych 100 lat, mówi profesor Richard Linares z Wydziału Aeronautyki i Astronautyki MIT. Emisja gazów cieplarnianych niszczy delikatną równowagę górnych warstw atmosfery. Jednocześnie gwałtownie rośnie liczba wystrzeliwanych satelitów, szczególnie telekomunikacyjnych, zapewniających dostęp do internetu. Jeśli nie będziemy mądrze zarządzali satelitami i nie ograniczymy emisji, orbita stanie się zbyt zatłoczona, co będzie prowadziło do większej liczby kolizji i większej liczby krążących na niej szczątków, dodaje główny autor badań, William Parker.
Termosfera kurczy się i rozszerza w 11-letnich cyklach, związanych z cyklami aktywności słonecznej. Gdy aktywność naszej gwiazdy jest niska, do Ziemi dociera mniej promieniowania, najbardziej zewnętrzne warstwy atmosfery tymczasowo się ochładzają i kurczą. W okresie zwiększonej aktywności słonecznej są one cieplejsze i rozszerzają się.
Już w latach 90. naukowcy stworzyli modele, z których wynikało, że w miarę ocieplania się klimatu na Ziemi, górne warstwy atmosfery będą się schładzały, co doprowadzi do kurczenia się termosfery i zmniejszania jej gęstości.
W ciągu ostatniej dekady nauka zyskała możliwość precyzyjnych pomiarów oporu aerodynamicznego działającego na satelity. Pomiary te pokazały, że termosfera kurczy się w odpowiedzi na zjawisko wykraczające poza naturalny 11-letni cykl. Niebo dosłownie spada, w tempie liczonych w dziesięcioleciach. A widzimy to na podstawie zmian oporów doświadczanych przez satelity, wyjaśnia Parker.
Naukowcy z MIT postanowili sprawdzić, w jaki sposób to zmierzone zjawisko wpłynie na liczbę satelitów, które można bezpiecznie umieścić na niskiej orbicie okołoziemskiej. Ma ona wysokość do 2000 kilometrów nad powierzchnią Ziemi. Obecnie na orbicie tej znajduje się ponad 10 000 satelitów. Ich liczba jest już tak duża, że operatorzy satelitów standardowo muszą wykonywać manewry unikania kolizji. Każda taka kolizja oznacza nie tylko zniszczenie satelity, ale też pojawienie się olbrzymiej liczby szczątków, które będą krążyły na orbicie przez kolejne dekady i stulecia, zwiększając ryzyko kolejnych kolizji.
W ciągu ostatnich 5 lat ludzkość umieściła na LEO więcej satelitów, niż przez wcześniejszych 60 lat. Jednym z głównych celów badań było sprawdzenie, czy sposób, w jaki obecnie prowadzimy działania na niskiej orbicie okołoziemskiej można będzie utrzymać w przyszłości. Naukowcy symulowali różne scenariusze emisji gazów cieplarnianych i sprawdzali, jak wpływa to na gęstość atmosfery i opór aerodynamiczny. Następnie dla każdego z tych scenariuszy sprawdzali jego wpływ na astrodynamikę i ryzyko kolizji w zależności od liczby obiektów znajdujących się na orbicie. W ten sposób obliczali „zdolność ładunkową” orbity. Podobnie jak sprawdza się, ile osobników danego gatunku może utrzymać się w danym ekosystemie.
Z obliczeń wynika, że jeśli emisja gazów cieplarnianych nadal będzie rosła, to liczba satelitów, jakie można umieścić na wysokości od 200 do 1000 kilometrów nad Ziemią będzie o 50–66 procent mniejsza niż w scenariuszu utrzymania poziomu emisji z roku 2000. Jeśli „zdolność ładunkowa” orbity zostanie przekroczona, nawet lokalnie, dojdzie do całej serii kolizji, przez co pojawi się tyle szczątków, że orbita stanie się bezużyteczna.
Autorzy badań ostrzegają, że niektóre regiony orbity już zbliżają się do granicy ich „zdolności ładunkowej”. Dzieje się tak głównie przez nowy trend, budowanie megakonstelacji olbrzymiej liczby małych satelitów, takich jak Starlink SpaceX.
Polegamy na atmosferze, która oczyszcza orbitę z pozostawionych przez nas odpadów. Jeśli atmosfera się zmienia, zmienia się też środowisko, w którym znajdują się odpady. Pokazujemy, że długoterminowe możliwości usuwania odpadów z orbity są uzależnione od zmniejszenia emisji gazów cieplarnianych, podsumowuje Richard Linares.
