Водоросли у Антарктиды стали лучше поглощать углекислый газ

За последнюю четверть века океан вблизи Антарктиды стал поглощать углекислый газ из атмосферы гораздо быстрее. Ученые считают, что это связано с увеличением количества водорослей и характером перемешивания воды, который изменился из-за глобального потепления.

Океаны играют ключевую роль в круговороте углерода. Во-первых, они могут удерживать углекислый газ, растворяя его (это влияет на кислотность воды: реакция CO2 + H2O дает слабую угольную кислоту H2CO3). Во-вторых, они являются домом для водорослей, которые активно поглощают углекислый газ при фотосинтезе. Для того чтобы построить мало-мальски адекватные климатические модели и прогнозировать глобальное потепление, климатологам надо знать, сколько именно углерода удерживает и поглощает океан. В новом исследовании американские ученые выяснили это. Оказалось, что поглощение углекислого газа в антарктических водах выросло в пять раз.

Впрочем, речь идет только о летних месяцах и о процессе, который не отражает долговременной тенденции. Ученые говорят, что рост поглощения углекислого газа, который они наблюдали, связан с тем, что из-за изменения характера циркуляции воды условия для роста водорослей (в первую очередь  микроскопических диатомовых) стали более благоприятными. При этом дальнейшее таяние льдов должно притормозить прирост растительной биомассы. Сдержать глобальное потепление или тем более обратить его вспять новооткрытый феномен оказался не в состоянии, однако он проливает свет на работу биосистем Южного океана.

С конца XX века Южным океаном ученые называют воды, расположенные южнее 60 градуса южной широты. На севере в этих широтах располагается значительная часть Евразии и Северной Америки, но на юге вся планета по периметру опоясана водой. Берега Антарктиды по большей части расположены внутри Южного полярного круга (66°33′44″ южной широты), выступает за него только Антарктический полуостров. Именно моря вблизи этого полуострова изучали авторы новой работы, проанализировавшие данные экспедиций с 1993 по 2017 год. Сопоставляя информацию о концентрации углекислого газа и количестве различных водорослей, исследователи сделали вывод, что с ростом CO2 водорослей становилось больше. Причем этот эффект оказался наиболее выражен для самых южных, то есть наиболее холодных и не затронутых глобальным потеплением участков полуострова.

Последнее указывает на важность не столько температуры, сколько концентрации углекислого газа в воздухе и, следовательно, в воде вблизи поверхности. Исследователи пишут, что рост количества водорослей связан также с определенным характером циркуляции морской воды. Как только льды растают, этот процесс нарушится. После чего, вероятно, океан станет поглощать гораздо меньше углекислого газа. Этот уровень может оказаться даже меньше первоначальных значений, наблюдавшихся до 1990-х годов.

csi-dig.ru

Лауреат Нобелевской премии Кэри Муллис умер в возрасте 74 лет

В США в возрасте 74 лет ушел из жизни лауреат Нобелевской премии по химии Кэри Муллис.

Как сообщает The New York Times со ссылкой на супругу ученого, он скончался 7 августа в своем доме в городе Ньюпорт-Бич, штат Калифорния. Причиной cмерти стала сердечная и респираторная недостаточность.

Муллис получил Нобелевскую премию в 1993 году вместе со свoим британcким коллегой Майком Смитом. Иccледователи открыли пpостой и дeшевый метод анализа ДНК, пишет «Федеральное агентство новостей».

Также биохимик был известен своими неординарными взглядами. Так, он являлся убежденным сторонником теории об отсутствии связи между ВИЧ и СПИДом, а также отрицал изменение климата и истощение озонового слоя.

Ученым удалось запечатлеть движение атомов материи в 4D-формате

Ученые уже достаточно давно проводят исследования, направленные на то, чтобы выяснить, что же именно происходит, когда различные материалы испаряются, плавятся и кристаллизуются, другими словами, переходят из одного состояния материи в другое. И недавно, знания о происходящих во время фазовых переходов процессах были значительно дополнены, благодаря экспериментам ученых из Калифорнийского университета в Лос-Анджелесе, которым удалось запечатлеть превращения материала и движения атомов в трехмерном пространстве и во времени, в так называемом 4D-формате. Полученные результаты оказались удивительными, и они входят в противоречие с существующими теориями об образовании гранул в моменты фазовых переходов. А в будущем подобные знания можно будет использовать для создания новых материалов, химических соединений и биологических процессов.

