Установлена причина глобальных оледенений

Глобальные ледниковые периоды в истории Земли наступали, когда уровень солнечного излучения резко менялся в течение короткого по геологическим меркам периода времени, выяснили американские ученые. Их работу опубликовал журнал Proceedings of the Royal Society A.

В истории Земли были как минимум два периода — в палеопротерозое 2,4-2,1 миллиарда лет назад и в неопротерозое 850-630 миллионов лет назад, когда вся поверхность планеты покрывалась льдом. С окончанием второго периода по времени связан резкий расцвет сложной многоклеточной жизни на Земле. Поэтому не только геологи, но и планетологи, изучающие экзопланеты, лежащие в обитаемых зонах, ищут причины, которые могут вызвать глобальные оледенения.

Ученые из Массачусетского технологического института рассмотрели несколько сценариев, в которых в качестве главных драйверов всеобщего похолодания рассматривались уровни поступающего к поверхности солнечного света и углекислого газа в атмосфере.

У планеты есть свои внутренние механизмы регулирования этих параметров, поэтому, по мнению исследователей, чтобы преодолеть критический порог любого из них, события должны развиваться очень быстро, то есть важнейшим фактором является скорость климатических изменений.

Авторы считают, что резкое снижение солнечной радиации, достигающей поверхности, могло быть связано с массовым извержением вулканов или образованием биологически индуцированных облаков, блокирующих солнечный свет. И в том и в другом случае происходит охлаждение планеты и расширение зоны льдов.

После этого включается положительная обратная связь: чем больше площадь льдов, тем больше альбедо — отражательная способность поверхности Земли, и тем больше солнечных лучей отражается, не нагревая планету. Процесс охлаждения ускоряется до тех пор, пока льды не покрывают всю планету.

Но любые глобальные ледниковые периоды на Земле носят временный характер из-за существования углеродного цикла. Когда планета не покрыта льдом, уровни углекислого газа в атмосфере в некоторой степени контролируются выветриванием горных пород. Когда планета покрыта льдом, выветривание значительно уменьшается, и углекислый газ накапливается в атмосфере, создавая парниковый эффект, который в конечном итоге выводит планету из ледникового периода.

Исследователи разработали простую математическую модель климатической системы Земли, которая включает уравнения отношений между входящей и исходящей солнечной радиацией, температурой поверхности Земли, концентрацией углекислого газа в атмосфере и последствиями выветривания.

Оказалось, что для превращения планеты в «снежок» скорость уменьшения поступающего солнечного излучения — более важный параметр, чем величина его потока. По оценкам авторов, Земля должна испытать примерно двухпроцентное падение входящего солнечного света в течение десяти тысяч лет, чтобы вернуться в глобальный ледниковый период.

Ученые думают, что их выводы можно распространить и на экзопланеты, находящиеся в потенциально обитаемой зоне. Они также могут покрыться льдом, если резко снизится уровень поступающего к их поверхности излучения от звезды.

«У вас может быть планета, которая находится в пределах классической обитаемой зоны, но если входящий солнечный свет меняется слишком быстро, вы можете получить планету-«снежок», — приводятся в пресс-релизе института слова первого автора исследования Константина Арншайдта (Constantin Arnscheidt), аспиранта факультета наук о Земле, атмосфере и планетах. — Это указывает на то, что в концепции обитаемости гораздо больше нюансов».

По мнению авторов, формирование снежных планет зависит от баланса между поступающим солнечным светом, обратной связью ледяного альбедо и глобальным углеродным циклом. Ученые планируют продолжить свои исследования, чтобы точнее определить критические значения для каждого из этих параметров.

Астрофизики предположили, что жизнь на Марсе может быть под землей

Огромные силы ученых и инженеров всего мира сейчас направлены на разработку способов поиска жизни на Марсе. И хоть на поверхности Красной планеты до сих пор не было обнаружено никакой жизни, новое исследование говорит о том, что условия под поверхностью Марса потенциально могут поддержать ее.

Недра Марса, в которых присутствуют следы воды, никогда не были исследованы. Согласно авторам работы, живые организмы могут существовать под поверхностью благодаря энергии космических лучей, состоящих из заряженных частиц, которые вполне могут вызывать химические реакции для создания органической активности.

Сейчас ученые уверены, что когда-то Марс был водным миром. Но эрозия марсианской атмосферы привела к резким изменениям климата, поверхностные воды исчезли, сократив обитаемые пространства на планете, и лишь ограниченное количество жидкости осталось в виде рассолов и льда. Исследователи считают, что жизнь, если бы она вообще существовала, должна была адаптироваться к суровым новым условиям, включающим низкие температуры и поверхностное давление, а также высокую дозу радиации.

