Zaloguj się, aby obserwować tę zawartość
Obserwujący
0
Ocean na Plutonie i jądro z serpentynitu? Nowatorska symulacja nadzieją zdalnej geologii planetarnej
dodany przez
KopalniaWiedzy.pl, w Astronomia i fizyka
-
Podobna zawartość
-
przez KopalniaWiedzy.pl
Io, księżyc Jowisza, to najbardziej aktywne pod względem wulkanicznym ciało Układu Słonecznego. Jest on rozmiarów mniej więcej ziemskiego Księżyca, a istnieje na nim około 400 aktywnych wulkanów. Księżyc został odkryty przez Galileusza 8 stycznia 1610 roku, jednak na odkrycie wulkanów trzeba było czekać do 1979 roku. Pierwszy dowód na aktywność wulkaniczną zauważyła Linda Morabito na zdjęciach przesłanych przez sondę Voyager 1.
Od czasu odkrycia Morabito specjaliści zastanawiali się, w jaki sposób lawa zasila wulkany. Czy płytko pod powierzchnią znajduje się ocean lawy, czy też źródła są bardziej zlokalizowane. Wiedzieliśmy, że dane z dwóch bardzo bliskich przelotów sondy Juno powinny pozwolić na bliższe przyjrzenie się temu zagadnieniu, mówi Scott Bolton z Southwest Research Institute w San Antonio.
W grudniu 2023 i lutym 2024 sonda Juno przeleciała w odległości zaledwie 1500 kilometrów od powierzchni Io. Za pomocą radaru dopplerowskiego działającego w dwóch zakresach, zebrała bardzo szczegółowe dane na temat grawitacji księżyca. W ten sposób udało się zebrać bardziej szczegółowe informacje na temat występującego na Io grzania pływowego.
Io znajduje się bardzo blisko gigantycznego Jowisza. Obiegając planetę, doświadcza zmian jej pola grawitacyjnego, które powodują, że księżyc jest bez przerwy ściskany i rozciągany. To zaś wywołuje ciągłe tarcie, roztapiające fragmenty wnętrza księżyca. Wiedzieliśmy, że jeśli pod powierzchnią istnieje ocean magmy, sygnatura grzania pływowego będzie znacznie większa, niż w przypadku bardziej sztywnej struktury wewnętrznej. Zatem, w zależności od danych zebranych przez Juno z pola grawitacyjnego Io, powinniśmy wiedzieć, czy pod powierzchnią księżyca znajduje się ocean, wyjaśnia Bolton.
Naukowcy porównali dane z Juno z dwoma wcześniejszymi przelotami wykonanymi przez inne misje i stwierdzili, że Io nie posiada oceanu magmy. Z tego wynika, że każdy wulkan Io jest prawdopodobnie zasilany z własnej komory magmowej.
Odkrycie, że grzanie pływowe nie musi prowadzić do powstania magmowego oceanu spowodowało, że musieliśmy przemyśleć wewnętrzną strukturę Io. Ma to też znaczenie dla naszego rozumienia innych księżyców, jak Enceladus i Europa, a nawet dla planet pozasłonecznych, dodaje Ryan Park z Solad System Dynamics Group w Jet Propulsion Laboratory.
« powrót do artykułu -
przez KopalniaWiedzy.pl
Oceany pochłaniają około 26% dwutlenku węgla emitowanego przez człowieka. Są więc niezwykle ważnym czynnikiem zmniejszającym nasz negatywny wpływ na atmosferę. Większość tego węgla – około 70% – wykorzystuje fitoplankton i inne organizmy żywe. Gdy one giną, resztki ich ciał opadają w postaci przypominającej płatki śniegu. Ten zawierający węgiel „śnieg” zalega na dnie, jest przykrywany osadami i pozostaje bezpiecznie zamknięty na bardzo długi czas, nie trafiając z powrotem do atmosfery. Jednak badania, których wyniki ukazały się właśnie na łamach Science wskazują, że proces ten nie wygląda tak prosto, jak byśmy chcieli.
Grupa naukowców z Uniwersytetu Stanforda, Woods Hole Oceanographic Institution oraz Rutgers University zbudowała specjalny mikroskop, potocznie nazwany Gravity Machine, który pozwala badać mikroorganizmy i inne niewielkie elementy występujące w kolumnie wody o dowolnej długości. Okazało się, że „morski śnieg” nie opada na dno tak szybko, jak sądziła nauka. Mikroskop pozwolił na symulowanie zachowania „śniegu” w środowisku naturalnym i okazało się, że „płatki śniegu” ciągną za sobą śluzowe warkocze, która spowalniają ich opadanie. Czasem warkocze te całkowicie uniemożliwiają opadnięcie i „śnieg” pozostaje zawieszony w górnych częściach kolumny wody. Żyjące tam organizmy mogą go pochłaniać i w procesie oddychania wydalić do wody znajdujący się tam węgiel, a to z kolei zmniejsza tempo pochłaniania przez ocean CO2 z atmosfery.
