Jump to content
Forum Kopalni Wiedzy
KopalniaWiedzy.pl

Egzoplanety detektorami ciemnej materii?

Recommended Posts

Astrofizycy uważają, że znaleźli potężne i unikatowe narzędzie do wykrywania ciemnej materii – egzoplanety. W opublikowanym przez siebie artykule naukowcy stwierdzają, że obecność ciemnej materii można wykryć, mierząc jej wpływ na temperaturę egzoplanet.

Sądzimy, że istnieje 300 miliardów egzoplanet. Jeśli odkryjemy i przebadamy niewielki odsetek z nich, to zyskamy olbrzymią ilość informacji na temat ciemnej materii, stwierdził Juri Smironv z Ohio State University. Smirnov i Rebecca Lane ze SLAC National Accelerator Laboratory są autorami artykułu opublikowanego w Physical Review Letters.

Uczony dodaje, że gdy ciemna materia zostaje przechwycona przez grawitację egzoplanet, jest wciągana do jądra planety, gdzie dochodzi do jej anihilacji, co wiąże się z uwolnieniem ciepła. Im więcej ciemnej materii, tym więcej ciepła jest w ten sposób emitowane. Ciepło to może zaś zostać zarejestrowane przez Teleskop Kosmiczny Jamesa Webba (James Webb Space Telescope – JWST), który ma zostać wystrzelony w październiku bieżącego roku. Jeśli egzoplanety będą wydzielały nadmiarowe ciepło związane z obecnością ciemnej materii, powinniśmy być w stanie to zauważyć, dodaje Smirnov.

Zdaniem uczonych planety spoza Układu Słonecznego mogą być szczególnie pomocne w wykrywaniu lżejszej ciemnej materii, tej o niższej masie. Dotychczas nie prowadzono poszukiwań ciemnej materii w takich zakresach masy.

Naukowcy uważają, że gęstość ciemnej materii rośnie w kierunku centrum Drogi Mlecznej. Jeśli to prawda, to powinniśmy zauważyć, że planety bliżej centrum galaktyki rozgrzewają się bardziej niż te na jej obrzeżach. Jeśli byśmy coś takiego zarejestrowali byłoby to niesamowite odkrycie. Wskazywałoby, że znaleźliśmy ciemną materię, mówi Smirnov.

Smirnov i Lane proponują, by przyjrzeć się „gorącym Jowiszom” oraz brązowym karłom. To w tych obiektach najłatwiej będzie zauważyć nadmiarowe ciepło spowodowane obecnością ciemnej materii. Uczeni uważają też, że warto poszukać i badać swobodne planety, takie, które nie orbitują wokół gwiazd. W ich przypadku nadmiarowe ciepło powinno być jeszcze bardziej oczywistym sygnałem obecności ciemnej materii, gdyż nie dociera do nich energia z gwiazd macierzystych.

Olbrzymią zaletą wykorzystania egzoplanet jako wykrywaczy ciemnej materii jest fakt, że nie potrzeba do tego nowych rodzajów urządzeń lub technologii czy przeprowadzania takich badań, jakich dotychczas nie wykonywano.

Obecnie znamy ponad 4300 egzoplanet i niemal 6000 kandydatów na planety. W ciągu najbliższych lat misja Gaia, wysłana przez Europejską Agencję Kosmiczną, powinna wykryć dziesiątki tysięcy kolejnych egzoplanet. Będziemy więc mieli olbrzymią liczbę obiektów, które można badać w poszukiwaniu ciemnej materii.


« powrót do artykułu

Share this post


Link to post
Share on other sites
Cytat

gdy ciemna materia zostaje przechwycona przez grawitację egzoplanet, jest wciągana do jądra planety, gdzie dochodzi do jej anihilacji, co wiąże się z uwolnieniem ciepła

Trzeba odwagi w nauce ale tu tej odwagi było zdecydowanie za dużo...
"Anihilacja ciemnej materii w środku egzoplanet."
Co gorsza napisano że "astrofizycy uważają".
Mamy problem z ciemną materią ponieważ ona jeśli istnieje to oddziałuje głównie grawitacyjnie. Jakby ona gdzieś anihilowała to by problemu nie było.

