Jump to content
Forum Kopalni Wiedzy
Sign in to follow this  
KopalniaWiedzy.pl

Webb zdobył pierwszy jednoznaczny dowód na obecność CO2 w atmosferze egzoplanety

Recommended Posts

Teleskop Webba (JWST) zdobył pierwsze pewne dowody na obecność dwutlenku węgla w atmosferze egzoplanety. CO2 znaleziono w atmosferze gazowego olbrzyma znajdującego się w odległości 700 lat świetlnych od Ziemi. Odkrycie daje nadzieję, że Webb będzie w stanie wykryć i zmierzyć poziom dwutlenku węgla w atmosferach mniejszych podobnych do Ziemi planet skalistych.

Planeta, o której mowa, to WASP-39b, gazowy olbrzym o masie niemal czterokrotnie mniejszej od masy Jowisza, za to o średnicy o 30% większej. Tak niska masa w porównaniu z tak dużą objętością jest częściowo spowodowana wysokimi temperaturami planety, sięgającymi 900 stopni Celsjusza. WASP-39 znajduje się 8-krotnie bliżej swojej gwiazdy niż Merkury Słońca. Obiega ją w ciągu zaledwie 4 ziemskich dni.

Gazowy gigant został odkryty w 2011 roku, a dzięki teleskopom Hubble'a i Spitzera wiemy, że w jej atmosferze znajduje się para wodna, sód i potas. Dzięki niezwykłej czułości Webba w podczerwieni dowiedzieliśmy się właśnie o obecności CO2.

Odkrycia dokonano dzięki urządzeniu NIRSpec (Near-Infrared Spectrograph). Zarejestrował on światło macierzystej gwiazdy przechodzące przez atmosferę planety. Jako, że różne gazy pochłaniają fale światła o różnej długości, analizując spektrum docierającego do nas światła możemy dowiedzieć się, jakie molekuły obecne są w atmosferze. Webb zarejestrował spadek ilości docierającego światła w zakresie pomiędzy 4,1 a 4,6 mikrometrów. W ten sposób zdobyliśmy pierwszy jednoznaczny dowód na obecność dwutlenku węgla w atmosferze planety poza Układem Słonecznym.

To bardzo ważne wydarzenie, będącym dowodem na czułość instrumentów Webba i możliwości całego teleskopu. Dotychczas bowiem nie dysponowaliśmy narzędziem, które pozwalałoby na rejestrowanie tak subtelnych zmian w spektrum pomiędzy 3 a 5,5 mikrometra w atmosferach egzoplanet. A to jest właśnie najbardziej interesujący nas zakres, gdyż w nim znajdują się pasma absorpcji takich gazów jak para wodna, metan czy właśnie dwutlenek węgla. Skoro zaś Webb udowodnił, że potrafi rejestrować te sygnały, powinien być w stanie zarejestrować je również w przypadku mniejszych skalistych planet. A obecność w ich atmosferach wody, metanu czy dwutlenku węgla może wskazywać na możliwość istnienia życia.

Ponadto analiza składu atmosfery zdradza wiele istotnych informacji na temat pochodzeniu i ewolucji planet. Mierząc dwutlenek węgla możemy stwierdzić, jaki był stosunek gazów i materiału stałego podczas formowania się planety. W nadchodzącej dekadzie JWST dokona wielu podobnych pomiarów na różnych planetach. Dzięki temu dowiemy się, jak powstają planety i na ile unikatowy jest Układ Słoneczny, mówi Mike Line z Arizona State University.