Mikroskop, za pomocą którego prowadzono badania, wykorzystuje koło o średnicy kilkunastu centymetrów. Do koła naukowcy wlewali wodę pobraną w oceanie na różnych głębokościach. Koło się obracało, a obecne w wodzie mikroorganizmy mogły swobodnie opadać pod wpływem grawitacji. Dzięki ruchowi obrotowemu koła, mikroorganizmy mogły bez końca opadać, w ten sposób możliwe jest symulowanie opadania na dowolną odległość. Temperatura, oświetlenie i ciśnienie wewnątrz koła dobiera jest odpowiednio do symulowanej głębokości, na której „znajduje się” badana próbka. Jednocześnie to, co dzieje się w próbce jest bez przerwy monitorowane za pomocą mikroskopu.
Dzięki takiej konstrukcji instrumentu badawczego zauważono, że poszczególne „płatki śniegu” tworzą, niewidoczną goły okiem, śluzowatą strukturę ciągnącą się na podobieństwo warkocza komety. Odkrycia warkocza dokonano, gdy do próbki dodano niewielkie mikrokoraliki, by zbadać, jak będą one przepływały wokół „płatków”. Zauważyliśmy, że koraliki utknęły w czymś niewidzialnym, co ciągnęło się za płatkami, mówi jeden z badaczy. Bliższe badania pokazały, że ten śluzowaty warkocz dwukrotnie wydłuża czas pobytu „płatków” w górnych 100 metrach kolumny wody.
Odkrycie pokazuje, że proces pochłaniania węgla przez oceany jest bardziej złożony niż sądziliśmy. Jest jednak mało prawdopodobne, by oznaczało ono, że oceany pochłaniają mniej węgla, niż sądzimy. Ilość tego węgla została bowiem określona metodami empirycznymi, więc wpływ warkocza został - choć nieświadomie - uwzględniony.
« powrót do artykułu -
przez KopalniaWiedzy.pl
Tysiące kilometrów pod naszymi stopami, wewnątrz płynnego jądra Ziemi, znajduje się nieznana dotychczas struktura, donoszą naukowcy z Australian National University (ANU). Struktura ma kształt torusa (oponki), znajduje się na niskich szerokościach geograficznych i jest równoległa do równika. Nikt wcześniej jej nie zauważył.
Jądro Ziemi składa się z dwóch warstw, sztywnej wewnętrznej oraz płynnej zewnętrznej. Nowo odkryta struktura znajduje się w górnych partiach jądra zewnętrznego, gdzie jądro spotyka się z płaszczem ziemskim.
Współautor badań, geofizyk Hrvoje Tkalčić mówi, że fale sejsmiczne wędrują wolniej w nowo odkrytym regionie, niż w reszcie jądra zewnętrznego. Region ten znajduje się na płaszczyźnie równikowej, na niskich szerokościach geograficznych i ma kształt donuta. Nie znamy jego dokładnej grubości, ale uważamy, że rozciąga się on na kilkaset kilometrów poniżej granicy jądra i płaszcza, wyjaśnia uczony.
Uczeni z ANU podczas badań wykorzystali inną technikę niż tradycyjne obserwacje fal sejsmicznych w ciągu godziny po trzęsieniu. Badacze przeanalizowali podobieństwa pomiędzy kształtami fal, które docierały do nich przez wiele godzin od wstrząsów. Zrozumienie geometrii rozprzestrzeniania się fal oraz sposobu, w jaki przemieszczają się przez jądro zewnętrzne, pozwoliło nam zrekonstruować czasy przejścia przez planetę i wykazać, że ten nowo odkryty region sejsmiczny cechuje wolniejsze przemieszczanie się fal, stwierdza Tkalčić.
Jądro zewnętrzne zbudowane jest głównie z żelaza i niklu. To w nim, dzięki ruchowi materiału, powstaje chroniące Ziemię pole magnetyczne, które umożliwiło powstanie złożonego życia. Naukowcy sądzą, że szczegółowe poznanie budowy zewnętrznego jądra, w tym jego składu chemicznego, jest kluczowe dla zrozumienia pola magnetycznego i przewidywania tego, kiedy może potencjalnie osłabnąć.