Share this post


Link to post
Share on other sites
54 minuty temu, thikim napisał:

"Anihilacja ciemnej materii w środku egzoplanet."
Co gorsza napisano że "astrofizycy uważają".

No i wszystko to prawda, część astrofizyków tak uważa (znaczy stawia taką hipotezę). Z odwagą przeszarżowałeś, bo to raczej dość skromna konsekwencja znacznie odważniejszych szarż teoretyków.
Ed. Co więcej, publikacja owa to pomysł na WERYFIKACJĘ, kłania się empiria.

Edited by Astro

Share this post


Link to post
Share on other sites
19 hours ago, thikim said:

Trzeba odwagi w nauce ale tu tej odwagi było zdecydowanie za dużo...
"Anihilacja ciemnej materii w środku egzoplanet."
Co gorsza napisano że "astrofizycy uważają".
Mamy problem z ciemną materią ponieważ ona jeśli istnieje to oddziałuje głównie grawitacyjnie. Jakby ona gdzieś anihilowała to by problemu nie było.

Hipoteza o anihilacji ciemnej materii wewnątrz masywnych struktur jak gwiady, a ostatnio duże egzoplanety ma już kilka lat:

Dark Matter Annihilation in the Universe 

Wszystkie gwiazdy zbudowane z materii barionowej funkcjonują dzięki fuzji jądrowej. Gwiazdy znajdują się w stanie równowagi pomiędzy siłami grawitacyjnymi powodującymi zapadanie się i ogromnymi ciśnieniami, które uniemożliwiają kolaps.

W przypadku gwiazd zbudowanych z ciemnej materii zwanych dalej ciemnymi gwiazdami sytuacja jest nieco inna.

https://www.discovermagazine.com/the-sciences/the-early-universe-may-have-been-filled-with-dark-matter-stars

Proponuje się, że ciemne gwiazdy byłyby w większości zbudowane z tego samego materiału co zwykłe gwiazdy, czyli z wodoru i helu. Jednakże w związku z tym, że te hipotetyczne ciemne gwiazdy powstały we wczesnym Wszechświecie gdy kosmos był znacznie gęstszy, zawierają prawdopodobnie również niewielką, ale znaczną ilość ciemnej materii w postaci słabo oddziałujących masywnych cząstek (WIMP), czyli postulowanych cząstek ciemnej materii. Uważa się, że tak jak w przypadku zwykłej materii WIMPy także posiadają odpowiedniki w formie antymaterii, które mogą anihilować ze sobą wytwarzając czystą energię. Wewnątrz ciemnej gwiazdy te niezwykle potężne anihilacje WIMP mogły zapewnić wystarczające ciśnienie, aby zapobiec zapadnięciu się gwiazdy bez potrzeby energii fuzji jądrowej.

Wimpy stanowią prawdopodobnie tylko około 0,1% masy ciemnej gwiazdy, ale to wystarczy do podtrzymania procesu funkcjonowania ciemnej gwiazdy przez miliony, a nawet miliardy lat.

Share this post


Link to post
Share on other sites

Wybacz ale ten koncept jest bez sensu.
Anihilacja wymaga innego odziaływania niż grawitacyjne - tak po prostu. I to nawet nie jednego ale tu w grę wchodzą różne niegrawitacyjne oddziaływania (co najmniej EM i silne).
Gdyby DM miała te inne oddziaływania to zapewne byśmy już dawno świętowali jej odkrycie.
Dalej nawet te pomysły że jest sobie gwiazda zwykła ale ciemna bo zawiera 0,1 % WIMPÓW też jest bezsensowny.
Przy 0,1 % wkładzie masy to znaczy że jest wielkie święto jak jakiś WIMP napotyka antyWIMPA i takie coś nie miałoby najmiejszego wpływu na zachowanie gwiazdy jako całości. Pamiętaj że ten 0,1% ma zgodnie z założeniami DM słabo oddziaływać. Więc sytuacja jest taka że mamy mało czegoś co bardzo słabo oddziałuje = wpływ zerowy na cokolwiek.
DM nie tylko musi oddziaływać słabo z materią ale musi także słabo oddziaływać ze sobą. Takie są główne założenia DM żeby to miało jakikolwiek sens zgodny z obserwacjami.
Dalej jedziemy: jest sobie taki WIMP - o masie 10 albo i 1000 mas protonów.
To znaczy że jeśli masowo jest go 0,1% to ilościowo jest 1 WIMP na 10 000 protonów albo i na 1 000 000 protonów.
I lata sobie taki WIMP szukając tego jednego na 2 000 000 protonów - antyWIMPA :)
Z którym ma zerową szansę anihilować. I to ma zmieniać sytuację w całej gwieździe albo i planecie :)
Brawo :)

