Super-Ziemia w Układzie Słonecznym zakończyłaby życie na Ziemi
dodany przez
KopalniaWiedzy.pl, w Astronomia i fizyka
-
Podobna zawartość
-
przez KopalniaWiedzy.pl
Inżynierowie lotniczy i kosmiczni z MIT odkryli, że sposób, w jaki emisja gazów cieplarnianych wpływa na atmosferę, zmniejszy liczbę satelitów, które można będzie umieścić na niskiej orbicie okołoziemskiej (LEO). Na łamach Nature Sustainability stwierdzają, że rosnąca emisja gazów cieplarnianych zmniejsza zdolność atmosfery do usuwania odpadków krążących wokół Ziemi.
Badacze zauważyli, że dwutlenek węgla i inne gazy cieplarniane powodują, iż górne warstwy atmosfery się kurczą. Głównie interesuje ich termosfera, w której krąży Międzynarodowa Stacja Kosmiczna i większość satelitów. Gdy termosfera się kurczy, jej zmniejszająca się gęstość prowadzi do zmniejszenia oporów, a to właśnie opór aerodynamiczny jest tym czynnikiem, który powoduje, że kosmiczne śmieci – chociażby pozostałości po nieczynnych satelitach – opadają w kierunku Ziemi i płoną w atmosferze. Mniejszy opór oznacza, że odpady takie będą dłużej znajdowały się na orbicie, zatem ich liczba będzie rosła, a to zwiększa ryzyko kolizji z działającymi satelitami i innymi urządzeniami znajdującymi się w tych samych rejonach.
Naukowcy przeprowadzili symulacje, których celem było sprawdzenie, jak emisja dwutlenku węgla wpłynie na górne partie atmosfery i astrodynamikę. Wynika z nich, że do roku 2100 pojemność najpopularniejszych regionów orbity zmniejszy się o 50–66 procent właśnie z powodu gazów cieplarnianych.
Nasze zachowanie na Ziemi w ciągu ostatnich 100 lat wpływa na to, w jaki sposób będziemy używali satelitów przez kolejnych 100 lat, mówi profesor Richard Linares z Wydziału Aeronautyki i Astronautyki MIT. Emisja gazów cieplarnianych niszczy delikatną równowagę górnych warstw atmosfery. Jednocześnie gwałtownie rośnie liczba wystrzeliwanych satelitów, szczególnie telekomunikacyjnych, zapewniających dostęp do internetu. Jeśli nie będziemy mądrze zarządzali satelitami i nie ograniczymy emisji, orbita stanie się zbyt zatłoczona, co będzie prowadziło do większej liczby kolizji i większej liczby krążących na niej szczątków, dodaje główny autor badań, William Parker.
Termosfera kurczy się i rozszerza w 11-letnich cyklach, związanych z cyklami aktywności słonecznej. Gdy aktywność naszej gwiazdy jest niska, do Ziemi dociera mniej promieniowania, najbardziej zewnętrzne warstwy atmosfery tymczasowo się ochładzają i kurczą. W okresie zwiększonej aktywności słonecznej są one cieplejsze i rozszerzają się.
Już w latach 90. naukowcy stworzyli modele, z których wynikało, że w miarę ocieplania się klimatu na Ziemi, górne warstwy atmosfery będą się schładzały, co doprowadzi do kurczenia się termosfery i zmniejszania jej gęstości.
W ciągu ostatniej dekady nauka zyskała możliwość precyzyjnych pomiarów oporu aerodynamicznego działającego na satelity. Pomiary te pokazały, że termosfera kurczy się w odpowiedzi na zjawisko wykraczające poza naturalny 11-letni cykl. Niebo dosłownie spada, w tempie liczonych w dziesięcioleciach. A widzimy to na podstawie zmian oporów doświadczanych przez satelity, wyjaśnia Parker.
Naukowcy z MIT postanowili sprawdzić, w jaki sposób to zmierzone zjawisko wpłynie na liczbę satelitów, które można bezpiecznie umieścić na niskiej orbicie okołoziemskiej. Ma ona wysokość do 2000 kilometrów nad powierzchnią Ziemi. Obecnie na orbicie tej znajduje się ponad 10 000 satelitów. Ich liczba jest już tak duża, że operatorzy satelitów standardowo muszą wykonywać manewry unikania kolizji. Każda taka kolizja oznacza nie tylko zniszczenie satelity, ale też pojawienie się olbrzymiej liczby szczątków, które będą krążyły na orbicie przez kolejne dekady i stulecia, zwiększając ryzyko kolejnych kolizji.