Specjaliści szacują, że obecnie na orbicie znajduje się 40 500 odpadków o rozmiarach większych niż 10 cm, 1 milion 100 tysięcy odpadków wielkości od 1 do 10 cm oraz 130 milionów śmieci wielkości od 1 mm do 1 cm. Nawet te najmniejsze odpady stanowią duże zagrożenie. Średnia prędkość kolizji, do jakich między nimi dochodzi, to 11 km/s czyli około 40 000 km/h.
« powrót do artykułu -
przez KopalniaWiedzy.pl
Naukowcy z Curtin University School of Earth and Planetary Sciences i Geological Survey of Western Australia, odkryli najstarszy na Ziemi krater uderzeniowy. Znaleźli go na obszarze North Pole Dome znajdującym się w regionie Pilbara, w którym znajdują się najstarsze skały na naszej planecie. Krater powstał 3,5 miliarda lat temu.
Przed naszym odkryciem najstarszy znany krater uderzeniowy na Ziemi liczył sobie 2,2 miliarda lat, mówi profesor Tim Johnson i dodaje, że znalezienie starszego krateru w dużym stopniu wpływa na założenie dotyczące historii Ziemi.
Krater zidentyfikowano dzięki stożkom zderzeniowym. To struktura geologiczna, która powstaje w wyniku szokowego przekształcenia skał. Stożki powstają w pobliżu kraterów uderzeniowych czy podziemnych prób jądrowych. W badanym miejscu stożki powstały podczas upadku meteorytu pędzącego z prędkością ponad 36 000 km/h. Było to potężne uderzenie, w wyniku którego powstał krater o średnicy ponad 100 kilometrów, a wyrzucone szczątki rozprzestrzeniły się po całej planecie.
Wiemy, że takie zderzenia często miały miejsce na wczesnych etapach powstawania Układu Słonecznego. Odkrycie tego krateru i znalezienie innych z tego samego czasu może nam wiele powiedzieć o pojawieniu się życia na Ziemi. Kratery uderzeniowe tworzą bowiem środowisko przyjazne mikroorganizmom, takie jak zbiorniki z gorącą wodą, dodaje profesor Chris Kirkland.
Olbrzymia ilość energii, jaka wyzwoliła się podczas uderzenia, mogła mieć wpływ na kształt młodej skorupy ziemskiej, wciskając jedne jej części pod drugie lub wymuszając ruch magmy w górę. Uderzenie mogło tez przyczynić się do powstania kratonu, dużego stabilnego fragmentu skorupy ziemskiej, będącego zalążkiem kontynentu.
« powrót do artykułu -
przez KopalniaWiedzy.pl
Hel jest, po wodorze, najbardziej rozpowszechnionym pierwiastkiem we wszechświecie. Jest jednak najmniej aktywnym pierwiastkiem chemicznym, dlatego też niemal cały hel, który mógł kiedykolwiek istnieć na Ziemi uleciał w przestrzeń kosmiczną, gdyż nie utworzył związków z żadnym innym pierwiastkiem. Taki przynajmniej pogląd panował do tej pory, a teraz może się on zmienić. Naukowcy z Japonii i Tajwanu wykazali właśnie, że w warunkach wysokiego ciśnienia hel może wiązać się z żelazem, co może oznaczać, że olbrzymie ilości helu występują w jądrze Ziemi. Jeśli tak jest, odkrycie to będzie miało olbrzymie znaczenie dla opisu wnętrza naszej planety i może wpłynąć na rozumienie mgławicy, z której powstał Układ Słoneczny.
W skałach wulkanicznych od dawna wykrywany jest 3He. Izotop ten, w przeciwieństwie do znacznie bardziej rozpowszechnionego 4He, nie powstaje na Ziemi. Uważa się, że głęboko w ziemskim płaszczu istnieją pierwotne materiały, które go zawierają. Eksperymenty przeprowadzone przez japońsko-tajwański zespół rzucają wyzwanie temu przekonaniu.
Od wielu lat badam procesy geologiczne i chemiczne zachodzące w głębi Ziemi. Biorąc pod uwagę panujące tam temperatury i ciśnienie, prowadzimy eksperymenty, które odzwierciedlają te warunki. Często więc korzystamy z rozgrzewanej laserowo komory diamentowej, mówi profesor Kei Hirose z Uniwersytetu Tokijskiego.
W tym przypadku naukowcy miażdżyli w imadle diamentowym żelazo i hel. Poddawali je oddziaływaniu ciśnienia od 5 do 54 gigapaskali i temperatury o 1000 do 2820 kelwinów. Okazało się, że żelazo w takich warunkach zawiera nawet 3,3% helu. To tysiące razy więcej, niż uzyskiwano we wcześniejszych podobnych eksperymentach. Profesor Hirose podejrzewa, że częściowo odpowiada za to któryś z nowych elementów eksperymentu.