« powrót do artykułu

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
Sign in to follow this  

  • Similar Content

    • By KopalniaWiedzy.pl
      Teleskop Kosmiczny Jamesa Webba (JWST) dostarczył pierwszy w historii pełny profil molekularny i chemiczny atmosfery planety pozasłonecznej. Inne teleskopy przekazywały już wcześniej dane dotyczące pojedynczych składników atmosfer, jednak dzięki Webbowi poznaliśmy wszystkie atomy, molekuły, a nawet aktywne procesy chemiczne obecne w atmosferze odległej planety. Przekazane dane dają nam nawet wgląd w ukształtowanie chmur, dowiedzieliśmy się, że są one pofragmentowane, a nie pokrywają planety nieprzerwaną warstwą.
      Przekazane informacje dotyczą atmosfery planety WASP-39b, na której trenowano instrumenty Webba. To gorący saturn, zatem planeta o masie dorównującej Saturnowi, ale znajdująca się na orbicie bliższej gwiazdy niż Merkury. WASP-39b oddalona jest od Ziemi o około 700 lat świetlnych.
      Natalie Batalha z University of California w Santa Cruz (UC Santa Cruz), która brała udział w koordynacji badań, mówi, że dzięki wykorzystaniu licznych instrumentów Webba działających w podczerwieni udało się zdobyć dane, które dotychczas były dla ludzkości niedostępne. Możliwość uzyskania takich informacji całkowicie zmienia reguły gry, stwierdza uczona.
      Badania zaowocowały przygotowaniem pięciu artykułów naukowych, z których trzy są właśnie publikowane, a dwa recenzowane.
      Jednym z bezprecedensowych odkryć dokonanych przez Webba jest zarejestrowanie obecności dwutlenku siarki, molekuły powstającej w wyniku reakcji chemicznych zapoczątkowywanych przez wysokoenergetyczne światło docierające od gwiazdy macierzystej. Na Ziemi w podobnym procesie powstaje ochronna warstwa ozonowa.
      Po raz pierwszy w historii mamy dowód na reakcję fotochemiczną na egzoplanecie, mówi Shang-Min Tasi z Uniwersytetu Oksfordzkiego, który jest głównym autorem artykułu na temat pochodzenia dwutlenku siarki w atmosferze WASP-39b. Odkrycie to jest niezwykle ważne dla zrozumienia atmosfer egzoplanet. Informacje dostarczone przez Webba zostaną użyte do zbudowania fotochemicznych modeli komputerowych, które pozwolą nam wyjaśnić zjawiska zachodzące w atmosferze egoplanet. To z kolei zwiększy nasze możliwości poszukiwania życia na planetach pozasłonecznych. Planety są zmieniane i modelowane przez promieniowanie ich gwiazd macierzystych. Takie właśnie zmiany umożliwiły powstanie życia na Ziemi, wyjaśnia Batalha.
      WASP-39b znajduje się aż ośmiokrotnie bliżej swojej gwiazdy niż Merkury Słońca. To zaś okazja do zbadania wpływu gwiazd na egzoplanety i lepszego zrozumienia związków pomiędzy gwiazdą a planetą. Specjaliści będą mogli dzięki temu lepiej pojąć zróżnicowanie planet we wszechświecie.
      Poza dwutlenkiem siarki Webb wykrył też obecność sodu, potasu, pary wodnej, dwutlenku węgla oraz tlenku węgla. Nie zarejestrował natomiast oczywistych śladów obecności metanu i siarkowodoru. Jeśli gazy te są obecne w atmosferze, to jest ich niewiele.
      Astrofizyk Hannah Wakeford z University of Bristol w Wielkiej Brytanii, która specjalizuje się w badaniu atmosfer egzoplanet jest zachwycona danymi z Webba. Przewidywaliśmy, co może nam pokazać, ale to, co otrzymaliśmy, jest bardziej precyzyjne, zróżnicowane i piękne niż sądziliśmy, stwierdza.
      Teleskop dostarczył tak szczegółowych informacji, że specjaliści mogą też określać wzajemne stosunki pierwiastków, np. węgla do tlenu czy potasu do tlenu. Tego typu informacje pozwalają zrekonstruować sposób tworzenia się planety z dysku protoplanetarnego otaczającego jej gwiazdę macierzystą.
      Skład atmosfery WASP-39b wskazuje, że w procesie powstawania dochodziło do licznych zderzeń i połączeń z planetozymalami, czyli zalążkami planet. Obfitość siarki w stosunku do tlenu wskazuje prawdopodobnie, że doszło do znaczącej akrecji planetozymali. Dane pokazują też, że tlen występuje w znacznie większej obfitości niż węgiel, a to potencjalnie oznacza, że WASP-39b uformowała się z daleka od gwiazdy, mówi Kazumasa Ohno z UC Santa Cruz.
      Dzięki Webbowi będziemy mogli dokładnie przyjrzeć się atmosferom egzoplanet. To niezwykle ekscytujące, bo całkowicie zmieni naszą wiedzę. I to jedna z najlepszych stron bycia naukowcem, dodaje Laura Flagg z Cornell University.

