Zaloguj się, aby obserwować tę zawartość
Obserwujący
0
MIT i Politechnika Wrocławska: do życia w kosmosie woda nie jest potrzebna
dodany przez
KopalniaWiedzy.pl, w Astronomia i fizyka
-
Podobna zawartość
-
przez KopalniaWiedzy.pl
Mamy coraz mniejsze opady śniegu, coraz krótszy czas zalegania pokrywy śnieżnej i wzrost sumy opadów zimą. W pozostałych porach roku opady są z jednej strony coraz rzadsze, a z drugiej coraz bardziej intensywne. Mamy więc rozwijającą się suszę w wyniku niedoboru opadów, która „przerywana” jest chwilowo wanną wody z nieba. Dochodzi do okresowego zalania danego obszaru, po którym znów wracamy do rozwoju suszy. Wzrost temperatury to wzrost parowania (ewapotranspiracji), który zwiększa się szybciej niż trend wzrostu sumy opadów. W efekcie w ostatnich kilkunastu latach mamy rozwijającą się suszę przerywaną lokalnymi podtopieniami lub powodziami.
Naszym gościem jest dr Sebastian Szklarek, ekohydrolog z Europejskiego Regionalnego Centrum Ekohydrologii Polskiej Akademii Nauk w Łodzi, popularyzator nauki i założyciel bloga Świat Wody. Zawodowo związany z tematyką jakości wód oraz zależności pomiędzy procesami biologicznymi (ekologia) i procesami abiotycznymi (hydrologia) zachodzącymi w wodach powierzchniowych. Popularyzatorsko porusza także zagadnienia związane z ilością wody, głównie w obszarze suszy, oraz inne zagadnienia związane z zasobami wody, głównie dotyczącymi naszego kraju.
Susza czy powódź? Czego powinniśmy się obawiać? Czy te dwa zjawiska się nie wykluczają?
Powódź jest zjawiskiem, które odczuwamy bardziej bezpośrednio, daje widoczne straty materialne, a czasem i ludzkie. Susza jest zjawiskiem bardziej rozciągniętym w czasie i bezpośrednio dotyka przede wszystkim rolników, dlatego jako ogół społeczeństwa nie czujemy tego zjawiska tak bardzo jak powodzi, tym bardziej, że przecież odkręcamy kran i woda jest.
Powódź przychodzi nagle, jest jak nagła choroba czy wypadek. Susza to taka uśpiona choroba, rozwija się miesiącami czy latami, a wyjście z tej choroby nie zajmuje chwili – to trochę jak chorobami przewlekłymi lub niediagnozowanymi, których skutki odczuwamy po latach walki naszego ciała z nimi.
Te dwa zjawiska nie wykluczają się. W skali naszego kraju możemy mieć jednocześnie suszę i powódź. Tak było przy powodzi w 2024 – dorzecze Odry dotknięte powodzią, a północno-wschodnia część kraju suszą. Zresztą chwilę przed powodzią region południowo-zachodni też był dotknięty suszą.
Jak wyglądają polskie zasoby wodne i jak wpływa na nie globalne ocieplenie?
Są mokre. A tak na poważnie, warto spojrzeć na bilans wodny Polski. Po stronie przychodu mamy przede wszystkim opady (97%), a uzupełnieniem jest dopływ rzekami z państw sąsiednich (głównie na wschodzie). Po stronie rozchodu mamy główne straty na parowanie (70%), a reszta opuszcza nasz kraj odpływając rzekami do Morza Bałtyckiego (przeważająca część 30% rozchodu) lub do państw sąsiednich.
Patrząc na ten bilans i skutki zmiany klimatu, mamy zmiany w dwóch głównych składowych tego bilansu. Opady: mimo że średnioroczna suma opadów ma niewielką tendencję wzrostową, to zmienia się ich charakter i rozkład czasowy oraz przestrzenny. Mamy coraz mniejsze opady śniegu, coraz krótszy czas zalegania pokrywy śnieżnej i wzrost sumy opadów zimą. W pozostałych porach roku opady są z jednej strony coraz rzadsze, a z drugiej coraz bardziej intensywne. Mamy więc rozwijającą się suszę w wyniku niedoboru opadów, która „przerywana” jest chwilowo wanną wody z nieba. Dochodzi do okresowego zalania danego obszaru, po którym znów wracamy do rozwoju suszy. Wzrost temperatury to wzrost parowania (ewapotranspiracji), który zwiększa się szybciej niż trend wzrostu sumy opadów. W efekcie w ostatnich kilkunastu latach mamy rozwijającą się suszę przerywaną lokalnymi podtopieniami lub powodziami.
Jakie błędy w gospodarce wodnej wciąż są popełniane w Polsce?