Hel bardzo łatwo ucieka do otoczenia w standardowych warunkach temperatury i ciśnienia. Musieliśmy coś wymyślić, by uniknąć tego podczas pomiarów. Mimo, że sam eksperyment prowadziliśmy przy bardzo wysokich temperaturach, pomiarów dokonywaliśmy w warunkach kriogenicznych. W ten sposób uniknęliśmy ucieczki helu i mogliśmy go wykrywać w żelazie, wyjaśnia uczony. Badania wykazały, że hel został wbudowany w strukturę krystaliczną żelaza i pozostawał w niej nawet, gdy ciśnienie uległo zmniejszeniu.
Wyniki eksperymentu oznaczają, że w jądrze Ziemi może znajdować się hel z mgławicy, która utworzyła Układ Słoneczny. Jeśli tak, to znaczy, że znajduje się tam gaz z mgławicy, a zawierał on też wodór. To zaś może oznaczać, że przynajmniej część wody na naszej planecie pochodzi z tego pierwotnego gazu. Niewykluczone zatem, że specjaliści muszą przemyśleć teorie dotyczące formowania się i ewolucji Ziemi.
« powrót do artykułu -
przez KopalniaWiedzy.pl
Niskie średnie temperatury na Ziemi, które umożliwiły uformowanie się pokryw lodowych na biegunach, są czymś rzadkim w historii naszej planety. Nowe badania, przeprowadzone przez zespół pod kierunkiem naukowców z University of Leeds, dowodzą, że aby takie warunki klimatyczne się pojawiły, musi dojść do zbiegu wielu złożonych procesów. Uczeni badali, dlaczego Ziemia przez zdecydowaną większość swojej historii była znacznie cieplejsza niż obecnie i nie istniały na niej pokrywy lodowe na biegunach.
Dotychczas proponowano wiele hipotez, które miały wyjaśnić pojawianie się glacjałów na Ziemi. Mówiono o zmniejszonym wulkanizmie, zwiększonym pochłanianiu atmosferycznego węgla przez roślinność czy też o reakcji dwutlenku węgla ze skałami. Ciepłe warunki klimatyczne farenozoiku zostały przerwane przez dwa długotrwałe okresy ochłodzenia, w tym obecny, trwający od około 34 milionów lat. Te chłodniejsze okresy zbiegają się z niższą zawartością CO2 w atmosferze, jednak nie jest jasne, dlaczego poziom CO2 spada, piszą naukowcy na łamach Science Advances.
Na potrzeby badań stworzyli nowy długoterminowy „Earth Evolution Model”. Jego powstanie było możliwe dzięki ostatnim postępom w technikach obliczeniowych. Model pokazał, że wspomniane ochłodzenia spowodowane były nie pojedynczym procesem, a ich zbiegiem. To wyjaśnia, dlaczego okresy chłodne są znacznie rzadsze od okresów ciepłych.
Wiemy teraz, że powodem, dla którego żyjemy na Ziemi z pokrywami lodowymi na biegunach, a nie na planecie wolnej od lodu, jest przypadkowy zbieg bardzo małej aktywności wulkanicznej i bardzo rozproszonych kontynentów z wysokimi górami, które powodują duże opady i w ten sposób zwiększają usuwanie węgla z atmosfery. Bardzo ważnym wnioskiem z naszych badań jest stwierdzenie, że naturalny mechanizm klimatyczny Ziemi wydaje się faworyzować istnienie gorącego świata z wysokim stężeniem CO2 i brakiem pokryw lodowych, a nie obecny świat z niskim stężeniem CO2, pokryty częściowo lodem, mówi główny autor badań, Andrew S. Meredith. To prawdopodobnie preferencja systemu klimatycznego Ziemi ku gorącemu klimatowi uchroniła naszą planetę przed katastrofalnym całkowitym zamienieniem naszej planety w lodową pustynię. Dzięki niej życie mogło przetrwać.
Drugi z głównych autorów badań, profesor Benjamin Mills zauważa, że z badań płyną bardzo ważne wnioski. "Nie powinniśmy spodziewać się, że Ziemia zawsze powróci do chłodniejszego okresu, jaki charakteryzował epokę przedprzemysłową. Obecna Ziemia, z jej pokrywami lodowymi jest czymś nietypowym w historii planety. Jednak ludzkość zależy od tego stanu. Powinniśmy zrobić wszystko, by go zachować i powinniśmy być ostrożni, czyniąc założenia, że zatrzymując emisję powrócimy do stanu sprzed globalnego ocieplenia. W swojej długiej historii klimat Ziemi był przeważnie gorący. Jednak w czasie historii człowieka był chłodny.
