Ziemia zawsze była mokra? Nowe badania sugerują, że woda mogła tu istnieć od samego początku
-
Similar Content
-
By KopalniaWiedzy.pl
Pod wodą nie słychać ludzkiego krzyku. Ale odgłosy wydawane przez foki szare – już owszem. Jakie zjawiska akustyczne decydują o tym, że foki wydobywać mogą dźwięki i na wodzie, i pod jej powierzchnią? Sprawdził to w swoich badaniach dr Łukasz Nowak. Ciało foki działa jak głośnik – streszcza naukowiec.
Z fokami szarymi jest trochę jak ze starym małżeństwem. One rozmawiają ze sobą bardzo rzadko. A konkretne – kiedy przychodzi okres godowy. U fok taki okres występuje tylko na początku roku, tuż po tym, kiedy urodzą się młode foki i samice są gotowe, by ponownie zajść w ciążę. Wtedy komunikacja między samcami, samicami i młodymi jest bardzo ożywiona – opowiada dr Nowak. W swoich badaniach naukowiec skupiał się jednak nie na tym, co te odgłosy oznaczają, ale jak one powstają. Wszystkie swoje nagrania udostępnił w otwartych zbiorach danych.
A to, jak foki wydają dźwięki jest o tyle ciekawe dla akustyków, że zwierzęta żyją trochę w wodzie, a trochę na lądzie. I w przeciwieństwie do człowieka potrafią nie tylko wydawać odgłosy, które świetnie rozchodzą się w powietrzu, ale i odgłosy, które słychać pod wodą – mimo skrajnie dużych różnic między tymi środowiskami. Kolejną interesującą sprawą jest to, że foki szare rozmiarami są porównywalne z człowiekiem, a częstotliwości wydawanych przez nie odgłosów są dobrze odbierane przez ludzkie ucho.
To, jak wydają dźwięki foki, może to stanowić dla nas inspirację, jak budować systemy do podwodnej komunikacji – komentuje akustyk dr Łukasz Nowak z University of Twente (Holandia).
Badacz przestudiował odgłosy wydawane przez foki szare w fokarium w stacji morskiej UG na Helu. Wydzielił trzy różniące się akustyką grupy dźwięków i przedstawił hipotezy, jak dźwięki te mogą być generowane. Jego badania ukazały się w czasopiśmie Bioacustics.
W bazie udostępnionej przez naukowca można obejrzeć filmiki z nagraniami foczych rozmów, a także posłuchać nagrań audio - zarówno odgłosów podwodnych, jak i wydawanych na powierzchni.
Foki musiały się dostosować do komunikacji akustycznej, do porozumiewania się i nad, i pod wodą – zwraca uwagę naukowiec. Tłumaczy, że powietrze i woda stanowią zaś dwa bardzo różne ośrodki pod względem właściwości akustycznych. My, ludzie, zazwyczaj, jeśli chcemy coś powiedzieć, wprawiamy w drgania kolumnę powietrza wydychaną z płuc. Z kolei jamę nosowo-gardłową wykorzystujemy jako filtr, który możemy przestrajać. Nasze układy głosowe stworzone są tak, by emitować dźwięk głównie przez usta - tam skąd uchodzi z nas powietrze. W emisji dźwięku zaś nie mają znaczenia same drgania np. klatki piersiowej – opowiada dr Nowak.
W przypadku wody taka metoda tworzenia dźwięków nie będzie efektywna, bo dźwięk z powietrza generalnie do wody nie przechodzi. W wodzie przenoszą się lepiej dźwięki strukturalne - powstające w drgających ciałach stałych (to np. stuknięcie ręką w drzwi) niż aerodynamiczne – te wywołane wibracją powietrza (np. ludzki głos). Dlatego człowiek mówiący pod wodą praktycznie nie będzie w wodzie słyszalny – zwraca uwagę akustyk.
Dlatego foki, aby przekazywać sobie sygnały dźwiękowe pod wodą, muszą zmienić drgania powietrza na drgania swojego ciała. Tkanki mają właściwości mechaniczne całkiem podobne do właściwości wody. I z nich całkiem dobrze drgania - a więc i dźwięki - do wody się przenoszą. Ciało foki działa więc jak wielki głośnik podwodny – wyjaśnia rozmówca PAP.
