Ziemia zawsze była mokra? Nowe badania sugerują, że woda mogła tu istnieć od samego początku
dodany przez
KopalniaWiedzy.pl, w Nauki przyrodnicze
-
Podobna zawartość
-
przez KopalniaWiedzy.pl
Jądro wewnętrzne Ziemi, sztywne bogate w żelazo ciało stałe o średnicy 1250 kilometrów powoli rośnie, w miarę jak płynne jądro zewnętrzne ochładza się i krystalizuje. Specjaliści od dawna nie mogą dość do porozumienia, kiedy rozpoczął się ten proces. Jedni uważają, że trwa on od ponad 2 miliardów lat, zdaniem innych to proces stosunkowo niedawny, liczący sobie nie więcej niż pół miliarda lat. Badań nie ułatwia fakt, że nie wystarczy po prostu stwierdzić, kiedy materiał jądra schłodził się na tyle, by skrystalizować.
Jeśli założymy, że jądro zbudowane jest z czystego żelaza, to temperatura topnienia żelaza wcale nie musi być punktem odniesienia dla określenia temperatury, w której ono krystalizuje. Tak jak woda może wymagać schłodzenia nawet do -30 stopni Celsjusza zanim spadnie grad, tak i żelazne jądro może potrzebować znacznie niższej temperatury, by krystalizować. Wcześniejsze badania pokazywały, że żelazne jądro musiałoby schłodzić się o 800–1000 stopni Celsjusza poniżej temperatury topnienia zanim skrystalizuje. Jednak symulacje pokazały, że gdyby osiągnęło tak niską temperaturę, doszłoby do gwałtownego wzrostu jądra wewnętrznego i zniknięcia pola magnetycznego Ziemi. Tymczasem badania sejsmiczne oraz badania magnetyzmu skał wykazały, że do takiego wydarzenia nigdy nie doszło.
Autorzy nowych badań uważają, że do powstania stałego jądra wystarczyło, by w przeszłości materiał schłodził się zaledwie o 250 stopni Celsjusza poniżej temperatury topnienia. Jak jednak możliwe jest tak niewielkie schłodzenie – pamiętajmy, że musimy uwzględniać tutaj też olbrzymie ciśnienie wewnątrz Ziemi – i ciągłe istnienie stałego jądra wewnętrznego? Naukowcy odpowiedzieli na to pytanie, symulując obecność w jądrze innych pierwiastków, takich jak krzem, siarka, tlen i węgiel. Każdy z nich istnienie w warstwach położonych powyżej, zatem może istnieć też w jądrze. A musimy tutaj opierać się na symulacjach, bo do samego jądra nie jesteśmy w stanie dotrzeć, by zbadać jego skład chemiczny.
Naukowcy przeprowadzili komputerową symulację jądra składającego się ze 100 000 atomów, które zostaje poddane ciśnieniu takiemu, jak we wnętrzu Ziemi. Śledzili w jaki sposób, w temperaturze stosunkowo niewiele niższej mogą tworzyć się tam zbitki atomów podobne do kryształów, które dały początek krystalizacji.
Badania dały zaskakujący wynik. Okazało się, że krzem i siarka, pierwiastki o których zawsze sądzono, że są obecne w jądrze, spowalniały krystalizację. Innymi słowy, gdyby powszechnie występowały one w jądrze, temperatura musiałaby spaść znacznie bardziej, by zaczęło się tworzyć jądro wewnętrzne. Natomiast obecność węgla przyspieszała krystalizację. Kolejne testy wykazały, że jeśli węgiel stanowi w jądrze 2,4% jego masy, to konieczne byłoby schłodzenie o 420 stopni Celsjusza poniżej temperatury topnienia żelaza. To zbyt dużo. Jeśli jednak węgiel to 3,8% masy jądra, wystarczy temperatura o 266 stopni niższa niż temperatura topnienia. To jedyny zakres, który wyjaśnia zarówno istnienie jądra wewnętrznego, jak i jego obecne rozmiary.
Wyniki badań sugerują, że w jądrze Ziemi węgla jest więcej niż przypuszczano i że bez jego odpowiedniego udziału, mogłoby nie dojść do powstania jądra wewnętrznego.
Ze szczegółowymi wynikami analizy można zapoznać się w artykule Constraining Earth’s core composition from inner core nucleation.