      « powrót do artykułu
    • By KopalniaWiedzy.pl
      Przestawienie światowego systemu energetycznego na źródła odnawialne będzie wiązało się z większą emisją węgla do atmosfery, gdyż wytworzenie ogniw fotowoltaicznych, turbin wiatrowych i innych urządzeń wymaga nakładów energetycznych. Jednak im szybciej będzie przebiegał ten proces, tym większe będą spadki emisji, ponieważ więcej energii ze źródeł odnawialnych w systemie oznacza, że źródła te będą w coraz większym stopniu napędzały zmianę. Takie wnioski płyną z badań, których autorzy oszacowali koszt zmiany systemu produkcji energii, liczony nie w dolarach, a w emisji gazów cieplarnianych.
      Wniosek z naszych badań jest taki, że do przebudowania światowej gospodarki potrzebujemy energii i musimy to uwzględnić w szacunkach. W jaki sposób by ten proces nie przebiegał, nie są to wartości pomijalne. Jednak im więcej zainwestujemy w początkowej fazie w zieloną energię, w tym większym stopniu ona sama będzie napędzała zmiany, mówi główny autor badań, doktorant Corey Lesk z Columbia University.
      Naukowcy obliczyli jaka będzie emisja gazów cieplarnianych związana z wydobyciem surowców, wytworzeniem, transportem, budowaniem i innymi czynnościami związanymi z tworzeniem farm słonecznych i wiatrowych oraz ze źródłami geotermalnymi i innymi. Do obliczeń przyjęto scenariusz zakładający, że świat całkowicie przechodzi na bezemisyjną produkcję energii.
      Jedne z wcześniejszych badań pokazują, że przestawienie całej światowej gospodarki (nie tylko systemu energetycznego) na bezemisyjną do roku 2050, kosztowałoby 3,5 biliona dolarów rocznie. Z innych badań wynika, że same tylko Stany Zjednoczone musiałyby w tym czasie zainwestować nawet 14 bilionów dolarów.
      Teraz możemy zapoznać się z badaniami pokazującymi, jak duża emisja CO2 wiązałaby się ze zbudowaniem bezemisyjnego systemu produkcji energii.
      Jeśli proces zmian będzie przebiegał w tym tempie, co obecnie – a zatem gdy pozwolimy na szacowany wzrost średniej globalnej temperatury o 2,7 stopnia Celsjusza do końca wieku – to do roku 2100 procesy związane z budową bezemisyjnego systemu produkcji energii będą wiązały się z emisją 185 miliardów ton CO2 do atmosfery. To dodatkowo tyle, ile obecnie ludzkość emituje w ciągu 5-6 lat. Będzie więc wiązało się to ze znacznym wzrostem emisji. Jeśli jednak tworzylibyśmy tę samą infrastrukturę na tyle szybko, by ograniczyć wzrost średniej temperatury do 2 stopni Celsjusza – a przypomnijmy, że taki cel założono w międzynarodowych porozumieniach – to zmiana struktury gospodarki wiązałaby się z emisją dodatkowych 95 miliardów ton CO2 do roku 2100. Moglibyśmy jednak założyć jeszcze bardziej ambitny cel i ograniczyć wzrost globalnej temperatury do 1,5 stopnia Celsjusza. W takim wypadku wiązałoby się to z wyemitowaniem 20 miliardów ton CO2, a to zaledwie połowa rocznej emisji.
      Autorzy badań zastrzegają, że ich szacunki są prawdopodobnie zbyt niskie. Nie brali bowiem pod uwagę emisji związanych z koniecznością budowy nowych linii przesyłowych, systemów przechowywania energii czy zastąpienia samochodów napędzanych paliwami kopalnymi przez pojazdy elektryczne. Skupili się poza tym tylko na dwutlenku węgla, nie biorąc pod uwagę innych gazów cieplarnianych, jak metan czy tlenek azotu. Zauważają też, że zmiana gospodarki wiąże się nie tylko z problemem emisji, ale też z innymi negatywnymi konsekwencjami, jak konieczność sięgnięcia po rzadziej dotychczas używane minerały, których złoża mogą znajdować się w przyrodniczo cennych czy dziewiczych obszarach, zauważają też, że budowa wielkich farm fotowoltaicznych i wiatrowych wymaga zajęcia dużych obszarów, co będzie wpływało na mieszkających tam ludzi oraz ekosystemy.
      Pokazaliśmy pewne minimum. Koszt maksymalny jest zapewne znacznie większy, mówi Lesk. Dodaje, że badania przyniosły zachęcające wyniki. Pokazują bowiem, że im szybciej i więcej zainwestujemy na początku, tym mniejsze będą koszty. Jeśli jednak wielkie inwestycje nie rozpoczną się w ciągu najbliższych 5–10 lat, stracimy okazję do znacznego obniżenia kosztów.