В исследованиях ученые использовали один из самых современных трехмерных электронных микроскопов, находящийся в Национальной лаборатории в Беркли. При помощи этого микроскопа ученые наблюдали за поведением атомов сплава железа и платины, из которого были изготовлены наночастицы, размером в 1/10000 от толщины человеческого волоса. Эти частицы постепенно нагревались до температуры выше 500 градусов Цельсия, что вызывало фазовый переход этого материала из одного твердого состояния в другое. Трехмерные изображения атомов материала делались при помощи электронного микроскопа через 9, 16 и 26 минут после начала процесса нагревания. При этом, исследуемые образцы вращались в камере микроскопа, что позволило «посмотреть» на атомы с разных сторон.

При помощи специализированных алгоритмов ученые отслеживали движение и поведение 33 гранул, ширина каждой из которых была равна ширине 13 атомов. И все отслеживаемые гранулы находились в пределах одной единственной наночастицы.

Как ожидалось, структура с повышением температуры сплава изменилась от хаотичного состояния до состояния, при котором атомы железа и платины частично упорядочились друг относительно друга и начали взаимодействовать между собой. Однако, было замечено, что в материале начинали формироваться гранулы неправильной формы, в то время, как согласно существующим теориям, эти гранулы должны быть идеально круглыми. «Утешительным призом» для существующих теорий стало то, что формирующиеся гранулы не имели острых граней, а на границах гранул атомы находились в «смешанном» переходном состоянии, т.е. состояние одних атомов соответствовало старой фазе материала, а других — новой.

Все это может не показаться захватывающим для непосвященного человека, однако, все это является первым разом в истории науки, когда ученым удалось увидеть процессы образования гранул во время изменений фазового состояния материалов.

В вулканической породе нашли следы океана, утонувшего в Земле 3,3 миллиарда лет назад

Международная группа исследователей, среди которых были и российские ученые, проанализировала воду в образце древнего минерала коматиита и обнаружила, что вода в больших количествах наличествовала в земной мантии на глубинах в сотни километров более 3,3 миллиарда лет назад. Это весьма важный вывод, поскольку до недавних пор считалось, что движение тектонических плит началось на сотни миллионов лет позже.

Исследовать материал из глубокой мантии планеты очень сложно, поскольку туда нет прямого доступа. Ученым приходится полагаться на образцы, вынесенные на поверхность вулканической активностью, например на вулканические породы-коматииты. Однако по пути наверх они теряют значительную часть своих высоколетучих компонентов — воды и хлора. Это значит, что понять, есть ли вода в глубокой мантии и сколько ее там может быть, по большинству образцов невозможно. Лишь в 2016 году в образцах вулканических пород, вынесенных на поверхность в Канаде (древностью в 2,7 миллиарда лет), удалось найти «капсулы» с включениями древней затвердевшей магмы, окруженной другим по составу материалом. В ней были обнаружены высоколетучие компоненты. Так в 2016 году исследователи установили, что глубокие мантийные породы содержат большое количество воды и хлора. По их оценкам, воды в мантии на глубине 410—660 километров фактически может быть заметно больше, чем во всем Мировом океане.

Это весьма важный вывод по ряду причин. Во-первых, вода сильно влияет на физические свойства вещества мантии, изменяя ее способность к расплавлению и конвекции, подъему к поверхности. Соответственно, она влияет и на геологию планеты, и на частоту и интенсивность вулканических извержений. Зная о том, что подземная вода, связанная в магматических породах, по массе превосходит океаническую, можно намного лучше понять происходящее в земных недрах.