« powrót do artykułu -
przez KopalniaWiedzy.pl
Wysokogórskie obszary Azji – głównie Himalaje i Tybet, ale też Karakorum, Hindukusz czy Pamir – zwane są „trzecim biegunem”, gdyż zawierają największe rezerwy lodu poza Arktyką i Antarktyką. Znajdują się tam dziesiątki tysięcy lodowców, od których zależy byt 1,5-2 miliardów ludzi. Lodowce zapewniają im wodę do picia, generowania energii i na potrzeby rolnictwa. Nie od dzisiaj wiadomo, że w wyniku globalnego ocieplanie utrata lodu przez te lodowce przyspiesza. Obecnie każdego roku tracą one ponad 22 gigatony (miliardy ton) lodu rocznie. Naukowcy z University of Utah i Virginia Tech dowiedli właśnie, że zmiany zachodzące w występowaniu monsunów w Azji Południowej, również przyspieszają topnienie lodowców „trzeciego bieguna”.
Główny autor badań, Sonam Sherpa z University of Utah mówi, że jeśli intensywność monsunów oraz czas ich początku i końca nadal będą ulegały zmianie, może to przyspieszyć topnienie lodowców i zagrozić życiu setek milionów ludzi. Lodowce są bowiem pewnym, stabilnym i przewidywalnym źródłem wody. Jeśli ich zabraknie, to w przyszłości ludzie będą musieli polegać na znacznie mniej pewnych opadach deszczu i śniegu. To zaś będzie groziło niedoborami wody i suszami w regionach, w których lodowce zapewniają wodę ponad 1,5 miliardowi ludzi.
Lodowce w wysokich górskich partiach Azji akumulują masę latem. Niskie temperatury panujące na dużych wysokościach powodują, że niesiona monsunami wilgoć opada w postaci śniegu, zwiększając masę lodowców. Lodowce mogą tracić masę albo z powodu szybszego niż zwykle topnienia, albo zmniejszenia się opadów. Globalne ocieplenie już powoduje, że lodowce szybciej topnieją. Teraz dochodzą do tego niepokojące zmiany w monsunach. Mogą one spowodować skrócenie sezonu opadów, zmniejszenie ich ilości czy też zamianę opadów śniegu w deszcz, który dodatkowo przyspiesza topnienie.
Szybsze wycofywanie się lodowców niesie też za sobą ryzyko gwałtownych, niespodziewanych powodzi powodowanych przez jeziora lodowcowe. Jeziora takie powstają na przedpolach lub powierzchni lodowca. Tworzą się za moreną, barierą z lodu czy w zagłębieniu w powierzchni lodowca. W wyniku topnienia lodu wewnątrz bariery, jej erozji wewnętrznej, może dojść do gwałtownego pęknięcia takiej naturalnej tamy. Mamy więc tutaj do czynienia nie tylko z długoterminowym ryzykiem braku wody, ale też z codziennymi zagrożeniami dla położonych w dolinach wsi, dróg, mostów i wszelkiej innej infrastruktury.
Najważniejszymi wnioskami, płynącymi ze wspomnianych badań jest spostrzeżenie, że w środkowych i zachodnich Himalajach – gdzie lodowce zwykle przyrastają latem – utrata lodu spowodowana jest przez coraz częściej zdarzające się opady deszczu; na wschodzie Himalajów za utratą lodowców odpowiadają zmniejszone opady śniegu; powtarzające się cykle wycofywania się lodowców są powiązane z cyklami monsunów.
Wyniki badań zostały opublikowane w artykule Investigating the Influence of Climate Seasonality on Glacier Mass Changes in High Mountain Asia via GRACE Observations.
« powrót do artykułu -
przez KopalniaWiedzy.pl
Poszukując życia na innych planetach naukowcy skupiają się na wodzie. Jest ona niezbędna dla życia na Ziemi, zatem jej obecność – lub przynajmniej warunki pozwalające na jej obecność – jest uważana za warunek sine qua non możliwości występowania życia na innych planetach. Badacze z MIT, Politechniki Wrocławskiej oraz innych uczelni proponują na łamach PNAS, by za ciała niebieskie zdolne do utrzymania życia uznać też i takie, na których mogą występować ciecze jonowe. A mogą one powstawać w warunkach, w jakich woda w stanie ciekłym nie może istnieć. Jeśli autorzy najnowszych badań mają rację, to liczba potencjalnych miejsc istnienia życia w przestrzeni kosmicznej może być znacznie większa, niż uważamy. Oczywiście nie będzie to takie życie, jakie znamy z Ziemi.