      « powrót do artykułu
    • By KopalniaWiedzy.pl
      Trwający niemal przez cały obecny rok kryzys energetycznych spowodował, że do produkcji energii w większym stopniu zaczęto wykorzystywać węgiel, co spowodowało obawy o znaczne zwiększenie emisji dwutlenku węgla do atmosfery. Emisja rzeczywiście wzrosła w porównaniu z rokiem 2021, ale o mniej niż 1%. To znacznie mniej niż prognozowano i znacznie mniej niż wynosił wzrost ubiegłoroczny. A stało się tak dzięki bardziej intensywnemu użyciu źródeł odnawialnych oraz samochodów elektrycznych.
      Międzynarodowa Agencja Energetyczna (MAE, ang. IEA) poinformowała, że do końca bieżącego roku związana z produkcją energii emisja dwutlenku węgla do atmosfery wzrośnie o niemal 300 milionów ton w porównaniu z rokiem ubiegłym i wyniesie około 33,8 miliarda ton. To znacznie mniej niż wzrost o 2 miliardy ton, który miał miejsce w roku 2021. Za tegoroczny wzrost odpowiada głównie sektor produkcji energii elektrycznej oraz lotnictwa pasażerskiego.
      Analitycy MAE dodają, że tegoroczny wzrost emisji przekroczyłby 1 miliard ton, gdyby nie duże inwestycje w źródła odnawialne i rozpowszechnianie się samochodów elektrycznych. W wyniku rosyjskiej napaści na Ukrainę znacząco wzrosły ceny gazu, co spowodowało, że świat zaczął spalać więcej węgla. Jednak ta zwiększona emisja z węgla została w dużej mierze zniwelowana poprzez szersze użycie źródeł odnawialnych. W wyniku tego nieco poprawiła się światowa średnia emisji na jednostkę wyprodukowanej energii. To bardzo dobry prognostyk, gdyż wskazuje, że pogorszenie się tego wskaźnika w ubiegłym roku – co było spowodowane znacznym wzrostem emisji przy wychodzeniu gospodarki z kryzysu po pandemii – było tylko przejściowe i udało się utrzymać trend zmniejszania emisji na jednostkę energii. To bardzo ważne, gdyż po kryzysie finansowym z 2008 roku wskaźnik emisji na jednostkę wyprodukowanej energii pogarszał się przez wiele lat.
      Globalny kryzys energetyczny spowodowany inwazją Rosji na Ukrainę spowodował, że wiele krajów zaczęło zastępować gaz innymi źródłami energii. Optymistycznym zjawiskiem jest fakt, że energetyka słoneczna i wiatrowa uzupełniły większość niedoborów, dzięki czemu zwiększenie emisji spowodowane wykorzystywaniem węgla wydaje się zjawiskiem niewielkim i przejściowym. To oznacza, że emisja CO2 rośnie znacznie wolniej niż się obawiano i dochodzi do rzeczywistej strukturalnej zmiany w sektorze produkcji energii, komentuje dyrektor MAE Fatih Birol.
