Zaloguj się, aby obserwować tę zawartość
Obserwujący
0
Kolonizacja Marsa zagrożona przez promieniowanie kosmiczne? Nie uda się produkować żywności?
dodany przez
KopalniaWiedzy.pl, w Astronomia i fizyka
-
Podobna zawartość
-
przez KopalniaWiedzy.pl
Przed 11 milionami lat w Marsa uderzyła asteroida, która wyrzuciła w przestrzeń kosmiczną fragmenty Czerwonej Planety. Jeden z tych fragmentów trafił na Ziemię i jest jednym z niewielu meteorytów, których pochodzenie można powiązać bezpośrednio z Marsem. Kto znalazł ten kawałek Marsa, nie wiadomo. Odkryto go w 1931 roku w jednej szuflad na Purdue University i nazwano Lafayette Meteorite, od miasta, w którym znajduje się uniwersytet. Nie wiadomo bowiem nawet, gdzie dokładnie meteoryt został znaleziony. Jednak jego stan zachowania wskazuje, że nie leżał na ziemi zbyt długo.
Na kawałek skały jako pierwszy zwrócił uwagę dr O.C. Farrington, który zajmował się klasyfikacją kolekcji minerałów z uniwersyteckich zbiorów geologicznych. I to właśnie Farrington stwierdził, że skała uznana wcześniej za naniesioną przez lodowiec, jest meteorytem.
Już podczas jednych z pierwszych badań Lafayette Meteorite naukowcy zauważyli, że na Marsie miał on kontakt z wodą w stanie ciekłym. Od tamtego czasu nie było jednak wiadomo, kiedy miało to miejsce. Dopiero teraz międzynarodowa grupa naukowa określiła wiek znajdujących się w meteorycie minerałów, które powstały w wyniku kontaktu z wodą. Wyniki badań zostały opublikowane na łamach Geochemical Perspective Letters.
Profesor Marissa Tremblay z Purdue University wykorzystuje gazy szlachetne, jak hel, neon i argon, do badania procesów chemicznych i fizycznych kształtujących powierzchnię Ziemi. Uczona wyjaśnia, że niektóre meteoryty z Marsa zawierają minerały, które powstawały na Marsie w wyniku interakcji z wodą. Datowanie tych minerałów pozwoli nam więc stwierdzić, kiedy woda w stanie ciekłym istniała na powierzchni lub płytko pod powierzchnią Marsa. Datowaliśmy te minerały w Lafayette Meteorite i stwierdziliśmy, że powstały one 742 miliony lat temu. Nie sądzimy, by wówczas na powierzchni Marsa było zbyt dużo wody. Uważamy, że pochodziła ona z roztapiania się marsjańskiej wiecznej zmarzliny, a roztapianie się było spowodowane aktywnością magmy, do której sporadycznie dochodzi i dzisiaj, stwierdza uczona.
Co ważne, naukowcy w trakcie badań wykazali, że ich datowanie jest wiarygodne. Na wiek minerałów mogło wpłynąć uderzenie asteroidy, która wyrzuciła z Marsa nasz meteoryt, ogrzewanie się meteorytu podczas pobytu przez 11 milionów lat w przestrzeni kosmicznej, czy też podczas podróży przez ziemską atmosferę. Wykazaliśmy, że żaden z tych czynników nie miał wpływu minerały w Lafayette, zapewnia Tremblay.
« powrót do artykułu -
przez KopalniaWiedzy.pl
W 1980 roku doszło do największej erupcji wulkanicznej w historii USA i jednej z najpotężniejszych erupcji wulkanicznych XX wieku, wybuchu wulkanu Mount St. Helens. Wybuch zabił życie w promieniu wielu kilometrów. Niecałe trzy lata później naukowcy przeprowadzili wyjątkowy, trwający zaledwie jeden dzień, eksperyment nad odrodzeniem życia w regionie. Wypuścili gofferniki krecie (Thomomys talpoides), gryzonie z rodzaju gofferowatych. Dzisiaj, ponad 40 lat później, pozytywne skutki eksperymentu wciąż są widoczne.
Gofferowate prowadzą podziemny tryb życia. Kopiąc nory napowietrzają i mieszają ziemię. Na powierzchnię ziemi wychodzą nocą, poszukując pożywienia. Rolnicy uważają je za szkodniki.