После выдвижения этих гипотез, ученые использовали комбинацию численных моделей, данные космических полетов и исследования глубоководных пещерных экосистем Земли, для того, чтобы создать механизмы, с помощью которых жизнь могла бы быть обнаружена в ходе предстоящей российско-европейской миссии ExoMars (2022). Подтверждение этой гипотезы может произойти, если марсоход миссии сможет обнаружить под землей планеты воду в виде льда или рассолов. Предполагается, что ровер пробурит два метра внутрь Марса и соберет образцы глубинных пород.

«Интересно будет убедиться, что организмы могут выжить в таких суровых условиях, всего в двух метрах ниже поверхности Марса. Ровер Rosalind Franklin, оборудованный установкой подземного бурения, хорошо подходит для обнаружения существующей микробной жизни, и мы надеемся, что он предоставит новые важные сведения», — говорят ученые.

Астрономы нашли звездное скопление, разорванное нашей Галактикой

Ученые обнаружили звездный поток, состоящий из остатков древнего шарового скопления, разорванного гравитацией Млечного Пути два миллиарда лет назад. Результаты исследования опубликованы в журнале Nature.

Шаровые скопления — это сферы, состоящие из сотен тысяч и даже миллионов звезд, связанных гравитацией и вращающихся вокруг галактического ядра. В нашей Галактике находится около 150 шаровых скоплений. Но «сфера из звезд», которую недавно обнаружили астрономы международного консорциума S5, сильно отличается от привычных и хорошо изученных шаровых скоплений Млечного Пути.

Работая на Англо-австралийском телескопе (ААТ), расположенном в штате Новый Южный Уэльс в Австралии и измеряя скорости потока звезд в созвездии Феникса, они выявили остатки шарового скопления, звезды которого имеют гораздо меньшее количество тяжелых элементов, чем в других подобных образованиях.

«Как только мы выяснили, какие звезды принадлежат потоку, мы измерили количество их элементов, более тяжелых, чем водород и гелий — то, что астрономы называют металличностью, — приводятся в пресс-релизе обсерватории Лоуэлла слова первого автора исследования Чжэнь Ваня (Zhen Wan) из Сиднейского университета. — Мы были очень удивлены, обнаружив, что поток Феникса имеет очень низкую металличность. Это его заметно отличает от всех других шаровых скоплений в Галактике».

После Большого взрыва во Вселенной существовало лишь водород и гелий. Эти элементы сформировали первое поколение звезд. Именно в этих и последующих поколениях звезд были сформированы более тяжелые элементы.

Состав звезды отражает облако галактического газа, из которого она родилась. Чем больше предшествующих поколений звезд наполняло этот материал элементами тяжелее водорода и гелия, тем более «металличными» становятся звезды последующих популяций. Таким образом очень древняя, примитивная звезда почти не будет содержать тяжелых элементов.

Современные теории формирования звезд предполагают, что существует минимальное значение металличности, необходимое для образования шаровых скоплений. Но в потоке Феникса это значение оказалось ниже.

«Мы можем проследить происхождение звезд, измеряя различные типы химических элементов, которые мы обнаруживаем в них, так же, как мы можем проследить связь человека с его предками через их ДНК, — объясняет другой участник исследования, доктор Кайлер Куен из обсерватории Лоуэлла, один из основателей коллаборации S5. — Самое интересное в остатках этого скопления состоит в том, что его звезды имеют гораздо меньшее количество этих элементов, чем любые другие, которые мы видели. Это почти как найти человека с ДНК, не соответствующей ни одному человеку, живому или мертвому. Это вызывает вопросы об истории формирования кластера».

«Это как звездная археология, раскрывающая остатки чего-то древнего, случайно обнаруженного», — объясняет Александр Джи (Alexander Ji), еще один автор исследования из Обсерватории Университета Карнеги в Пасадене, США.

Авторы считают, что шаровое скопление, остатки которого составляют поток Феникса, было разрушено несколько миллиардов лет назад, но его звезды в своем химическом составе хранят память об образовании в очень ранней Вселенной.

«Возможно, поток Феникса представляет собой последний в своем роде остаток шарового скопления, которое возникло в условиях, радикально отличающихся от современных», — пишут в статье авторы.