      W 2022 roku globalna produkcja mocy ze słońca i wiatru wzrosła w porównaniu z rokiem ubiegłym o ponad 700 TWh. To największy roczny wzrost w historii. Gdyby nie on, emisja CO2 byłaby w bieżącym roku o ponad 600 milionów ton wyższa. Ilość energii pozyskiwanej ze słońca i wiatru rośnie najszybciej w całym sektorze energetycznym. Mimo tego, w niektórych krajach – głównie w Azji – drugim najszybciej rosnącym źródłem energii jest węgiel. Dlatego też w bieżącym roku globalna emisja CO2 z węgla wzrośnie o ponad 200 milionów ton w porównaniu z rokiem ubiegłym.
      W Unii Europejskiej, pomimo zwiększenia zużycia węgla, spodziewany jest spadek emisji. Eksperci sądzą, że wzrost ilości energii wytwarzanej z węgla jest w UE tymczasowy, a w przyszłym roku do europejskiej sieci zostaną podłączone źródła odnawialne o łącznej mocy około 50 GW. W Chinach tegoroczna emisja pozostanie niemal na niezmienionym poziomie. Będzie to spowodowane spowolnieniem gospodarczym, suszą wpływającą na hydroelektrownie oraz przyłączaniem dużych ilości źródeł odnawialnych.
      Obok wspomnianych już hydroelektrowni, które w wielu regionach świata zmniejszyły produkcję energii z powodu suszy, kolejnym niskoemisyjnym źródłem, które dostarczyło mniej energii były elektrownie atomowe. Ich globalna produkcja zmniejszyła się w bieżącym roku o ponad 80 TWh. Za znaczną część niedoborów odpowiadały francuskie elektrownie atomowe, z których ponad połowa była wyłączona przez część roku. To zaś spowodowało zwiększenie produkcji energii z węgla i ropy.
      Analitycy spodziewają się, że w związku ze zmniejszonym wykorzystywaniem gazu emisja CO2 z tego źródła zmniejszy się w bieżącym roku o około 40 milionów ton. Znacząco zwiększył się jednak popyt na ropę naftową, przez co o około 180 milionów ton wzrosła emisja CO2 z tego źródła. Związane jest to przede wszystkim ze znoszeniem ograniczeń w podróżowaniu. Lotnictwo pasażerskie odpowiadało za około 75% wzrostu emisji z ropy naftowej i to pomimo tego, że emituje obecnie o około 20% CO2 mniej niż przed pandemią.
      Specjaliści podkreślają, że niepewność na światowym rynku gazu będzie kształtowała również przyszłoroczne trendy. Jednak zmiany strukturalne i spowodowany nimi spadek emisji CO2 na jednostkę energii są ewidentne. Dlatego też analitycy spodziewają się, że korzystny trend będzie kontynuowany, tym bardziej, że w wielu miejscach na świecie rządzący przyjęli ambitne projekty redukcji emisji. Mowa tutaj o US Inflation Reduction Plan, europejskim Fit for 55, japońskim Green Transformation oraz o ambitnych planach dotyczących czystej energetyki przyjętych przez rządy Chin i Indii.
      Ze szczegółami raportu MAE będziemy mogli zapoznać się w przyszłym tygodniu.