Gdy materiał, który został wyrzucony przez wulkan, wystygł, naukowcy wysunęli hipotezę, że gryzonie, przekopując się przez ziemię, mogą doprowadzić do przemieszczenia bakterii i grzybów na powierzchnię, pomagając w ten sposób w odtworzeniu życia, wspomagają wzrost roślin i powrót zwierząt. Dwa lata po eksplozji postanowili tę hipotezę przetestować. Nie spodziewali się jednak, że wyniki eksperymentu będą widoczne do dzisiaj. W latach 80. po prostu testowaliśmy krótkoterminowy wpływ gofferowatych na pozbawiony życia krajobraz. Kto mógł przewidzieć, że wystarczy wypuścić te zwierzęta na 1 dzień, a skutki tego będą widoczne do dzisiaj, 40 lat później, mówi mikrobiolog Michael Allen z Uniwersytetu Kalifornijskiego w Riverside.
Wtedy, w 1983 roku Allen i James McMahon z Utah State University, polecieli śmigłowcem nad obszary zniszczone przez erupcję. Zauważyli tam kilka rachitycznych roślinek, które wyrosły z nasion upuszczonych przez ptaki, ale z powodu braku składników odżywczych w glebie nie rozwijały się zbyt dobrze. Allen i McMahon wypuścili w 2 ściśle wyznaczonych miejscach kilka gofferników krecich. Po 1 dniu zwierzęta zabrano z powrotem.
Już sześć lat później w miejscach gdzie wypuszczono zwierzęta, naukowcy naliczyli 40 000 roślin. Miejsca sąsiednie, do których zwierzęta nie dotarły, nadal były niemal pozbawione życia.
Gryzonie, mieszając ziemię, wydobyły na powierzchnię grzyby mykoryzowe. Z wyjątkiem nielicznych gatunków korzenie nie są wystarczająco wydajne, by zapewnić roślinie potrzebne składniki odżywcze i wodę. Grzyby transportują te składniki do roślin, a w zamian otrzymują węgiel, którego potrzebują do własnego wzrostu, mówi Allen. Rola grzybów mykoryzowych jest szczególnie ważna w środowiskach ubogich w składniki odżywcze. Wystarczył jeden dzień, by gryzonie przygotowały środowisko potrzebne do wzrostu roślin.
Drugim z ważnych aspektów badań jest pokazanie, jak ważne są grzyby dla ponownego wzrostu roślin po katastrofach naturalnych. Na jednym ze zboczy wulkanu rósł stary las iglasty. Popioły wulkaniczne pokryły drzewa, doprowadziły do przegrzania i opadnięcia igieł. Naukowcy obawiali się, że utrata igieł doprowadzi do zagłady lasu. Tak się jednak nie stało.
Drzewa miały bowiem bogate kolonie grzybów mykoryzowych. Te bardzo szybko wykorzystały składniki odżywcze z opadniętych igieł i dostarczyły je do drzew. Drzewa odrodziły się niemal natychmiast. Nie zginęły, jak wszyscy się obawiali, mówi współautorka najnowszych badań, mikrobiolog Emma Aronson. Co więcej, jeszcze przed erupcją, po drugiej strony wulkanu, wycięto wiele hektarów lasu. Drzewa zostały stamtąd zabrane, więc nie było igieł, które zasiliłyby glebę składnikami odżywczymi. Do dzisiaj mało co tam rośnie. To naprawdę szokujące porównanie, gdy widzi się stary las, którego gleba została zasilona przez igły i martwy obszar zniszczony przez człowieka, dodaje Aronson.
Badania pokazują, jak wielka jest odporność natury na katastrofy naturalne i jak może się ona. Nie możemy ignorować sieci współzależności w naturze. Szczególnie tych elementów, których nie widzimy, jak grzyby i mikroorganizmy, stwierdzają badacze.
Z pracą Microbial community structure in recovering forests of Mount St. Helens można zapoznać się na łamach Frontiers in Microbiomes.
« powrót do artykułu -
przez KopalniaWiedzy.pl
Gdyby większość ciemnej materii istniała nie w postaci w formie cząstek, a mikroskopijnych czarnych dziur, to mogłyby one wpływać na orbitę Marsa tak, że bylibyśmy w stanie wykryć to za pomocą współczesnej technologii. Zatem zmiany orbity Czerwonej Planety mogłyby posłużyć do szukania ciemnej materii, uważają naukowcy z MIT, Uniwersytetu Stanforda i Uniwersytetu Kalifornijskiego w Santa Cruz. A wszystko zaczęło się od odrodzenia hipotezy z lat 70. XX wieku i pytania o to, co stałoby się z człowiekiem, przez którego przeszłaby miniaturowa czarna dziura.