W ciągu ostatnich 5 lat ludzkość umieściła na LEO więcej satelitów, niż przez wcześniejszych 60 lat. Jednym z głównych celów badań było sprawdzenie, czy sposób, w jaki obecnie prowadzimy działania na niskiej orbicie okołoziemskiej można będzie utrzymać w przyszłości. Naukowcy symulowali różne scenariusze emisji gazów cieplarnianych i sprawdzali, jak wpływa to na gęstość atmosfery i opór aerodynamiczny. Następnie dla każdego z tych scenariuszy sprawdzali jego wpływ na astrodynamikę i ryzyko kolizji w zależności od liczby obiektów znajdujących się na orbicie. W ten sposób obliczali „zdolność ładunkową” orbity. Podobnie jak sprawdza się, ile osobników danego gatunku może utrzymać się w danym ekosystemie.
Z obliczeń wynika, że jeśli emisja gazów cieplarnianych nadal będzie rosła, to liczba satelitów, jakie można umieścić na wysokości od 200 do 1000 kilometrów nad Ziemią będzie o 50–66 procent mniejsza niż w scenariuszu utrzymania poziomu emisji z roku 2000. Jeśli „zdolność ładunkowa” orbity zostanie przekroczona, nawet lokalnie, dojdzie do całej serii kolizji, przez co pojawi się tyle szczątków, że orbita stanie się bezużyteczna.
Autorzy badań ostrzegają, że niektóre regiony orbity już zbliżają się do granicy ich „zdolności ładunkowej”. Dzieje się tak głównie przez nowy trend, budowanie megakonstelacji olbrzymiej liczby małych satelitów, takich jak Starlink SpaceX.
Polegamy na atmosferze, która oczyszcza orbitę z pozostawionych przez nas odpadów. Jeśli atmosfera się zmienia, zmienia się też środowisko, w którym znajdują się odpady. Pokazujemy, że długoterminowe możliwości usuwania odpadów z orbity są uzależnione od zmniejszenia emisji gazów cieplarnianych, podsumowuje Richard Linares.
Specjaliści szacują, że obecnie na orbicie znajduje się 40 500 odpadków o rozmiarach większych niż 10 cm, 1 milion 100 tysięcy odpadków wielkości od 1 do 10 cm oraz 130 milionów śmieci wielkości od 1 mm do 1 cm. Nawet te najmniejsze odpady stanowią duże zagrożenie. Średnia prędkość kolizji, do jakich między nimi dochodzi, to 11 km/s czyli około 40 000 km/h.
« powrót do artykułu -
przez KopalniaWiedzy.pl
Inżynierowie misji Voyager wyłączyli niedawno CRS (Cosmic Ray Subsystem) na Voyagerze 1, a za dwa tygodnie wyłączą Low-Energy Charged Particle (LECP) na Voyagerze 2. Instrumenty, jak można domyślić się z ich nazw, odpowiadają za badanie promieniowania kosmicznego oraz niskoenergetycznych jonów. Po wyłączeniu wspomnianych urządzeń na każdej z sond będzą działały po 3 instrumenty naukowe. Odłączanie instrumentów ma na celu zaoszczędzenie energii i przedłużenie czasu działania sond – jedynych wysłanych przez człowieka obiektów, które opuściły Układ Słoneczny.
Voyagery zasilane są przez radioizotopowe generatory termoelektryczne, generujące energię z rozpadu dwutlenku plutonu-238. Początkowo generatory wytwarzały energię o mocy około 475 W, jednak w miarę zużywania się paliwa tracą rocznie około 4,3 W. W przestrzeni kosmicznej przebywają już od 48 lat. Sposobem na poradzenie sobie ze zmniejszaniem mocy, jest wyłączanie kolejnych instrumentów. Jeśli byśmy nie wyłączali instrumentów, Voyagerom zostałoby prawdopodobnie kilka miesięcy pracy, mówi Suzanne Dodd.
Na pokładzie każdej z sond znajduje się 10 identycznych instrumentów naukowych. Zadaniem części z nich było zabranie danych z gazowych olbrzymów Układu Słonecznego, zostały więc wyłączone zaraz po tym, jak sondy skończyły badania tych planet. Włączone zostały te instrumenty, które naukowcy uznali za potrzebne do zbadania heliosfery i przstrzeni międzygwiezdnej. Voyager 1 dotarł do krawędzi heliosfery w 2012 roku, Voyager 2 – w roku 2018.
W październiku ubiegłego roku na Voyagerze 2 wyłączono instrument badający ilość plazmy i kierunek jej ruchu. W ostatnich latach instrument ten zebrał niedużą ilość danych, gdyż jest zorientowany w kierunku przepływu plazmy w ośrodku międzygwiezdnym. Voyager 1 przestał badać plazmę wiele lat temu, ze względu na spadającą wydajność urządzenia.
