Dlaczego płazom odrastają kończyny, a ssakom nie? Naukowcy odkryli, że można to zmienić
Dlaczego salamandra potrafi odtworzyć całą nogę po jej utracie, a człowiek kończy z trwałą blizną? Choć dzielimy z płazami wiele wspólnych genów, nasza zdolność do odbudowy tkanek wydaje się zablokowana. Najnowsze badanie opublikowane w czasopiśmie „Science” przez zespół pod kierownictwem dr. Cana Aztekina z EPFL wyjaśnia, że kluczowy w tej ewolucyjnej układance jest... tlen, a konkretnie sposób, w jaki nasze komórki go wykrywają. Czy więc możemy to zmienić?
Proces regeneracji kończyny zawsze zaczyna się tak samo – od gojenia rany. U płazów, takich jak aksolotle czy kijanki żab, komórki w miejscu urazu błyskawicznie zmieniają swój charakter, przekształcając się w typy zdolne do budowy nowej tkanki. U ssaków proces ten ulega zatrzymaniu na bardzo wczesnym etapie. Zamiast regeneracji pojawia się powolne bliznowacenie, które fizycznie blokuje jakiekolwiek szanse na odrost. HIF1A: molekularny czujnik tlenu Naukowcy zauważyli istotną różnicę środowiskową: larwy płazów rozwijają się w wodzie, gdzie poziom tlenu jest znacznie niższy niż w powietrzu. Ssakom, żyjącym w atmosferze bogatej w ten pierwiastek, tlen towarzyszy na każdym kroku – także podczas urazu. Zespół dr. Aztekina postanowił sprawdzić, czy to właśnie ten czynnik nie decyduje przypadkiem o zdolnościach regeneracyjnych. Badacze skupili się na białku o nazwie HIF1A, które pełni rolę komórkowego czujnika. W warunkach niskiego poziomu tlenu (hipoksji), HIF1A staje się stabilne i aktywuje programy genetyczne niezbędne do regeneracji. U ssaków, w środowisku bogatym w tlen, białko to jest szybko degradowane, co „wyłącza” możliwość odbudowy tkanek. Eksperyment: budzenie ukrytego potencjału Aby potwierdzić swoją teorię, naukowcy przeprowadzili pionierskie porównanie. Pobrali fragmenty rozwijających się kończyn kijanek żab oraz embrionów myszy, a następnie hodowali je w kontrolowanych warunkach laboratoryjnych, manipulując poziomem tlenu. Wyniki były zdumiewające: gdy obniżono poziom tlenu wokół embrionalnych tkanek myszy, ich komórki zaczęły przełączać się w „tryb płaza”. Rany goiły się znacznie szybciej, a komórki skóry stały się bardziej mobilne i zaczęły wykazywać aktywność genów typową dla aktywnych programów regeneracyjnych. Pod wpływem niskiego poziomu tlenu u myszy nastąpił również wyraźny metaboliczny zwrot. Komórki ssaków przestały polegać na tradycyjnym oddychaniu tlenowym, przestawiając się na glikolizę, czyli beztlenowe pozyskiwanie energii. Zmiany te objęły także stan epigenetyczny, czyli sposób, w jaki DNA jest „opakowane” w komórce. To ułatwiło dostęp do „instrukcji” budowy nowej kończyny. A co z natlenionymi płazami? Co ciekawe, same kijanki okazały się odporne na zmiany. Ich kończyny regenerowały się świetnie nawet przy bardzo wysokim poziomie tlenu. Dlaczego? Ponieważ ich komórki mają naturalnie wyciszone mechanizmy wykrywania tlenu, co pozwala białku HIF1A działać niezależnie od atmosfery. Uśpiona moc ssaków, którą potencjalnie możemy przebudzić Badanie to dostarcza pierwszego bezpośredniego dowodu na to, że tkanki ssaków (przynajmniej na etapie embrionalnym) zachowują ukrytą zdolność do regeneracji. To nie brak odpowiednich genów nas ogranicza, ale sposób, w jaki nasze komórki reagują na sygnały ze środowiska. Ludzie też mają supermoc Co ciekawe, chociaż ludzie nie potrafią regenerować rąk czy nóg, to nasze ciało posiada jeden „wyjątek”. Ludzka wątroba potrafi odrosnąć do pełnych rozmiarów, nawet jeśli usunięto jej 75%. Co ciekawe, wnętrze wątroby jest naturalnie środowiskiem o stosunkowo niskim poziomie natlenienia, co wpisuje się w teorię o pro-regeneracyjnym działaniu hipoksji. Czy wkrótce będziemy mogli „odrastać” sobie ręce? Choć naukowcy zaznaczają, że nie jesteśmy jeszcze na etapie odrastania ludzkich kończyn, to odkrycie wyznacza nowy kierunek w medycynie regeneracyjnej. Zamiast szukać nowych genów, możemy skupić się na modyfikowaniu ścieżek wykrywania tlenu w miejscu urazu. Manipulacja białkiem HIF1A lub lokalne obniżanie poziomu tlenu w ranie mogłoby w przyszłości pomóc w leczeniu ciężkich uszkodzeń tkanek, ograniczaniu powstawania blizn, a być może – w dalekiej przyszłości – w inicjowaniu procesów odbudowy utraconych części ciała u dorosłych ssaków. – Nasze wyniki udowadniają, że programy regeneracyjne mogą zostać uruchomione w tkankach ssaków – podsumowuje dr Aztekin. To fundament, na którym być może powstanie nowa era biotechnologii. Źródło: Science Nasz autor Jonasz Przybył Redaktor i dziennikarz związany wcześniej m.in. z przyrodniczą gałęzią Wydawnictwa Naukowego PWN, autor wielu tekstów publicystycznych i specjalistycznych. W National Geographic skupia się głównie na tematach dotyczących środowiska naturalnego, historycznych i kulturowych. Prywatnie muzyk: gra na perkusji i na handpanie. Interesuje go historia średniowiecza oraz socjologia, szczególnie zagadnienia dotyczące funkcjonowania społeczeństw i wyzwań, jakie stawia przed nimi XXI wiek.
Licząca 400 milionów lat ziemska roślina potrafi wytwarzać „kosmiczną” wodę
Equisetum laevigatum to wyrastająca współcześnie do nawet półtora metra wysokości roślina z rodziny skrzypów. Analizujący ją amerykańscy badacze zauważyli, że jest ona naturalnym destylatorem, generującym wzorce izotopowe uznawane dotąd za niemożliwe do uzyskania na Ziemi w sposób naturalny. Przefiltrowana przez skrzyp woda najbardziej przypomina... tę pochodzącą z meteorytów.