Ученые планируют продолжить наблюдения, чтобы обнаружить больше подобных остатков шаровых скоплений и лучше понять их эволюцию.

В космосе бактерии становятся более смертоносными

Китай запустил миссию Tianwen-1 на Марс. Объединенные Арабские Эмираты запустили Emirates Mars Mission. 30 июля марсоход Perseverance НАСА вылетит из Флориды. Для многих стран космос становится окончательной границей.

Но хотя мы получаем возможность путешествовать быстрее в космосе, многое остается неизвестным о его влиянии на биологические вещества, включая человека.Возможности освоения космоса кажутся бесконечными, как и его опасности. И особая опасность исходит от самых маленьких форм жизни на Земле: бактерий.

Бактерии живут внутри нас и вокруг нас. Эти микроскопические организмы есть везде, в том числе и в космосе. На человека оказывает влияние уникальная среда космоса, а также бактерии.

Вся жизнь на Земле развивалась под действием силы тяжести как вездесущей силы. Таким образом, земная жизнь не приспособлена проводить время в космосе. Когда гравитации нет или её немного, процессы, на которые влияет гравитация, также ведут себя по-разному.

В космосе, где существует минимальная сила тяжести, осаждение (когда твердые частицы в жидкости оседают на дно), конвекция (передача тепловой энергии) и плавучесть (сила, которая заставляет определенные объекты плавать) сводятся к минимуму.

Точно так же такие силы, как поверхностное натяжение жидкости и капиллярные силы (когда жидкость течет, чтобы заполнить узкое пространство) становятся более интенсивными.

Еще не до конца понятно, как такие изменения влияют на формы жизни.

К сожалению, исследования космических полетов показали, что бактерии становятся более смертоносными и устойчивыми при воздействии микрогравитации (когда присутствуют только крошечные гравитационные силы).

В космосе бактерии становятся более устойчивыми к антибиотикам и более убийственными. Они также остаются такими на короткое время после возвращения на Землю, по сравнению с бактериями, которые никогда не покидали Землю.

Кроме того, бактерии быстрее мутируют в космосе. Тем не менее, эти мутации направлены на адаптацию к новой среде, а не для становления супер-смертельными.

Необходимы дополнительные исследования для выявления действительно ли такие адаптации позволяют бактериям вызывать больше болезней.

Исследования показали, что микрогравитация в космосе способствует образованию бактерий в биопленке.

Биопленки представляют собой плотно упакованные клеточные колонии, которые образуют матрицу из полимерных веществ, позволяющих бактериям прилипать друг к другу и к неподвижным поверхностям.

Биопленки повышают устойчивость бактерий к антибиотикам, способствуют их выживанию и улучшают способность вызывать инфекцию. Мы видели, как биопленки растут и прикрепляются к оборудованию на космических станциях, что приводит к его биологическому разложению.

Например, биопленки повлияли на навигационное окно космической станции «Мир», кондиционер, блок электролиза кислорода, блок рециркуляции воды и систему терморегуляции. Длительное воздействие биопленок на оборудование может привести к неисправности, которая может иметь разрушительные последствия.

Другое влияние микрогравитации на бактерии включает их структурное искажение. Определенные бактерии показали уменьшение размера клеток и увеличение числа клеток при выращивании в условиях микрогравитации.

В первом случае бактериальные клетки с меньшей площадью поверхности имеют меньше молекулярно-клеточных взаимодействий, и это снижает эффективность антибиотиков против них.

Кроме того, отсутствие эффектов, вызванных гравитацией (седиментации и плавучести), может изменить способ поглощения бактериями питательных веществ или лекарств, предназначенных для их воздействия. Это может привести к повышенной лекарственной устойчивости и инфекционности бактерий в космосе.

Все это имеет серьезные последствия, особенно когда речь идет о дальних космических полетах, где гравитации не будет. Переживание бактериальной инфекции, которую нельзя лечить в таких обстоятельствах, будет катастрофическим.

С другой стороны, воздействие космоса также приводит к уникальной среде, которая может быть положительной для жизни на Земле.

Например, молекулярные кристаллы в космической микрогравитации растут намного больше и более симметрично, чем на Земле. Наличие более однородных кристаллов позволяет разрабатывать более эффективные лекарства и методы лечения для борьбы с различными заболеваниями, включая рак и болезнь Паркинсона.

Кроме того, кристаллизация молекул помогает определить их точную структуру. Многие молекулы, которые не могут быть кристаллизованы на Земле, но могут в космосе.

