Entry tags:

Ученые нашли подземный «океан»

Вернее, образец минерала рингвудита, залежи которого под землей содержат столько воды, сколько все океаны вместе взятые.

Алмаз, содержащий рингвудит, который подтверждает наличие воды в сотнях километров под Землей

©Richard Siemens, University of Alberta

По крайней мере, так считают ученые. Вода содержится на глубине сотен километров в виде гидроксильных групп в составе минерала рингвудита. Образец этого минерала ученые обнаружили впервые. До этого минерал никто и никогда не видел, хотя о его существовании предполагали.

Об этом свидетельствовали наблюдения за распространением сейсмических волн при землетрясениях. Было обнаружено, что их скорость резко меняется на границе верхней и нижней мантий Земли на глубине 410-660 км. Специалисты предположили, что это происходит вследствие изменений, которые на большой глубине претерпевает структура минерала оливина, составляющего большую часть верхней мантии. Данную форму оливина и назвали рингвудитом. Извлеченный из земной мантии рингвудит никто до сих пор не видел, поскольку глубина его залегания слишком велика для добычи образцов.

Грэм Пирсон (Graham Pearson) из Альбертского университета в Эдмонтоне (Канада) и его коллеги являются счастливчиками, которым впервые удалось посмотреть на рингвудит. Они обнаружили его в виде вкраплений в алмазе.

^{Найденный образец минерала рингвудита подтверждает наличие огромного количества воды под землей}

^{©University of Alberta}

Проанализировав образец, ученые обнаружили, что 1,5% его веса составляет вода в виде гидроксильных групп (OH). Специалисты сделали вывод: если в этом образце рингвудита содержится столько воды, значит в пограничной зоне между верхней и нижней мантией, по расчетам, должно содержаться 1,4*10^21 кг воды.

Этот образец − очень веское доказательство тому, что глубоко под землей есть области, содержащие воду. Транзитная зона в недрах Земли должна содержать столько воды, сколько все океаны, вместе взятые.

− Грэм Пирсон (Graham Pearson) из Альбертского университета в Эдмонтоне (Канада)

Впрочем, сам алмаз, на основе которого были сделаны столь интересные выводы, был найден еще в 2008 году в Бразилии. По мнению ученых, на поверхность земли он, по всей вероятности, был вынесен магмой, при извержении вулкана. К слову сказать, особой экономической ценности этот коричневый алмаз, шириной три миллиметра в поперечнике, не представлял. Ученые приобрели его с целью обнаружить другой минерал, а рингвудит нашли почти случайно. Для того чтобы официально подтвердить находку потребовалось несколько лет анализов.

Entry tags:

Ученые «напрямую» увидели пары воды в атмосфере экзопланеты

Впервые ученым удалось с помощью новой методики наблюдений «напрямую» увидеть водяной пар в атмосфере экзопланеты.

«Планета» Тау Волопаса b в представлении художника

©SO/L. Calсada

Используя новую методику наблюдений, американские астрономы впервые за всю историю астрономии «напрямую» увидели водяной пар в верхних слоях атмосферы экзопланеты-гиганта – «горячего юпитера» у двойной звезды Тау Волопаса.

Информация, которую мы получаем со спектрографов, похожа на игру симфонического оркестра. Мы воспринимаем его музыку как единое целое, однако если прислушаться, то можно выделить тромбон, виолончель или скрипку. Телескоп показывает нам «целое», и спектрограф помогает найти «инструменты», благодаря чему мы можем понять, есть ли в ее атмосфере, к примеру, натрий или же вода.

– Александра Локвуд из Калифорнийского технологического института в Пасадене (США)

Локвуд вместе с коллегами в ходе прямых наблюдений, используя остроумную модификацию общепринятого способа экзопланет – методику угловых скоростей, «увидели» воду в атмосфере экзопланеты. При помощи данной методики находить планеты у далеких светил можно по тому, как «дрожит» спектр звезды в связи с ее гравитационным взаимодействием со спутником.

Горячие юпитеры – класс планет с массой порядка массы Юпитера. В отличие от Юпитера, расположенного на расстоянии 5 а. е. от Солнца, типичный горячий юпитер находится на расстоянии порядка 0,05 а. е. от звезды. Все известные горячие юпитеры – инозвездные планеты. Из всех экзопланет горячие юпитеры обнаружить проще всего, поскольку они вносят заметные короткопериодические возмущения в движение звезды, которые могут быть обнаружены по смещению линий спектра.

Эта методика обычно применяется только для анализа видимого излучения. Но теперь, благодаря усилиям ученых, ее можно использовать и для изучения инфракрасной части спектра. Это позволяет не только раскрыть химический состав планеты, но и точно вычислить ее массу, а также траекторию движения по орбите.