– To metrowej wysokości cylinder z milionem równomiernie rozmieszczonych otworów, prawdziwy cud inżynieryjny. Nie dałoby się stworzyć czegoś takiego w laboratorium – mówi o Equisetum laevigatum, czyli skrzypie gładkim prof. Zachary Sharp z Wydziału Nauk o Ziemi i Planetach Uniwersytetu Nowego Meksyku w USA. Prof. Sharp jest głównym autorem badania opublikowanego niedawno na łamach „Proceedings of the National Academy of Sciences”, jednego z najbardziej prestiżowych i najczęściej cytowanych czasopism naukowych na świecie. W artykule „Extreme triple oxygen isotope fractionation in Equisetum” grupa badaczy pod jego przewodnictwem opisuje skrzypy – rośliny o pustych łodygach, istniejące na Ziemi od ponad 400 mln lat. Badacze odkryli, że woda przemieszczająca się przez te rośliny ulega naturalnej filtracji tak intensywnej, iż jej sygnatury izotopowe zaczynają przypominać te obserwowane w meteorytach i innych pozaziemskich materiałach. Naturalny destylator z Rio Grande Izotopy tlenu pełnią funkcję „znaczników” pozwalających ustalić źródła wody, procesy transpiracji oraz właściwości wilgoci atmosferycznej. Cięższe izotopy są rzadkie, co utrudnia przewidywanie zmian ich proporcji w rzeczywistych warunkach środowiskowych. Chcąc zbadać ten proces, zespół Sharpa zebrał skrzypy gładkie rosnące wzdłuż Rio Grande w Nowym Meksyku. Śledzono zmiany wartości izotopowych od dolnych części łodyg do ich szczytów. Najwyższe próbki wykazały ekstremalne wartości, które wcześniej wydawały się wykraczać poza jakikolwiek znany ziemski zakres. Autorzy badania wyjaśniają, że skrzypy działają jak naturalne wieże destylacyjne, wytwarzając niezwykle nietypowe sygnatury izotopowe tlenu – bardziej ekstremalne niż jakiekolwiek dotąd zarejestrowane na Ziemi, czasem przypominające wodę z meteorytów. – Gdybym znalazł próbkę takiej wody poza skrzypem, powiedziałbym, że pochodzi z meteorytu – stwierdził Sharp. 400 milionów lat zmian ziemskiego klimatu Ale odkrycie nie jest tylko ciekawostką. Przede wszystkim wspomniane sygnatury izotopowe zachowane w skamieniałościach oferują nową metodę badania dawnych warunków klimatycznych. Co oznacza, że ta niezwykła roślina może dostarczyć nowego spojrzenia na klimat Ziemi sprzed milionów lat! Aby tego dokonać, naukowcy z Uniwersytetu Nowego Meksyku opracowali nowy sposób odczytywania danych dotyczących klimatu w przeszłości, wykorzystując zarówno współczesne rośliny, jak i skamieniałe fitolity zachowujące takie sygnatury przez miliony lat. Fitolity to mikroskopijne, krzemionkowe formy, które powstają w komórkach roślin. Po obumarciu samych roślin zachowują ich kształt i są wykorzystywane w nauce do identyfikacji roślin z przeszłości. Skamieniałe skrzypy, z których niektóre dorastały nawet do 30 metrów wysokości, zawierają właśnie wspomniane fitolity, które mogły zachowywać sygnatury izotopowe przez miliony lat. Według Sharpa działają one jak „paleo-higrometr”, czyli narzędzie do pomiaru dawnej wilgotności. – Możemy teraz zacząć odtwarzać wilgotność i warunki klimatyczne sprzed epoki dinozaurów – powiedział prof. Sharp w trakcie konferencji geochemicznej Goldschmidt, która niedawno odbyła się w Pradze. Jak się okazuje skrzypy, jedne z najstarszych żyjących roślin na Ziemi, są nieoczekiwanymi, lecz wyjątkowo skutecznymi strażnikami historii klimatu planety. Źródło: Science Daily Nasza autorka Ewelina Zambrzycka-Kościelnicka Dziennikarka i redaktorka zajmująca się tematyką popularnonaukową. Pisze przede wszystkim o eksploracji kosmosu, astronomii i historii. Związana z Centrum Badań Kosmicznych PAN oraz magazynami portali Gazeta.pl i Wp.pl. Ambasadorka Śląskiego Festiwalu Nauki. Współautorka książek „Człowiek istota kosmiczna”, „Kosmiczne wyzwania” i „Odważ się robić wielkie rzeczy”.
Naukowcom udało się uzyskać wodę i tlen z księżycowego regolitu. Użyli tylko światła słonecznego
Zespół naukowców z Chin odkrył metodę pozwalającą wydobyć z księżycowych skał i pyłu niezbędną do życia wodę oraz tlen. W dodatku pokazali, jak dokonać tego w tylko jednym kroku. Czy ta sama metoda zadziała poza laboratorium oraz czy będzie opłacalna dla przyszłych lunonautów?
Spis treści: 23 tys. dolarów za litr wody Jak zrobić księżycowy metan? Próbki księżycowe pobrane przez Chang’e 5 Możliwość szybkiego i taniego pozyskiwania wody oraz tlenu jest jedną z głównych zagwozdek programu Artemis. Ze względu na odległość od Ziemi oraz koszty wynoszenia ładunków, baza księżycowa musi być możliwie niezależna od dostaw z naszej planety. A najbardziej kluczowe są tlen oraz woda. Właśnie dlatego odkrycie chińskich badaczy może być absolutnie przełomowe dla obecności człowieka na Księżycu. 23 tys. dolarów za litr wody – Największym zaskoczeniem dla nas był namacalny sukces tego zintegrowanego podejścia. Jednoetapowa integracja ekstrakcji wody księżycowej i fototermicznej katalizy dwutlenku węgla może zwiększyć efektywność wykorzystania energii oraz zmniejszyć koszty i złożoność rozwoju infrastruktury – napisał w oświadczeniu członek zespołu Lu Wang, chemik z Chińskiego Uniwersytetu w Hongkongu. Analizy wykazały, że transport jednego litra wody z Ziemi na Księżyc kosztowałby około 23 tys. dolarów, a każdy lunonauta potrzebowałby dziennie przynajmniej 4 litrów wody. Na całe szczęście zarówno badania prowadzone na powierzchni Księżyca, jak i te z orbity wykazały, że na Księżycu jest dużo wody, chociaż nie jest to od razu widoczne. Woda, która trafiła na Księżyc w wyniku uderzeń komet, planetoid i mikrometeorytów, a nawet wiatru słonecznego, kryje się w stale zacienionych kraterach na biegunach księżycowych, uwięziona w minerałach takich jak ilmenit. Samo wydobycie wody pitnej jest stosunkowo łatwe i istnieje wiele technologii opisujących, jak można to zrobić. Jedną z opisywanych wcześniej metod jest również ogrzewanie księżycowego regolitu poprzez skupienie na nim promieni słonecznych. Jednak chiński zespół był w stanie pójść o krok dalej. Jak zrobić księżycowy metan? – Chińska metoda zakłada wykorzystanie gleby księżycowej jako katalizatora do rozkładu cząsteczek dwutlenku węgla i połączenia ich z wydobywaną wodą w celu wytworzenia metanu – powiedział Philip Metzger, fizyk planetarny z University of Central Florida, w rozmowie z serwisem Space.com. Metzger nie był zaangażowany w nowe badania, ale jest współzałożycielem „Swamp Works” w Centrum Kosmicznym im. Kennedy’ego NASA – laboratorium badawczego zajmującego się projektowaniem technologii do budowy, produkcji i wydobycia na powierzchniach skalistych ciał niebieskich. Jest to o tyle istotna zmiana, że metan jest znacznie lepszym potencjalnym paliwem rakietowym niż ciekły wodór. Zdecydowanie łatwiej jest utrzymać jego stabilność, przez co nie wymaga wielu maszyn, a tym samym zmniejszają się koszty. Ciekły metan, po zmieszaniu z tlenem jako utleniaczem, jest wydajnym paliwem rakietowym. Wiele firm komercyjnych, takich jak chińska Landspace, już wystrzeliwuje rakiety napędzane metanem. Próbki księżycowe pobrane przez Chang’e 5 Ilmenit zawierający wodę jest również użytecznym katalizatorem reakcji wody z dwutlenkiem węgla w celu wytworzenia tlenu i metanu. Zaproponowany przez chińskich badaczy jednoetapowy proces zakłada podgrzanie regolitu do temperatury 200 stopni Celsjusza poprzez skupieni na nim promieni słonecznych. To uwalania zawartą w nim wodę. Następnie