Dodaje, że czasem części podwodnych odgłosów fok towarzyszy wydobywanie się bąbelków (a to znaczy, że odgłos powstaje przy wydechu). A części – nie. Naukowiec po strukturze tych ostatnich dźwięków domyśla się, że zwierzęta muszą wtedy przepompowywać powietrze to w jedną, to w drugą stronę. Dźwięk ten jednak wprawia w wibracje ciało foki, a ciało przekazuje te drgania do wody.
Inaczej jest jednak, kiedy foka przebywa na powierzchni – wtedy duża część dźwięku wypromieniowana jest przez nozdrza.
Foki szare żyją między wodą a lądem. Komunikują się w zakresie częstotliwości akustycznych, które słyszymy gołym uchem. Właściwości ich układów głosowych – w odróżnieniu np. od delfinów, które posługują się ultradźwiękami – są zbliżone do ludzkich. Dlatego foki były dla mnie inspiracją przy opracowywaniu systemów komunikacji głosowej dla nurków – mówi dr Nowak.
Jego zespół już kilka lat temu opracował taki system komunikacji podwodnej. Obserwując, jak foki wydają dźwięk pomyślałem o układach technicznych, które tłumaczyłyby drgania powietrza na drgania struktur wokół i potem przenoszą dźwięk do wody. Wraz z zespołem zbudowaliśmy działające prototypy urządzeń do komunikacji między nurkami – wspomina. Nurkowie mówili do opracowanego przez Polaków urządzenia, a dźwięk wydobywający się z tego wynalazku rozchodził się w wodzie. Każdy pod wodą mógł go więc usłyszeć bez użycia żadnego dodatkowego sprzętu.
Urządzenie działało, można było dzięki niemu rozmawiać pod wodą. Podjęliśmy się komercjalizacji, ale rozbiliśmy się o etap wdrożeniowy. Projekt umarł – opowiada akustyk.
Dodaje, że choć wtedy zgromadził ogromne ilości danych dotyczących odgłosów fok i miał przypuszczenia, jak one ze sobą się komunikują, to dopiero teraz, w czasie pandemii, miał czas, aby opracować dane i przekuć w publikacje naukową. Dopiero teraz jednak prezentujemy uporządkowaną klasyfikację odgłosów fok i przedstawiamy hipotezy dotyczące generacji tych dźwięków – tłumaczy.
Dr Nowak opowiada, że do badania odgłosów fok szarych zachęcił go prof. Krzysztof Skóra, który był wtedy szefem Stacji Morskiej UG. Badania przerwała jednak śmierć profesora. Dziś stacja Morska nosi imię tego biologa.
« powrót do artykułu -
By KopalniaWiedzy.pl
Ziemia jest bliżej supermasywnej centralnej czarnej dziury – Sagittariusa A* – naszej galaktyki i porusza się szybciej niż dotychczas sądzono. Tak wynika z nowej mapy sporządzonej na podstawie ponad 15-letnich badań prowadzonych przez japoński projekt astronomiczny VERA.
VERA (VLBI Exploration of Radio Astrometry) wystartował w 2000 roku. Głównym zadaniem projektu jest określenie struktury przestrzennej i prędkości obiektów w Drodze Mlecznej. Naukowcy wykorzystują technikę interferometrii, która pozwala połączyć dane z różnych radioteleskopów znajdujących się w Japonii i uzyskać obraz o takiej rozdzielczości, jak z jednego radioteleskopu o średnicy 2300 kilometrów. Uzyskano w ten sposób rozdzielczość wynoszącą 10 mikrosekund kątowych. To rozdzielczość wystarczająca, by – przynajmniej teoretycznie – dostrzec z Ziemi 2-złotówkę leżącą na powierzchni Księżyca.
Jako, że Ziemia znajduje się wewnątrz Drogi Mlecznej, nie możemy badać naszej galaktyki z zewnątrz. Żeby zrozumieć strukturę Drogi Mlecznej musimy posłużyć się astrometrią, dokładnymi pomiarami pozycji i ruchu obiektów w naszej galaktyce. Dzięki temu jesteśmy w stanie odtworzyć jej trójwymiarową strukturę. Właśnie opublikowano First VERA Astrometry Catalog, w którym znajdują się dokładne dane dotyczące 99 obiektów Drogi Mlecznej.