« powrót do artykułu -
przez KopalniaWiedzy.pl
Grupa ekspertów postanowiła odpowiedzieć na pytanie, czy pozaziemska cywilizacja o podobnym do naszego poziomie rozwoju technologicznego, byłaby w stanie wykryć Ziemię i zdobyć dowody na istnienie ludzkości, a jeśli tak, to jakie sygnały mogliby wykryć i z jakiej odległości. Zespół, pracujący pod kierunkiem doktor Sofii Sheikh z SETI Institute, składał się ze specjalistów z projektu Characterizing Atmospheric Technosignatures oraz Penn State Extraterrestrial Intelligence Center.
Do przeprowadzenia analizy – pierwszej tego typu – naukowcy wykorzystali modele teoretyczne. Wykazały one, że pozaziemska cywilizacja z największej odległości mogłaby wykryć sygnały radiowe, takie jak te pochodzące z niedziałającego już Radioteleskopu Arecibo. Obcy mogliby zauważyć je z odległości do 12 000 lat świetlnych. Zatem sygnał taki mogłaby wykryć cywilizacja znajdująca się w połowie odległości między Ziemią a centrum Drogi Mlecznej.
Radioteleskop Arecibo nie istnieje, więc pozostają nam inne sygnały, na podstawie których można nas odnaleźć. Deep Space Network (DSN), używaną przez NASA sieć komunikacyjną do łączenia się z pojazdami przebywającymi w przestrzeni kosmicznej, obcy mogliby zauważyć z odległości 65 lat świetlnych.
Jednak tutaj musimy na chwilę się zatrzymać. W obu tych przypadkach – Arecibo i DSN – musimy pamiętać, że podane odległości są większe niż czas, jaki upłynął od uruchomienia tych urządzeń. Zatem ani pierwszy sygnał z Arecibo nie dotarł jeszcze na odległość 1200 lś, ani sygnału z DSN nie można zauważyć obecnie z odległości 65 lat świetlnych.
Im bliżej Ziemi, tych więcej technosygnatur, sygnałów świadczących o obecności cywilizacji technicznej. I tak sygnatury atmosferyczne, takie jak emisja dwutlenku azotu, są dla nas obecnie łatwiejsze do wykrycia niż były jeszcze dekadę temu. Dzięki takim instrumentom jak Teleskop Webba czy planowany Habitable Worlds Observatory (HWO) możemy zauważyć obcą cywilizację z większej niż wcześniej odległości. Tak więc cywilizacja dysponująca HWO mogłaby dostrzec nas z odległości 5,7 lat świetlnych. To odległość nieco większa, niż dystans dzielący nas od najbliższej gwiazdy, Proximy Centauri. Z podobnej odległości można zarejestrować lasery wycelowane w niebo. Ludzkość czasami korzysta z takich instrumentów jak Deep Space Optical Communications, którego NASA używa do testów technologii komunikacji laserowej w przestrzeni kosmicznej.
Z odległości 4 lat świetlnych można zauważyć sygnały sieci bezprzewodowych LTE. Z kolei sygnał z Voyagera jest widoczny z 0,97 roku świetlnego.
Obcy mogliby wykryć też światła miast. Szczególnie te generowane przez lampy sodowe, które mają unikatowe sygnatury. Ich obserwacja jest możliwa z odległości 0,036 roku świetlnego. To 2275 jednostek astronomicznych, a więc obszar położony w pobliżu wewnętrznych krawędzi Obłoku Oorta.
Z regionów Pasa Kuipera (30–50 au) obcy mogliby odnotować obecność miejskich wysp ciepła, a gdyby mieszkali na Marsie mieliby szansę zauważyć satelity krążące wokół Ziemi.
Celem badań było pokazanie, w jakim miejscu my sami znajdujemy się, jeśli chodzi o możliwość wykrywania technosygnatur świadczących o obecności pozaziemskich cywilizacji. W SETI nigdy nie zakładamy, że życie i poziom rozwoju technologicznego na innych planetach są takie same jak nasze. Jednak ocena naszych możliwości pozwala zobaczyć badania prowadzone przez SETI w odpowiednim kontekście, mówi współautor badań, Macy Huston.
« powrót do artykułu
-
-
Ostatnio przeglądający 0 użytkowników
Brak zarejestrowanych użytkowników przeglądających tę stronę.