do mieszaniny dodaje się dwutlenek węgla, taki jak ten, który może być wydychany przez astronautów, co powoduje, że ilmenit katalizuje reakcję między wydobywaną wodą a dwutlenkiem węgla. Naukowcy przetestowali ten proces, znany jako kataliza fototermiczna, w laboratorium, używając symulanta opartego na próbkach regolitu księżycowego przywiezionych na Ziemię przez chińską misję Chang'e 5. Nie można było użyć samych próbek, gdyż są one zbyt cenne. Wyniki badań opublikowano 16 lipca w czasopiśmie „Joule”. Chociaż poprzednie technologie również były w stanie to osiągnąć, wymagały one więcej etapów i więcej maszyn oraz wykorzystywały katalizator, który musiałby być transportowany z Ziemi. Zespół badawczy uważa, że dzięki temu ich proces jest bardziej wydajny i tańszy niż alternatywne rozwiązania. Problemem jest jednak dwutlenek węgla. Nie ma pewności, czy lunonauci byliby w stanie wytworzyć wystarczającą ilość dwutlenku węgla poprzez normalny proces oddychania. Alternatywnie dwutlenek węgla mógłby być transportowany z Ziemi, ale to raczej podważa sens proponowanej techniki, której celem było opracowanie niedrogiego sposobu pozyskiwania wody, tlenu i metanu przy użyciu zasobów w dużej mierze już dostępnych na Księżycu. Niezależnie od tego, zespół badawczy przekonująco wykazał, że wykorzystanie regolitu księżycowego jako katalizatora do produkcji paliwa i wody jest skuteczne. Kolejnym krokiem jest wykazanie, że technologia ta może zostać skalowana w celu bardziej efektywnego utrzymania bazy na Księżycu niż inne techniki. Oraz że może ona działać w warunkach księżycowych, gdzie grawitacja jest słabsza, temperatura ulega dużym wahaniom, a promieniowanie kosmiczne jest intensywne. Źródło: Space.com Nasza autorka Ewelina Zambrzycka-Kościelnicka Dziennikarka i redaktorka zajmująca się tematyką popularnonaukową. Pisze przede wszystkim o eksploracji kosmosu, astronomii i historii. Związana z Centrum Badań Kosmicznych PAN oraz magazynami portali Gazeta.pl i Wp.pl. Ambasadorka Śląskiego Festiwalu Nauki. Współautorka książek „Człowiek istota kosmiczna”, „Kosmiczne wyzwania” i „Odważ się robić wielkie rzeczy”.
Odkryto nieznane dotąd źródło tlenu na dnie oceanu. To przełom w nauce o Ziemi
Odpowiedź na pytanie, skąd bierze się tlen na Ziemi, okazuje się mniej oczywiste, niż dotąd przypuszczano. Naukowcy odnaleźli bowiem nieznane wcześniej źródło tlenu. To odkrycie zmienia sposób, w jaki rozumiemy naszą planetę.
W tym artykule: Nieznane źródło tlenu na naszej planecie Guzki polimetaliczne a elektroliza wody morskiej Jak nie zniszczyć cennych ekosystemów? Rozpuszczony tlen jest kluczowy dla przetrwania wielu zwierząt morskich, roślin wodnych i mikroorganizmów. Bez odpowiedniego poziomu tlenu, życie w wodzie staje się niemożliwe. Niestety, zjawisko kurczenia się tych zasobów jest coraz poważniejszym zagrożeniem nie tylko dla ekosystemów, ale też zależnych od nich ludzi. Nieznane źródło tlenu na naszej planecie Tym bardziej cieszy odkrycie naukowców opisane na łamach czasopisma naukowego „Nature Geoscience”. Autorzy dowodzą, że minerały metaliczne znajdujące się na dnie oceanu mogą wytwarzać tlen na głębokości 4000 metrów pod powierzchnią. To obszary, do których nie dociera światło słoneczne. Nowa wiedza podważa dotychczasowe ustalenia dotyczące źródeł tlenu na Ziemi. Przełomowego odkrycia dokonał Andrew Sweetman ze Szkockiego Stowarzyszenia Nauk o Morzu (SAMS). Prowadził badania terenowe na Pacyfiku, a dokładnie w regionie górzystego grzbietu na dnie w strefie Clarion-Clipperton. Jak podkreśla, odkrycie to zmienia nasze rozumienie początków życia tlenowego na Ziemi. Do tej pory uważano, że tlen na naszej planecie pochodził jedynie z organizmów fotosyntetyzujących. Odkrycie „ciemnego tlenu” wskazuje, że mógł być dostępny w głębinach oceanicznych już na wczesnym etapie rozwoju życia. Podczas pobierania próbek z dna morskiego, zespół Sweetmana początkowo podejrzewał, że czujniki były uszkodzone. Dotychczas w głębinach morskich obserwowano bowiem jedynie zużycie tlenu, a nie jego produkcję. Po ponownym skalibrowaniu czujników i otrzymaniu tych samych wyników przez 10 lat naukowcy potwierdzili nieznane do tej pory źródło tlenu na naszej planecie. Guzki polimetaliczne a elektroliza wody morskiej Latem 2023 r. Sweetman skontaktował się z Franzem Geigerem, profesora chemii w Weinberg College of Arts and Sciences w Northwestern. To on wcześniej ustalił, że rdza w połączeniu ze słoną wodą może wytwarzać energię elektryczną. Naukowcy postawili hipotezę, że tzw. polimetaliczne guzki na dnie oceanu mogą wytwarzać wystarczającą ilość energii elektrycznej, aby produkować tlen poprzez elektrolizę wody morskiej. Koncepcja elektrolizy, czyli rozkładu wody na wodór i tlen za pomocą prądu elektrycznego, jest fundamentalna w elektrochemii. Ma szerokie zastosowanie w różnych dziedzinach, takich jak produkcja paliw, oczyszczanie wody oraz w przyszłości potencjalnie w magazynowaniu energii. Chodzi o produkcję wodoru, używanego później jako paliwo. Sweetman wysłał próbki guzków polimetalicznych do laboratorium Geigera. Eksperymenty wykazały, że napięcie 1,5 V (a więc takie jak w baterii AA) wystarcza do rozkładu wody morskiej na wodór i tlen. Na powierzchni pojedynczych guzków rejestrowano napięcie do 0,95 V. Gdy guzki są skupione razem, napięcie może być znacznie większe, co przypomina działanie połączonych ze sobą baterii. Wody gruntowe są coraz cieplejsze. Naukowcy podali datę, kiedy staną się niezdatne do picia Wody gruntowe, kluczowe dla zaopatrzenia w wodę pitną, stają się coraz cieplejsze z powodu globalnego ocieplenia. Ten niepokojący trend zagraża nie tylko jakości wód, ale i stabilności eko... Jak nie zniszczyć cennych ekosystemów? Tam, gdzie pojawia się szansa dla planety, często pojawiają się i przeciwności. Nie ze strony natury, a ludzi. – Guzki polimetaliczne wytwarzające tlen zawierają metale takie jak kobalt, nikiel, miedź, lit i mangan. To pierwiastki stosowane w akumulatorach. Kilka dużych firm zamierza wydobywać je z dna morskiego. [...] Musimy ponownie przemyśleć sposób wydobywania tych materiałów, aby nie wyczerpać źródła tlenu dla życia głębinowego – tłumaczy Franz Geiger. Odkrycie to ma więc istotne znaczenie dla planowania działalności wydobywczej w głębinach oceanicznych. Geiger podkreśla, że przemysł powinien uwzględnić wpływ na środowisko, szczególnie w świetle odkryć z lat 80. XX wieku. Jak się okazało, prowadzone wówczas procesy wydobywania minerałów pozostawiły tzw. martwe strefy, w których życie morskie zanikło na dziesięciolecia. Autorzy badania podkreślają, że obszary bogate w guzki polimetaliczne są zamieszkiwane przez faunę jeszcze bardziej różnorodną niż w tropikalnych lasach deszczowych. Dlatego wydobywanie w tych miejscach powinno przebiegać tak, aby nie niszczyć unikatowych ekosystemów. Źródło: Nature Geoscience. Nasz ekspert Mateusz Łysiak Dziennikarz zakręcony na punkcie podróżowania. Pierwsze kroki w mediach stawiał w redakcjach internetowej i papierowej magazynu „Podróże”. Redagował i wydawał m.in. w gazeta.pl i dziendobrytvn.pl. O odległych miejscach (czasem i tych bliższych) lubi pisać nie tylko w kontekście turystycznym, ale też przyrodniczym i społecznym. Marzy o tym, żeby zobaczyć zorzę polarną oraz Machu Picchu. Co poza szlakiem? Kuchnia włoska, reportaże i pływanie.