Nasze odkrycie jest istotne, gdyż wolniejsze rozprzestrzenianie się fal sejsmicznych w tym regionie wskazuje, że znajduje się tam dużo lekkich pierwiastków. Te lżejsze pierwiastki, wraz z różnicami temperatur, pomagają w intensywnym mieszaniu się materii tworzącej jądro zewnętrzne. Pole magnetyczne to podstawowy element potrzebny do podtrzymania istnienia życia na powierzchni planety, zwraca uwagę profesor Tkalčić.
« powrót do artykułu -
przez KopalniaWiedzy.pl
Członkowie międzynarodowego zespołu badawczego STAR Collaboration, jednego z czterech projektów prowadzonych w Relatywistycznym Zderzaczu Ciężkich Jonów (RHIC) w Brookhaven National Laboratory – w którym odtwarzane są warunki, jakie panowały we wczesnym wszechświecie – ogłosili odkrycie najcięższego jądra antymaterii. Składa się ono z antyprotonu, dwóch antyneutronów oraz antyhiperonu i zostało nazwane antyhiperwodorem-4. Odkrycia dokonano analizując wyniki 6 miliardów zderzeń jąder atomowych.
Antymateria ma, z wyjątkiem przeciwnego ładunku elektrycznego, te same właściwości co materia: tę samą masę, taki sam czas życia przed rozpadem, wchodzi w takie same interakcje, wyjaśnia Junlin Wu, świeżo upieczony magister ze Wspólnego Wydziału Fizyki Jądrowej Uniwersytetu w Lanzhou i Instytutu Współczesnej Fizyki Chińskiej Akademii Nauk. Wciąż za to nie wiemy, i jest to jedna z najważniejszych zagadek współczesnej fizyki, dlaczego wszechświat zbudowany jest głównie z materii, a nie antymaterii i dzieje się tak mimo tego, że podczas Wielkiego Wybuchu powstało tyle samo antymaterii co materii.
RHIC to idealne miejsce do prób szukania odpowiedzi na to pytanie. To pierwszy i jeden z zaledwie dwóch – drugim jest Wielki Zderzacz Hadronów (LHC) – akcelerator, w którym zderzane są ciężkie jony. W urządzeniu zderzane są ciężkie jony pędzące z prędkością bliską prędkości światła. Po zderzeniu powstaje mieszanina kwarków i gluonów, w której biorą początek nowe cząstki. I tak, jak we wczesnych wszechświecie, cząstki materii i antymaterii rodzą się tam w niemal równych proporcjach. Badacze mają nadzieję, że badając te cząstki znajdą przyczynę, dla której symetria została zachwiana na rzecz wszechświata zbudowanego z materii.
U podstaw naszych eksperymentów leży proste przypuszczenie, że jeśli chcemy poznać przyczynę asymetrii materii i antymaterii, to musimy najpierw odkryć nowe cząstki antymaterii, mówi fizyk Hao Qiu, doradca naukowy Junlina Wu.
Naukowcy ze STAR Collaboration już wcześniej znajdowali antymaterię w danych ze zderzeń w RHIC. W 2010 roku odkryli antyhipertryt, pierwsze jądro antymaterii zawierającą hiperon. Hiperony to cząstki, które zawierają co najmniej jeden kwark dziwny, ale nie zawierające kwarka górnego i dolnego. Wchodzą one w skład hiperjąder. Pierwsze hiperjądro odkryli w 1952 roku Marian Danysz i Jerzy Pniewski z Uniwersytetu Warszawskiego.
Odkrycie antyhiperwodoru-4 oznacza nie tylko znalezienie najcięższego jądra antymaterii, ale również trafienie na igłę w stogu siana. Hiperjądra żyją bowiem tak długo, jak istnieje hiperon, a czas jego życia nie przekracza 10-10 sekundy. Ponadto, by powstał antyhiperwodór-4, z zupy kwarkowo-gluonowej powstałej po zderzeniu ciężkich jąder w RHIC muszą wyłonić się wszystkie cztery składowe nowego jądra, muszą one powstać w odpowiednim miejscu, przemieszczać się w tym samym kierunku, by w odpowiednim czasie się połączyć i na krótko utworzyć antyhiperwodór-4.
