Zaloguj się, aby obserwować tę zawartość
Obserwujący
0
Lód w przestrzeni kosmicznej jest inny, niż przez dekady sądzono
dodany przez
KopalniaWiedzy.pl, w Astronomia i fizyka
-
Podobna zawartość
-
przez KopalniaWiedzy.pl
Poszukując życia na innych planetach naukowcy skupiają się na wodzie. Jest ona niezbędna dla życia na Ziemi, zatem jej obecność – lub przynajmniej warunki pozwalające na jej obecność – jest uważana za warunek sine qua non możliwości występowania życia na innych planetach. Badacze z MIT, Politechniki Wrocławskiej oraz innych uczelni proponują na łamach PNAS, by za ciała niebieskie zdolne do utrzymania życia uznać też i takie, na których mogą występować ciecze jonowe. A mogą one powstawać w warunkach, w jakich woda w stanie ciekłym nie może istnieć. Jeśli autorzy najnowszych badań mają rację, to liczba potencjalnych miejsc istnienia życia w przestrzeni kosmicznej może być znacznie większa, niż uważamy. Oczywiście nie będzie to takie życie, jakie znamy z Ziemi.
Ciecze jonowe to substancje chemiczne składające się z jonów. To sole, które pozostają w stanie płynnym w temperaturze poniżej 100 stopni Celsjusza. Ciecze takie mają bardzo niską prężność par, co oznacza, że niemal się nie ulatniają.
Z badań, w których brał udział doktor Janusz Pętkowski z Wydziału Inżynierii Środowiska Politechniki Wrocławskiej, wynika, że ciecze jonowe mogą z łatwością powstawać ze składników, których obecność jest spodziewana na niektórych planetach i księżycach. Badacze wykazali, że mieszanina kwasu siarkowego i niektórych składników organicznych zawierających azot, prowadzi do utworzenia cieczy jonowej. Kwas siarkowy jest emitowany przez wulkany, a składniki organiczne z azotem wykrywamy na asteroidach czy planetach, więc mogą być szeroko rozpowszechnione.
Jak już wspomnieliśmy, ciecze jonowe mają niską prężność par, mogą powstawać i pozostawać stabilne przy wyższych temperaturach i niższym ciśnieniu atmosferycznym niż woda w stanie ciekłym. Zatem na tych ciałach niebieskich, na których woda nie może powstać lub się utrzymać, mogą istnieć ciecze jonowe. A, jak zauważają badacze, w cieczach takich niektóre biomolekuły – jak pewne białka – mogą być stabilne. Kierująca pracami zespołu badawczego doktor Rachana Agrawal zauważa, że jeśli w poszukiwaniu pozaziemskiego życia uwzględnimy ciecze jonowe, znacząco zwiększymy ekosferę, czyli obszar wokół gwiazd, w którym może istnieć życie.
Badania nad cieczami jonowymi w kontekście istnienia życia rozpoczęto w związku z rozważaniem o obecności życia na Wenus. A raczej w górnych warstwach atmosfery, gdyż na powierzchni planety panuje temperatura rzędu 467 stopni Celsjusza, a ciśnienie atmosferyczne jest 90-krotnie większe niż na powierzchni Ziemi. Bardziej przyjazne warunki panują wśród chmur, w górnych warstwach atmosfery. Nie od dzisiaj mówi się o zorganizowaniu misji badawcza w te regiony.
Chmury na Wenus składają się głównie z kwasu siarkowego. Naukowcy z MIT prowadzą eksperymenty, których celem jest opracowanie technik zbierania i badania próbek podczas misji. Jeśli takie próbki zostałyby zebrane, zbadanie istniejących w nich związków organicznych będzie wymagało najpierw odparowania kwasi siarkowego. Badacze stworzyli więc pracujący przy niskim ciśnieniu układ, w którym odparowywali kwas siarkowy z roztworu kwasu i glicyny. Jednak za każdym razem, gdy usunęli większość kwasu, w urządzeniu pozostawała warstwa cieczy. Uczeni szybko zdali sobie sprawę, że kwas siarkowy przereagował z glicyną, tworząc ciecz jonową, która utrzymywała się w szerokim zakresie temperatur i ciśnienia. Wtedy też zespół Agrawal wpadł na pomysł, by sprawdzić, czy ciecze jonowe mogą powstawać i utrzymywać się na planetach, na których panują zbyt wysokie temperatury lub zbyt niskie ciśnienie, by utrzymała się na nich woda w stanie ciekłym.