Edited by thikim

Share this post


Link to post
Share on other sites
3 hours ago, thikim said:

Wybacz ale ten koncept jest bez sensu.
Anihilacja wymaga innego odziaływania niż grawitacyjne - tak po prostu. I to nawet nie jednego ale tu w grę wchodzą różne niegrawitacyjne oddziaływania (co najmniej EM i silne).

Nie należy czynić analogii między anihilacją zwykłej i niebarionowej materiiB-). Być może anihilacja ciemnej materii zachodzi tylko w sytuacji zbliżenia się jej cząstek i antycząstek na odległość krytyczną. Warunki takie mogą umożliwiać ogromne ciśnienia wewnątrz gwiazd i masywnych planet. Jest to tylko hipoteza i nie została jeszcze odrzucona ani definitywnie potwierdzona :).

Share this post


Link to post
Share on other sites

Nie. To nie jest hipoteza. To jest pomysł - i to jest ok. Każdy pomysł jest ważny gdy wkraczamy w niewiadome.
Ale żeby to była hipoteza to musi być lepsza niż 99,9% innych pomysłów.

Share this post


Link to post
Share on other sites

Create an account or sign in to comment

You need to be a member in order to leave a comment

Create an account

Sign up for a new account in our community. It's easy!

Register a new account

Sign in

Already have an account? Sign in here.

Sign In Now

  • Similar Content

    • By KopalniaWiedzy.pl
      Badanie grawitacyjnych deformacji galaktyk karłowatych wydaje się wspierać zmodyfikowane teorie grawitacji, a nie teorię o istnieniu ciemnej materii. Ciemna materia to kluczowy element standardowego modelu kosmologicznego, a jej istnienie wynika z teorii względności Einsteina. Międzynarodowy zespół naukowy opublikował na łamach Monthly Notices of the Royal Astronomical Society wyniki badań, które są niekompatybilne z modelem Lambda-CDM – jednym z najpowszechniej uznawanych modeli kosmologicznych – a wspierają alternatywną zmodyfikowaną dynamikę newtonowską (MOND), która wyjaśnia pewne zjawiska bez odwoływania się do ciemnej materii.
      Zgodnie z powszechnie przyjmowanym poglądem ciemna materia stanowi około 85% materii we wszechświecie. Nie możemy jej dostrzec, jednak widzimy jej wpływ na otoczenie. Jej istnienie nie wyjaśnie jednak wszelkich obserwowanych zjawisk, a fakt, że jej nigdy nie wykryto, przyczynił się do powstania alternatywnych teorii.
      Uważa się, że ciemna materia tworzy halo galaktyk i wpływa na ich rozwój oraz ewolucję. Takie wielkie sferyczne halo ma otaczać też Drogę Mleczną.
      Elena Asencio z Uniwersytetu w Bonn, we współpracy z uczonymi z University of St Andrews w Szkocji, Europejskiego Obserwatorium Południowego w Chile i Uniwersytetu w Oulu w Finlandii poszukiwali halo wokół galaktyk karłowatych w Gromadzie w Piecu. Galaktyki takie, ze względu na swoją niską masę, są szczególnie podatne na działanie sił pływowych działających w samej gromadzie lub pochodzących z sąsiednich większych galaktyk. Działanie sił pływowych byłoby jednak zredukowane, gdyby gromada galaktyk była otoczona halo ciemnej materii. Spodziewany stopień zaburzeń zależy od praw grawitacji oraz obecności dominującego halo ciemnej materii. To zaś czyni galaktyki karłowate użytecznymi obiektami do testowania różnych modeli grawitacji, wyjaśniają autorzy badań.
      Naukowcy obserwowali galaktyki karłowate z Gromady w Piecu, a następnie próbowali odtworzyć zaobserwowane zjawiska za pomocą symulacji komputerowych opartych na standardowym modelu kosmologicznym, który zakłada istnienie ciemnej materii. Okazało się, że model ten nie pasuje do tych galaktyk. Zgodnie z nim galaktyki z Gromady w Piecu powinny zostać rozerwane.
      Uczeni, chcąc sprawdzić, co utrzymuje galaktyki, przeprowadzili kolejne symulacje, tym razem z wykorzystaniem zmodyfikowanej dynamiki newtonowskiej (MOND). W MOND zasady dynamiki Newtona zostały zmodyfikowane o nieliniową zależność siły od przyspieszenia. W 1983 roku Mordechaj Milgrom postanowił wyjaśnić rozbieżności pomiędzy przewidywanymi i obserwowanymi prędkościami orbitalnymi gwiazd bez odwoływania się do ciemnej materii. Zaproponował, że prawo mówiące iż siła jest wprost proporcjonalna do masy i odwrotnie proporcjonalna do kwadratu odległości ulega modyfikacji w momencie, gdy oddziaływanie jest bardzo słabe. MOND nie wyjaśnia problemu brakującej masy, ale za to pozwala na dobre przewidywanie rotacji galaktyk.
      Badania Asencio i jej zespołu pokazały, że na gruncie MOND – w przeciwieństwie do teorii zakładającej istnienie ciemnej materii – można odtworzyć zjawiska obserwowane w Gromadzie w Piecu.
      To już kolejne badania pokazujące, że przyjmując istnienie ciemnej materii nie można wyjaśnić wielu zjawisk, za to dobrze można je opisać na gruncie teorii alternatywnych. Musimy jednak pamiętać, że te teorie alternatywne również mają swoje ograniczenia i nie opisują dobrze zjawisk, które możemy opisać odwołując się do ciemnej materii.