Структура таких молекул может быть определена с помощью космических исследований. Это также поможет разработке более качественных лекарств.

Оптоволоконные кабели также могут быть изготовлены в соответствии с гораздо лучшими стандартами в космосе благодаря оптимальному образованию кристаллов. Это значительно увеличивает пропускную способность передачи данных, ускоряя работу сетей и телекоммуникаций.

Поскольку люди проводят всё больше времени в космосе, в окружении известных и неизвестных опасностей, дальнейшие исследования помогут тщательно изучить риски и потенциальные выгоды уникальной космической среды.

Ученый рассказал о происхождении расширяющихся «врат ада» в Сибири

Британская телекомпания BBC выпустила сюжет «Огромная сибирская дыра в земле становится все больше», посвященный Батагайскому кратеру. Этот географический объект также носит название «врата ада». Ученые, исследуя этот кратер, изучают климат прошлого нашей планеты и глобальное потепление.

Доктор геолого-минералогических наук, старший научный сотрудник геологического факультета МГУ Владимир Сывороткин в беседе с «Вечерней Москвой» объяснил, в чем уникальность этого географического объекта и «почему огромная сибирская дыра в земле» расширяется.

Под слоем вечной мерзлоты

По словам ученого, с точки зрения формы Батагайку сложно называть кратером, скорее это овраг. При этом его происхождение связано не только с деятельностью покорителей Сибири, осваивавших данную территорию.

— Кратер — название не очень удачное. Да, округлость склона есть, но он вытянут чуть ли не на километр явно по какой-то разломной зоне, — предполагает Сывороткин.

Если углубляться в историю, то в 1939 году, буквально перед Великой Отечественной войной, в этих местах, относящихся к Верхоянскому району Якутии, началась разработка месторождений олова. Был основан поселок Батагай, а в 1960 году в 8 километрах к юго-востоку от него был вырублен участок леса. Почва просела и вскрыла все, что тысячелетиями хранилось под слоем вечной мерзлоты, включая останки животных и растений.

Владимир Сывороткин рассказал, что встречался с подобными явлениями в экспедициях на Чукотке в 1970-х годах.

— Вечная мерзлота — такое нежное образование. Едет вездеход по колее, и он может проехать только в одиночку. Второй едет уже по другой траектории, потому что мох начинает таять, превращаясь в грязь. Здесь примерно такая же история, — поделился опытом ученый.

Секрет расширения

К слову, местное население называет Батагайку «вратами ада», поскольку овраг имеет термокарстовое происхождение, когда верхние слои земли разрушаются путем протаивания. Тем более в Якутии летом бывает и 30 градусов жары, хоть и недолго. Стоит вечную мерзлоту чуть затронуть — вырубить лес, например — и «все поплывет», говорит ученый.

— С учетом того, что территория оврага постоянно расширяется, там постоянные оползни, все течет. В таких местах обычно царит хаос. Тем более летом там наверняка все это плывет и хлюпает, — заявил Сывороткин.

По прогнозам эксперта, термокарстовое образование будет и дальше расширяться, если его стенки никак не укрепят. Однако есть ли в этом необходимость, большой вопрос. Размеры Батагайки впечатляют: длина — около километра, ширина — 800 метров, глубина максимальная — 100 метров, а значит и материала для исследований достаточно.

— Некоторая уникальность этого места состоит в том, что оно вскрылось. Оно может быть привлекательным и для разных исследователей, и как туристический объект тоже, особенно если в нем разрешат покопаться. Любители найдутся. Ведь в таких условиях сохраняются и шкуры животных с волосяным покровом, и тысячелетние породы, — считает Сывороткин.

Также рядом с оврагом находится поселок с аэропортом, куда можно прибыть обычным рейсом из Якутска, что может привлекать и иностранных ученых.

Владимир Сывороткин напомнил о глобальном потеплении в Арктике из-за дегазации в глубинах Северного Ледовитого океана, когда со дна поднимаются метан, водород. И если на поверхности температура воздуха минус 30 градусов Цельсия, то в воде она редко опускается до минус 1,5 градуса, а в глубинах вода еще теплее. Данные процессы способствуют образованию пятен аномального тепла в Арктике в условиях вечной мерзлоты, и это не связано с деятельностью человека. Так что термокарстовые образования можно наблюдать не только в Якутии, и их число будет увеличиваться.

Copy Protected by Chetan's WP-Copyprotect.
Рейтинг@Mail.ru Яндекс.Метрика Рейтинг SunHome.ru Твоя Йога