Tlen na Ziemi to zasługa wulkanów? Nowa teoria japońskich naukowców
To aktywność wulkaniczna miliardy lat temu przygotowała grunt pod bogatą w tlen atmosferę, od której zależy całe życie na Ziemi – to nowa koncepcja japońskich badaczy.
Spis treści: Jak „narodził się” tlen na Ziemi? Wulkaniczna koncepcja na temat początków tlenu Model numeryczny prawdę ci powie Oddychanie jest dla nas czymś automatycznym i nieustannym. Oddychamy nawet wtedy, gdy nie myślimy, że mamy to robić. Kluczowym składnikiem życiodajnego powietrza, które wdychamy do płuc, jest tlen. Stanowi jedynie 21 proc. jego mieszanki. Ale nie zawsze tak było. Podczas kilku masowych wymierań w dziejach naszej planety skład mieszanki gazów ulegał dramatycznym zmianom. Około 3 miliardy lat temu tlen prawie w ogóle nie istniał. Jak „narodził się” tlen na Ziemi? Do tej pory sugerowano występowanie przed miliardami lat przejściowych epizodów natlenienia atmosfery, znanych jako „podmuchy tlenu” (ang. whiffs of oxygen). Ich natura i przyczyny pozostawały niejasne. Naukowcy uważali, że te „podmuchy” poprzedzały Wielkie Natlenienie (GOE), czyli pierwsze znaczące zwiększenie się ilości tlenu w atmosferze około 2,5–2,2 miliarda lat temu. Wulkaniczna koncepcja na temat początków tlenu Zespół japońskich badaczy z Uniwersytetu Tokijskiego opublikował właśnie artykuł na łamach „Communications Earth & Environment”, w którym przedstawił nową koncepcję na temat pojawienia się tlenu na Ziemi. W jej myśl to erupcje superwulkanów (w ramach jak to określono „rozległych prowincji magmowych”) mogły przyczynić się do przejściowych epizodów natlenienia, które trwały nawet kilka milionów lat. Do takiego wnioski badacze doszli wykorzystując model biogeochemiczny. Takie epizody natlenienia mogły otworzyć drzwi dla wzrostu liczby mikroorganizmów zdolnych do przeprowadzania fotosyntezy. Stało się to 2,5 mld lat temu. – Aktywność mikroorganizmów w oceanie odegrała kluczową rolę w ewolucji tlenu atmosferycznego. Uważamy jednak, że nie doprowadziłoby to natychmiast do natlenienia atmosfery, ponieważ ilość składników odżywczych, takich jak fosforany w oceanie w tamtym czasie była ograniczona, co limitowało aktywność cyjanobakterii – grupy bakterii zdolnych do fotosyntezy – powiedział prof. Eiichi Tajika z Uniwersytetu Tokijskiego, jeden z autorów publikacji. W jego ocenie potrzebne były intensywne i ogromne w skali zdarzenia geologiczne, aby „zasiać” w oceanach substancje odżywcze. I była nimi aktywność wulkaniczna – tak w każdym razie sugerują naukowcy. Kiedy Ziemia była cieplejsza, skały na lądzie (na kontynentach) zaczynały się łatwiej rozpuszczać pod wpływem wody i powietrza. Kiedy skały się rozpuszczały, do oceanów spływał na przykład fosfor, który był używany przez mikroorganizmy produkujące tlen, czyli fotosyntetyzujące. Model numeryczny prawdę ci powie Prof. Tajika i jego zespół wykorzystali model numeryczny do symulacji kluczowych aspektów zmian biologicznych, geologicznych i chemicznych podczas drugiej części epoki archaiku (3,0-2,5 miliarda lat temu). W ten sposób ustalili, że aktywność wulkaniczna na dużą skalę zwiększyła atmosferyczny dwutlenek węgla, ocieplając tym samym klimat i zwiększając podaż składników odżywczych do oceanu. To przyczyniło się do „odżywienia” morskich organizmów, co z kolei tymczasowo zwiększyło ilość tlenu. Wzrost tlenu nie utrzymywał się jednak na stałym poziomie. – Zrozumienie tego zjawiska ma kluczowe znaczenie dla określenia czasu pojawienia się mikroorganizmów fotosyntetycznych. O ich występowaniu świadczą stężenia pierwiastków wrażliwych na poziom tlenu atmosferycznego w zapisie geologicznym – dodał Yasuto Watanabe, jeden z autorów publikacji. Opracowanie takiego modelu numerycznego, który mógłby symulować złożone, dynamiczne zachowanie cykli biogeochemicznych, było sporym wyzwaniem dla japońskiej ekipy. Źródło: communications earth & environment Nasz autor Szymon Zdziebłowski Dziennikarz naukowy, z wykształcenia archeolog śródziemnomorski. Przez wiele lat był związany z Serwisem Nauka w Polsce PAP. Opublikował m.in. dwa przewodniki turystyczne po Egipcie, a ostatnio – popularnonaukową książkę „Wielka Piramida. Tajemnice cudu starożytności” o największej egipskiej piramidzie.
W atmosferze Wenus jest tlen. Czy to oznacza, że może tam być również życie?
Wyewoluowaliśmy w warunkach środowiska bogatego w tlen. Jeśli więc przyjąć, że życie na innych planetach mogło wyewoluować w analogiczny sposób, atmosfera danego ciała niebieskiego musi zawierać tlen. Niedawno naukowcy poinformowali, że udało im się wykryć w atmosferze Wenus tzw. tlen atomowy.