Современные телескопы не позволяют находить землеподобные планеты у звезд, похожих на Солнце. Тем не менее, в ближайшее время мы все же сможем изучить атмосферы «супер-Земель» у небольших светил при помощи телескопа Кека на Гаваях. Телескопы будущего, такие как «Джеймс Уэбб» или 30-метровый телескоп, позволят нам начать поиск планет, на которых может существовать жидкая вода.

– Джеффри Блэйк, автор исследования из Калифорнийского технологического института

Entry tags:

Мембрана для опреснения

Оригинал взят у

vadim_proskurin в Мембрана для опреснения

Девять британских и китайских ученых, в число которых входят Андрей Гейм и некая И.В. Григорьева, изготовили из оксида графена мембрану с очень маленькими порами, сквозь которые молекулы воды проходит легко, а ионы растворенных солей - с трудом:

Если удастся довести эту разработку до промышленного образца, это позволит делать опреснительные установки по принципу кувшинного фильтра - сверху заливаешь морскую воду, снизу капает пресная. Это будет эпично.

Entry tags:

Вода на Марсе: новые предположения

water

Новая полученная информация с орбитального марсианского спутника NASA может косвенно говорить о том, что на Марсе по-прежнему присутствует вода в своей жидкой форме, и если не на всей планете, то хотя бы на некоторых частях ее поверхности. К такому предположению ученых привели недавно полученные снимки со спутников Mars Reconnaissance Orbiter (MRO) и Mars Odyssey, вращающиеся вокруг соседнего мира и предоставляющие детализированную картину ежегодных сезонных изменений на Красной планете.

Ознакомившись с полученными снимками, ученые заметили сильные индикаторы того, что на поверхности Марса может находиться жидкая вода. Ученые отметили, что структурные образования, которые могли бы содержать воду, обычно представлялись на снимках более темными, длинными и вытянутыми областями, возникающими в основном на различных склонах при повышении температуры.

Mars

Ученые считают, что изменения в цвете поверхности может являться признаком заморозки и таяния химических элементов, происходящее одновременно с изменениями в температурных показателях в этих областях. По мнению ученых, жидкость — потенциально вода, — сбегает вниз по этим склонам и образует узкие каналы, которые можно видеть из космоса. Со сменой сезонов эти каналы то появляются, то пропадают.
Космические аппараты MRO и Mars Odyssey смогли отметить очередное такое сезонное изменение на поверхности планеты, которое, помимо всего прочего, сопровождалось изменением объема минералов железа вдоль одних и тех же склонов и изменением самого ландшафта. На поверхности появилось множество тонких каналов, которые среди ученых носят название «линиями, повторяющими очертания склонов» (recurring slope lineae — RSL).

Ученые, правда, пока не пришли к единому мнению о том, что может образовывать эти линии. Одни эксперты считают, что подобная структура поверхности образуется за счет воздействия на область рап (очень соленых жидкостей), содержащих вещества, понижающее температуру замерзания, включая минералы железа, вроде того же сульфата. Многие другие исследователи в свою очередь объясняют наличие линий как результат воздействия текучих жидкостей.

«Мы до сих пор не можем со стопроцентной уверенностью утверждать, что за образование линий ответственна вода. С другой стороны, мы не совсем уверены в том, как этот процесс был бы возможен без ее наличия», — объясняет Луджендра Оджа, выпускник Технологического института Джорджии и ведущий автор двух отчетов, который наряду с Джеймсом Реем, доцентом института, изучал снимки сезонных изменений поверхности Марса, полученных камерами HiRISE и CRISM, установленными на космический межпланетный аппарат MRO.

«Вместе с сезонными изменениями самих RSL, меняется и сила спектральных параметров этих областей. Они более отчетливы, когда на поверхности становится теплее, и менее отчетливы, когда на поверхности происходит похолодание», — продолжает Оджа.

«Обнаружение потока воды или даже поток рапы в любом месте на Марсе станет для нас всех главным открытием в исследовании этой планеты. Это открытие позволит нам не только лучше понять процесс климатического изменения на Красной планете, но и станет очень серьезным индикатором возможности существования жизни на поверхности Марса», — говорит Ричард Журек, сотрудник Лаборатории реактивного движения (JPL) и один из сотрудников проекта MRO.

Entry tags:

NASA будет добывать воду на Луне

New-Rover

Официальные представители американского космического агентства NASA сообщили о том, что организация собирается запустить в течение ближайших лет новую космическую миссию Resource Prospector Mission (RPM). В рамках этой миссии будет использоваться ровер (луноход), наделенный возможностью добычи летучих веществ с лунной поверхности и на основе полученных химических веществ — синтезирования воды.