Ciecze jonowe to substancje chemiczne składające się z jonów. To sole, które pozostają w stanie płynnym w temperaturze poniżej 100 stopni Celsjusza. Ciecze takie mają bardzo niską prężność par, co oznacza, że niemal się nie ulatniają.
Z badań, w których brał udział doktor Janusz Pętkowski z Wydziału Inżynierii Środowiska Politechniki Wrocławskiej, wynika, że ciecze jonowe mogą z łatwością powstawać ze składników, których obecność jest spodziewana na niektórych planetach i księżycach. Badacze wykazali, że mieszanina kwasu siarkowego i niektórych składników organicznych zawierających azot, prowadzi do utworzenia cieczy jonowej. Kwas siarkowy jest emitowany przez wulkany, a składniki organiczne z azotem wykrywamy na asteroidach czy planetach, więc mogą być szeroko rozpowszechnione.
Jak już wspomnieliśmy, ciecze jonowe mają niską prężność par, mogą powstawać i pozostawać stabilne przy wyższych temperaturach i niższym ciśnieniu atmosferycznym niż woda w stanie ciekłym. Zatem na tych ciałach niebieskich, na których woda nie może powstać lub się utrzymać, mogą istnieć ciecze jonowe. A, jak zauważają badacze, w cieczach takich niektóre biomolekuły – jak pewne białka – mogą być stabilne. Kierująca pracami zespołu badawczego doktor Rachana Agrawal zauważa, że jeśli w poszukiwaniu pozaziemskiego życia uwzględnimy ciecze jonowe, znacząco zwiększymy ekosferę, czyli obszar wokół gwiazd, w którym może istnieć życie.
Badania nad cieczami jonowymi w kontekście istnienia życia rozpoczęto w związku z rozważaniem o obecności życia na Wenus. A raczej w górnych warstwach atmosfery, gdyż na powierzchni planety panuje temperatura rzędu 467 stopni Celsjusza, a ciśnienie atmosferyczne jest 90-krotnie większe niż na powierzchni Ziemi. Bardziej przyjazne warunki panują wśród chmur, w górnych warstwach atmosfery. Nie od dzisiaj mówi się o zorganizowaniu misji badawcza w te regiony.
Chmury na Wenus składają się głównie z kwasu siarkowego. Naukowcy z MIT prowadzą eksperymenty, których celem jest opracowanie technik zbierania i badania próbek podczas misji. Jeśli takie próbki zostałyby zebrane, zbadanie istniejących w nich związków organicznych będzie wymagało najpierw odparowania kwasi siarkowego. Badacze stworzyli więc pracujący przy niskim ciśnieniu układ, w którym odparowywali kwas siarkowy z roztworu kwasu i glicyny. Jednak za każdym razem, gdy usunęli większość kwasu, w urządzeniu pozostawała warstwa cieczy. Uczeni szybko zdali sobie sprawę, że kwas siarkowy przereagował z glicyną, tworząc ciecz jonową, która utrzymywała się w szerokim zakresie temperatur i ciśnienia. Wtedy też zespół Agrawal wpadł na pomysł, by sprawdzić, czy ciecze jonowe mogą powstawać i utrzymywać się na planetach, na których panują zbyt wysokie temperatury lub zbyt niskie ciśnienie, by utrzymała się na nich woda w stanie ciekłym.
Eksperymentatorzy przetestowali mieszaniny kwasu siarkowego z ponad 30 związkami organicznymi zawierającymi azot. Mieszaniny tworzyli m.in. na powierzchni skał bazaltowych, które istnieją na wielu planetach. Byliśmy zdumieni, w jak wielu różnych warunkach dochodzi do powstania cieczy jonowej. Jeśli umieścisz kwas siarkowy i związki organiczne na bazalcie, nadmiar kwasu siarkowego wsiąknie w bazalt, a na powierzchni pozostaną krople cieczy jonowej. Formowała się ona w każdych testowanych przez nas warunkach, mówi współautorka badań Sara Seager.
