MOXIE od 1,5 roku produkuje tlen na Marsie
dodany przez
KopalniaWiedzy.pl, w Astronomia i fizyka
-
Podobna zawartość
-
przez KopalniaWiedzy.pl
W 2022 roku w pobliżu Tonga na Pacyfiku doszło do erupcji podwodnego wulkanu Hunga Tonga–Hunga Haʻapai. Była to jedna z najpotężniejszych erupcji w czasach współczesnych. Do atmosfery trafiła olbrzymia ilość wody, więc naukowcy ogłosili, że prawdopodobnie przyczyni się to do przejściowego dodatkowego ogrzania powierzchni Ziemi. Obawy okazały się jednak bezzasadne. Opublikowane właśnie na łamach Nature badania pokazują, że nie tylko nie doszło do ogrzania planety, ale erupcja wulkanu spowodowała spadek temperatur na półkuli południowej o 0,1 stopnia Celsjusza.
Erupcje wulkaniczne, wyrzucając do atmosfery popiół, pył i różne gazy, zwykle przyczyniają się do przejściowego schłodzenia powierzchni planety. Tymczasem Hunga Tonga nie dostarczył do stratosfery zbyt dużej ilości aerozoli. Stwierdzono natomiast, że duża ilość wody, jaka trafiła do stratosfery, może przejściowo przyczynić się do niewielkiego zwiększenia temperatury na powierzchni planety, gdyż para wodna jest gazem cieplarnianym.
Okazuje się, że nic takiego się nie stało, a półkula południowa się ochłodziła. Badacze z Uniwersytetu Kalifornijskiego w Los Angeles (UCLA) i ich koledzy z Pennsylvannia State University i Vanderbilt University stwierdzili właśnie, że przyczyną takiego stanu rzeczy było uformowanie się mniejszych cząstek aerozoli zawierających siarkę, których wpływ chłodzący przeważył nad wpływem ocieplającym pary wodnej. Para wodna weszła w interakcje z dwutlenkiem siarki i innymi gazami w atmosferze – w tym z ozonem – w taki sposób, który nie zwiększył ocieplenia.
Naukowcy wykorzystali satelity do śledzenia pary wodnej, aerozoli siarczanowych i ozonu oraz ich wpływu na temperatury. Szczegółowe analizy pozwoliły określić, w jaki sposób erupcja zmieniła przepływ energii w atmosferze i wpłynęła na temperatury na powierzchni. Badacze dowiedzieli się, że natychmiast po erupcji doszło do strat energii netto w pobliżu tropopauzy. Aerozole, które powstały w wyniku wybuchu Hunga Tonga były o około 50% mniejsze niż te po erupcji Pinatubo, dzięki czemu lepiej blokowały światło słoneczne i schładzały atmosferę pomimo obecności dodatkowej pary wodnej. Zaskakujące informacje o chłodzącym wpływie tej erupcji uzyskano dzięki włączeniu do analizy wpływu ozonu i innych składników atmosfery, podczas gdy autorzy wcześniejszych badań skupiali się głównie na aerozolach siarczanowych i parze wodnej.
Z badań wynika, że erupcje wulkanów znajdujących się płytko pod wodą prowadzą do złożonych zmian w atmosferze. O ile półkula południowa się nieco ochłodziła, istnieją przesłanki by przypuszczać, że półkula północna uległa minimalnemu ogrzaniu przez parę wodną. Generalnie jednak w skali planety erupcja wywarła niewielki efekt chłodzący.
Główny wniosek z badań jest taki, że aerozole siarczanowe rzeczywiście przyczyniły się do niewielkiego ochłodzenia półkuli południowej. Część tego efektu chłodzącego spowodowana była faktem, że rozmiary aerozoli były optymalne jeśli chodzi o ich właściwości chłodzące. Stały się takie dzięki złożonym interakcjom chemicznym i mieszaniu się atmosfery, których do końca jeszcze nie rozumiemy. Nasze badania pokazują też, że próby zastosowania geoinżynierii do schłodzenia Ziemi mogą mieć liczne, nieprzewidziane konsekwencje, dodaje Gupta.
« powrót do artykułu -
przez KopalniaWiedzy.pl
Po raz pierwszy przeprowadzono trójwymiarowe obserwacje atmosfery planety pozasłonecznej. Dokonał tego międzynarodowy zespół złożony z naukowców ze Szwajcarii, Francji, Hiszpanii, Chile, Kanady, Szwecji, USA i Portugalii wykorzystując wszystkie cztery duże teleskopy tworzące Very Large Telescope (VLT) Europejskiego Obserwatorium Południowego. Celem badań był ultragorący jowisz WASP-121b, położony 900 lat świetlnych od Ziemi w Gwiazdozbiorze Rufy. Znajduje się tak blisko gwiazdy, że obiega ją w 30 godzin.