      « powrót do artykułu
    • By KopalniaWiedzy.pl
      Zaledwie 30 lat tamu znaliśmy tylko kilka planet, tych z Układu Słonecznego. Dnia 9 stycznia 1992 roku Aleksander Wolszczan i Dail Frail poinformowali o odkryciu dwóch planet krążących wokół pulsara PSR 1257+12. Odkrycie potwierdzono i planety te uznawane są za pierwsze odkryte planety poza Układem Słonecznym. Teraz NASA poinformowała o potwierdzeniu odkrycia 5000. planety pozasłonecznej.
      Wczoraj, 21 marca, do NASA Exoplanet Archive dodano 65 kolejnych egzoplanet, przekraczając tym samym liczbę 5000 znanych nam planet. Są wśród nich i niewielkie skaliste obiekty podobne do ziemi, jak i gazowe olbrzymy wielokrotnie większe od Jowisza. W spisie znajdziemy superZiemie, prawdopodobnie skaliste planety sporo większe od Ziemi, jak i mini-Neptuny. Są i planety krążące wokół dwóch gwiazd i takie, które znajdują się na orbitach martwych gwiazd.
      Jessie Christiansen, australijska astrofizyk pracująca w NASA Exoplanet Science Institute mówi, że te 5000 planet to nie tylko liczba. Każda z nich to nowy świat, całkiem nowa planeta. Każda z nich jest ekscytująca, gdyż nic o nich nie wiemy.
      Wiemy natomiast, że tylko w naszej galaktyce znajdują się setki miliardów planet. Na tę olbrzymią liczbę wskazywało już pierwsze odkrycie egzoplanet. Jeśli można znaleźć planety wokół gwiazd neutronowych, to są one wszędzie, mówi Wolszczan. Uczony dodaje, że ludzkość właśnie otwiera nowy rozdział w badaniu planet pozasłonecznych. Już niedługo będziemy mogli znacznie więcej, niż tylko dodawać nowe planety do katalogu.
      Wkrótce badania naukowe podejmie Teleskop Kosmiczny Jamesa Webba (JWST), który pozwoli na poszukiwanie w atmosferach planet sygnatur mogących świadczyć o istnieniu na nich życia. W 2027 roku w przestrzeń kosmiczną ma trafić Nancy Grace Roman Space Telescope, który będzie poszukiwał egzoplanet za pomocą kilu różnych metod. Na rok 2029 Europejska Agencja Kosmiczna zapowiada misję ARIEL, w ramach której obserwowane będą atmosfery egzoplanet, a obecne na jej pokładzie urządzenie CASE pozwoli na badania chmur. Myślę, że znajdziemy na egzoplanetach jakiś rodzaj życia, prawdopodobnie bardzo prymitywnego, mówi Wolszczan.