Pomysł, że większość ciemnej materii, której wciąż nie potrafimy znaleźć, istnieje w postaci miniaturowych czarnych dziur, narodził się w latach 70. Wysunięto wówczas hipotezę, że u zarania wszechświata z zapadających się chmur gazu powstały niewielkie czarne dziury, które w miarę ochładzania się i rozszerzania wszechświata, rozproszyły się po nim. Takie czarne dziury mogą mieć wielkość pojedynczego atomu i masę największych znanych asteroid. W ostatnich latach hipoteza ta zaczęła zdobywać popularność w kręgach naukowych.
Niedawno jeden z autorów badań, Tung Tran, został przez kogoś zapytany, co by się stało, gdyby taka pierwotna czarna dziura przeszła przez człowieka. Tran chwycił za coś do pisania i wyliczył, że gdyby tego typu czarna dziura minęła przeciętnego człowieka w odległości 1 metra, to osoba taka zostałaby w ciągu 1 sekundy odrzucona o 6 metrów. Badacz wyliczył też, że prawdopodobieństwo, by taki obiekt znalazł się w pobliżu kogokolwiek na Ziemi jest niezwykle małe.
Jednak Tung postanowił sprawdzić, co by się stało, gdyby miniaturowa czarna dziura przeleciała w pobliżu Ziemi i spowodowała niewielkie zmiany orbity Księżyca. Do pomocy w obliczeniach zaprzągł kolegów. Wyniki, które otrzymaliśmy, były niejasne. W Układzie Słonecznym mamy do czynienia z tak dynamicznym układem, że inne siły mogłyby zapobiec takim zmianom, mówi uczony.
Badacze, chcąc uzyskać jaśniejszy obraz, stworzyli uproszczoną symulację Układu Słonecznego składającego się z wszystkich planet i największych księżyców. Najdoskonalsze symulacje Układu biorą pod uwagę ponad milion obiektów, z których każdy wywiera jakiś wpływ na inne. Jednak nawet nasza uproszczona symulacja dostarczyła takich danych, które zachęciły nas do bliższego przyjrzenia się problemowi, wyjaśnia Benjamin Lehmann z MIT.
Na podstawie szacunków dotyczących rozkładu ciemnej materii we wszechświecie i masy miniaturowych czarnych dziur naukowcy obliczyli, że taka wędrująca we wszechświecie czarna dziura może raz na 10 lat trafić do wewnętrznych regionów Układu Słonecznego. Wykorzystując dostępne symulacje rozkładu i prędkości przemieszczania się ciemnej materii w Drodze Mlecznej, uczeni symulowali przeloty tego typu czarnych dziur z prędkością około 241 km/s. Szybko odkryli, że o ile efekty przelotu takiej dziury w pobliżu Ziemi czy Księżyca byłyby trudne do obserwowania, gdyż ciężko byłoby stwierdzić, że widoczne zmiany wywołała czarna dziura, to w przypadku Marsa obraz jest już znacznie jaśniejszy.
Z symulacji wynika bowiem, że jeśli pierwotna czarna dziura przeleciałaby w odległości kilkuset milionów kilometrów od Marsa, po kilku latach orbita Czerwonej Planety zmieniłaby się o około metr. To wystarczy, by zmianę taką wykryły instrumenty, za pomocą których badamy Marsa.
Zdaniem badaczy, jeśli w ciągu najbliższych dziesięcioleci zaobserwujemy taką zmianę, powinniśmy przede wszystkim sprawdzić, czy nie została ona spowodowana przez coś innego. Czy to nie była na przykład nudna asteroida, a nie ekscytująca czarna dziura. Na szczęście obecnie jesteśmy w stanie z wieloletnim wyprzedzeniem śledzić tak wielkie asteroidy, obliczać ich trajektorie i porównywać je z tym, co wynika z symulacji dotyczących pierwotnych czarnych dziur, przypomina profesor David Kaiser z MIT.
A profesor Matt Caplan, który nie był zaangażowany w badania, dodaje, że skoro mamy już obliczenia i symulacje, to pozostaje najtrudniejsza część – znalezienie i zidentyfikowanie prawdziwego sygnału, który potwierdzi te rozważania.
« powrót do artykułu -
przez KopalniaWiedzy.pl
Zmiany klimatu spowodują, że obszary nadające się do uprawy żywności oraz do produkcji drewna przesuną się na północ. W ten sposób dwa kluczowe zasoby – pożywienie i drewno – będą konkurowały o ziemię uprawną. Naukowcy z University of Cambridge zwracają uwagę na pomijany aspekt zmian klimatu. W miarę, jak tereny nadające się do produkcji żywności przesuwają się ku północy, w coraz większym stopniu będą konkurowały z terenami, na których rosną lasy.