Dzięki temu dowiedzieliśmy się właśnie, że Ziemia porusza się wokół centrum Drogi Mlecznej z prędkością 227 km/s, czyli o 7 km/s szybciej, niż sądziliśmy. Jest też o 2000 lat świetlnych bliżej Sagittariusa A*. Od centralnej czarnej dziury dzieli nas zatem 25 800 lat świetlnych, a nie 27 700 lat świetlnych.
Teraz VERA obserwuje kolejne obiekty, szczególnie te znajdujące się blisko czarnej dziury. Projekt VERA przystąpił też do programu EAVN (East Asian VLBI Network), w ramach którego współpracują ze sobą radioteleskopy w Japonii, Korei Południowej i Chin. Dzięki zwiększeniu liczby urządzeń oraz odległości pomiędzy nimi EAVN osiągnie większą rozdzielczość niż VERA i dostarczy jeszcze bardziej dokładnych danych.
« powrót do artykułu -
By KopalniaWiedzy.pl
Zmiany klimaty spowodowały, że cyklony tropikalne docierające na ląd wolniej słabną, przez co dalej docierają i powodują większe zniszczenia, czytamy na łamach najnowszego wydania Nature. Naukowcy z The Okinawa Institute of Science and Technology (OIST) Graduate University dowiedli, że cyklony, które tworzą się nad gorącymi wodami oceanicznymi, niosą obecnie więcej wilgoci, przez co po dotarciu na ląd dłużej się utrzymują. To sugeruje, że w przyszłości mogą utrzymywać się jeszcze dłużej i obszarom, do których wcześniej nie docierały.
To bardzo ważne spostrzeżenie, które powinno być brane pod uwagę przy podejmowaniu decyzji dotyczących radzenia sobie ze skutkami globalnego ocieplenia, mówi jeden z autorów badań, profesor Pinaki Chakraborty, dyrektor Jednostki Mechaniki Płynów na OIST. Wiemy, że miejscowości przybrzeżne muszą przygotować się na bardziej intensywne huragany. Okazuje się, że na ich nadejście muszą być też gotowe miejscowości położone w głębi lądu, które mogą nie mieć odpowiedniej infrastruktury, by sobie z tym radzić, a ich mieszkańcy mogą nie mieć doświadczenia z takimi zjawiskami, dodaje uczony.
Naukowcom z Okinawy udało się wykazać bezpośredni związek pomiędzy ocieplającym się klimatem, a tymi cyklonami, które docierają na ląd. Na potrzeby swoich badań naukowcy przeanalizowali huragany, które w ostatnim półwieczu uformowały się nad północnym Atlantykiem i dotarły na ląd. Okazało się, że obecnie w ciągu pierwszej doby po uderzeniu w ląd cyklony słabną dwukrotnie wolniej niż przed 50 laty. Gdy przyjrzeliśmy się danym jasno było widać, że w kolejnych latach cyklony słabną coraz wolniej. Nie był to jednak proces ciągły. Zmiany w poszczególnych latach odpowiadały zmianom temperatury powierzchni wód oceanicznych, mówi doktorant Lin Li, główy autor badań.
Naukowcy przetestowali swoje spostrzeżenia za pomocą symulacji komputerowych czterech różnych cyklonów, które przeprowadzono z różnymi danymi dotyczącymi temperatury powierzchni oceanu. Gdy w symulacji huragan osiągnął kategorię 4, naukowcy symulowali jego nadejście nad ląd, odcinając go od źródła wilgoci od spodu.
Cyklony tropikalne to silniki cieplne, jak np. silnik w samochodzie. W silniku samochodowym spalane jest paliwo i uzyskana energia cieplna zamieniana jest w pracę mechaniczną. W cyklonach wilgoć z powierzchni oceanu jest paliwem, które intensyfikuje i podtrzymuje siłę huraganu, a energia cieplna z wody jest zamieniana w potężne wiatry. W momencie, gdy huragan dotrze na ląd, dostawy paliwa zostają przerwane. Bez paliwa samochód zaczyna zwalniać, a huragan, bez źródła wilgoci, traci na sile, wyjaśnia Li.
Naukowcy zauważyli, że nawet gdy nad ląd docierają cyklony o tej samej sile, to ten, który uformował się nad cieplejszymi wodami, wolniej słabnie. Symulacje te udowodniły, że wyciągnęliśmy prawidłowe wnioski z naszych analiz. A wnioski te mówią, że cieplejsze oceany wpływają na tempo słabnięcia huraganu, nawet po odcięciu połączenia z wodami oceanicznymi. Pytanie brzmi, dlaczego tak się dzieje, mówi Chakraborty.