Второе важное последствие работы 2016 года — понимание того, что тектоника плит работала уже 2,7 миллиарда лет назад. Дело в том, что вода в мантии могла появиться только сверху и только с тектоникой плит. Океаническая часть земной коры за счет взаимодействия ее минералов и воды связывает большое количество последней. Океаническая кора периодически тонет в мантии под напором наползающих на нее соседних тектонических плит. В итоге породы ее попадают в глубокую мантию, насыщая последнюю водой. Если следы воды есть в коматиите 2,7 миллиарда лет назад, значит, тектонические плиты двигались уже тогда. Именно тектонике плит ставят в заслугу  относительную стабильность земного климата и отсутствие на нашей планете катастрофических извержений вроде тех, что периодически случаются на Венере.

В новой работе, вышедшей в Nature, исследователи проанализировали состав образца «капсулы» коматиитовой магмы из района Барбертон в ЮАР. Возраст образца надежно определен в 3,3 миллиарда лет. Его нагревали в специальной высокотемпературной установке, способной выдерживать до 1700 °С. Затем авторы анализировали соотношение изотопов различных атомов в этом образце. Оказалось, что в нем пониженное количество атомов дейтерия (тяжелого водорода) в сравнении с атомами обычного, «легкого» водорода. Водород там происходил от связанной в материале воды, поэтому соотношение его изотопов несет важную информацию о происхождении этой воды. Если бы вода в коматиите была привнесена не из морской воды с поверхности Земли, дейтерия и водорода в ней должно было бы быть нормальное количество. Однако если вода попала в древний коматиит сверху, с породами океанической коры, опустившейся вниз из-за тектоники плит, то дейтерия, более тяжелого изотопа, в ней должно быть меньше. Таким образом, работа показывает, что источником воды «подземного океана Земли» следует считать воды из поверхностного океана. Причем вода эта опускалась вниз уже как минимум 3,3 миллиарда лет назад.

Вопрос о том, когда на Земле началось движение плит, весьма важен. Считается, что тектоника плит прямо связана с обитаемостью планеты. Однако, по последним данным, жизнь на нашей планете древнее 4 миллиардов лет. Если тектоники плит, как считалось до недавних пор, не было до 3 миллиардов лет назад (а ряд работ называли и более поздние даты), то получается, что как минимум примитивная жизнь в ней не нуждается. Если же древность тектоники плит очень велика, то, возможно, жизнь все же коррелирует с этим явлением

csi-dig.ru

На Луне обнаружили гравитационную аномалию
«Возьмите груду металла в пять раз большую, чем остров Гавайи, и похороните ее под землей. Примерно столько неожиданной массы мы нашли», — заявил геофизик Питер Джеймс из Университета Бейлора в Техасе. Так он описывает необычную гравитационную аномалию, которая зафиксирована на обратной стоюроне Луны под Бассейном Южного полюса. 

Это самый крупный из кратеров нашего спутника, который характеризуется размерами 2400×2050 км и глубиной до 8 км. Гравитационную аномалию зафиксировали в двух наборах данных лунных орбитальных аппаратов.

Первый набор был получен миссией NASA GRAIL, которая собирала данные о гравитационном поле Луны в 2011 и 2012 годах. Тогда аппарат продемонстрировал, что в бассейне показатели плотности были выше по сравнению с остальной лунной поверхностью.

Сравнив эти данные с информацией с Lunar Reconnaissance Orbiter, ученые пришли к выводу, что на глубине более 300 км располагается нечто массой 2,18 квинтиллиона (с 18 нолями) килограммов.

Ученые склонны объяснять эту аномальную массу металлом, который остался в верхней мантии Луны после столкновения с астероидом. Это могло произойти четыре миллиарда лет назад.

Другим объяснением могут быть вулканические процессы и формирование оксидов титана во время охлаждения и затвердевания лунной магмы

Глобальные оледенения связали с усилением тектоники плит

Жизнь нашей планеты определяется тектоникой плит. Могучее движение твердых платформ литосферы, медленно плавающих по расплавленной магме, создает материки и океаны, поднимает горы и направляет течения. Однако запустилось оно не сразу; первые 1-1,5 миллиарда лет после формирования Земля была слишком раскалена, ее литосфера еще не успела затвердеть. Лишь около 3,5 миллиарда лет назад планета достаточно остыла, а около трех миллиардов лет назад на ней появились первые континенты.