Решение о разработке данной миссии было принято после новостей о том, что на поверхности естественного спутника нашей планеты были обнаружены водород и области, покрытые льдом. Эти химические вещества можно будет использовать для производства воды и кислорода. При наличии подходящей для этого техники, такая возможность будет очень кстати, если в будущем человечество захочет основать на Луне колонию. Водород в данном случае можно будет использовать для производства топлива, а кислород — для создания подходящей атмосферы для дыхания внутри жилых модулей, установленных на лунную поверхность.

Как пишет портал Space News, основным инструментом в миссии RPM станет RESOLVE (Regolith and Environment Science and Oxygen & Lunar Volatile Extraction). Устройство было предложено экспертами из отдела Advanced Exploration Systems Division при департаменте NASA Human Exploration and Operations Mission Directorate.

Приземлившись на лунную поверхность, аппарат RPM/RESOLVE станет первым примером технологии по добыче полезных ископаемых за пределами поверхности нашей собственной планеты и возможности использования их прямо на том же месте. Некоторые эксперты из NASA предполагают, что старт миссии вполне возможно состоится где-то в 2018 году.

К настоящему моменту американское космическое агентство уже потратило на разработку этого проекта около 20 миллионов долларов. Общая же стоимость миссии оценивается примерно в 250 миллионов долларов.

«Концепт миссии RPM выходит за рамки его реализации исключительно только на Луне. Луна в данном случае для нас является просто отличной площадкой для тестирования новой технологии», — говорит технический директор космических операций NASA Джейсон Крусан.

Если миссия RESOLVE покажет свою успешность на лунной поверхности, то вторая миссия по добыче и использованию найденных или произведённых на месте ресурсов будет связана уже с Марсом. В этом случае аппарат будет установлен на новый марсианский ровер, который NASA планирует запустить к Красной планете к 2020 году.

Entry tags:

Водный период на Марсе длился очень долго

По оценкам ученых, водный период на Марсе длился очень долго.

Ученые-планетологи однозначно пришли к выводу о том, что ранее Красная Планета была обитаема или по крайней мере потенциально обитаемой, то есть условия на ее поверхности и в ее недрах были подходящими для зарождения и эволюции каких-либо жизненных форм.

Американский марсоход "Оппортьюнити", который недавно праздновал свой десятилетний юбилей на Марсе, помог ученым сделать вывод, что когда-то на поверхности Марса текла PH-нейтральная вода. Это было приблизительно 4 миллиарда лет тому назад. Об этом было сообщено сегодня представителями Американского Космического Агентства NASA.

Интересно то, что в разных марсианских областях марсоход "Оппортьюнити" находил следы потенциально обитаемых озер и подповерхностных водных систем, которые по оценкам ученых могут датироваться возрастом 3,7-4 миллиардов лет.

"Мы предполагаем, что такой благоприятно водный период на марсе царил довольно долго" - сказал Рэй Арвидсон (Ray Arvidson), главный исследователь миссии "Оппортьюнити".

http://www.space.com/24386-mars-could-support-life-opportunity-rover.html

Entry tags:

Из Цереры валит пар

Словно в подтверждение недавней работы, показавшей возможность образования воды в любой точке Солнечной системы, на карликовой Церере, что в Главном поясе астероидов, замечены фонтаны пара, с которыми планета теряет по 6 килограммов воды в секунду.

Церера — крупнейший объект пояса астероидов, на который приходится треть его массы; в среднем планета удалена от нас на 263 млн км; её диаметр примерно равен 950 км. Поверхность этого карлика давно считают смесью водного льда, различных карбонатов и глины, а внутренности — комбинацией каменного ядра и ледяной мантии толщиной в 100 км. По расчётам, пресной воды там 200 миллионов кубических километров, то есть больше, чем на Земле. Раздавались голоса и о том, что в её недрах, согреваемых внутренним теплом, могут быть океаны жидкой воды.

Церера (на переднем плане), удалённая от Солнца на 2,8 а. е., расположена между орбитами Марса (слева) и отсутствующего на изображении Юпитера (сзади). (Здесь и ниже иллюстрации ESA.)

Но лишь теперь наблюдения космического телескопа «Гершель» начинают подводить под эти теоретические построения достоверную наблюдательную базу. Дело в том, что периодически по тем или иным причинам поверхность Цереры нагревается — и солнечным излучением и, возможно, внутренними процессами. Тогда лёд на ней плавится, а поскольку заметного атмосферного давления на планете нет, он сразу начинает испаряться и, минуя жидкую фазу, «утекает» в космос (благо тамошняя гравитация в 30 раз слабее земной).