      Pierwszą planetę wokół gwiazdy podobnej do Słońca odkryto w 1995 roku. Był to gorący Jowisz, okrążający gwiazdę w ciągu zaledwie 4 dni. Znalezienie pierwszej planety skalistej, bardziej podobnej do Ziemi, wymagało jednak nowych technologii i metod badawczych. Możliwości takie pojawiły się wraz z wystrzeleniem Teleskopu Kosmicznego Keplera w 2009 roku. To otworzyło całkowicie nowe możliwości obserwacyjne. Nikt nie spodziewał się takiej olbrzymiej różnorodności gwiazd i planet, mówi William Borucki, główny naukowiec misji Keplera.
       


      « powrót do artykułu
    • By KopalniaWiedzy.pl
      Międzynarodowy zespół naukowy pracujący przy projekcie GNOME, w skład którego wchodzą uczeni z Polski, Niemiec, Serbii, Izraela, Korei Południowej, Chin, Australii i USA, ogłosił pierwsze wyniki poszukiwań ciemnej materii za pomocą ogólnoświatowej sieci magnetometrów optycznych. We wspomnianych 8 krajach znajduje się 14 magnetometrów, a do obecnie opublikowanej analizy wykorzystano dane z 9 z nich.
      GNOME to skrót od Global Network of Optical Magnetometers for Exotic Physics Searches. Celem projektu jest wykrycie charakterystycznego sygnału, który powinien być generowany przez pola ciemnej materii. Właśnie opublikowano dane z miesiąca nieprzerwanej pracy GNOME. Co prawda sygnał z ciemnej materii nie został wykryty, jednak pomiary pozwoliły na ściślejsze określenie, w jakich zakresach należy sygnału poszukiwać.
      Obecnie wiemy, że wiele obserwowanych zjawisk, jak np. prędkość obrotową gwiazd w galaktykach czy spektrum promieniowania tła, można wyjaśnić przyjmując istnienie ciemnej materii. Jednak samej ciemnej materii nie udało się dotychczas wykryć.
      Niezwykle lekkie cząstki bozonowe to najbardziej obiecujący kandydaci na ciemną materię. Są wśród nich cząstki podobne do aksjonów (ALP). Można je rozpatrywać jako klasyczne pole oscylujące w określonej częstotliwości. Cechą szczególną takich pól bozonowych jest – wedle jednego z teoretycznie możliwych scenariuszy – że mogą tworzyć one pewne wzorce i struktury. To zaś powoduje, że ciemna materia może mieć różną gęstość w różnych miejscach, tworząc na przykład rodzaj ścian mniejszych niż galaktyka, ale większych niż Ziemia, mówi profesor Dmitry Budker z Uniwersytetu Gutenberga z Moguncji.
      Jeśli taka ściana napotka Ziemię, będzie się przez nią przesuwała i będzie po kolei wykrywana przez poszczególne magnetometry sieci GNOME, generując w nich charakterystyczne sygnały. Co więcej, sygnały te będą ze sobą skorelowane, w zależności od tego, jak szybko ta ściana będzie się przesuwała i kiedy dotrze do poszczególnych magnetometrów, wyjaśnia jeden ze współautorów badań, doktor Arne Wickenbrock.
      Sygnał w magnetometrach powinien powstać w wyniku interakcji ciemnej materii ze spinem atomów w urządzeniach. Zgromadzone w nich atomy są wzbudzane za pomocą lasera o określonej częstotliwości, dzięki czemu ich spiny zwrócone są w tym samym kierunku. Przechodzące przez magnetometr pole ciemnej materii powinno zaburzyć ułożenie spinów, co można zmierzyć.
      Hector Masia-Roig, doktorant pracujący w grupie profesora Budkera, porównuje atomy do chaotycznie tańczących osób. Gdy jednak „usłyszą” odpowiednią częstotliwość lasera, atomy koordynują swój taniec. Ciemna materia może wytrącić je z równowagi, a my możemy bardzo precyzyjnie zmierzyć te zaburzenia. Możliwość skorzystania z ogólnoświatowej sieci magnetometrów pozwoli na określenie, co zaburzyło spiny atomów. Gdy bowiem Ziemia będzie przechodziła przez ścianę ciemnej materii, atomy w poszczególnych stacjach będą stopniowo zaburzane. Dopiero gdy porównamy ze sobą sygnały ze wszystkich stacji, będziemy mogli stwierdzić, co je zaburzyło. Wracając do analogii z tańczącymi – będziemy mogli powiedzieć, czy do zaburzenia doszło dlatego, że pojawił się tancerz, który wypadł z rytmu i przeszkadzał innym, czy też było to zjawisko globalne, spowodowane przez ciemną materię.
      Wspomniane na wstępie pomiary całego miesiąca pracy GNOME pozwoliły na stwierdzenie, że statystycznie znaczący sygnał nie pojawia się w badanym zakresie masy od 1 do 100 000 femtoelektronowoltów (feV). To zaś oznacza, że naukowcy mogą zawęzić obszar poszukiwań masy cząstek ciemnej materii.
      W przyszłości naukowcy chcą skupić się na udoskonaleniu magnetometrów i metod analizy danych. Głównym celem ich pracy będzie zwiększenie stabilności działania magnetometrów, by mogły pracować dłużej bez przerw. Ponadto wykorzystywane obecnie atomy metali z grupy litowców zostaną zastąpione atomami gazów szlachetnych. Tak udoskonalony Advanced GNOME ma pozwolić na zwiększenie precyzji pomiarów.