W tym artykule: Wenusjański tlen atomowy Tlen powstał dzięki Słońcu Między warstwami atmosfery Wenus Czego nie wiemy o Wenus Tlen stanowi około 21 procent ziemskiego powietrza. Pozostała część atmosfery składa się głównie z azotu. Pierwsze życie na naszej planecie było beztlenowe. Jednak po okresie tzw. katastrofy tlenowej, która miała miejsce około 2,4–2 mld lat temu, wyewoluowały organizmy, dla których tlen jest niezbędny. W tym, w dalszej kolejności, my. Ale historia naszej kosmicznej piekielnej siostry, czyli Wenus, jest zupełnie inna. Gęsta i trująca dla nas atmosfera Wenus jest zdominowana przez dwutlenek węgla – aż 96,5 proc. Reszta to azot i gazy śladowe. Tlen wydawał się nieobecny. Ale ostatnie dane zdają się temu przeczyć. Wenusjański tlen atomowy Naukowcy skorzystali z instrumentu znajdującego się na pokładzie obserwatorium lotniczego SOFIA. Czyli samolotu Boeing 747SP, zmodyfikowanego do przenoszenia teleskopu na podczerwień. W ten sposób wykryli tlen atomowy w cienkiej warstwie wciśniętej pomiędzy dwie inne warstwy atmosfery Wenus. Projekt jest wynikiem współpracy NASA i Niemieckiego Centrum Lotnictwa i Kosmonautyki. Życie na Wenus jednak nie istnieje? Media obiegła informacja mająca kwestionować badania sprzed 2 lat Przez ostatnie 2 lata próbowaliśmy wyjaśnić nietypową chemię związków siarki obserwowanych w chmurach Wenus. Prowadziliśmy badania sprawdzające, czy obecność życia możne wytłumaczyć... <img src="https://images.immediate.co.uk/production/volatile/sites/63/2024/08/zycie-na-wenus-jednak-nie-istnieje-media-obiegla-informacja-majaca-kwestionowac-badania-sprzed-2-lat-fot-getty-images-e3fe8ac.jpeg" width="938" height="563" alt="Życie na Wenus jednak nie istnieje? Media obiegła informacja mająca kwestionować badania sprzed 2 lat (fot. Getty Images)" title="Życie na Wenus jednak nie istnieje? Media obiegła informacja mająca kwestionować badania sprzed 2 lat (fot. Getty Images)" /> Tlen atomowy składa się z pojedynczego atomu tlenu. Różni się od tlenu cząsteczkowego, który składa się z dwóch atomów tlenu i nadaje się do oddychania. Natomiast tlen atomowy jest wysoce reaktywny i uszkadza komórki. – To interesujące, ale właściwie nie zaskakujące odkrycie. Spodziewaliśmy się, że w środowisku górnej warstwy atmosfery Wenus promieniowanie UV umożliwia produkcję różnorodnych związków chemicznych, wliczając w to wiele reaktywnych rodników. Tlen atomowy jest spodziewanym efektem aktywnych procesów fotochemicznych w górnej atmosferze Wenus – komentuje dr Janusz Pętkowski. To astrobiolog z działającego na Massachusetts Institute of Technology (MIT) zespołu badawczego Venus Team. Jest związany również z wydziałem Inżynierii Środowiska Politechniki Wrocławskiej. Tlen powstał dzięki Słońcu Naukowcy po raz pierwszy bezpośrednio wykryli tlen po stronie Wenus zwróconej w stronę Słońca. Tam faktycznie jest wytwarzany w atmosferze. Wykryli go także po stronie odwróconej od Słońca, gdzie wcześniej został dostrzeżony przez teleskop naziemny na Hawajach. Przypomnijmy, iż Wenus obraca się znacznie wolniej niż Ziemia. Obrót wokół własnej osi zajmuje tej planecie 243 ziemskie doby. – Atmosfera Wenus jest bardzo gęsta. Jej skład chemiczny bardzo różni się od składu atmosfery ziemskiej – powiedział fizyk z Niemieckiego Centrum Lotnictwa i Kosmonautyki Heinz-Wilhelm Hübers. To główny autor badania opublikowanego w czasopiśmie „Nature Communications”. Gęsta atmosfera na drugiej planecie od Słońca zatrzymuje ciepło w niekontrolowanym efekcie cieplarnianym. – Wenus nie jest gościnna, przynajmniej dla organizmów, które znamy z Ziemi – dodał Hübers. Tlen jest wytwarzany po dziennej stronie planety przez promieniowanie ultrafioletowe ze Słońca. Rozkłada ono atmosferyczny dwutlenek węgla i tlenek węgla m.in. na atomy tlenu. Część tego tlenu jest następnie transportowana przez wiatry na nocną stronę Wenus. Między warstwami atmosfery Wenus – Wykrycie tlenu atomowego na Wenus jest bezpośrednim dowodem na działanie fotochemii, wywołanej przez słoneczne promieniowanie UV. A także na transport jego produktów przez wiatry atmosfery Wenus – mówi astrofizyk i współautor badania, Helmut Wiesemeyer z Instytutu Radioastronomii im. Maxa Plancka w Niemczech. – Dobrze znany przykład takiej fotochemii stanowi stratosferyczna warstwa ozonowa, chroniąca życie na Ziemi – dodaje Wiesemeyer. Na wysokości około 65 km nad Wenus znajduje się warstwa chmur zawierających kwas siarkowy. Wieją tam również huraganowe wiatry, które poruszają się w kierunku przeciwnym do ruchu planety. To się zmienia na wysokości około 120 km nad powierzchnią. Tam silne wiatry wieją w tym samym kierunku, w którym obraca się planeta. Okazało się, że tlen był skoncentrowany pomiędzy tymi dwiema warstwami, na wysokości około 100 km. Stwierdzono, że temperatura tlenu waha się od około minus 120 stopni Celsjusza po dziennej stronie planety do minus 160 stopni Celsjusza po stronie nocnej. Czego nie wiemy o Wenus Metody stosowane wcześniej do wykrywania tlenu na Wenus po stronie dziennej były pośrednie, oparte na pomiarach innych cząsteczek w połączeniu z modelami fotochemicznymi. – Wciąż jesteśmy na początku rozumienia ewolucji Wenus i tego, dlaczego tak bardzo różni się ona od Ziemi – powiedział Hübers. – Tego typu obserwacje procesów fotochemicznych w górnych warstwach atmosfery Wenus przybliżają nas do pełniejszego zrozumienia procesów fizyko-chemicznych w atmosferze. Potencjalnie mogą pomoc w zrozumieniu, dlaczego historia Ziemi i Wenus potoczyła się tak niezwykle odmiennie – podsumowuje dr Pętkowski. Źródło: Nature Communications. Nasz ekspert Ewelina Zambrzycka-Kościelnicka Dziennikarka i redaktorka zajmująca się tematyką popularnonaukową. Związana z magazynami portali Gazeta.pl oraz Wp.pl. Współautorka książek „Człowiek istota kosmiczna”, „Kosmiczne wyzwania” i „Odważ się robić wielkie rzeczy”.