Wyłączony właśnie CRS na Voyagerze 1 to zestaw trzech teleskopów badających m.in. protony z przestrzeni międzygwiezdnej i Słońca. Dane te pozwoliły określić, w którym miejscu i kiedy Voyager 1 opuścił heliosferę. LECP na Voyagerze 2, który ma zostać wkrótce wyłączony, bada różne jony, elektrony i promieniowanie kosmiczne zarówno z Układu Słonecznego, jak i spoza niego.
Oba instrumenty wykorzystują obracające się platformy, mogą więc prowadzić badania w promieniu 360 stopni. Platformy wyposażono w silniki krokowe, które o obracały je co 192 sekundy. Na Ziemi platformy zostały przetestowane na 500 000 kroków. Tyle, ile potrzeba było, by misje doleciały do Saturna. Okazały się jednak znacznie bardziej wytrzymałe. Mają za sobą już ponad 8,5 miliona kroków.
Voyagery miały zbadać zewnętrzne planety Układu Słonecznego i już dawno przekroczyły przewidywany czas działania. Każdy bit dodatkowych danych, które od tej pory udało się zebrać, to nie tylko wartościowa informacja dla heliofizyki, ale też świadectwo niezwykłych osiągnięć inżynieryjnych, stwierdza Patrick Koehn, odpowiedzialny za program naukowy Voyagerów.
Inżynierowie NASA starają się, by instrumenty naukowe na sondach działały jak najdłużej, gdyż dostarczają unikatowych danych. W tak dalekich regionach kosmosu nie pracował jeszcze żaden instrument i przez najbliższe dziesięciolecia żaden nowy nie zostanie tam wysłany.
Wyłączenie wspomnianych urządzeń oznacza, że sondy będą miały wystarczająco dużo energii, by działać przez około rok, zanim zajdzie konieczność wyłączenia następnych urządzeń. W tej chwili na Voyagerze 1 pracuje magnetometr i Plasma Wave Subsystem (PWS), odpowiedzialny za badanie gęstości elektronowej. Działa też LECP, który zostanie wyłączony w przyszłym roku. Na Voyagerze 2 działają zaś – nie licząc LECP, który wkrótce będzie wyłączony – magnetometr, PWS oraz CRS. W przyszłym roku inżynierowie wyłączą ten ostatni.
Eksperci z NASA mają nadzieję, że dzięki tego typu działaniom jeszcze w latach 30. bieżącego wieku na każdym z Voyagerów będzie pracował jeszcze co najmniej 1 instrument naukowy. Czy tak się stanie, tego nie wiadomo. Trzeba pamiętać, że obie sondy od dziesięcioleci ulegają powolnej degradacji w surowym środowisku pozaziemskim.
Obecnie Voyager 1 znajduje się w odległości ponad 25 miliardów kilometrów od Ziemi, a do Voyagera 2 dzieli nas 21 miliardów km. Sygnał radiowy do pierwszego z nich biegnie ponad 23 godziny, do drugiego – 19,5 godziny.
W każdej minucie każdego dnia Voyagery badają zupełnie nieznane nam regiony, dodaje Linda Spilker z Jet Propulsion Laboratory. Oba pojazdy można na bieżąco śledzić na stronach NASA.
« 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
Najbliższe Ziemi czarne dziury znajdują się w gromadzie Hiady, informuje międzynarodowy zespół naukowy na łamach Monthly Notices of the Royal Astronomical Society. Hiady (Dżdżownice) to najbliższa Układowi Słonecznemu gromada otwarta. Najnowsze badania pokazują, że znajduje się tam co najmniej kilka czarnych dziur. Gromady otwarte to luźno powiązane grawitacją grupy setek do tysięcy zwykle młodych gwiazd. W Hiadach gwiazd jest około 300, a większości z nich nie widać gołym okiem.
Dzięki obserwacjom prowadzonym przez należące do ESA obserwatorium kosmiczne Gaia znamy dokładne prędkości i pozycje gwiazd w Hiadach. Naukowcy z Włoch, Hiszpanii, Chin, Niemiec i Holandii przeprowadzili symulacje ruchu wszystkich gwiazd w Hiadach i porównali je z danymi z Gai. "Nasze symulacje odpowiadają rzeczywistej masie i rozmiarom Hiad tylko wówczas, gdy w centrum gromady znajdują się – lub znajdowały się niedawno – czarne dziury", mówi Stefano Torniamenti z Uniwersytetu w Padwie.
Obserwowane właściwości Hiad najlepiej odpowiadają symulacjom, gdy przyjmiemy, że w gromadzie znajdują się 2-3 gwiazdowe czarne dziury. Symulacje, w których dziury zostały wyrzucone z gromady nie dawniej niż 150 milionów lat temu (Hiady mają ok. 600 milionów lat), także – choć nie tak dobrze – odpowiadają danym obserwacyjnym.