«Впервые в истории наблюдений нам удалось зарегистрировать на Церере (да и на любом другом объекте пояса астероидов) водяной пар, и это доказательство того, что, во-первых, поверхность этой карликовой планеты состоит изо льда, а во-вторых, тут есть атмосфера», — говорит Михаэль Кюпперс (Michael Küppers) из Европейской южной обсерватории (Испания), ведущий автор работы. Откуда там атмосфера? Да, это хороший вопрос, ведь средняя температура на Церере не превышает −106 °C и даже в перигелии не поднимается выше −33 °C, то есть там вряд ли так уж много водяного пара. По расчётам, зарегистрированные извержения выдают лишь 6 кг водяного пара в секунду, но...

А дело вот в чём. Если карликовая планета покрыта водным льдом, то под действием солнечного ультрафиолета часть молекул извергаемого водяного пара или даже самого льда будет распадаться на кислород и водород. И если последний очень быстро покинет поверхность тела за счёт малой массы, то кислород может до некоторой степени подзадержаться. Хотя, разумеется, плотность такой атмосферы крайне мала даже в сравнении с марсианской.

Поскольку «Гершель» и другие телескопы регистрировали водяной пар не всегда, а только в моменты, когда Церера была в перигелии (близко к Солнцу), ясно, что этот процесс носит периодический характер. Более того, ряд данных — включая варьирование следов пара в ходе тамошних девятичасовых суток — указывает на то, что вода испаряется только в двух точках — паре тёмных пятен на поверхности Цереры, найденных «Хабблом». В принципе, это логично: тёмные участки поверхности должны лучше поглощать солнечный свет, а потому — быстрее нагреваться, превращая водный лёд в пар. Альтернативным объяснением извержений воды именно в этих районах стоит считать криовулканизм, когда сейсмическая активность внутри карликовой планеты приводит к росту температуры льда; в этом случае, правда, не вполне понятно, почему нет извержений при удалении от Солнца.

В то же время результат неожиданный. Если на кометах образование водного льда никого не удивляет, то тела Главного пояса астероидов до сих пор в столь экстравагантном поведении замечены не были. Открытие до некоторой степени стирает чёткую разделительную линию между кометами и астероидами: теперь ясно, что, поменяй внезапно Церера свою орбиту на более близкую к Солнцу, мы обязательно увидели бы за ней неплохой «кометный» хвост.

По широте и времени суток всплески регистрации водяного пара приходятся на районы над образованиями «Пьяцци» и «Регион А», тёмными пятнами, выделяющимися на поверхности Цереры.

И вообще, сезон открытий для Цереры скорее начинается, чем заканчивается: в феврале 2015-го к ней приблизится космический зонд Dawn, уже порадовавший земных астрономов несколькими неожиданными сведениями о Весте, другом крупном теле пояса астероидов. Есть ли у Цереры атмосфера и насколько она «слаба», как много в ней кислорода и сколько водяного пара — обо всём этом мы узнаем в следующем году.

Кстати, Кэрол Рэймонд (Carol Raymond), заместитель ведущего исследователя миссии Dawn, полна оптимизма: «Сейчас Церера выглядит как одно их лучших мест Солнечной системы с точки зрения астробиологического потенциала». А вот г-н Кюпперс более сдержан, так как считает, что источником воды скорее является солнечный нагрев, размеры мини-планеты недостаточны для постоянной геологической активности, а подлёдный океан — это пока и вовсе лишь предположение. Кто из них ближе к истине — покажет время.

Отчёт об исследовании опубликован в журнале Nature.

Подготовлено по материалам Европейского космического агентства.

Александр Березин

Entry tags:

Как при помощи ветра получить воду из камня

Воды в космическом пространстве много и к тому же постоянно становится ещё больше — за счёт Солнца.

Джон Брэдли (John Bradley) из Ливерморской национальной лаборатория им. Лоуренса (США) открыл новый источник воды в нашей Солнечной системе и, похоже, далеко за её пределами. Лабораторные эксперименты его группы показали, что солнечный ветер вполне может создавать воду прямо в межпланетной пыли.

Оливин, клинопроксен и анортит оказались вполне подходящим сырьём для получения... воды. (Здесь и ниже иллюстрации NASA.)

Вышеупомянутый ветер представляет собой поток высокоскоростных частиц, разбрасываемых нашим светилом во всех направлениях. Тела системы, разумеется, постоянно бомбардируются этими частицами, и малые тела вроде пылевых частиц или метеороидов могут серьёзно мпострадать от них, получив свою порцию «ветровой» эрозии.

Углублённое изучение образцов лунного грунта в земных лабораториях 1990-х годов показало, что такая эрозия в его силикатах часто ведёт к ослаблению связей, удерживающих атомы водорода и кислорода в составе поверхностных пород. Тогда-то и возникли предположения о том, что в итоге такой бомбардировки из грунта может быть извлечена вода.