Tlen na Marsie. Eksperyment MOXIE wytwarza dziennie tyle tlenu, co niewielkie drzewko
Sześć gramów dziennie – tyle tlenu jest w stanie wygenerować z marsjańskiej atmosfery zaprojektowane przez naukowców z MIT urządzenie MOXIE. Duża i wydajniejsza wersja MOXIE może zostać wysłana na Marsa przed misją załogową, aby produkować tyle tlenu, co kilkanaście drzew.
W tym artykule: Tlen na Marsie w tempie 6 gramów na godzinę Musimy wiedzieć, jak wykorzystać kosmiczne zasoby Jak powstaje tlen na Marsie Prowadzony przez MIT Mars Oxygen In-Situ Resource Utilization Experiment (MOXIE) z powodzeniem produkuje tlen na Marsie. Uzyskuje go z bogatej w dwutlenek węgla atmosfery Czerwonej Planety od lutego 2021 r. Wtedy wylądował na powierzchni Marsa w ramach misji łazika Perseverance NASA. Tlen na Marsie w tempie 6 gramów na godzinę W badaniu opublikowanym w sierpniu tego roku w czasopiśmie „Science Advances” naukowcy donoszą, że do końca 2021 roku MOXIE wyprodukował tlen we wszystkich siedmiu seriach eksperymentalnych. Odbywały się one w różnych warunkach atmosferycznych, w tym w ciągu dnia i nocy, oraz w różnych marsjańskich porach roku. W każdym przebiegu instrument osiągnął swój cel produkcji sześciu gramów tlenu na godzinę. To mniej więcej w tyle, ile na Ziemi może wygenerować przez godzinę niewielkie drzewko. To oczywiście niewiele. Dorosły człowiek zużywa w ciągu godziny 35 gramów tlenu. Mimo wszystko specjaliści z MIT odnieśli sukces, a wydajność urządzenia daje nadzieje na więcej. Zanim na Marsa trafi pierwsza misja załogowa, do czego dojdzie najwcześniej w połowie 2035 roku, wydajność urządzenie może zostać znacznie zwiększona. Zdaniem badaczy wyniki aktualnie prowadzonego eksperymentu pokazują, że powiększona wersja MOXIE powinna generować wystarczającą ilość tlenu, aby utrzymać przy życiu załogę misji marsjańskiej. A nawet wytworzyć tlen niezbędny do napędzania rakiety dla powracających na Ziemię astronautów. Łazik marsjański. Jak działał Opportunity i inni kosmiczni zwiadowcy? Łaziki są naszymi pozaziemskimi oczami i uszami, zwiadowcami przemierzającymi inne ciała niebieskie. Chociaż łazik marsjański porusza się wolniej niż żółw, to na razie jedyny sposób na... <img src="https://images.immediate.co.uk/production/volatile/sites/63/2024/08/lazik-marsjanski-jak-dzialal-lazik-marsjanski-curiosity-i-inni-kosmiczni-zwiadowcy-fot-nasa-jpl-caltech-1b8bb37.jpeg" width="900" height="670" alt="Łazik marsjański. Jak działał łazik marsjański Curiosity i inni kosmiczni zwiadowcy? (Fot. NASA/JPL-Caltech)" title="Łazik marsjański. Jak działał łazik marsjański Curiosity i inni kosmiczni zwiadowcy? (Fot. NASA/JPL-Caltech)" /> Musimy wiedzieć, jak wykorzystać kosmiczne zasoby Wyniki prowadzonego na Marsie od lutego 2021 roku eksperymentu są też istotne z innego powodu. Są pierwszą demonstrację wykorzystania zasobów znajdujących się na innym ciele niebieskim. Wiemy, że jeśli chcemy budować bazy na Księżycu lub Marsie albo orbitujące stacje-miasta, musimy wykorzystywać do tego zasoby znajdujące się na miejscu. Właśnie dlatego tak ważne jest dokładne zmapowanie Księżyca pod kątem ocenienia zasobów wody. Dlatego naukowcy tak dużą wagę przykładają do regolitu księżycowego lub marsjańskiego. Bo wszystko, każdy zasób naturalny, może być cenny. Weźmy ziemski piasek, taki, jaki znajdujemy na przykład na plażach. Jego podstawowym składnikiem jest krzem. Z niego wykonuje się zarówno szkło, jak i na przykład mikroprocesory. Wszystko zależy od rozwoju technologii. Bo to, co znajduje się na miejscu, musi pozwolić ludziom przetrwać. Oczywiście przetrwać z wykorzystaniem nowoczesnej technologii. Właśnie na tym bazuje projekt stałej, załogowej eksploracji innych ciał niebieskich. Stoi za nim idea zbierania i wykorzystywania naturalnych zasobów planety. W przypadku MOXIE i Marsa mówimy o wykorzystaniu dwutlenku węgla do wytwarzania tlenu. Jak powstaje tlen na Marsie – To pierwsza demonstracja faktycznego wykorzystania zasobów na powierzchni innego ciała planetarnego i przekształcenia ich chemicznie w coś, co byłoby przydatne misji załogowej – mówi zastępca głównego badacza MOXIE prof. Jeffrey Hoffman z Departamentu Aeronautyki i Astronautyki MIT. – W tym sensie jest to całkowicie pierwsze i historyczne wydarzenie. Mars ciekawostki. Czy uda nam się go zasiedlić i zmienić w świat przyjazny ziemskiemu życiu? Rdzawo-czerwony Mars to czwarta planeta skalista w Układzie Słonecznym. I jednocześnie ta, z którą mieszkańcy Ziemi wiążą największe nadzieje na kolonizację. <img src="https://images.immediate.co.uk/production/volatile/sites/63/2024/08/mars-ciekawostki-czy-uda-nam-sie-go-zasiedlic-i-zmienic-w-swiat-przyjazny-ziemskiemu-zyciu-fot-getty-images-72950f6.jpeg" width="814" height="429" alt="Mars – ciekawostki. Czy uda nam się go zasiedlić i zmienić w świat przyjazny ziemskiemu życiu? (fot. Getty Images)" title="Mars – ciekawostki. Czy uda nam się go zasiedlić i zmienić w świat przyjazny ziemskiemu życiu? (fot. Getty Images)" /> W jaki sposób MOXIE wytwarza tlen? Pierwszym krokiem jest zaczerpnięcie marsjańskiego powietrza i przefiltrowanie go, co ma wyeliminować zanieczyszczenia. Powietrze jest następnie przepuszczane przez elektrolizer z tlenkiem węgla (SOXE). Instrument ten został opracowany i zbudowany przez OxEon Energy. SOXE elektrochemicznie rozdziela powietrze bogate w CO2 na jony tlenu (O-) i tlenek węgla (CO). Jony tlenu są następnie izolowane i rekombinowane w celu utworzenia O2. Po zmierzeniu parametrów gazu, MOXIE uwalnia go z powrotem do atmosfery Marsa. Od czasu lądowania Perseverance w lutym 2021 r. inżynierowie MOXIE uruchomili urządzenie siedem razy w ciągu roku marsjańskiego. Za każdym razem MOXIE potrzebował kilku godzin na rozgrzanie. Sama produkcja również trwała godzinę. Każdy bieg został zaplanowany na inną porę dnia lub nocy oraz w różnych porach roku, aby sprawdzić, czy MOXIE może dostosować się do zmian w warunkach atmosferycznych planety. Wszystkie próby zakończyły się sukcesem. Źródła: NASA, Science Advances. Nasz ekspert Ewelina Zambrzycka-Kościelnicka Dziennikarka i redaktorka zajmująca się tematyką popularnonaukową. Związana z magazynami portali Gazeta.pl oraz Wp.pl. Współautorka książek „Człowiek istota kosmiczna”, „Kosmiczne wyzwania” i „Odważ się robić wielkie rzeczy”.