Na Ziemi istnieje ograniczona ilość miejsca nadająca się do produkcji żywności i drewna. W miarę zmian klimatu rolnictwo zmuszone jest przesuwać się ku północy, a to zwiększy presję na tereny wykorzystywane do produkcji drewna, mówi doktor Oscar Mordon, jeden ze współautorów badań. Musimy myśleć na 50 lat naprzód, gdy jeśli chcemy mieć w przyszłości drewno, musimy sadzić drzewa. Drzewa, które zostaną wycięte pod koniec bieżącego wieku, już są zasadzone, dodaje doktor Chris Bousfield.
Obecne prognozy mówią, że do roku 2050 w związku z rosnącą liczbą ludności zapotrzebowanie na żywność zwiększy się 2-krotnie. Podobnie wzrośnie zapotrzebowanie na drewno, które jest wykorzystywane w produkcji papieru, mebli czy budownictwie. Zmiany klimatu spowodują, że do końca wieku ponad 1/4 terenów – około 340 milionów hektarów – zajmowanych przez uprawy lasów będzie nadawała się na upraw żywności. Obecnie większość lasów wykorzystywanych do produkcji drewna znajduje się USA, Kanadzie, Chinach i Rosji. Z przeprowadzonych na University of Cambridge badań wynika, że w 2100 roku aż 90% terenów leśnych, nadających się też do produkcji żywności, będzie znajdowało się w tych właśnie krajach. Szczególnie widoczne będzie to w Rosji. Obszary zajmowane obecnie przez lasy będą nadawały się do produkcji ziemniaków, soi oraz pszenicy.
Największym zagrożeniem spowodowanym przez rosnącą konkurencję pomiędzy produkcją żywności a produkcją drewna jest ryzyko, że ludzie przeniosą produkcję drewna na pozostałe jeszcze nietknięte tereny pierwotnych lasów na północy i w tropikach. To ostatnie regiony globalnej bioróżnorodności, dodaje profesor David Edwards. Rozpoczęcie wycinki tych lasów nie tylko zniszczy bioróżnorodność, ale spowoduje też uwolnienie olbrzymich ilości węgla do atmosfery.
Z powodu globalnego ocieplenia coraz częstsze i większe pożary niszczą kolejne obszary leśne, z których pozyskujemy drewno. Zmiana klimatu powoduje też, że rozprzestrzeniają się szkodniki niszczące lasy. Jednocześnie wiele obszarów staje się powoli niezdatnymi do produkcji żywności.
Przemysł drzewny już teraz boryka się z problemami powodowanymi przez zmiany klimatyczne. Wkrótce dojdzie do tego presja ze strony rolnictwa, co spowoduje kolejne problemy. Oczywiście zapewnienie dostępu do drewna nie wydaje się tak pilne, jak zapewnienie dostępu do żywności. Jednak musimy pamiętać, że drewno jest równie obecne w naszym codziennym życiu i potrzebujemy strategii, dzięki której w przyszłości będziemy mieli odpowiednie ilości i żywności, i drewna, stwierdzają naukowcy.
« powrót do artykułu -
przez KopalniaWiedzy.pl
Na łamach Science Advances opisano rewolucyjny scenariusz terraformowania Marsa i ogrzania jego powierzchni. Pomysł, przedstawiony przez naukowców z University of Chicago, Northwestern University oraz University of Central Florida, polega na uwolnieniu do atmosfery odpowiednio przygotowanych cząstek pyłu, które ogrzałyby Czerwoną Planetę o ponad 50 stopni Fahrenheita (ok. 28 stopni Celsjusza). Opisana metoda może być 5000 razy bardziej efektywna, niż dotychczas proponowane.
Średnia temperatura na powierzchni Marsa wynosi -60 stopni Celsjusza, jej podniesienie o 28 stopni byłoby olbrzymią zmianą, pozwalającą na istnienie mikroorganizmów i wody w stanie ciekłym na dużych obszarach planety.
Tym, co wyróżnia nową metodę jest wykorzystanie materiałów łatwo dostępnych ma Marsie. Wcześniej proponowane sposoby albo zakładały import materiałów z Ziemi, albo prowadzenie na Czerwonej Planecie działalności górniczej i wydobywanie rzadkich minerałów.