Niezwykłą atmosferę WASP-121b opisywaliśmy wcześniej w tekście Potężny wiatr i deszcz z kamieni szlachetnych, pierwszy dokładny obraz nocnej strony egzoplanety. Teraz udało się ją zbadać w 3D.
Ultragorące jowisze, ekstremalna klasa planet nieobecna w Układzie Słonecznym, dają wyjątkowy wgląd w procesy atmosferyczne. Ekstremalne różnice temperatur pomiędzy stroną dzienną a nocną każą zadać sobie fundamentalne pytanie: jak jest tam rozłożona energia? Aby na nie odpowiedzieć, musimy obserwować trójwymiarową strukturę ich atmosfer, szczególnie zaś ich cyrkulację pionową, która może posłużyć jako test zaawansowanych Globalnych Modeli Cyrkulacji, stwierdzili autorzy badań.
Naukowcy zajrzeli w głąb atmosfery planety i zauważyli wiatry wiejące w różnych jej warstwach. Stworzyli dzięki temu trójwymiarową najbardziej szczegółową mapę atmosfery egzoplanety.
To, co zobaczyliśmy, zaskoczyło nas. Prąd strumieniowy niesie materiał wokół równika planety, a w niższych warstwach atmosfery ma miejsce inny przepływ, który przemieszcza gazy ze strony gorącej na zimną. Nigdy wcześniej, na żadnej planecie, nie obserwowaliśmy takiego klimatu, mówi Julia V. Seidel z francuskiego Observatoire de la Côte d’Azur. Zaobserwowany prąd strumieniowy rozciąga się na połowę planety, znacząco przyspieszając i gwałtownie skłębiając wysokie partie atmosfery, gdy przekracza gorącą stronę planety. W porównaniu z nim, nawet najpotężniejsze huragany Układu Słonecznego wydają się spokojnymi podmuchami, dodaje Seidel.
VLT pozwolił nam na jednoczesne śledzenie trzech różnych warstw atmosfery, cieszy się Leonardo A. dos Santos ze Space Telescope Science Institute w USA. Uczeni śledzili przemieszczanie się w atmosferze żelaza, sodu i wodoru, dzięki czemu mogli obserwować dolną, średnią i górną warstwę. Tego typu obserwacje trudno jest wykonać za pomocą teleskopów w przestrzeni kosmicznej, co pokazuje, jak ważne są naziemne badania egzoplanet, dodaje uczony.
Niespodzianką była obecność tytanu, który zauważono pod obserwowanym prądem strumieniowym. Wcześniejsze badania nie wykazały obecności tego pierwiastka. Prawdopodobnie dlatego, że jest ukryty w głębokich warstwach atmosfery.
Niezwykłym osiągnięciem jest możliwość tak szczegółowego badania atmosfery planet położonych tak daleko od Ziemi, ich składu chemicznego i wzorców pogodowych. Jednak do zbadania egzoplanet wielkości Ziemi konieczne będą większe teleskopy. Jednym z nich może być Extremely Large Telescope (ELT), budowany przez Europejskie Obserwatorium Południowe na pustyni Atacama.
« powrót do artykułu -
przez KopalniaWiedzy.pl
Z załogową misją na Marsa wiążą się nie tylko duże koszty i problemy techniczne. Jedne i drugie można w końcu przezwyciężyć. Znacznie trudniejsze do pokonania będą ograniczenia ludzkiego organizmu. Wyewoluowaliśmy na Ziemi i jesteśmy przyzwyczajeni do ziemskiej grawitacji oraz zapewnianej przez atmosferę ochrony przed promieniowaniem kosmicznym. Niejednokrotnie informowaliśmy o problemach zdrowotnych astronautów. Pobyt w kosmosie może uszkadzać mózg, nerki, prowadzić do anemii. Od lat pojawiają się też doniesienia o negatywnym wpływie na wzrok.
Oftalmolog Santiago Costantino z Uniwersytetu w Montrealu poinformował, że co najmniej 70% osób, które przebywały na Międzynarodowej Stacji Kosmicznej cierpi na związany z lotem w kosmos zespół neurookulistyczny (SANS, spaceflight-associated neuro-ocular syndrome). Uczony wraz z zespołem chcieli przyjrzeć się zmianom biomechanicznym, które prowadzą do pojawienia się SANS. W tym celu przeanalizowali dane dotyczące 13 astronautów, którzy przebywali na Międzynarodowej Stacji Kosmicznej od 157 do 186 dni. Średnia wieku astronautów wynosiła 48 lat. Pochodzili oni z różnych krajów, ośmioro z nich w chwili badań miało za sobą jedną misję, były wśród nich 4 kobiety.
Naukowcy porównali trzy parametry, które mierzyli przed i po misji: sztywność gałki ocznej, ciśnienie wewnątrzgałkowe oraz amplitudę pulsu oka. Pierwszy z parametrów badano za pomocą koherencyjnej tomografii optycznej, dwa pozostałe – metodą tonometrii.