Хотя при подобном «обстреле» силикаты освободят только один атом водорода на один атом кислорода, дефицит ещё одного водородного атома поможет преодолеть тот же солнечный ветер, несущий с собой атомы водорода в виде протонов. Однако попытки найти в лаборатории подтверждение существования такого механизма давали смешанные результаты. Реакции такого рода идут медленно, и в лаборатории обнаружить их следы за короткое время очень сложно.

Группа г-на Брэдли использовала для этого спектроскопию характеристических потерь энергии электронами, включающую в себя бомбардировку образца электронным пучком. При столкновении электронов с исследуемым веществом их луч будет отклоняться с разными скоростями, демонстрируя, как много энергии было потеряно электронами при соударении, что указывает на то, с какими именно атомами пучок электронов вошёл в контакт.

В экспериментах использовались исходные минералы трёх типов: оливин, клинопроксен и анортит. Всё они достоверно представлены в космосе, поэтому их обстрел частицами водорода и гелия воспроизводил реально идущие в Солнечной системе процессы.

В образцах, которые бомбардировали водородом, вода действительно обнаруживалась, а вот в контрольных, обстреливавшихся ядрами атомов гелия — нет, что исключает альтернативные пути образования воды в проводившемся опыте.

Даже такой маленький фрагмент космической пыли может нести в себе воду, полученную при помощи солнечного ветра.

Что ж, убедительное свидетельство образования воды в космосе просто за счёт бомбардировки солнечным ветром получено. И оно означает не только то, что на планетах, астероидах и просто пылевых частицах системы, миллиарды лет последовательно подвергавшихся воздействию ветра, наверняка скопились значительные количества такой воды. И не только то, что на полюсах и в кратерах Луны и Меркурия такой воды, по идее, может быть очень много, тем более что данные ряда зондов уже подтвердили эту гипотезу на практике. Не менее важным выводом следует считать то, что водный лёд, известный как самое распространённое твёрдое вещество во Вселенной, должен встречаться по всему объёму планетарных систем, в центре которых находится звезда главной последовательности. Иначе говоря, один из главных ингредиентов, нужных для возникновения и поддержания жизни, распространён едва ли не повсеместно.

Отчёт об исследовании опубликован в журнале Proceedings of the National Academy of Sciences.

Подготовлено по материалам The Conversation.

Александр Березин

Entry tags:

Ученым удалось нагреть воду до 600 градусов Цельсия за одну триллионную долю секунды

Ученые-физики из германской исследовательской организации Deutsches Elektronen-Synchrotron (DESY) добились успеха в том, чтобы нагреть крошечное количество воды до температуры в 600 градусов Цельсия за одну триллионную долю секунды. И хотя такая технология работает с крошечным количеством воды, с миллионной долей литра, это является случаем самой быстрой на сегодняшний день передачей энергии воде. Следует отметить, что этот эксперимент проводился учеными не ради достижения какого-нибудь гипотетического рекорда, в течение короткого промежутка времени, в течение которого происходил нагрев воды, ученые изучали некоторые особенные химические реакции, которые протекают лишь в условиях высокой температуры.

Столь быстрого нагрева воды за столь короткий промежуток времени ученые добились с помощью интенсивных импульсов терагерцового излучения, электромагнитных волн, частота которых лежит в промежутке межу микроволновым излучением и диапазоном инфракрасного света. Но главным фокусом данного эксперимента являлось то, что вода, нагретая до 600 градусов, в течение одной миллисекунды времени сохраняла свою оригинальную плотность, прежде чем взорваться крошечным облачком пара. Именно в этом момент времени ученые производили запись всех без исключения химических реакций, которые происходят лишь при высокой температуре и при нормальном значении плотности воды.

Этот метод, разработанный тремя учеными из DESY, еще не был проверен до конца экспериментальным путем, что будет сделано немного позже. Но и без этого ясно, что с помощью такого метода физики смогут отследить процессы разрыва молекул определенных веществ под влиянием высокой температуры и процессы их повторного объединения, в результате которых образуются отличные от исходных химические соединения.

Для того, чтобы произвести запись хода химических превращений исследователи нуждаются в источнике сверхкоротких импульсов рентгеновского излучения. Этим источником вскоре станет рентгеновский лазер на свободных электронах European X-ray Free-Electron Laser, сооружение которого ведется сейчас в Гамбурге, Германия. И его сооружение будет закончено к 2015 году, после чего ученые вплотную приступят к изучению высокотемпературных химических реакций.

http://www.popsci.com/article/technology/heating-water-600-degrees-celsius-one-trillionth-second

Entry tags:

Ученые выявили неньтоновские свойства у обычных жидкостей

Ученые выявили неожиданные свойства у обычных жидкостей.

Схематическое изображение частицы бипирамидальной формы. Цветом отражена плотность энергии.