Przeprowadzili więc dodatkowe symulacje i wykazali, że odpowiedzią na to pytanie jest wilgotność. Nawet gdy cyklon dociera na ląd, zamienia się w huragan i nie ma łączności z oceanem, powietrze wciąż zawiera sporo wilgoci. Z czasem wilgoć tę traci i wiatry słabną. Huragany, które powstają nad cieplejszymi wodami oceanicznymi, mogą zawierać więcej wilgoci, która podtrzymuje je przez dłuższy czas i nie pozwala im szybko osłabnąć, dodają uczeni.
Naukowcy zauważają, że konieczna jest zmiana obecnych – zbyt prostych – modeli badania huraganów. Obecne modele nie biorą pod uwagę wilgotności. Rozważają one huragany jako suchy wir powietrza, który jest osłabiany przez tarcie o ląd. Nasza praca pokazuje, że ten model jest niekompletny. Dlatego też modele te nie wykazywał dotychczas oczywistego wpływu ocieplania się klimatu na huragany, mówi Li.
« powrót do artykułu -
By KopalniaWiedzy.pl
NASA poinformowała o znalezieniu wody na oświetlonej przez Słońce powierzchni Księżyca. Wodę zauważono za pomocą Stratospheric Observatory for Infrared Astronomy (SOPHIA). Odkrycie sugeruje, że woda może być obecna nie tylko w zimnych, zacienionych miejscach Srebrnego Globu.
SOFIA, czyli obserwatorium umieszczone na pokładzie samolotu, wykryło molekuły wody (H2O) w Kraterze Claviusa. To jeden z największych księżycowych kraterów widocznych z Ziemi. Znajduje się on na południowej półkuli Księżyca. Już wcześniejsze obserwacje powierzchni satelity Ziemi wskazywały na istnienie tam pewnej formy wodoru, jednak nie pozwalały one na jednoznaczne stwierdzenie, czy mamy do czynienia z wodą, czy też z grupą hydroksylową (-OH).
Dzięki obserwatorium SOFIA dowiadujemy się, że w Kraterze Claviusa koncentracja wody wynosi od 100 do 412 części na milion. To około 0,35 litra na każdy metr sześcienny księżycowego gruntu.
Mamy dane wskazujące, że H2O, czyli po prostu woda, może być obecna na oświetlonych częściach Księżyca - mówi Paul Hertz, dyrektor Wydziału Astrofizyki w Dyrektoriacie Misji Naukowych NASA. Teraz wiemy, że woda tam jest. To odkrycie zmienia nasze rozumienie powierzchni Księżyca i każe zadać sobie pytania o obecność zasobów potrzebnych do eksploracji głębszych części kosmosu.
Wody w Księżycu jest naprawdę mało. Dość wspomnieć, że na Saharze jest jej 100-krotnie więcej. Jej odkrycie w księżycowym gruncie każe też zadać sobie pytanie, w jaki sposób woda jest tworzona i jak jest w stanie przetrwać na niemal pozbawionych atmosfery ciałach niebieskich.
Woda to bardzo cenny surowiec, którego obecność na Księżycu znakomicie ułatwiłaby eksplorację kosmosu. Jednak w tej chwili nie wiadomo, czy księżycową wodę da się łatwo pozyskać.
Sukces obserwatorium SOFIA był możliwy dzięki dziesięcioleciom badań. Gdy w 1969 roku astronauci z misji Apollo przywieźli na Ziemię próbki księżycowego gruntu sądzono, że Srebrny Glob jest całkowicie suchy. W ciągu kolejnych dekad znaleziono lód w stale zacienionych kraterach. Kolejne misje naukowe znajdowały też wodór na oświetlonych przez Słońce fragmentach Księżyca, jednak nie udawało się jednoznacznie stwierdzić, czy występuje on w postaci H2O czy -OH.
Wiedzieliśmy, że mamy do czynienia z pewnym stopniem uwodornienia. Nie wiedzieliśmy jednak, czy jest tam woda, czy bardziej coś, co przypomina środek do czyszczenia rur - mówi Casey Honniball z Univeristy of Hawaii. SOFIA wszystko zmieniła.