Naukowcy zauważyli, że w czasie misji doszło do znaczących zmian właściwości biomechanicznych gałek ocznych. Ich sztywność zmniejszyła się o 33%, ciśnienie węwnątrzgałkowe spadło o 11%, a amplituda pulsu był niższa o 25%. Tym zmianom fizycznym towarzyszyły objawy takie jak zmniejszenie rozmiarów gałki ocznej, zmiana obszaru, w którym oko widzi ostry obraz oraz – w części przypadków – obrzęk nerwu wzrokowego oraz fałdowanie siatkówki. Okazało się też, że u pięciu astronautów naczyniówka ma grubość większą niż 400 mikrometrów i nie było to skorelowane z wiekiem, płcią ani wcześniejszym pobytem w przestrzeni kosmicznej. "Brak powszechnego ciążenia zmienia dystrybucję krwi w organizmie, zwiększając przepływ krwi w głowie i spowalniając krążenie żylne w oczach. Prawdopodobnie dlatego dochodzi do zwiększenia grubości naczyniówki, gęstej sieci naczyń krwionośnych, odpowiedzialnej za odżywianie siatkówki.
Zdaniem naukowców powiększenie się naczyniówki w wyniku braku grawitacji może rozciągać włókna kolagenowe w twardówce, prowadząc do długotrwałych zmian właściwości mechanicznych gałki ocznej. Badacze sądzą też, że pulsowanie krwi w warunkach mikrograwitacji może prowadzić do pojawienia się zjawiska uderzeń hydraulicznych, w wyniku których nagłe zmiany ciśnienia przepływu krwi wywołują w oku wstrząsy mechaniczne prowadzące do znacznego przemodelowania tkanek oka.
Autorzy badań uważają, że zmiany te nie powinny stanowić problemu w przypadku misji trwających 6 do 12 miesięcy. Po powrocie na Ziemię oczy astronautów powróciły do normy, a problemy ze wzrokiem można było korygować za pomocą okularów. Problemem mogą być jednak dłuższe misje, takie jak załogowa wyprawa na Marsa, która może trwać nawet ponad 30 miesięcy. Obecnie nie znamy ani skutków tak długotrwałego pobytu w warunkach mikrograwitacji, ani nie potrafimy im zapobiegać.
Zaobserwowane przez nas zmiany właściwości mechanicznych oka mogą być biomarkerami SANS. Pomoże to zidentyfikować tych astronautów, którzy są szczególnie narażeni na ryzyko, zanim jeszcze pojawią się u nich problemy spowodowane długotrwałym pobytem w przestrzeni kosmicznej, mówi Costantino.
« powrót do artykułu -
przez KopalniaWiedzy.pl
Załogowa podróż na Marsa nie będzie łatwym i szybkich przedsięwzięciem. Tymczasem, chociażby z powodu negatywnego wpływu na zdrowie stanu nieważkości i promieniowania kosmicznego, powinna zająć ona jak najmniej czasu. Dlatego też w należącym do NASA Langley Research Center w Virginii trwają prace nad napędem, dzięki któremu astronauci powinni dolecieć na Czerwoną Planetę i wrócić na Ziemię w ciągu około 2 lat.
Tamtejsi inżynierowe pracują nad jądrowym napędem elektrycznym. Ma on wykorzystywać reaktor atomowy do wytwarzania energii elektrycznej, która będzie jonizowała wydobywające się z dysz paliwo zapewniając ciąg pojazdowi kosmicznemu.
W ramach projektu Modular Assembled Radiators for Nuclear Electric Propulsion Vehicles (MARVL) powstaje jeden z najważniejszych elementów napędu, jego system rozprowadzania ciepła. Inżynierowie NASA chcą, by miał on budowę modułową i by można było go złożyć w przestrzeni kosmicznej za pomocą autonomicznych robotów. W ten sposób unikniemy konieczności umieszczenia wszystkiego w rakiecie nośnej, co da nam nieco większą elastyczność i pozwoli na zoptymalizowanie całego projektu, mówi Amanda Stark, odpowiedzialna za MARVL.
Takie rozwiązanie jest bardzo pożądane. Cały układ rozprowadzania ciepła może mieć, po pełnym rozłożeniu, wymiary boiska do futbolu amerykańskiego (ok. 5400 m2). Można więc sobie wyobrazić, z jakimi trudnościami wiąże się umieszczenie takich instalacji w rakiecie startującej z Ziemi. Zespół Strak chce, by poszczególne elementy wcześniej wysłać w przestrzeń kosmiczną. Tam roboty złożyłyby instalację, w której będzie krążyła substancja chłodząca, na przykład stop sodu i potasu.