Впрочем, и твердой коры самой по себе недостаточно для тектонических движений; на Марсе, например, их не происходит. О другом важном компоненте, запустившем движение земной литосферы, геологи пишут в новой статье, опубликованной в журнале Nature. Стефан Соболев (Stephan Sobolev) из Потсдамского центра наук о Земле и Майкл Браун (Michael Brown) из Мэрилендского университета обращают внимание на «смазочное масло», облегчающее перемещение плит. Эту роль могли сыграть огромные количества осадочных пород, унесенные с первых материков первыми ледниками.

В самом деле, движения литосферных плит непостоянны во времени. Ученые показали, что как минимум три известных периода глобального обледенения в прошлом могли усиливать тектонику — и, наоборот, долгий перерыв между оледенениями отразился в заметном ее замедлении между 1,8 миллиарда и 800 миллионами лет назад. Возможно, огромные массы осадочных пород, которые приносит движение ледников, служат естественной смазкой, которая облегчает погружение одних плит под другие (субдукция) и позволяет тектоническим движениям происходить быстрее.

По расчетам авторов, Земля пережила три таких периода быстрой тектоники — около 2,8 миллиарда лет, 2,3 миллиарда и 750 миллионов лет назад. Каждый из них связан с ледниками, интенсивной эрозией суши и выносом в океан больших объемов осадочных пород. Последний период коррелирует с крупнейшим в истории планеты криогеновым оледенением, эпохой «Земли-снежка»; предыдущий — с глобальным Гуронским оледенением; самый первый — с Понгольским оледенением в конце архея, когда на Земле впервые появились собственные, а не занесенные из космоса снег и лед.

Почему Большая (и Малая) Медведица? Почему не Медведь? Только ли по-русски это так?

Потому что по-латыни и по-гречески эти созвездия называются именно медведицами, а не медведями: по-латыни Ursa Major и Ursa Minor, а по-новогречески Μεγάλη Άρκτος и Μικρά Άρκτος.

Европейские названия созвездий обычно берутся из греческих (и соответствующих римских) мифов. Как это нередко бывает, существует сразу несколько противоречивых мифов, объясняющих происхождение двух Медведиц. Согласно самому распространенному, Большая Медведица — это нимфа Каллисто (которую Зевс вознес на небо, чтобы спасти от гнева Геры), а Малая — ее сын Аркад. Однако Аркад действительно должен был бы оказаться скорее медведем. Возможно, происхождение названия «Малая Медведица» объясняется влиянием других мифов: Малая Медведица — это служанка Каллисто; обе они — критские нимфы, которых Зевс спасал от своего отца Кроноса; обе они — медведицы, помогавшие выкормить Зевса.

Вероятно, сыграло свою роль и то, что слово арктос по-гречески по умолчанию женского рода. Увидев этого зверя в лесу и не зная, самец это или самка, мы бы сказали: «медведь», а не «медведица». Если бы мы увидели нескольких разнополых зверей, мы бы сказали «медведи». А греки в таких ситуациях сказали бы «медведица» и «медведицы».

Созвездия называются Медведицами не только по-русски, по-гречески и по-латыни, но и, например, по-болгарски (Голяма мечка и Малка мечка), по-английски (в официальной терминологии английский язык просто использует латинские названия), по-французски (La Grande Ourse и La Petite Ourse), по-польски (Wielka Niedźwiedzica и Mała Niedźwiedzica). В некоторых языках, однако, созвездия становятся Медведями, например в немецком (Der Große Bär и Der Kleine Bär) и латышском (Lielais Lācis и Mazais Lācis). А вот в чешском — Большая Медведица (Velká medvĕdice), но Малый Медведь (Malý medvĕd), то есть как раз так, как полагалось бы по мифу о Каллисто и Аркаде.

elementy.ru