Największym błędem jest ciągłe patrzenie na koniec rury, czyli myślenie o retencji w najniższych punktach krajobrazu – dolinach rzecznych. Patrząc na w miarę naturalny krajobraz, to 40% opadów zostaje w wierzchniej warstwie gleby, na powierzchni roślin i w roślinach – ta woda ma szansę krążyć w tzw. małym obiegu wody – w ciągu dnia paruje (wyższe temperatury), w nocy (ochłodzenie) skrapla się dając rosę, mgłę czy szron. Kolejna porcja opadów (ok. 50%) wsiąka do głębszych warstw gleby odtwarzając zasoby wód podziemnych i przepływem podziemnym stabilizuje przepływy w rzekach (60-70% wody w rzekach to zasilanie wodami podziemnymi). Pozostałe 10% to woda spływająca po powierzchni zgodnie z nachyleniem terenu. Różnorodne formy naszej działalności zaburzyły te proporcje naturalnego obiegu – skrajnym przypadkiem są uszczelnione powierzchnie miast, gdzie nawet ok. 90% opadów odpływa powierzchniowo (i kanalizacją deszczową) poza teren na który ten deszcz spadł.
Chcąc poprawić gospodarkę wodną, przeciwdziałając suszy i powodzi, powinniśmy realizować jak najwięcej działań pomagających przywrócić jak najbardziej naturalny obieg. Powinniśmy działać zgodnie z zasadą 3S (z ang. sink, slow and spread), która mówi o zatrzymywaniu opadów tam gdzie spadają, zapewnieniu ich infiltracji (wsiąkania do gleby), a nadmiar należy rozprowadzać po najbliższej okolicy i tam szukać miejsc infiltracji.
« powrót do artykułu -
przez KopalniaWiedzy.pl
Wysokogórskie obszary Azji – głównie Himalaje i Tybet, ale też Karakorum, Hindukusz czy Pamir – zwane są „trzecim biegunem”, gdyż zawierają największe rezerwy lodu poza Arktyką i Antarktyką. Znajdują się tam dziesiątki tysięcy lodowców, od których zależy byt 1,5-2 miliardów ludzi. Lodowce zapewniają im wodę do picia, generowania energii i na potrzeby rolnictwa. Nie od dzisiaj wiadomo, że w wyniku globalnego ocieplanie utrata lodu przez te lodowce przyspiesza. Obecnie każdego roku tracą one ponad 22 gigatony (miliardy ton) lodu rocznie. Naukowcy z University of Utah i Virginia Tech dowiedli właśnie, że zmiany zachodzące w występowaniu monsunów w Azji Południowej, również przyspieszają topnienie lodowców „trzeciego bieguna”.
Główny autor badań, Sonam Sherpa z University of Utah mówi, że jeśli intensywność monsunów oraz czas ich początku i końca nadal będą ulegały zmianie, może to przyspieszyć topnienie lodowców i zagrozić życiu setek milionów ludzi. Lodowce są bowiem pewnym, stabilnym i przewidywalnym źródłem wody. Jeśli ich zabraknie, to w przyszłości ludzie będą musieli polegać na znacznie mniej pewnych opadach deszczu i śniegu. To zaś będzie groziło niedoborami wody i suszami w regionach, w których lodowce zapewniają wodę ponad 1,5 miliardowi ludzi.
Lodowce w wysokich górskich partiach Azji akumulują masę latem. Niskie temperatury panujące na dużych wysokościach powodują, że niesiona monsunami wilgoć opada w postaci śniegu, zwiększając masę lodowców. Lodowce mogą tracić masę albo z powodu szybszego niż zwykle topnienia, albo zmniejszenia się opadów. Globalne ocieplenie już powoduje, że lodowce szybciej topnieją. Teraz dochodzą do tego niepokojące zmiany w monsunach. Mogą one spowodować skrócenie sezonu opadów, zmniejszenie ich ilości czy też zamianę opadów śniegu w deszcz, który dodatkowo przyspiesza topnienie.
Szybsze wycofywanie się lodowców niesie też za sobą ryzyko gwałtownych, niespodziewanych powodzi powodowanych przez jeziora lodowcowe. Jeziora takie powstają na przedpolach lub powierzchni lodowca. Tworzą się za moreną, barierą z lodu czy w zagłębieniu w powierzchni lodowca. W wyniku topnienia lodu wewnątrz bariery, jej erozji wewnętrznej, może dojść do gwałtownego pęknięcia takiej naturalnej tamy. Mamy więc tutaj do czynienia nie tylko z długoterminowym ryzykiem braku wody, ale też z codziennymi zagrożeniami dla położonych w dolinach wsi, dróg, mostów i wszelkiej innej infrastruktury.