      « powrót do artykułu
    • By KopalniaWiedzy.pl
      Trzy nowo odkryte egzoplanety znajdują się na krawędzi zagłady – informują naukowcy z Instytutu Astronomii University of Hawai'i. Gazowe olbrzymy, zauważone po raz pierwszy przez teleskop kosmiczny TESS, znajdują się na jednych z najbardziej ciasnych znanych nam orbit. Jedna z nich, TOI-2337b, jest tak blisko swojej gwiazdy, że zostanie przez nią zniszczona za mniej niż milion lat. Żadnej innej znanej nam egzoplanety nie czeka tak szybka zagłada.
      Takie badania są kluczowe dla zrozumienia ewolucji układów planetarnych. Dają nam one nowy wgląd na planety zbliżające się do kresu życia, bezpośrednio przed pochłonięciem ich przez gwiazdę, mówi główny autor badań, Samuel Grunblatt z Amerykańskiego Muzeum Historii Naturalnej.
      Naukowcy szacują, że masa wspomnianych egzoplanet wynosi od 0,5 do 1,7 masy Jowisza, a ich średnice to od nieco mniejszej od średnicy Jowisza, po 1,6 jego średnicy. Istnieją też znaczne różnice w gęstości planet, a wszystko to wskazuje na różne ich pochodzenie.
      Uczeni sądzą, że ich odkrycie to dopiero czubek góry lodowej. Dzięki takim systemom jak TESS spodziewamy się znaleźć setki, a nawet tysiące takich systemów planetarnych, co pozwoli nam poznać nowe szczegóły na temat interakcji planet pomiędzy sobą czy ich migracji w kierunku gwiazdy macierzystej, dodaje jeden z autorów badań, Nick Saunders.
      Wspomniane trzy planety zostały zaobserwowane przez teleskop TESS w roku 2018 i 2019. Grunblatt i jego zespół wykorzystali następnie Obserwatorium Keck na Hawajach, by potwierdzić istnienie egzoplanet i poznać szczegóły na ich temat.
      Obecnie obowiązujące modele przewidują, że planety powinny zbliżać się do swoich gwiazd, szczególnie w ciągu ostatnich 10% czasu życia gwiazdy. W miarę zbliżania się planety coraz bardziej powinny się nagrzewać, co spowoduje rozszerzanie się ich atmosfer. Z tych samych modeli wynika, że zbliżające się do gwiazdy planety będą jednocześnie zbliżały się do siebie, co zwiększa i ryzyko kolizji i ryzyko zdestabilizowania całego układu planetarnego.
      Autorzy odkrycia sugerują jednocześnie, że jednej z planet – TOI-4329 – powinien przyjrzeć się Teleskop Kosmiczny Jamesa Webba (JWST). Może on zauważyć w jej atmosferze ewentualne ślady wody lub dwutlenku węgla. Jeśli by je znalazł, specjaliści mogliby więcej powiedzieć na temat ewolucji tej planety.