При нажатии на поверхность обычной воды вы никак не ожидаете, что жидкость поведет себя, как твердое тело, и «отпрыгнет» обратно. Однако примерно такой эффект в своей последней работе наблюдала группа ученых из США, исследовавшая смесь воды с более вязкой жидкостью с помощью нанообъекта, вибрирующего с частотой порядка 20 ГГц.

В рамках своего эксперимента они погружали в жидкость наночастицы золота и обнаружили, что упругость этой жидкости зависит от частоты вибрации.

Эта так называемая вязкоупругость была ранее обнаружена в более сложных жидкостях, к примеру, у смеси воды и кукурузного крахмала. Однако для простых жидкостей такое изменение характеристик до сих пор наблюдалось лишь с очень ограниченным числом тонких образцов.

Полученные учеными результаты дают подтверждение наличия у всех жидкостей вязкоупругих свойств, ожидаемого уже более века. Кроме того, полученные данные в будущем могут улучшить понимание взаимодействия наночастиц с жидкостями на наноуровне.

При попадании объекта в воду, молекулы жидкости перестраиваются в поток вокруг него. Но если переместить этот объект достаточно быстро, молекулы, вместо перестроения, будут вести себя, как упругая пружина (сжимаясь и разжимаясь при взаимодействии с посторонним объектом).

В сложных (неньютоновских) жидкостях, таких как смесь кукурузного крахмала и воды, эти «неньютоновские» явления становятся базой для очень интересных демонстраций в кабинетах физики и не только.

Надо отметить, что подобные вязкоупругие свойства ученые наблюдали и в обычных жидкостях, правда, до сих пор их удавалось увидеть только в тонких пленках между двумя скользящими поверхностями.

Для наблюдения вязкоупругих свойств у обычных жидкостей в более широком диапазоне условий группа ученых из University of Melbourne и California Institute of Technology (США) использовала методику, ранее использовавшуюся для изучения потерь энергии в вибрирующих наночастицах.

Для своей работы команда помещала в растворы с разной вязкостью наночастицы золота бипирамидальной формы длиной порядка 100 нм. Растворы на эксперименте состояли из воды, смешанной с глицерином (обладающим достаточно высокой вязкостью) в различной пропорции.

Вибрация нужной частоты сообщалась наночастицам при помощи короткого лазерного импульса. При помощи второго, более слабого импульса, следовавшего с небольшой задержкой после первого, ученые отслеживали частоту колебаний наночастиц (по их поглощению света).

В ходе эксперимента было выявлено, что частота колебаний наночастиц при одинаковом воздействии увеличивается с ростом процентной доли глицерина в жидкости. Этот результат оказался достаточно неожиданным, поскольку увеличение вязкости должно наоборот, замедлить движение и привести к снижению частоты колебаний. Вместо этого наблюдалось противоположное поведение, которое, как выяснилось, согласуется с моделью, учитывающей вязкоупругие свойства жидкости (вместо классической ньютоновской модели).

Согласно этой модели (модели вязкоупругой жидкости), с увеличением вязкости она в большей степени начинает действовать, как пружина, отталкивая объект назад при деформации.

Надо отметить, что уже более века исследователи подозревали наличие вязкоупругих свойств во всех типах жидкостей, но не имели технологий, с помощью которых можно было бы проверить это утверждение на практике. Так что представленный эксперимент стал ответом на вопрос, существовавший более века.

Подробные результаты работы ученых опубликованы в журнале Physical Review Letters.

Источники: physics.aps.org sci-lib.com

Entry tags:

SeaOrbiter: Исследовательский корабль будущего

Мысленно он всегда звал море la mar,
как зовут его по-испански люди, которые его любят.

«Старик и море»

Пока фанаты космоса из организации Mars One грезили покорением Марса, мечтатели из проекта SeaOrbiter пытались продвинуть идею создания универсальной морской лаборатории. И не мало в этом преуспели, надо сказать! Роднит эти проекты способ финансирования — краудфандинг — добровольные пожертвования. Строительство корабля-лаборатории начнется совсем скоро, о чем говорит размещенный на сайте счетчик. Однако для завершения проекту и в дальнейшем потребуется значительное финансирование и поддержка.

И так, что же это за зверь? SeaOrbiter — мобильная научная лаборатория высокой степени автономности. Ее внешний вид весьма экстравагантен, однако хорошо продуман во многих деталях. И если верить создателям SeaOrbiter, все технические и производственные вопросы уже решены, теперь дело за финансированием. Когда же проект будет завершен, человечество получит замечательную морскую лабораторию, способную к непрерывной исследовательской работе в сердце океана. Всеми результатами обещают непрерывно делиться с широкой общественностью, для чего на корабле предусмотрены эффективные системы связи. Возможно и прямую трансляцию наладят, это было бы здорово.
( Погрузиться в исследования )

Entry tags:

Избыток воды на экзопланетах и жизнь - не совместимы?