Najważniejszymi wnioskami, płynącymi ze wspomnianych badań jest spostrzeżenie, że w środkowych i zachodnich Himalajach – gdzie lodowce zwykle przyrastają latem – utrata lodu spowodowana jest przez coraz częściej zdarzające się opady deszczu; na wschodzie Himalajów za utratą lodowców odpowiadają zmniejszone opady śniegu; powtarzające się cykle wycofywania się lodowców są powiązane z cyklami monsunów.
Wyniki badań zostały opublikowane w artykule Investigating the Influence of Climate Seasonality on Glacier Mass Changes in High Mountain Asia via GRACE Observations.
« powrót do artykułu -
przez KopalniaWiedzy.pl
Szybkie rozbłyski radiowe (FRB) wciąż stanowią zagadkę. Astronomowie ciągle nie wiedzą, co jest ich źródłem, jak powstają, często nie potrafią też określić położenia źródła. Niedawno dzięki rozbudowanemu Canadian Hydrogen Intensity Mapping Experiment (CHIME) zarejestrowano najjaśniejszy z FRB i dokładnie określono jego położenie. To zaś może się przyczynić do rozwiązania zagadki rozbłysków.
Teleskop CHIME powstał, by wykrywać i tworzyć mapę rozkładu wodoru we wszechświecie. Pracę rozpoczął w 2018 roku i od tej pory wykrył około 4000 FRB. Nie był jednak w stanie dokładnie określić lokalizacji rozbłysków. Ostatnio jednak został rozbudowany. Dodano do niego CHIME Outriggers, trzy miniaturowe wersje CHIME rozsiane po całej Ameryce Północnej. Dzięki temu teleskop jest w stanie zlokalizować miejsce rozbłysku. Precyzja narzędzia jest zadziwiająca. Wyobraź sobie, że jesteśmy w Nowym Jorku, a na Florydzie przez tysięczną część sekundy – tyle trwają FRB – rozbłysł świetlik. Zlokalizowanie tej części galaktyki, w której doszło do FRB jest jak wskazanie nie tylko tego, z którego drzewa świetlik pochodzi, ale na której gałęzi przysiadł, mówi Shion Andrew z Kavli Institute.
Wspomniany na wstępie rozbłysk zyskał nieoficjalną nazwę RBLOAT, od „radio brightest flash of all time” (najjaśniejszy rozbłysk radiowy wszech czasów). Jego jasność, w połączeniu ze stosunkowo niewielką odległością, w jakiej do rozbłysku doszło, daje astronomom bezprecedensową okazję do badania tego typu zjawisk. RBFLOAT miał bowiem miejsce w odległości około 130 milionów lat świetlnych od Ziemi, w Gwiazdozbiorze Wielkiej Niedźwiedzicy.
Ultrajasny rozbłysk został wykryty 16 marca 2025 roku. Był tak jasny, że początkowo naukowcy nie byli pewni, czy to FRB czy też jakieś zjawisko, do którego doszło na Ziemi. Okazało się jednak, że teleskopy CHIME Outrigger wskazały, że zjawisko miało miejsce w galaktyce spiralnej NGC4141. Mieliśmy więc do czynienia z jednym z najbliższych i najjaśniejszych z wykrytych FRB.
Dzięki kolejnym obserwacjom tego obszaru astronomowie dowiedzieli się, że FRB pochodził zza krawędzi regionu aktywnego formowania się gwiazd. Autorzy badań wysunęli hipotezę, że źródłem RBFLOAT był magnetar, młoda gwiazda neutronowa o potężnych polach magnetycznych. Lokalizacja miejsca rozbłysku, zaraz za krawędzią regionu formowania się gwiazd, może sugerować, że to magnetar w nieco starszym wieku.
Uczeni przeszukali cały zestaw danych CHIME i nie znaleźli w tym regionie innego rozbłysku. Zatem przynajmniej w ciągu ostatnich 6 lat nie doszło tam do podobnego wydarzenia. Wciąż nie wiadomo, czy powtarzające się i unikatowe FRB mają to samo źródło. Istnieją pewne dowody wskazujące, że nie wszystkie rozbłyski powstają tak samo. Dzięki takim urządzeniom jak CHIME naukowcy mogą rejestrować setki FRB rocznie, porównywać je ze sobą i próbować rozwiązać zagadkę tych niezwykłych zjawisk.
Badania zostały szczegółowo opisane na łamach Astrophysical Journal Letters.