Eksperymentatorzy przetestowali mieszaniny kwasu siarkowego z ponad 30 związkami organicznymi zawierającymi azot. Mieszaniny tworzyli m.in. na powierzchni skał bazaltowych, które istnieją na wielu planetach. Byliśmy zdumieni, w jak wielu różnych warunkach dochodzi do powstania cieczy jonowej. Jeśli umieścisz kwas siarkowy i związki organiczne na bazalcie, nadmiar kwasu siarkowego wsiąknie w bazalt, a na powierzchni pozostaną krople cieczy jonowej. Formowała się ona w każdych testowanych przez nas warunkach, mówi współautorka badań Sara Seager.
Ciecze jonowe powstawały w temperaturze do 180 stopni Celsjusza przy ekstremalnie niskim ciśnieniu. To oznacza, że mogą powszechnie występować na skalistych planetach czy księżycach. Wyobraźmy sobie planetę gorętsza od Ziemi, na której nie ma wody, a na której występuje, lub kiedyś występował, kwas siarkowy z aktywności wulkanicznej. Wystarczy, że ten kwas będzie miał kontakt ze związkiem organicznym. A związki te są powszechne w Układzie Słonecznym, wyjaśnia Seager. Tak utworzona ciecz jonowa może teoretycznie istnieć przez tysiąclecia, stając się oazą prostych form życia.
« powrót do artykułu -
przez KopalniaWiedzy.pl
Superalkohol stworzony na University of Hawaiʻi pokazuje, że środowisko chemiczne przestrzeni kosmicznej może być znacznie bardziej zróżnicowane, niż sądzimy, i mogą tam zachodzić niespodziewane reakcje chemiczne. Naukowcy z Hawajów uzyskali molekułę, o której do niedawna sądzono, że jest zbyt niestabilna, by mogła istnieć. Tetrahydroksymetan to jedyny alkohol z czterema grupami hydroksylowymi dołączonymi do pojedynczego atomu węgla.
Już alkohole o dwóch grupach hydroksylowych przy pojedynczym atomie C są nietrwałe, gdyż powodują, że atom węgla jest bardzo ubogi w elektrony. Co dopiero, gdybyśmy mieli 4 grupy przy jednym atomie. A jednak udało się właśnie taką strukturę zaobserwować.
Uczeni uzyskali ją w laboratorium w warunkach bliskich próżni, przy bardzo niskiej temperaturze i silnym promieniowaniu. Zatem w warunkach, jakie mogą panować na przykład w przestrzeni kosmicznej w chmurach międzygwiezdnego gazu. Osiągnięcie to pokazuje, że kosmiczna chemia jest znacznie bardziej zróżnicowana niż sądziliśmy i mogą powstawać tam niezwykle zróżnicowane molekuły. Badacze odkryli, że w warunkach próżni i niskich temperatur silne promieniowanie ultrafioletowe wywołuje reakcje, w wyniku którego powstają tak egzotyczne molekuły jak tetrahydroksymetan.
Odkrywanie molekuł i reakcji chemicznych istniejących i zachodzących w ekstremalnych środowiskach jest niezwykle ważne dla badania kosmosu i procesów w nim zachodzących. Pozwala nam lepiej zrozumieć formowanie się obiektów i struktur tworzących wszechświat, przybliża nas też do zrozumienia ewolucji wszechświata oraz powstania i ewolucji życia.
Więcej informacji w artykule Methanetetrol and the final frontier in ortho acids.
« powrót do artykułu -
przez KopalniaWiedzy.pl
W miarę jak zwiększa się liczba pojazdów w przestrzeni kosmicznej, im bardziej skomplikowane są misje kosmiczne i w im większej odległości się odbywają, tym większą rolę odgrywa automatyzacja zadań. Dużą liczbą satelitów nie da się ręcznie zarządzać, dlatego większość z nich korzysta z systemów automatycznych, a ludzka interwencja potrzebna jest w sytuacjach awaryjnych, w przypadku aktualizacji oprogramowania czy zmiany orbity. Z kolei w przypadku misji w dalszych częściach Układu Słonecznego ręczne sterowanie pojazdami jest wręcz niemożliwe z powodu dużych odległości i opóźnień sygnału.
