Sign in to follow this
Followers
0
NASA stworzyła 1. globalną mapę zmian poziomu wód słodkich na powierzchni Ziemi
-
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
Ponad połowa największych jezior na świecie traci wodę, wynika z badań przeprowadzonych przez międzynarodowy zespół naukowy z USA, Francji i Arabii Saudyjskiej. Przyczynami tego stanu rzeczy są głównie globalne ocieplenie oraz niezrównoważona konsumpcja przez człowieka. Jednak, jak zauważają autorzy badań, dzięki opracowanej przez nich nowej metodzie szacunku zasobów wody, trendów oraz przyczyn jej ubywania, można dostarczyć osobom odpowiedzialnym za zarządzanie informacji, pozwalającymi na lepszą ochronę krytycznych źródeł wody.
Przeprowadziliśmy pierwsze wszechstronne badania trendów oraz przyczyn zmian ilości wody w światowych jeziorach, wykorzystując w tym celu satelity oraz modele obliczeniowe, mówi główny autor badań, Fangfang Yao z Uniwersytetu Kalifornijskiego w Boulder (CU Boulder). Mamy dość dobre informacje o słynnych jeziorach, jak Morze Kaspijskie, Jezioro Aralskie czy Salton Sea, jeśli jednak chcemy dokonać szacunków w skali globalnej, potrzebujemy wiarygodnych informacji o poziomie wód i objętości jeziora. Dzięki tej nowej metodzie możemy szerzej spojrzeć na zmiany poziomu wód jezior w skali całej planety, dodaje profesor Balaji Rajagopalan z CU Boulder.
Naukowcy wykorzystali 250 000 fotografii jezior wykonanych przez satelity w latach 1992–2020. Na ich podstawie obliczyli powierzchnię 1972 największych jezior na Ziemi. Użyli też długoterminowych danych z pomiarów poziomu wód z dziewięciu satelitów. W przypadku tych jezior, co do których brak było danych długoterminowych, wykorzystano pomiary wykorzystane za pomocą bardziej nowoczesnego sprzętu umieszczonego na satelitach. Dzięki połączeniu nowych danych z długoterminowymi trendami byli w stanie ocenić zmiany ilości wody w jeziorach na przestrzeni kilku dziesięcioleci.
Badania pokazały, że 53% największych jezior na świecie traci wodę, a jej łączny ubytek jest 17-krotnie większy niż pojemność największego zbiornika na terenie USA, Lake Meads. Wynosi zatem około 560 km3 wody.
Uczeni przyjrzeli się też przyczynom utraty tej wody. W przypadku około 100 wielkich jezior przyczynami były zmiany klimatu oraz konsumpcja przez człowieka. Dzięki tym badaniom naukowcy dopiero teraz dowiedzieli się, że za utratą wody w jeziorze Good-e-Zareh w Afganistanie czy Mar Chiquita w Argentynie stoją właśnie takie przyczyny. Wśród innych ważnych przyczyn naukowcy wymieniają też odkładanie się osadów. Odgrywa ono szczególnie ważną rolę w zbiornikach, które zostały napełnione przed 1992 rokiem. Tam zmniejszanie się poziomu wody jest spowodowane głównie zamuleniem.
Podczas gdy w większości jezior i zbiorników wody jest coraz mniej, aż 24% z nich doświadczyło znacznych wzrostów ilości wody. Są to głównie zbiorniki znajdujące się na słabo zaludnionych terenach Tybetu i północnych części Wielkich Równin oraz nowe zbiorniki wybudowane w basenach Mekongu czy Nilu.
Autorzy badań szacują, że około 2 miliardów ludzi mieszka na obszarach, gdzie w zbiornikach i jeziorach ubywa wody, co wskazuje na pilną potrzebę uwzględnienia takich elementów jak zmiany klimatu, konsumpcja przez człowieka czy zamulanie w prowadzonej polityce. Jeśli na przykład konsumpcja przez człowieka jest ważnym czynnikiem prowadzącym do utraty wody, trzeba wprowadzić mechanizmy, które ją ograniczą, mówi profesor Ben Livneh. Uczony przypomina jezioro Sevan w Armenii, w którym od 20 lat poziom wody rośnie. Autorzy badań łączą ten wzrost z wprowadzonymi i egzekwowanymi od początku wieku przepisami dotyczącymi sposobu korzystania z wód jeziora.
« 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.