Избыток воды может угрожать жизни на землеподобных экзопланетах

Если океан становится слишком глубоким, на его дне образуется экзотическая форма льда, блокирующая углеродный цикл, который стабилизирует климат.

Ян Алиберт (Yann Alibert) из Бернского университета (Швейцария) попытался ограничить количество экзопланет, на которых можно подозревать наличие жизни, используя один из наиболее просто выявляемых параметров — их радиус.

Хотя ожидается, что телескопы, запланированные к запуску до конца десятилетия, смогут проверить на жизнепригодность (или даже прямые следы жизни) как минимум близкие к нашей системе экзопланеты, список потенциально обитаемых тел хотелось бы уточнить уже сейчас. Как справедливо замечает исследователь, узнать, какая именно планета будет обитаема, заранее нельзя. Но, предполагает он, можно попробовать точно вычислить те, что необитаемы на сто процентов.

В этом смысле ключевыми параметром он считает атмосферное давление на поверхности планеты и в ещё большей степени — давление на дне её океанов. Почему именно их?

Даже Глизе 581 g, лежащая посередине зоны обитаемости и имеющая (в случае скалистого состава) радиус в 1,3–1,5 земного, по расчётам Яна Алиберта, может иметь на дне своих океанов сплошной слой экзотического льда, блокирующего углеродный цикл. И жизнь? (Иллюстрация Wikimedia Commons.)

Углеродная жизнь нашего типа, по Яну Алиберту, требует наличия на планете а) жидкой воды на поверхности, б) углеродного цикла. С жидкой водой всё понятно, как очевидно и то, что более массивные планеты смогут удержать воды больше, чем Земля, и часто будут покрыты сплошным океаном. А вот с углеродным циклом нужны некоторые пояснения. На Земле силикатные горные породы подвергаются выветриванию (на суше), после этого они связывают углекислый газ из атмосферы и тот, что растворён в океанской воде, где его намного больше. В итоге образуются карбонаты, опускаются на морское дно, а затем — ещё глубже, к мантии, где при нагреве содержащие этот газ вещества высвобождают его, и он с вулканической активностью вновь возвращается в атмосферу.

Считается, что цикл очень важен для стабилизации климата. К примеру, рост температуры на поверхности вызовет усиление процессов выветривания, да и количество углекислоты, растворённой в океанской воде, неизбежно вырастет. В итоге процесс её связывания в карбонаты так усилится, что концентрация основного парникового газа в атмосфере упадёт. А за ней последует и температура. Напротив, длительное оледенение почти полностью прекратит выветривание силикатов и, само собой, снизит содержание углекислого газа, растворённого в морской воде. В итоге углекислый газ в атмосфере сможет только накапливаться, а деться ему будет некуда, что рано или поздно приведёт к размораживанию планеты.

Как подчёркивает учёный, на планете-океане вся эта схема может пойти прахом. Глубокий океан сформирует на дне слой экзотического льда VII, который сыграет роль «глобального оледенителя» и не даст карбонатам опускаться в мантию. Рано или поздно углерод оттуда перестанет поступать с вулканической активностью, и углеродному циклу со всей его стабилизирующий климат ролью наступит конец. Для достижения таких условий давление там, согласно автору, должно быть около 2,4 ГПа.

Что получилось? По мнению исследователя, планеты с массой от двух до 12 земных в зависимости от конкретного состава могут колебаться по размерам от 1,8 (для двух масс нашей планеты) до 2,3 радиуса Земли (для 12 земных масс). Если же размер планеты превысит указанные значения, при всех исследованных вариантах её состава, давление на дне океанов будет слишком большим для поддержания углеродного цикла: всё заблокирует вечная толща льда. Причём эта оценка радиуса дана с определённым запасом: фактически большинство планет могут стать необитаемыми уже при радиусе примерно на 0,5 R_E меньше, чем вышеуказанные, считает г-н Алиберт.

Стоит заметить, что, по некоторым оценкам, большинство «суперземель», открытых тем же «Кеплером», при их предлагаемой массе слишком крупны, чтобы уложиться в этот ограничитель. На первый взгляд, это создаёт некоторую озабоченность судьбой большинства потенциальных прибежищ внеземной жизни. Однако автор считает, что в теории столь большой радиус не говорит о непригодности экзопланеты для жизни в будущем. По его словам, если углеродный цикл будет блокирован, на планете может начаться процесс, сходный с тем, что имел место на Земле во время глобальных оледенений, то есть накопление углекислого газа в атмосфере без его эвакуации в мантию. Когда вулканическая активность выбросит в атмосферу достаточно большое количество диоксида углерода, начнётся безудержный парниковый эффект, по итогам которого температура поднимется до точки начала потери гидросферы. Вода просто будет интенсивно испаряться в космос, и лишь после того, как будет потеряно достаточное её количество, давление на дне океанов упадёт до значения, при котором лёд VII исчезнет и углеродный цикл опять сможет нормализоваться.