Laboratorium latające na wysokości ponad 13.700 metrów na pokładzie zmodyfikowanego Boeinga 747 wyposażono w 106-calowy teleskop pracujący w podczerwieni. Jako że na tej wysokości teleskop znajduje się nad 99% całej pary wodnej w ziemskiej atmosferze, może uzyskać znacznie wyraźniejszy obraz niż analogiczne teleskopy na powierzchni Ziemi. Teraz SOFIA znalazła specyficzną dla molekuł wody emisję w paśmie 6,1 mikrometra.
Obecnie nie wiadomo, skąd wzięła się woda na powierzchni Księżyca. Mogły ją tam zanieść mikrometeoryty. Inna możliwość to zaniesienie wodoru przez wiatr słoneczny. Wodór mógł przereagować z minerałami zawierającymi tlen, tworząc grupę hydroksylową. Następnie promieniowanie pochodzące z bombardowania Księżyca mikrometeorytami mogło zamienić grupę hydroksylową w wodę.
Nie wiadomo też, jak to się stało, że woda na Księżycu wciąż się utrzymuje. Może być uwięziona w strukturach przypominających korale, które powstały w wyniku działania wysokich temperatur spowodowanych uderzeniami mikrometeorytów. W takim wypadku dość trudno byłoby ją pozyskać. Woda może być też uwięziona pomiędzy ziarnami księżycowego gruntu i chroniona w ten sposób przed odparowaniem.
« powrót do artykułu -
By KopalniaWiedzy.pl
Zwykle zastanawiamy się, ile pozasłonecznych planet zawierających życie jesteśmy w stanie zaobserwować z Ziemi. Jednak pytanie to można odwrócić. I właśnie to zrobili profesorowie Lisa Kaltenegger z Cornell University i Joshua Pepper z Lehigh University. Postanowili oni zbadać, z ilu układów planetarnych można bezpośrednio obserwować Ziemię. Innymi słowy, ile potencjalnych cywilizacji pozaziemskich, znajdujących się na podobnym etapie rozwoju, może nas badać.
Uczeni zidentyfikowali 1004 gwiazdy ciągu głównego, czyli dość podobne do Słońca, które mogą posiadać podobne do Ziemi planety w ekosferze. Wszystkie wspomniane gwiazdy znajdują się w promieniu 300 lat świetlnych od Ziemi, zatem w odległości, z której obca cywilizacja powinna być w stanie wykryć chemiczne sygnatury życia w ziemskiej atmosferze.
Odwróćmy nasz punkt widzenia. Przenieśmy się na inne planety i zapytajmy, z których układów planetarnych można obserwować tranzyty Ziemi na tle Słońca, mówi Kaltenegger. Uczona przypomina, że obserwowanie tranzytów to kluczowy sposób obserwowania planet pozasłoneczych i określania ich cech charakterystycznych. Już wkrótce, dzięki Teleskopowi Kosmicznemu Jamesa Webba (JWST), będziemy w stanie – badając tranzyty – określać skład chemiczny atmosfer planet spoza Układu Słonecznego. Jeśli z naszego punktu widzenia jakaś planeta przechodzi na tle swojej gwiazdy, zatem znajduje się w linii prostej pomiędzy swoją gwiazdą a Ziemią, to już teraz – badając zmianę jasności gwiazdy przesłoniętej przez planetę – próbujemy określać np. wielkość planety. Instrument taki jak JWST pozwoli badać światło gwiazdy przechodzące przez atmosferę planety i określić skład chemiczny tej planety. Będziemy więc mogli wykrywać w niej molekuły i inne elementy wskazujące na istnienie życia. To samo jednak mogą robić potencjalne cywilizacje pozaziemskie.
Jedynie niewielki ułamek egzoplanet przechodzi na tle swojej gwiazdy z naszego punktu widzenia. Z punktu widzenia wszystkich zidentyfikowanych przez nas układów Ziemia przechodzi na tle Słońca. A to powinno przyciągnąć uwagę potencjalnych obserwatorów. Jeśli poszukujemy inteligentnego życia, które może nas znaleźć i zechcieć nawiązać kontakt, to właśnie stworzyliśmy mapę, gdzie należy szukać, dodaje Kaltenegger.
« powrót do artykułu
-
-
Recently Browsing 0 members
No registered users viewing this page.