      « powrót do artykułu
    • By KopalniaWiedzy.pl
      Ziemia jest dobrze ukryta przed obcymi cywilizacjami o podobnym do naszego stopniu zaawansowania technologicznego, które wykorzystują technikę mikrosoczewkowania grawitacyjnego do poszukiwania potencjalnie zamieszkanych planet, ogłosił międzynarodowy zespół naukowy na łamach Monthly Notices of Royal Astronomical Society. Badania naukowców z Japonii, Tajlandii, Francji i Wielkiej Brytanii pomogą określić najlepsze miejsce w Drodze Mlecznej, w którym możemy poszukiwać obcych inteligencji.
      Z naszego doświadczenia wynika, że życia powinniśmy poszukiwać na niewielkich skalistych planetach. Dysponujemy kilkoma technikami poszukiwania takich planet, ale najbardziej efektywnym okazało się poszukiwanie tranzytów, czyli przejść planet na tle ich gwiazdy macierzystej. Dzięki technice tej udało się odkryć 75% ze wszystkich znanych nam egzoplanet. Polega ona na długotrwałej obserwacji gwiazdy i rejestrowaniu okresowych regularnych spadków jej jasności, spowodowanych przejściem planety.
      Metoda tranzytu ma jednak poważne ograniczenia. Najważniejszym z nich jest fakt, że pozwala zarejestrować tylko te planety, których płaszczyzna orbity jest zgodna z płaszczyzną orbity Ziemi. Takich planet jest zaś niewiele.
      Alternatywną metodą jest mikrosoczewkowanie grawitacyjne. Do mikrosoczewkowania dochodzi, gdy światło bardziej odległego obiektu – na przykład gwiazdy – biegnąc w stroną Ziemi, porusza się w pobliżu masywnego obiektu, którym może być inna gwiazda. Dochodzi wówczas do zakrzywienia światła i powiększenia obrazu bardziej odległego z obiektów. Jeśli w takim przypadku bliższa nam gwiazda – ta, która pełni rolę soczewki grawitacyjnej – posiada planetę, dojdzie do dodatkowego zaburzenia soczewkowanego światła, co możemy wykryć.
      Olbrzymią zaletą mikrosoczewkowania jest fakt, że działa na długich dystansach. O ile metoda tranzytu pozwala na obserwowanie planet odległych od nas maksymalnie o kiloparsek (ok. 3200 lat świetlnych), to dzięki mikrosoczewkowaniu możemy wykrywać planety w odległości do 7 kpc.
      Grupa astronomów postanowiła odszukać te regiony naszej galaktyki, z których najłatwiej byłoby zauważyć Ziemię metodą mikrosoczewkowania. Regiony takie nazwali roboczo „strefami mikrosoczewkowania Ziemi” (EMZ - Earth microlensing zone). EMZ możemy traktować jako strefy podobne do Earth Transit Zone, skąd obca cywilizacja może obserwować Ziemię przechodzącą na tle Słońca, wyjaśniają autorzy badań.
      Naukowcy wykorzystali dane dotyczące ponad 1,1 miliarda gwiazd i przyjęli założenie, że w pobliżu każdej z nich znajduje się cywilizacja o podobnym do naszego stopniu zaawansowania technologicznego. Z obliczeń wynika, że liczba obserwacji, podczas których można by zauważyć Ziemię metodą mikrosoczewkowania wynosi zaledwie 14,7 rocznie. Biorąc pod uwagę, jak prawdopodobnie rzadkie jest występowanie w kosmosie zaawansowanych technologicznie cywilizacji, wykrycie Ziemi tą metodą jest „bardzo wątpliwe”. Chyba, że użyje jej cywilizacja znacznie bardziej zaawansowana od nas.

      « powrót do artykułu
  • Recently Browsing   0 members

    No registered users viewing this page.

×
×
  • Create New...