Atmosfera Ziemi się zmienia. Jaki był jej skład w przeszłości? Jaki będzie w przyszłości?
Naszą planetę otacza atmosfera Ziemi. To mieszanina gazów, głównie tlenu i azotu. Tlen stanowi około jedną piątą składu atmosfery. Jednak nie zawsze tak było.
W tym artykule: Skład atmosfery Ziemi Atmosfera Ziemi – warstwy Jak się zmieniała atmosfera Ziemi? Jak atmosfera Ziemi zmieni się w przyszłości? Po co nam atmosfera Ziemi? Na co dzień jej nie widzimy i rzadko zdajemy sobie sprawę z jej obecności. Atmosfera Ziemi to warstwa gazów, która otacza całą naszą planetę. Co ciekawe, atmosfera obraca się wraz z nią, choć niekoniecznie w tym samym tempie. Niekiedy powietrze porusza się względem powierzchni Ziemi. Mówimy wówczas, że wieje wiatr. Obecność atmosfery zawdzięczamy sile grawitacji. To ona sprawia, że powietrze nie ulatuje w kosmos, ale jest związane z Ziemią siłą ciążenia. Czyste powietrze jest przezroczyste i nie ma zapachu. Jeśli po wyjściu z domu czujemy wiele różnych woni, to efekt obecności w powietrzu różnych związków chemicznych wytworzonych przez rośliny, zwierzęta lub nas samych. W na tyle dużym stężeniu, by zarejestrował je nasz zmysł węchu. Skład atmosfery Ziemi Najwięcej w atmosferze Ziemi jest azotu. Stanowi on nieco ponad 78 proc. ziemskiej atmosfery. Drugim najczęściej występującym pierwiastkiem jest tlen (prawie 21 proc.). Trzecim – argon (blisko 1 proc.). W atmosferze znajdują się też dwutlenek węgla (0,03–0,04 proc. atmosfery). Inne składniki, występujące w mniejszych ilościach to: metan, wodór, hel, neon, ksenon, krypton. To był kluczowy moment w historii świata, ale kiedy do niego doszło? Pojawienie się na Ziemi pierwszych form życia zdolnych do fotosyntezy doprowadziło do wzrostu tlenu w powietrzu. Naukowcy szacują, że dopiero po 400 milionach lat życie na naszej planecie mog... Ile waży atmosfera Ziemi? Jej masa jest ogromna – to 5 biliardów ton (czyli 5 * 1015 ton). To jednak zaledwie jedna milionowa masy całej Ziemi. Tlen znajdujący się w atmosferze pochodzi z dwóch głównych źródeł. Pierwszym są drzewa. Produkują one rocznie 25 mld ton tlenu - mniej więcej połowę tego, ile zawiera atmosfera. Źródłem drugiej połowy są oceany, a dokładniej żyjący w nich plankton. Atmosfera Ziemi – warstwy Atmosfera Ziemi dzieli się na kilka warstw. Najbliżej Ziemi znajduje się troposfera. Sięga ona średnio do 10–12 km ponad powierzchnię. Najcieńsza troposfera jest nad biegunami, najgrubsza nad równikiem. Tam może mieć nawet 20 km. Mars był kiedyś bardziej podobny do Ziemi niż dzisiaj Nie można powiedzieć, że były tam warunki do życia, jakie znamy na Ziemi, ale wiemy że istniały tam jeziora i rwące potoki wody. Atmosfera również była inna- gęstsza i cieplejsza. W troposferze znajduje się aż 80 proc. całego ziemskiego powietrza. Ta warstwa dynamicznie się zmienia i to jej właśnie zawdzięczamy zjawiska pogodowe. Ponad troposferą znajduje się stratosfera. Sięga ona do ok. 50 km nad powierzchnią Ziemi. Nad nią jest mezosfera (50–85 km). Mniej więcej na wysokości 100 km atmosfera się kończy. Przebiega tam umowna granica kosmosu, nazywana linią Kármána. Jak się zmieniała atmosfera Ziemi? Czy atmosfera Ziemi to coś niezmiennego? Nic podobnego. Kiedyś jej skład był zupełnie inny niż obecnie. Atmosfera Ziemi zmieniała się w przeszłości i najprawdopodobniej będzie się również zmieniała w przyszłości. Początki Ziemi sięgają 4,5 mld lat wstecz. Wtedy, na początku istnienia naszej planety, jej atmosfera składała się z gazów, które uwalniały się z jej wnętrza. Były to dwutlenek węgla, para wodna, amoniak i azot. Pierwsze organizmy żywe, jakie powstały, oddychały beztlenowo. Badacze rozwiązali zagadkę pierwszych gór na Ziemi. Kiedy i jak powstały? Naukowcy z Uniwersytetu w Aberdeen wiedzą, jak powstały góry na Ziemi. Ich zdaniem kluczową rolę w tym procesie odegrał plankton, czyli drobne organizmy morskie. Zmiana nastąpiła ok. 2,7 mld lat temu, kiedy na Ziemi pojawiły się jednokomórkowe sinice. Jako pierwsze pozyskiwały one energię w procesie fotosyntezy. Chłonęły z atmosfery dwutlenek węgla, a wydalały tlen. W rezultacie ok. 2,4 mld lat temu doszło do tzw. katastrofy tlenowej. Tlenu w atmosferze zrobiło się tak dużo, że większość organizmów beztlenowych wyginęła. Rozwinęły się za to organizmy tlenowe, które zaczęły tworzyć coraz bardziej skomplikowane formy życia. Tlenu w atmosferze przybywało. W karbonie, czyli ok. 300 mln lat temu, stanowił on aż 35 proc. całego jej składu. Później jego odsetek spadł, aż do obecnych 21 proc. Jak atmosfera Ziemi zmieni się w przyszłości? Jednak tak nie będzie zawsze. Rok temu naukowcy ogłosili pracę, z której wynika, że atmosfera bogata w tlen będzie istniała na Ziemi jeszcze miliard lat. Następnie zaczną w niej zachodzić nieodwracalne zmiany. Astronomowie przebadali "najbardziej ekstremalną egzoplanetę". Jej atmosfera przypomina ziemską? WASP-189b to jedna z najbardziej ekstremalnych egzoplanet, jakie kiedykolwiek odkryto. Ostatnie badania ujawniły, że posiada atmosferę nieco przypominającą atmosferę Ziemi. Ale zanim ktokolwi... <img src="https://images.immediate.co.uk/production/volatile/sites/63/2024/08/ekstremalna-egzoplaneta-was-189b-znajduje-sie-bardzo-blisko-swojej-gwiazdy-fot-getty-images-ded57a3.jpeg" width="938" height="528" alt="Ekstremalna egzoplaneta WAS-189b znajduje się bardzo blisko swojej gwiazdy (fot. Getty Images)" title="Ekstremalna egzoplaneta WAS-189b znajduje się bardzo blisko swojej gwiazdy (fot. Getty Images)" /> Tlen zacznie zanikać. Ostatecznie atmosfera Ziemi powróci do składu sprzed katastrofy tlenowej. Będzie w niej bardzo mało tlenu i bardzo dużo metanu. Tym samym planeta znów stanie się rajem dla beztlenowych form życia. Po co nam atmosfera Ziemi? Atmosferze nie tylko zawdzięczamy tlen, którym oddychamy i azot niezbędny do życia roślinom. Chroni nas ona także przed szkodliwym promieniowaniem ultrafioletowym, którego źródłem jest Słońce. Atmosfera Ziemi zapobiega gwałtownym zmianom temperatury, zarówno między dniem i nocą, jak i między porami roku. Zabezpiecza nas również przed uderzeniami meteorytów. Kosmos i planety: budowa Układu Słonecznego oraz nazwy planet Kosmos i planety fascynują człowieka od zawsze. Przybliżamy najważniejsze informacje o każdej planecie, a także związane z nimi ciekawostki o kosmosie. Niestety, atmosfera Ziemi powoduje też efekt cieplarniany. Ponieważ z roku na rok jest w niej coraz więcej produkowanych przez człowieka gazów cieplarnianych (m.in. dwutlenku węgla), uniemożliwia to oddanie ciepła w kosmos. W rezultacie średnia temperatura Ziemi stale rośnie, wywołując zagrażającą naszej cywilizacji katastrofę klimatyczną. Źródło: IMGW.pl.