      « powrót do artykułu
    • By KopalniaWiedzy.pl
      Historia naszej planety, to historia 4,5 miliarda lat schładzania się. Dzięki temu, że Ziemia stygnie, uformowała się jej sztywna skorupa i mogło powstać życie. Jednocześnie dzięki temu, że nie wystygła, istnieją takie procesy jak tektonika płyt i wulkanizm. Gdy wnętrze planety wystygnie, te kluczowe procesy zatrzymają się. Nie wiemy jednak, jak szybko nasza planeta się wychładza i kiedy procesy przebiegające w jej wnętrzu zatrzymają się.
      Odpowiedzią na te pytania może dać zbadanie przewodnictwa cieplnego minerałów znajdujących się na granicy między jądrem a płaszczem Ziemi. To bardzo ważne miejsce, w którym lepkie skały mają bezpośredni kontakt z płynnym zbudowanym głównie z niklu i żelaza zewnętrznym jądrem. Gradient temperatury pomiędzy jądrem zewnętrznym a płaszczem jest bardzo duży, zatem potencjalnie może tam przepływać sporo ciepła. Warstwa graniczna zbudowana jest głownie z bridgmanitu.
      Profesor Motohiko Murakami ze Szwajcarskiego Instytutu Technologicznego w Zurichuy (ETH Zurich) wraz z naukowcami z Carnegie Institute for Science opracowali złożony system pomiarowy, który pozwolił im na wykonanie w laboratorium oceny przewodnictwa cieplnego bridgmanitu w warunkach ciśnienia i temperatury, jakie panują we wnętrzu Ziemi. Wykorzystali przy tym niedawno opracowaną technikę optycznego pomiaru absorpcji diamentu podgrzewanego impulsami laserowymi.
      Dzięki tej nowej technice wykazaliśmy, że przewodnictwo cieplne bridgmanitu jest około 1,5-razy większe niż się przyjmuje, mówi profesor Murakami. To zaś wskazuje, że przepływ ciepła pomiędzy jądrem a płaszczem jest większy. A większy przepływ ciepła oznacza, że konwekcja w płaszczu zachodzi szybciej i Ziemia szybciej się ochładza. Tektonika płyt może więc w rzeczywistości spowalniać szybciej, niż się obecnie przyjmuje.
      Grupa Murakami wykazała jednocześnie, że szybsze wychładzanie się płaszcza zmieni fazy minerałów na granicy jądra i płaszcza. Schładzający się bridgmanit zmieni się w minerał, który będzie jeszcze efektywniej przewodził ciepło, zatem stygnięcie Ziemi jeszcze bardziej przyspieszy.
      Wyniki naszych badań rzucają nowe światło na ewolucję dynamiki Ziemi. Wskazują, że Ziemia, podobnie jak Merkury czy Mars, schładza się szybciej i stanie się szybciej nieaktywna, wyjaśnia Murakami.
      Trudno jednak powiedzieć, ile czasu minie zanim ruchy konwekcyjne w płaszczu ustaną. Wciąż wiemy zbyt mało, by określić, kiedy do tego dojdzie, przyznają naukowcy. Żeby się tego dowiedzieć, uczeni muszą najpierw lepiej rozpoznać w czasie i przestrzeni procesy konwekcyjne w płaszczu. Ponadto muszą wiedzieć, jak rozpad pierwiastków radioaktywnych we wnętrzu Ziemi, który jest jednym z głównych źródeł ciepła, wpływa na dynamikę procesów płaszcza.

      « powrót do artykułu
  • Recently Browsing   0 members

    No registered users viewing this page.

×
×
  • Create New...