« 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
Lód w przestrzeni kosmicznej jest inny, niż dotychczas sądzono, wynika z badań przeprowadzonych przez uczonych z University College London i University of Cambridge. Ich zdaniem, zawiera on niewielkie kryształki i nie jest całkowicie nieuporządkowanym amorficznym materiałem, jak woda. Przez dekady uważano, że lód poza Ziemią nie posiada struktury, jest amorficzny, gdyż znacznie niższe niż na Ziemi temperatury nie zapewniają wystarczająco dużo energii, by podczas zamarzania uformowały się kryształy.
Autorzy nowych badań przyjrzeli się najpowszechniej występującej formie lodu we wszechświecie, amorficznemu lodowi o niskiej gęstości, który występuje w kometach, na lodowych księżycach czy w chmurach materiału, z których powstają gwiazdy i planety. Przeprowadzone przez nich symulacje komputerowe wykazały, że lód taki najlepiej odpowiada wynikom analiz gdy nie jest w pełni amorficzny, a zawiera niewielkie kryształki o średnicy 3 nanometrów. Naukowcy przeprowadzili też badania, w czasie których krystalizowali (np. poprzez podgrzewanie) uzyskane w różny sposób próbki amorficznego lodu. Zauważyli, że ostateczna struktura krystaliczna lodu zależała od tego, w jaki sposób został oryginalnie utworzony. Stwierdzili też, że gdyby taki lód był w pełni amorficzny, to nie zachowałby żadnych informacji o swojej wcześniejszej strukturze.
Teraz mamy dobre pojęcie, jak na poziomie atomowym wygląda najbardziej rozpowszechniony lód we wszechświecie. To bardzo ważna wiedza, gdyż lód bierze udział w wielu procesach kosmologicznych, na przykład w formowaniu się planet, ewolucji galaktyk czy przemieszczaniu materii we wszechświecie, wyjaśnia główny autor badań doktor Michael B. Davies.
Lód na Ziemi to kosmologiczny ewenement z powodu wysokich temperatur panujących na naszej planecie. Ma dzięki nim uporządkowaną naturę. Uznawaliśmy, że lód w pozostałych częściach wszechświata jest jak unieruchomiona ciekła woda, nieuporządkowana struktura. Nasze badania pokazują, że nie jest to do końca prawda. I każą zadać pytanie o amorficzne struktury w ogóle. Takie materiały są niezwykle ważne dla nowoczesnych technologii. Na przykład światłowody powinny być amorficzne. Jeśli jednak zawierają niewielkie kryształki, a my będziemy potrafili je usunąć, poprawimy ich wydajność, dodaje profesor Christoph Salzmann.
Badania prowadzono zarówno metodą symulacji komputerowych, jak i tworząc amorficzny lód. Metodami obliczeniowymi sprawdzano dwa rodzaje wirtualnego lodu. Jeden powstawał podczas obniżania temperatury wirtualnych molekuł wody do -120 stopni Celsjusza. W zależności od tempa schładzania otrzymany lód składał się ze struktury krystalicznej i amorficznej w różnych proporcjach. Okazało się, że właściwości wirtualnego lodu zawierającego 20% struktury krystalicznej i 80% amorficznej blisko odpowiadają właściwościom prawdziwego lodu amorficznego o niskiej gęstości, który badano metodą dyfrakcji promieniowania rentgenowskiego. Drugi rodzaj lodu składał się z niewielkich ściśniętych razem kryształków pomiędzy którymi symulowano istnienie struktury amorficznej. Taki lód wykazywał największe podobieństwo do prawdziwego kosmicznego lodu gdy zawierał 25% kryształków.
Natomiast podczas badań eksperymentalnych uzyskiwano amorficzny lód o niskiej gęstości albo poprzez osadzanie pary wodnej na bardzo zimnej powierzchni, albo podgrzewając amorficzny lód o dużej gęstości. Następnie tak uzyskany amorficzny lód o niskiej gęstości był delikatnie podgrzewany, by miał wystarczająco dużo energii do utworzenia kryształów. Różnice w uzyskanej w ten sposób strukturze zależały od pierwotnej metody wytworzenia lodu. W ten sposób naukowcy doszli do wniosku, że gdyby lód taki był całkowicie amorficzny, nie zachowałby pamięci o swojej pierwotnej strukturze.
Lód to potencjalnie bardzo przydatny materiał w kosmosie. Mógłby posłużyć do ochrony pojazdu kosmicznego przed promieniowaniem czy do wytworzenia paliwa. Dlatego musimy lepiej rozumieć jego różne rodzaje i właściwości, podsumowuje doktor Davies.
Źródło: Low-density amorphous ice contains crystalline ice grains, https://journals.aps.org/prb/abstract/10.1103/PhysRevB.112.024203
« powrót do artykułu
-
-
Ostatnio przeglądający 0 użytkowników
Brak zarejestrowanych użytkowników przeglądających tę stronę.