Zidentyfikowanie nowej cząstki antymaterii było możliwe dzięki zidentyfikowaniu cząstek, na które się ona rozpadła. Jednym z produktów rozpadu był antyhel-4, drugim jest pion o ładunku dodatnim. Jako że już wcześniej odkryliśmy antyhel-4, użyliśmy tej samej metody do jego zidentyfikowania, a następnie dokonaliśmy rekonstrukcji cząstki macierzystej, wykorzystując w tym celu π+, wyjaśnia Wu. Rekonstrukcja taka polega na śledzeniu wstecz trasy przemieszczania się antyhelu-4 i π+, co pozwala stwierdzić, czy obie cząstki pojawiły się w tym samym punkcie. Nie było to łatwe zadanie. Naukowcy musieli przeanalizować miliardy zderzeń. Każdy zauważony antyhel-4 mógł mieć coś wspólnego nawet z 1000 pionów. Trzeba było więc sprawdzić każdą z możliwości. Kluczem do sukcesu było znalezienie takiej pary antyhel-4-π+, której trajektoria rozpoczynała się w tym samym punkcie. Znaleziono 22 takie pary, a analiza wykazała, że sześć takich wydarzeń to szum tła. Tym samym uczeni ze STAR Collaboration mogli poinformować o wykryciu 16 jąder antyhiperwodoru-4.
Naukowcy porównali czas życia antyhiperwodoru-4 z hiperwodorem-4 oraz antyhipertrytu i hipertrytu. Nie znaleźli żadnych zasadniczych różnic. Ich badania potwierdziły istnienie symetrii, a zatem prawdziwość obecnych modeli fizycznych. Obecnie pracują nad porównaniem masy wspomnianych cząstek i antycząstek.
« powrót do artykułu -
przez KopalniaWiedzy.pl
Teleskop Webba wykrył w atmosferze planety K2-18b molekuły zawierające węgiel, w tym metan oraz dwutlenek węgla. Odkrycie to kolejna wskazówka, że K2-18b może być planetą hiaceańską (hycean planet). To termin zaproponowany niedawno przez naukowców z Uniwersytetu w Cambridge na określenie hipotetycznej klasy planet. Pochodzi od połączenia słów „wodór” (hydrogen) i „ocean”. Oznacza potencjalnie nadające się do zamieszkania gorące planety pokryte oceanami, które posiadają bogatą w wodór atmosferę. Zdaniem brytyjskich uczonych mogą być bardziej powszechne niż planety typu ziemskiego.
Jeśli przyjmiemy, że planety hiaceańskie rzeczywiście istnieją i stanowią nową klasę planet, oznacza to, że ekosfera – czyli obszar wokół gwiazdy, w którym istniejące planety mogą podtrzymać życie – jest większy, niż ekosfera oparta wyłącznie na istnieniu wody w stanie ciekłym.
K2-18b krąży w ekosferze chłodnego karła K2-18 znajdującego się w odległości 120 lat świetlnych od Ziemi w Gwiazdozbiorze Lwa. Jest ona 8,6 razy bardziej masywna od Ziemi. Rozmiary plasują ją pomiędzy wielkością Ziemi a Neptuna. W Układzie Słonecznym nie istnieje żaden „mini-Neptun”, dlatego słabo rozumiemy takie światy. Jeśli zaś K2-18b jest rzeczywiście planetą hiaceańską, jeśli taki typ planet istnieje, mogą być one dobrym celem poszukiwania życia. Tradycyjnie życia poszukiwaliśmy na mniejszych skalistych planetach, jednak atmosfery większych światów hiaceańskich jest łatwiej badać, mówi Nikku Madhusudhan z Uniwersytetu w Cambridge. Kierował on pracami zespołu, który zaproponował istnienie światów hiaceańskich. Właśnie zresztą na podstawie badań K2-18b.
Obecność w atmosferze tej planety dużych ilości metanu i dwutlenku węgla przy braku amoniaku wspiera hipotezę, że istnieje tam ocean przykryty bogatą w wodór atmosferę. Jakby tego było mało, wstępne dane przekazane przez Webba mogą wskazywać na obecność w atmosferze siarczku dimetylu (DMS). Na Ziemi związek ten jest wytwarzany wyłącznie przez organizmy żywe, a większość DMS obecnego w atmosferze naszej planety zostało wyemitowane przez fitoplankton. Jednak ewentualne potwierdzenie istnienia tego związku w atmosferze K2-18b wymaga dalszych badań.
Mimo, że planeta znajduje się w ekosferze, a jej atmosfera zawiera molekuły z węglem, nie oznacza to jeszcze, że może na niej istnieć życie. Promień K2-18b jest o 2,6 razy większy od promienia Ziemi. To oznacza, że jej wnętrze prawdopodobnie stanowi lód poddany wysokiemu ciśnieniu, na jego powierzchni znajduje się ocean, a planetę otacza atmosfera cieńsza niż atmosfera Ziemi. Temperatura oceanu może być zbyt wysoka, by mogło powstać w nim życie. Być może jest na tyle wysoka, że nie ma tam wody w stanie ciekłym.
« powrót do artykułu
-
-
Ostatnio przeglądający 0 użytkowników
Brak zarejestrowanych użytkowników przeglądających tę stronę.