Zaloguj się, aby obserwować tę zawartość
Obserwujący
0
Uzyskane w wyniku eksplozji diamentowe termometry pozwolą mierzyć temperaturę żywej komórki
dodany przez
KopalniaWiedzy.pl, w Technologia
-
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
Akumulator litowo-jonowy z krzemem w anodzie wyprodukowany przez firmę Enovix, to prawdopodobnie najbardziej pojemny akumulator dla smartfonów. Producent już dostarczył swoje urządzenia jednemu z wiodących producentów smartfonów. Rynkowy debiut zaplanowany jest jeszcze na bieżący rok.
W anodzie akumulatorów litowo-jonowych stosuje się głównie grafit. Jednak naukowcy od lat próbują użyć tam krzemu, którego teoretyczna gęstość energii jest 10-krotnie większa. Różnica pomiędzy grafitem a krzemem w akumulatorach polega na tym, ze grafit wypełnia luki w strukturze litu. Krzem zaś łączy się z litem, tworząc nowy materiał. Dzięki temu podczas ładowania w anodzie może znajdować się więcej litu. A gdy akumulator się rozładowuje, krzem wraca do swojej pierwotnej formy.
Problem jednak w tym, że podczas ładowania krzem puchnie, prowadząc do pęknięcia akumulatora. Enovix twierdzi, że poradziła sobie z tym problemem. Firma zaprezentowała akumulator AI-1, który w testach wewnętrznych osiągnął gęstość energii przekraczającą 900 Wh/l. To około 20% więcej, niż najlepsze akumulatory dostępne na rynku.
Enovix informuje, że bateria AI-1 może przechowywać 7350 mAh, w ciągu 5 minut można ją załadować do 20% pojemności, a 50% pojemności osiąga w ciągu 15 minut. Firma poradziła sobie z puchnięciem krzemu stosując w anodzie niezwykle cienkie paski z krzemu. Są one układane tak, że krzem puchnie tylko wzdłuż cieńszej krawędzi, a generowana w tym procesie siła jest na tyle mała, że pęknięciu akumulatora można zapobiec zamykając go w metalowej obudowie.
Przedstawiciele firmy zapewniają, że to dopiero początek, a ich akumulatory można będzie znacząco udoskonalić.
« powrót do artykułu -
przez KopalniaWiedzy.pl
Pobili rekord temperatury, obalili teorię o katastrofie entropii i wykorzystali nowy metodę spektroskopii laserowej do badania gęstej plazmy – a to wszytko podczas jednych przełomowych badań, których wyniki opisali na łamach Nature. Międzynarodowy zespół naukowców z uczelni w USA, Wielkiej Brytanii i European XFEL poinformował o podgrzaniu złota do ponad 19 000 kelwinów bez utraty jego struktury krystalicznej.
To prawdopodobnie najbardziej gorący kryształ, jaki kiedykolwiek zarejestrowano, mówi profesor Thomas White z University of Nevada. Uzyskane wyniki obalają teorię zwaną katastrofą entropii, zgodnie z którą żadne ciało stałe nie może pozostać stabilne w temperaturze trzykrotnie przekraczającej jego temperaturę topnienia. Dla złota temperatura ta wynosi 1337 kelwinów, więc zgodnie z tą teorią złoto powinno utracić strukturę krystaliczną po przekroczeniu temperatury 4000 kelwinów. Tymczasem utrzymało ją przy temperaturze 14-krotnie wyższej od temperatury topnienia.
Naukowcy rozgrzewali cienką złotą folię wykorzystując do tego celu laser, którego impuls trwał 50 biliardowych części sekundy. Wydaje się, że powodem, dla którego złoto zachowało strukturę krystaliczną jest tempo rozgrzewania. Wyniki eksperymentu sugerują, że ciała stałe mogą zachować strukturę krystaliczną przy znacznie wyższych temperaturach niż sądzono, o ile zostaną odpowiednio szybko podgrzane. To zaś niezwykle ważne spostrzeżenie dla badań nad fizyką wysokich energii czy fuzją jądrową.
Do pomiaru tak wysokiej temperatury wewnątrz złotej folii potrzebne było odpowiednie narzędzie. W roli największego termometru na świecie wykorzystaliśmy Linac Coherent Light Source, 3-kilometrowy laser generujący twarde promieniowanie rentgenowskie. To po raz pierwszy pozwoliło nam zmierzyć temperaturę wewnątrz gęstej plazmy. Wcześniej taki pomiar nie był możliwy, wyjaśnia White.
Opracowana podczas badań nowa metoda pozwoli na bezpośrednie pomiary temperatury wewnątrz plazmy powstającej w momencie implozji podczas eksperymentów z inercyjnym uwięzieniem plazmy podczas fuzji jądrowej. To z kolei powinno znakomicie zwiększyć naszą wiedzę na temat tego procesu i możliwości jego kontroli, co jest niezbędne do stworzenia praktycznych elektrowni fuzyjnych.
Niedawno White i jego zespół ponownie zaczęli wykorzystywać Linac Coherent Light Source. Tym razem prowadzą eksperymenty z gorącym skompresowanym żelazem. Chcą w ten sposób lepiej poznać warunki panujące wewnątrz planet.