Podniesienie temperatury planety trwałoby wiele dekad. Nie spowodowałoby, oczywiście, że przebywający na Marsie ludzie mogliby pozbyć się skafandrów czy oddychać tamtejszą atmosferą. Jednak położyłoby podwaliny, pod taki rozwój wydarzeń. Pozwoliłoby na istnienie wody w stanie ciekłym, istnienie mikroorganizmów oraz uprawę roślin, które stopniowo uwalniałyby tlen do atmosfery.
Podstawowym krokiem na drodze ku uczynieniu Marsa bardziej zdatnym do życia, jest podniesienie temperatury. Można zrobić to samo, co ludzie niechcący zrobili na Ziemi, wypuścić do atmosfery materiał, który zwiększy naturalny efekt cieplarniany, utrzymując energię Słońca przy powierzchni planety. Problem w tym, że – niezależnie czym byłby taki materiał – potrzebne są jego gigantyczne ilości. Dotychczasowe propozycje zakładały albo przywożenie gazów z Ziemi, albo wydobywanie na Marsie potrzebnych materiałów. Jedno i drugie jest niezwykle kosztowne i trudne do zrealizowania. Autorzy najnowszych badań zastanawiali się, czy można do ogrzania Marsa wykorzystać jakiś obecny na miejscu łatwo dostępny materiał.
Z dotychczasowych badań wiemy, że marsjański pył jest pełen żelaza i aluminium. Cząstki tego pyłu nie są w stanie ogrzać planety. Ich skład i rozmiary są takie, że po uwolnieniu do atmosfery doprowadziłyby do schłodzenia powierzchni Marsa.
Naukowcy wysunęli hipotezę, że gdyby pył ten miał inny kształt, być może zwiększałby, a nie zmniejszał, efekt cieplarniany.
Stworzyli więc cząstki o kształcie pręcików i rozmiarach komercyjnie dostępnego brokatu. Są one w stanie zatrzymywać uciekającą energię cieplną i rozpraszają światło słoneczne w stronę powierzchni planety.
Sposób, w jaki światło wchodzi w interakcje z obiektami wielkości mniejszej niż długość fali, to fascynujące zagadnienie. Dodatkowo można tak przygotować nanocząstki, że pojawią się efekty optyczne wykraczające poza to, czego możemy spodziewać się po samych tylko rozmiarach cząstek. Uważamy, że możliwe jest zaprojektowanie nanocząstek o jeszcze większe efektywności, a nawet takich, których właściwości optyczne zmieniają się dynamicznie, mówi współautor badań, Ansari Mohseni.
A profesor Edwin Kite dodaje, że zaproponowana metoda wciąż będzie wymagała użycia milionów ton materiału, ale to i tak 5000 razy mniej, niż zakładały wcześniejsze propozycje. To zaś oznacza, że jest ona tańsza i łatwiejsza w użyciu. Ogrzanie Marsa do tego stopnia, by na jego powierzchni istniała ciekła woda, nie jest więc tak trudne, jak dotychczas sądzono, dodaje Kite.
Z obliczeń wynika, że gdyby wspomniane cząstki były stale uwalniane w tempie 30 litrów na sekundę, to z czasem średnia temperatura na powierzchni Marsa mogłaby wzrosnąć o 28 stopni Celsjusza, a pierwsze efekty takich działań byłyby widoczne już w ciągu kilku miesięcy. Efekt cieplarniany można by też odwrócić. Wystarczyłoby zaprzestać uwalniania cząstek, a w ciągu kilku lat sytuacja wróciłaby do normy.
Autorzy propozycji mówią, że potrzebnych jest jeszcze wiele badań. Nie wiemy na przykład dokładnie, w jakim tempie uwolnione cząstki krążyłyby w atmosferze. Ponadto na Marsie występuje woda i chmury. W miarę ogrzewania atmosfery mogłoby dochodzić do kondensacji pary wodnej na uwolnionych cząstkach i ich opadania wraz z deszczem. Klimatyczne sprzężenia zwrotne są bardzo trudne do modelowania. Żeby zaimplementować naszą metodę musielibyśmy mieć więcej danych z Marsa i Ziemi. Musielibyśmy też pracować powoli i mieć pewność, że skutki naszych działań są odwracalne, dopiero wtedy moglibyśmy zyskać pewność, że to zadziała, ostrzega Kite. Ponadto, jak podkreśla uczony, badacze skupili się na aspektach związanych z podniesieniem temperatury do poziomu użytecznego dla istnienia mikroorganizmów i potencjalnej uprawy roślin, a nie na stworzeniu atmosfery, w której ludzie będą mogli oddychać.
« powrót do artykułu
-
-
Ostatnio przeglądający 0 użytkowników
Brak zarejestrowanych użytkowników przeglądających tę stronę.