Trzeba zauważyć, że taka technologia wpłynęłaby też na architekturę samego pojazdu, do którego instalacja będzie montowana. Istniejące dotychczas pojazdy kosmiczne nie były projektowane z myślą o składaniu czegokolwiek w kosmosie. Mamy tutaj więc okazję, by zastanowić się, jak taki pojazd powinien być zbudowany, jak należy go przygotować, jak będzie wyglądał.
Projekt MARVL jest rozwijany w ramach programu Early Career Initiative. Biorące w nim udział zespoły mają dwa lata na opracowanie szczegółów swojego pomysłu. Stark i jej zespół współpracują z firmą Boyd Lancaster, która specjalizuje się w przemysłowych systemach chłodzenia. Do pomocy mają też specjalistów od układów rozpraszania ciepła oraz ekspertów specjalizujących się w przepływie cieczy z NASA. Po dwóch latach prac NASA oczekuje, że twórcy MARVL przystąpią do budowy niewielkiego działającego na Ziemi prototypu. Jeśli projekt się powiedzie, podobne rozwiązania mogą zostać zastosowane podczas innych misji, nie tylko załogowych.
« powrót do artykułu -
przez KopalniaWiedzy.pl
Po raz pierwszy zaobserwowano, w czasie rzeczywistym i skali molekularnej, jak powstaje woda. Naukowcy z Northwestern University zarejestrowali łączenie się atomów wodoru i tlenu. Obserwacji dokonano w ramach badań, w czasie których uczeni chcieli zrozumieć działanie palladu jako katalizatora reakcji prowadzącej do powstawania wody.
Uzyskanie wody za mocą palladu nie wymaga ekstremalnych warunków, zatem może być wykorzystane w praktyce do pozyskania wody tam, gdzie jest trudno dostępna. Na przykład na innych planetach. Przypomnijmy sobie Marka Watneya, granego przez Matta Damona w „Marsjaninie”. Spalał paliwo rakietowe, by uzyskać wodór, a następnie dodawał do niego tlen. Nasz proces jest bardzo podobny, ale nie potrzebujemy ognia i innych ekstremalnych warunków. Po prostu zmieszaliśmy pallad i gazy, mówi jeden z autorów badań, profesor Vinayak Dravid.
O tym, że pallad może być katalizatorem do generowania wody, wiadomo od ponad 100 lat. To znane zjawisko, ale nigdy go w pełni nie rozumieliśmy, wyjaśnia doktorant Yukun Liu, główny autor badań. Młody uczony dodaje, że do zrozumienia tego procesu konieczne było połączenie analizy struktury w skali atomowej oraz bezpośredniej wizualizacji. Wizualizowanie całego procesu było zaś niemożliwe.
Jednak w styczniu 2024 roku na łamach Science Advances profesor Dravid opisał nowatorką metodę analizowania molekuł gazu w czasie rzeczywistym. Uczony wraz z zespołem stworzyli ultracienką membranę ze szkła, która więzi molekuły gazu w reaktorach o strukturze plastra miodu. Uwięzione atomy można obserwować za pomocą transmisyjnego mikroskopu elektronowego w próżni wysokiej.
Za pomocą nowej metody uczeni zaobserwowali, jak atomy wodoru wnikają do próbki palladu, rozszerzając jej sieć atomową. Po chwili – ku zaskoczeniu uczonych – na powierzchni palladu pojawiły się krople wody. Myślę, że to najmniejsze kiedykolwiek zaobserwowane krople. Tego się nie spodziewaliśmy. Na szczęście nagraliśmy to i możemy udowodnić, że nie oszaleliśmy, cieszy się Liu.
Po potwierdzeniu, że pojawiła się woda, naukowcy zaczęli szukać sposobu na przyspieszenie reakcji. Zauważyli, że najszybciej zachodzi ona, gdy najpierw doda się wodór, później tlen. Atomy wodoru wciskają się między atomy palladu, rozszerzając próbkę. Gdy do całości zostaje dodany tlen, wodór opuszcza pallad, by połączyć się z tlenem, a próbka kurczy się do wcześniejszych rozmiarów.
Badania prowadzone były w nanoskali, ale wykorzystanie większych kawałków palladu pozwoliłoby na uzyskanie większej ilości wody. Autorzy badań wyobrażają sobie, że w przyszłości astronauci mogliby zabierać ze sobą pallad wypełniony wodorem. Gdy będą potrzebowali wody, dodadzą tlen. Pallad jest drogi, ale nasza metoda go nie zużywa. Jedyne, co jest tutaj zużywane, to gaz. A wodór to najpowszechniej występujący gaz we wszechświecie. Po reakcji pallad można wykorzystywać ponownie, mówi Liu.
« powrót do artykułu
-
-
Ostatnio przeglądający 0 użytkowników
Brak zarejestrowanych użytkowników przeglądających tę stronę.