Coraz większa automatyzacja jest więc niezbędna, gdyż wysyłamy poza Ziemię coraz więcej pojazdów i chcemy eksplorować coraz dalsze zakątki przestrzeni kosmicznej. W ostatnich latach na MIT uruchomiono Kerbal Space Program Differential Game Challenge. To rodzaj zawodów, opartych o grę Kerbal Space Program, których celem jest zachęcenie specjalistów do rozwijania autonomicznych systemów dla programów kosmicznych. Gra Kerbal Space Program powstała w 2015 roku i jest to pseudorealistyczny symulator lotów kosmicznych, uwzględniających prawdziwe manewry orbitalne, jak na przykład dokowanie w przestrzeni kosmicznej czy manewr transferowy Hohmanna. Zawody na MIT uwzględniają różne scenariusze, na przykład zadaniem uczestników jest podążanie za satelitą i jego przechwycenie.
Alejandro Carrasco, Victor Rodriguez-Fernandez i Richard Linares postanowili sprawdzić, jak w zawodach poradzą sobie komercyjne wielkie modele językowe, jak ChatGPT czy Llama. Zdecydowali się oni użyć LLM, gdyż tradycyjne metody tworzenia systemów autonomicznych wymagają wielokrotnych sesji treningowych i poprawkowych. Ciągłe udoskonalanie modelu jest niepraktyczne, gdyż każda z misji w Kerbal trwa jedynie kilka godzin. Tymczasem wielkie modele językowe są już wytrenowane na olbrzymiej liczbie tekstów i wymają jedynie niewielkiego doszlifowania pod kątem inżynieryjnym. Badacze najpierw musieli opracować metodę, która przekładała stan pojazdu kosmicznego i zadania na tekst. Był on następnie wysyłany do wielkich modeli językowych z prośbą o rekomendacje, co do odpowiednich działań. Zalecenia LLM były następnie przekładane na kod, który sterował pojazdem.
Po krótkiej nauce ChatGPT poradził sobie doskonale. Uplasował się na 2. miejscu w zawodach. Pierwsze miejsce zajął inny, wyspecjalizowany kod. Co więcej, badania – których wyniki mają zostać wkrótce opublikowane na łamach Journal of Advances in Space Research – zostały przeprowadzone jeszcze zanim dostępna była wersja ChatGPT 4. Co prawda LLM nie jest jeszcze gotowy do sterowania misją kosmiczną. Szczególnie poważny problem stanowią podawane przezeń czasem nonsensowne przypadkowe rozwiązania, które zakończyłyby się katastrofą w przypadku prawdziwej misji. Jednak przeprowadzone badania pokazują, że nawet standardowy komercyjny LLM może być wykorzystany do pracy w sposób, którego jego twórcy z pewnością nie przewidzieli.
Źródło: Large Language Models as Autonomous Spacecraft Operators in Kerbal Space Program, https://arxiv.org/abs/2505.19896
« powrót do artykułu -
przez KopalniaWiedzy.pl
Przed czterema laty informowaliśmy, że NASA wybrała przyszłą misję, która pozwoli lepiej zrozumieć ewolucję wszechświata oraz zbadać, na ile powszechne w naszej galaktyce są podstawowe składniki niezbędne do powstania życia. Misja SPHEREx (Spectro-Photometer for the History of the Universe, Epoch of Reionization and Ices Explorer) wystartowała 11 marca i właśnie przysłała pierwsze zdjęcia. W ciągu dwóch lat pracy ma dostarczyć danych o ponad 450 milionach galaktyk i ponad 100 milionach gwiazd w Drodze Mlecznej.