Ciecze jonowe powstawały w temperaturze do 180 stopni Celsjusza przy ekstremalnie niskim ciśnieniu. To oznacza, że mogą powszechnie występować na skalistych planetach czy księżycach. Wyobraźmy sobie planetę gorętsza od Ziemi, na której nie ma wody, a na której występuje, lub kiedyś występował, kwas siarkowy z aktywności wulkanicznej. Wystarczy, że ten kwas będzie miał kontakt ze związkiem organicznym. A związki te są powszechne w Układzie Słonecznym, wyjaśnia Seager. Tak utworzona ciecz jonowa może teoretycznie istnieć przez tysiąclecia, stając się oazą prostych form życia.
« powrót do artykułu -
przez KopalniaWiedzy.pl
Naukowcy z SETI Institute oraz Uniwersytetu Kalifornijskiego w Davis są pierwszymi, którzy zarejestrowali wielkie pierścienie powietrza wypuszczane przez humbaki. Zwierzęta tworzyły je podczas przyjaznej interakcji z ludźmi. Trudno oprzeć się wrażeniu, że pierścienie te przypominają kółka wypuszczane przez palaczy papierosów. Naukowcy przypuszczają, że pierścienie to albo próba zabawy, albo komunikacji z ludźmi.
Nie od dzisiaj wiemy, że humbaki wykorzystują bańki powietrza do otaczania ławic ryb, na które polują. Ponadto samce głośno wypuszczają powietrze, tworząc widoczne ślady na wodzie, gdy konkurują o samice. Tym razem mamy do czynienia z nieznanym wcześniej zjawiskiem - tworzeniem specyficznych baniek podczas przyjaznej interakcji z ludźmi.
Humbaki żyją w złożonych społecznościach, wydają różne dźwięki, posługują się bąblami powietrza jak narzędziami, pomagają innym gatunkom atakowanym przez drapieżniki. Teraz widzimy, że wydmuchują w kierunku ludzi pierścienie z powietrza. To może być sposób na interakcję, obserwowanie naszej reakcji i zaangażowanie nas w zabawę lub komunikację, mówi doktor Fred Sharpe.
Humbaki w przyjazny sposób interesują się łodziami i pływającymi ludźmi. Większość spośród obserwowanych przez nas na całym świecie dziesiątek populacji waleni, podpływała do łodzi i ludzi, wypuszczając bąble, dodaje Jodi Frediani.
Źródło: Humpback Whales Blow Poloidal Vortex Bubble Rings, https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1111/mms.70026
« powrót do artykułu -
przez KopalniaWiedzy.pl
Jeśli Twój pies uwielbia się kąpać i z chęcią wskakuje do wody na spacerze, nie powinien być zabezpieczany nakładanymi na skórę środkami przeciwko pchłom i kleszczom. Badania pokazały bowiem, że jeśli stosujemy takie środki, to natychmiast po tym, jak pies wejdzie do wody, jego skóra i futro mogą uwalniać duże ilości substancji szkodliwych dla zwierząt wodnych i zwierząt, które je jedzą, jak na przykład ptaki. Co więcej, te substancje mogą się uwalniać nawet przez 28 dni od ich nałożenia.
Początkowo środki nakładane na skórę psa były uważane za bezpieczne, jednak w 2011 roku Europejska Agencja Leków opublikowała sugestię, że mogą być szkodliwe dla zwierząt wodnych przez 48 godzin po nałożeniu. Jednak były to tylko przypuszczenia, które nie opierały się na eksperymentach.
Dopiero teraz grupa badaczy przeprowadziła badania na kilkudziesięciu psach, u których stosowano albo fipronil albo imidaklopryd. Okazało się, że nawet po 28 dniach ilość szkodliwych substancji trafiających do wody z ciała dużego psa może być na tyle duża, że ich stężenie przekroczy bezpieczny poziom w 100 metrach sześciennych wody. Jeśli więc w stawie często kąpią się psy, poziom zanieczyszczeń pochodzący ze środków, którymi są chronione przed pchłami i kleszczami, może być niebezpieczny dla środowiska wodnego.
Szczegóły badań zostały opublikowane na łamach pisma VetRecord.
Źródło: Swimming emissions from dogs treated with spot-on fipronil or imidacloprid: Assessing the environmental risk
« powrót do artykułu
-
-
Ostatnio przeglądający 0 użytkowników
Brak zarejestrowanych użytkowników przeglądających tę stronę.