Źródło: Superheating gold beyond the predicted entropy catastrophe threshold
« powrót do artykułu -
przez KopalniaWiedzy.pl
Nieznane wcześniej organellum, odkryte wewnątrz ludzkich komórek, może zostać wykorzystane do leczenia ciężkich chorób dziedzicznych. Taką nadzieję mają jego odkrywcy, naukowcy z Wydziału Medycyny University of Virginia (UVA) oraz amerykańskich Narodowych Instytutów zdrowia (NIH). Nową strukturę nazwali „hemifuzomem”.
Hemifuzom odgrywa duża rolę w sortowaniu, przetwarzaniu i pozbywaniu się niepotrzebnego materiału. To jak odkrycie nowego centrum recyklingu wewnątrz komórki. Sądzimy, że hemifuzom pomaga w zarządzaniu przetwarzaniem materiału przez komórkę i jeśli proces ten zostanie zaburzony, może to prowadzić do chorób, które wpływają na wiele układów w organizmie, mówi doktor Seham Ebrahim. Dopiero zaczynamy rozumieć, jak to nowe organellum wpisuje się w szerszy obraz chorób i zdrowia. To bardzo ekscytujące badania, gdyż odkrycie czegoś zupełnie nowego w komórce to rzadkość, dodaje uczona.
Odkrycia dokonano dzięki doświadczeniu zespołu z UVA w tomografii krioelektronowej, która umożliwia „zamrożenie” komórki w czasie i dokładne przyjrzenie się jej. Uczeni sądzą, że hemifuzomy ułatwiają tworzenie się pęcherzyków wewnątrz komórki oraz organelli utworzonych z wielu pęcherzyków.
Pęcherzyki są jak niewielkie ciężarówki wewnątrz komórki. Hemifuzom to rodzaj doku, w którym ciężarówki się łączą i przewożą swój ładunek. To etap pracy, o którym dotychczas nie mieliśmy pojęcia, dodaje Ebrahim. Mimo, że hemifuzomy dotychczas umykały uwadze naukowców, ich odkrywcy mówią, że w pewnych częściach komórki występują one zaskakująco powszechnie. Teraz uczeni chcą lepiej poznać ich rolę w prawidłowym funkcjonowaniu komórek. Gdy już wiemy, że hemifuzomy istnieją, możemy badać, jak zachowują się one w zdrowych komórkach, a co się dzieje, gdy coś pójdzie nie tak. To może prowadzić do opracowania strategii leczenia złożonych chorób genetycznych, cieszy się Ebrahim.
Źródło: Hemifusomes and interacting proteolipid nanodroplets mediate multi-vesicular body formation, https://www.nature.com/articles/s41467-025-59887-9
« powrót do artykułu -
przez KopalniaWiedzy.pl
Jezioro Żabińskie (Żabinki) na Pojezierzu Mazurskim w gminie Kruklanki dostarczyło niezwykle szczegółowych danych dotyczących temperatur w holocenie. Profesor Wojciech Tylmann i doktor Maurycy Żarczyński z Wydziału Oceanografii i Geografii Uniwersytetu Gdańskiego, we współpracy z kolegami z Niemiec i Szwajcarii przeprowadzili badania osadów jeziora, które pozwoliły im na zrekonstruowanie temperatur z ostatnich 10 800 lat.
Każda analizowana próbka reprezentowała okres 3 lat, dzięki czemu naukowcy byli w stanie śledzić dekadowe zmienności temperatury. Nasza rekonstrukcja jest jedną z nielicznych na świecie, która operuje tak wysoką rozdzielczością czasową, stwierdził prof. Tylmann.
Jezioro Żabińskie jest wyjątkowe. Odkładające się przez tysiąclecia warstwy osadów pozostały nienaruszone. Co więcej, wyraźnie widać w nich roczne przyrosty. Mamy tam naprzemienne warstwy jasną (odkłada się wiosną oraz latem i jest bogata w węglan wapnia) oraz ciemną (zdominowana przez szczątki organiczne, odkłada się jesienią i zimą). Dwie takie warstwy tworzą więc jeden rok.
Uczeni pobrali 20-metrowy rdzeń i skoncentrowali się na badaniu węglanu wapnia. Zainteresowali się właśnie nim, gdyż prowadzone od kilkunastu lat badania pokazały, że w Jeziorze Żabińskim istnieje zależność pomiędzy warunkami meteorologicznymi, a wytrącaniem się węglanu wapnia. Gdy spostrzeżenie to potwierdzono analizą za ostatnich 60 lat, stwierdzono, że węglan wapnia pozwoli zrozumieć historię jeziora.
Badania pokazały, że mediana wzrostu temperatur w ciągu ostatnich 90 lat wynosi 0,28 stopni Celsjusza na dekadę i jest najszybsza w całym badanym okresie. Obecne temperatury nie tylko są najwyższe od niemal 11 tysięcy lat, ale też mamy do czynienia z ich bezprecedensowo szybkim wzrostem.
« powrót do artykułu
-
-
Ostatnio przeglądający 0 użytkowników
Brak zarejestrowanych użytkowników przeglądających tę stronę.