Mimo, że zdjęcia pochodzą z nieskalibrowanych jeszcze instrumentów, więc nie nadają się więc do prowadzenia badań, pokazują niezwykłe możliwości misji i – przede wszystkim – dowodzą, iż czujniki działają. Na każdym z sześciu obrazów, po jednym dla każdego z wyspecjalizowanych detektorów, widzimy jasne źródła światła, jak galaktyki czy gwiazdy. Każdy z nich powinien zawierać ponad 100 000 takich źródeł. Trzy górne obrazy prezentują ten sam obszar nieboskłonu, co trzy dolne. Widzimy tutaj pełne pole widzenia SPHEREx. To prostokątny obszar około 20-krotnie szerszy niż Księżyc w pełni widziany z Ziemi. Gdy w drugiej połowie kwietnia SPHEREx rozpocznie badania naukowe, będzie wykonywał około 600 takich ujęć na dobę.
Najnowszy teleskop NASA działa w podczerwieni i wykorzystuje 102 filtry, po 17 dla każdego z czujników. Dzięki temu, badając unikatową sygnaturę światła, będzie mógł wykrywać różne związki chemiczne i molekuły. Urządzenie pomoże też mierzyć odległość do zaobserwowanych obiektów, co pozwoli na badanie odległych galaktyk i tworzenie trójwymiarowej mapy wszechświata.
Zanim jednak SPHEREx przystąpi do badań, musi zostać odpowiednio przygotowany. Przez ostatnie dwa tygodnie inżynierowie z JPL (Jet Propulsion Laboratory), którzy zarządzają misją, sprawdzali stan teleskopu. Dotychczas wszystko działa bez zarzutu.
Obecnie trwa schłodzenie czujników i innego sprzętu do docelowej temperatury roboczej około -210 stopni Celsjusza. Bez osiągnięcia tak niskiej temperatury promieniowanie cieplne samego teleskopu uniemożliwiłoby rejestrowanie obrazu w podczerwieni. Co interesujące, chłodzenie jest całkowicie pasywne. SPHEREx nie wykorzystuje w tym celu elektryczności czy specjalnych chłodziw, dzięki czemu był tańszy i prostszy w budowie. A chłodzi się dzięki trzem stożkowatym osłonom, które chronią urządzenia przed ciepłem Słońca oraz Ziemi oraz specjalnym lustrom, które odbijają promieniowanie cieplne urządzeń bezpośrednio w przestrzeń kosmiczną.
Przesłane obrazy testowe dowiodły, że czujniki teleskopu zostały dobrze ustawione i zapewniają ostry obraz. To bardzo dobra informacja, gdyż odpowiedniego dostrojenia ostrości można było dokonać jedynie na Ziemi. W przestrzeni kosmicznej nie można już tego zmienić. Z tego, co widzimy na zdjęciach wynika, że zespół odpowiedzialny za instrumenty idealnie wykonał swoją robotę, cieszy się Jamie Bock, główny naukowiec misji.
SPHEREx zapewni naukowcom ogólny przegląd nieboskłonu. O ile teleskopy takie jak Webb czy Hubble badają bardzo szczegółowo niewielki wycinek nieba, SPHEREx zapewnia bardzo szeroki widok. Posłuży zresztą między innymi do określania celów obserwacyjnych dla bardziej precyzyjnych urządzeń. Możliwości nowego teleskopu są tak duże, że w ciągu dwóch lat aż czterokrotnie sfotografuje on całe niebo.
Program Explorer, w ramach którego powstał SPHEREx, to najstarszy wciąż kontynuowany program naukowy NASA. Pierwszą misją, jaką przeprowadzono w jego ramach, była Explorer 1 wystrzelona w 1958 roku. Dotychczas w ramach programu przeprowadzono około 100 misji w przestrzeni kosmicznej.
« powrót do artykułu -
przez KopalniaWiedzy.pl
Losy wszechświata zależą od równowagi pomiędzy ciemną energią, a materią. Dark Energy Spectroscopic Instrument (DESI), zamontowany na Kitt Peak w Arizonie działa od 2021 roku i zebrał dane o milionach galaktyk i kwazarów, dzięki czemu powstała największa trójwymiarowa mapa wszechświata. Gdy zaś naukowcy połączyli dane z DESI z danymi uzyskanymi z innych instrumentów, pojawiły się wskazówki, że ciemna energia – o której sądzono, że jest stałą kosmologiczną – ewoluuje w niespodziewany sposób i słabnie z czasem. A to oznacza, że standardowy model kosmologiczny może wymagać aktualizacji.