Упрощённая схема ситуации на планете впятеро тяжелее Земли, имеющей 0,5 земной массы воды. Синим выделены моменты фазового перехода для экзотических форм льда, формирующегося в таких условиях и способного сделать планету необитаемой. (Иллюстрация Yann Alibert.)

Из этого сдержанного, но оптимистичного вывода сам собой образуется вопрос: как мы отличим планету с большим радиусом, которая уже избавилась от лишней гидросферы и запустила углеродный цикл, от той, где такого цикла ещё нет, поскольку океаны не испарились до нужной степени? Увы, на этот вопрос исследователь ответа не даёт.

Неясно и то, насколько может варьироваться доля воды в составе планеты даже формально небольшого радиуса: может ли случиться так, что слишком глубокий океан и (или) слишком плотная атмосферы образуются на поверхности планет меньше Земли (вспомним хотя бы Венеру и гипотетический подлёдный океан Европы)? Наконец, как отмечает и сам Ян Алиберт, при наличии на планете больших количеств веществ вроде аммиака и углекислого газа точка кристаллизации для экзотических форм льда может заметно отличаться от характерных для чистой воды, что также способно сдвинуть радиус потенциально обитаемых «суперземель» в сторону увеличения. Для того чтобы понять, насколько именно, учёный считает необходимым проведение дополнительных исследований.

Отчёт об исследовании принят к публикации в журнале Astronomy and Astrophysics, а его препринт можно полистать здесь.

Подготовлено по материалам Phys.Org.

Александр Березин

Entry tags:

Новые аккумуляторы от GE и Berkeley Lab, на обычной воде.

Ученые из компании GE и Berkeley Lab разработали новую технологию аккумулирования энергии, основанную на обычной воде

Группа ученых из компании General Electric и Национальной лаборатории имени Лоуренса в Беркли (Lawrence Berkeley National Laboratory, Berkeley Lab) разработала принципиально новый тип устройства аккумулирования энергии, основой которого является обычная вода. Суммарная стоимость этого устройства составляется всего лишь одну четверть от стоимости типичных автомобильных аккумуляторных батарей, а его ресурсов достаточно для того, чтобы обеспечить пробег электрического автомобиля на расстояние 400 километров и больше на одной полной зарядке.

По сути, новое устройство является потоковой электрохимической батареей, которая накапливает или отдает электрическую энергию за счет электрохимических реакций, протекающих в резервуаре с водой. Конечно, это не чистая вода, а достаточно сложный раствор химических соединений неорганической природы. Благодаря тщательно подобранному составу и концентрации раствора электролита одна единичная электрохимическая реакция способна обеспечить выделение не одного, а сразу нескольких свободных электронов, что обеспечивает высокий показатель плотности хранения энергии.

В потоковой системе хранения электроэнергии используются две емкости для электролита, одна - для исходного, а вторая - для электрически "заряженного" электролита. По мере осуществления процесса зарядки электролит из одной емкости, проходя через ячейки электрохимического реактора, перемещается в другую емкость. При извлечении электрической энергии процесс происходит в обратном направлении. Такое раздельное хранение электролита делает систему более безопасной, ведь даже в случае автомобильной аварии два типа электролита не смешаются между собой, что в самом худшем случае может привести к моментальному выделению всей накопленной энергии, которая может стать причиной взрыва или возгорания.

"Мы достаточно сильно взволнованы тем, какое влияние может оказать наша технология на будущее электрических автомобилей, которые, благодаря низкой стоимости и способности заряжаться с быстрой скоростью станут более доступны и привлекательны для их будущих владельцев" - рассказывает Григорий Соловейчик (Grigorii Soloveichik), руководитель проекта со стороны компании General Electric и директор объединенного исследовательского центра Energy Frontier Research Center (EFRC).

Новые потоковые электрохимические аккумуляторные батареи компании General Electric по уровню безопасности превосходят показатели литий-ионных и литий-полимерных аккумуляторных батарей, используемых в современных электрических автомобилях. Помимо этого, их конструкция будет предусматривать достаточно простую установку практически на все модели серийных электромобилей, выпускаемых на сегодняшний день, а простота их обслуживания, выражающегося в замене раствора электролита и замене активных каталитических элементов электрохимических ячеек, должны сделать эту технологию более жизнеспособной и привлекательной, нежели другие, разрабатываемые сейчас, альтернативные технологии аккумулирования энергии.

первоисточник - http://johndayautomotivelectronics.com/ge-and-berkeley-lab-explore-water-based-ev-energy-storage/