Czarne dziury znajdujące się w Hiadach lub w pobliżu są zatem najbliższymi nam obiektami tego typu. Ich odległość od Układu Słonecznego wynosi około 45 parseków, czyli ok. 150 lat świetlnych. Dotychczas najbliższa nam znaną czarną dziurą była Gaia BH1 o odległości 480 parseków (1560 l.ś.) od Słońca.
« powrót do artykułu -
przez KopalniaWiedzy.pl
Astrofizyk Avi Loeb z Uniwersytetu Harvarda ma nadzieję, że zorganizowanej przez niego ekspedycji udało się zebrać szczątki pierwszego znanego meteorytu pochodzącego spoza Układu Słonecznego. Uczony wraz ze współpracownikami przez 10 dni przeczesywał za pomocą specjalnego magnetycznego urządzenia dno oceaniczne u wybrzeży Papui Nowej Gwinei. Udało się zebrać ponad 700 metalicznych sferuli, które będą badane zarówno w laboratorium Loeba, jak i w 2 niezależnych laboratoriach, które poprosił o pomoc. Miejsce poszukiwań zostało wybrane dzięki analizie danych z Departamentu Obrony oraz odczytów z dwóch pobliskich stacji sejsmicznych.
Loeb sądzi, że wiele ze sferuli, drobnych kulek szklanych ze stopionego meteorytu, pochodzi spoza Układu Słonecznego. Jeśli analizy laboratoryjne wykażą, że ich skład jest różny od wszystkiego, co dotychczas znaleźliśmy, będzie do silna przesłanka na poparcie hipotezy uczonego. Jeśli ma rację, będziemy mieli do czynienia z trzecim – po asteroidzie Oumuamua i komecie Borisov – znanym nam gościem spoza Układu Słonecznego i pierwszym, którego szczątki opadły na Ziemię.
Każdego roku na Ziemię opada ponad 5000 ton mikrometeorytów. Mamy więc olbrzymią liczbę sferuli z kosmosu, inne powstają w wyniku erupcji wulkanicznych oraz zanieczyszczeń emitowanych przez człowieka. Potrafimy odróżnić materiał pochodzący z Ziemi od materiału z przestrzeni kosmicznej. Możemy być też w stanie odróżnić ten z Układu Słonecznego od materiału spoza niego.
Meteoryt IM1 (od Interstellar Meteor 1) eksplodował nad Pacyfikiem 8 stycznia 2014 roku. Loeb uważa, że przeszukał obszar, na który mogły spaść jego szczątki oraz nie wyklucza, że udało mu się je zebrać. Wielu astronomów powątpiewa jednak w jego słowa. Zwracają uwagę, że nie wiadomo, czy IM1 pochodził spoza Układu Słonecznego, a jeśli nawet tak, to czy jakiekolwiek jego szczątki dotarły do Ziemi. Profesor Steven Desch z Arizona State University zwraca uwagę, że zgodnie z jego wyliczeniami, a opierał się na danych z Departamentu Obrony, meteor wszedł w atmosferę z prędkością 45 km/s. Jeśli składał się z żelaza, to jeszcze w atmosferze odparowało 99,9999% jego masy. Znalezienie pozostałości po nim jest więc niezwykle mało prawdopodobne, tym bardziej, że rozproszyły się one na powierzchni wielu kilometrów kwadratowych.
Loeb odpowiada, że wraz ze studentami opublikował artykuł, w którym – na podstawie obliczeń – wskazywali miejsce, gdzie powinny znajdować się tysiące sferuli. I rzeczywiście, znaleźliśmy je, mówi. Uczony dodaje, że dopiero analizy laboratoryjne pozwolą na rozstrzygnięcie sporu.
Na razie spór trwa. Niektórzy przypominają, że dane z czujników Departamentu Obrony są niejednokrotnie niedokładne, gdyż wojsko nie udostępnia surowych odczytów z tajnych urządzeń. Przypominają, że niejednokrotnie pojawiały się twierdzenia o znalezieniu meteorytów spoza Układu Słonecznego i nigdy się one nie potwierdziły. Loeb odpowiada, że tym razem jest inaczej, gdyż US Space Command wykonało bezprecedensowy ruch i poinformowało NASA, że przeprowadzone obliczenia – mówiące o pochodzeniu meteorytu z przestrzeni międzygwiezdnej – są prawidłowe.
Wyniki badań laboratoryjnych, które rozstrzygną spór, powinniśmy poznać w ciągu najbliższych tygodni.
« powrót do artykułu
-
-
Ostatnio przeglądający 0 użytkowników
Brak zarejestrowanych użytkowników przeglądających tę stronę.