DESI to międzynarodowy eksperyment zarządzany przez Lawrence Berkeley National Laboratory (LBNL). Zaangażowanych weń jest ponad 900 naukowców z ponad 70 instytucji badawczych na całym świecie. To co widzimy, jest niezwykle intrygujące. Bardzo ekscytująca jest świadomość, że możemy być o krok od wielkiego odkrycia dotyczącego ciemnej energii i natury wszechświata, mówi profesor Alexie Leauthaud-Harnett, rzecznik prasowa DESI.
Same w sobie dane z DESI są zgodne z najpowszechniej uznawanym modelem wszechświata Lambda-CDM (ΛCDM), gdzie Λ to ciemna energia będącą tutaj stałą kosmologiczną, a CDM to zimna ciemna materia. Jeśli jednak połączy się te dane z wynikami badań mikrofalowego promieniowania tła (CMB), supernowych oraz słabego soczewkowania grawitacyjnego, coraz bardziej staje się oczywiste, że ciemna energia może słabnąć w czasie i inne modele kosmologiczne mogą lepiej opisywać rzeczywistość.
Coraz bardziej i bardziej wygląda na to, że musimy zmodyfikować nasz standardowy model kosmologiczny tak, by wszystkie dane do siebie pasowały. A przyjęcie, że ciemna energia ulega ewolucji wydaje się najbardziej obiecującą metodą modyfikacji, dodaje profesor Will Percival, drugi z rzeczników prasowych DESI.
Jak na razie poziom ufności, że rzeczywiście chodzi o ewolucję ciemnej energii nie osiągnął 5 sigma, kiedy to mówi się o odkryciu. Jednak różne kombinacje danych z DESI z pomiarami CMB, supernowych i soczewkowania dają wartości od 2,8 do 4,2 sigma. Poziom 3 sigma oznacza, że istnieje 0,3% szansy, iż uzyskane dane nie są prawdziwe. Pozornie to niewiele, jednak w fizyce już niejednokrotnie zdarzało się, że obserwacje o poziomie ufności 3 sigma po uwzględnieniu dodatkowych danych okazywały się anomalią statystyczną. Dlatego właśnie o odkryciu jest mowa przy poziomie 5 sigma.
Pozwalamy wszechświatowi opowiedzieć nam, jak działa i być może mówi nam, że jest bardziej złożony, niż sądziliśmy. To niezwykle interesujące, a coraz więcej linii dowodowych prowadzi nas w tym samym kierunku, dodaje Andrei Cuceu, który stoi na czele grupy roboczej Lyman-alpha, mapującej odległe obszary wszechświata na podstawie rozkładu międzygalaktycznego wodoru.
Jeśli rzeczywiście ciemna energia słabnie, nie wiemy, co to oznacza. Być może rozszerzanie wszechświata się zatrzyma i pod wpływem grawitacji zacznie się on kurczyć. A być może ciemna energia ulegnie dodatkowemu wzmocnieniu i wszechświat zacznie rozszerzać się jeszcze szybciej. Nowe obserwacje otwierają przed teoretykami nowe możliwości. O ile, oczywiście, są prawdziwe.
DESI prowadzi jeden z najszerzej zakrojonych przeglądów kosmosu. Supernowoczesny instrument jest w stanie jednocześnie badać światło z 5000 galaktyk. Celem projektu jest zbadanie 50 milionów galaktyk i kwazarów. Cel ten może zostać osiągnięty pod koniec 2026 lub na początku 2027 roku. W międzyczasie, jeszcze w bieżącym roku DESI opublikuje wyniki badań nad gromadzeniem się galaktyk i materii w ciągu miliardów lat. Proces ten obrazuje wzajemne oddziaływanie grawitacji i ciemnej energii. Wyniki tych badań powinny jeszcze lepiej pokazać, czy rzeczywiście ciemna energia ulega osłabieniu.
« powrót do artykułu
-
-
Ostatnio przeglądający 0 użytkowników
Brak zarejestrowanych użytkowników przeglądających tę stronę.