To był kluczowy moment w historii świata, ale kiedy do niego doszło?
Pojawienie się na Ziemi pierwszych form życia zdolnych do fotosyntezy doprowadziło do wzrostu tlenu w powietrzu. Naukowcy szacują, że dopiero po 400 milionach lat życie na naszej planecie mogło w pełni rozkwitnąć.
W tym artykule: Życie na Ziemi przed katastrofą tlenową Sinice kluczem do zrozumienia ewolucji Oddychanie to jedna z podstawowych czynności życiowych. Niedziwne więc, że nie wyobrażamy sobie życia bez tlenu. Co prawda przez pierwsze dwa miliardy lat istnienia Ziemi na naszej planecie brakowało tego pierwiastka, ale to nie oznacza, że nie było na niej żadnych istot żywych. Funkcjonowały jednak inaczej niż obecnie. Kiedy i skąd na Ziemi wziął się tlen? Rosja inwestuje w Północną Drogę Morską Topniejące lody Arktyki otwierają nowe możliwości żeglugowe. Chce to wykorzystać Rosja tworząc swój odpowiednik Kanału Sueskiego. Życie na Ziemi przed katastrofą tlenową Pojawienie się na Ziemi pierwszych form życia zdolnych do fotosyntezy doprowadziło do wzrostu tlenu w powietrzu. Naukowcy szacują, że dopiero po 400 milionach lat życie na naszej planecie mogło w pełni rozkwitnąć. Zmiany w środowisku zakończyły się katastrofą tlenową około 2,4 – 2 miliardy lat temu. To jeden z najważniejszych momentów w historii ewolucji Ziemi. Jego bliższa data nadal nie jest pewna, ale najnowsze badania naukowców zostawiają coraz mniej miejsca dla wątpliwości. Geolodzy i biolodzy badają dwie tezy tłumaczące fotosyntezę wśród pierwotnych bakterii. Według pierwszej z nich proces przekształcania światła słonecznego w energię pojawił się bardzo wcześnie, jednak postępował powoli. Drugi scenariusz zakłada z kolei, że fotosynteza wyewoluowała później, ale szybko odegrała ogromną rolę w ewolucji Ziemi. Niezgodności wynikają z różnic w interpretacji zapisu kopalnego. Na skutek pożarów australijskiego buszu sprzed kilku lat doszło do niezwykłego rozkwitu alg Dym z pożarów dotarł nad ocean i dostarczył algom żelaza, co spowodowało ich masowy rozkwit. Sinice kluczem do zrozumienia ewolucji Naukowcy pod kierownictwem geobiologa Grega Fourniera z Massachusetts Institute of Technology ustalili, że w niektórych przypadkach bakterie dziedziczą geny nie od swoich rodziców, a od innych, daleko spokrewnionych gatunków. Aby ustalić historię zmian genetycznych najprostszych form życia na Ziemi, przeanalizowali genomy tysięcy bakterii, w tym również sinic. Odkrycie badaczy rzuca nowe światło na datowanie katastrofy tlenowej. Okazało się bowiem, że wszystkie obecnie żyjące gatunki sinic mają wspólnego przodka, który żył około 2,9 miliardów lat temu. Przodkowie tych przodków oddzielili się genetycznie od bakterii zdolnych do fotosyntezy około 3,4 miliarda lat temu. Proces przekształcania światła słonecznego w energię wyewoluował najpewniej między tymi dwoma wydarzeniami. Sinice najprawdopodobniej przeprowadzały fotosyntezę co najmniej 360 milionów lat przed katastrofą tlenową. To potwierdza tezę mówiącą o tym, że natlenienie Ziemi było procesem długim i powolnym, a nie dynamicznym. – Wyniki badań dają bazę do zrozumienia wzorców natlenienia oceanów i późniejszych zmian w atmosferze – komentuje biogeochemik Timothy Lyons z University of California w Riverside. Fournier i jego współpracownicy mają nadzieję, że w przyszłości podobne techniki analizy genów pomogą im zbadać ewolucję innych prostych organizmów. Źródło: Proceedings of the Royal Society B
Przed tzw. katastrofą tlenową mogło dochodzić do innych, mniejszych skoków tlenu. Naukowcy odkryli jeden z nich.
W tym artykule: Początki tlenu na Ziemi Kolejne pytania bez odpowiedzi Niemal wszystkie organizmy na świecie potrzebują do życia tlenu. Jak ustalili naukowcy, pierwsze znaczące ilości tego pierwiastka zaczęły pojawiać się w ziemskiej atmosferze około 2,4 miliarda lat temu. 100 milionów lat wcześniej miało jednak dojść do pierwszego uwolnienia tlenu na Ziemi. Co wywołało to zjawisko? Wieloletni lód w Arktyce topi się coraz szybciej Niezwykły układ wiatrów sprawił, że stary arktyczny lód morski znalazł się w niepewnej sytuacji już zimą 2020 roku. Teraz, w ocieplających się wodach na których się znalazł, duże po... Początki tlenu na Ziemi Według najnowszych badań to wulkany mogły doprowadzić do pierwotnego natlenienia ziemskiej atmosfery. Naukowcy doszli do takich wniosków po analizie zapisów z australijskiej formacji skalnej Mount McRae Shale. Ta ukształtowała się jeszcze przed tzw. katastrofą tlenową około 2,4 miliarda lat temu. Poziom rtęci w skałach wskazuje na erupcje wulkanów, będące źródłem bogatej w minerały lawy i popiołu. Cenne związki miały dostać się do wody i tam umożliwić rozwój sinicom oraz innym organizmom jednokomórkowym, a tym samym rozpocząć pompowanie tlenu. – Nasze badanie dowodzi, że wyższy poziom tlenu wynikał ze wzrostu jego produkcji, a nie zmniejszenia zużycia przez skały lub inne nieożywione formy – tłumaczy Roger Buick, geolog z Uniwersytetu Waszyngtońskiego – To ważne, ponieważ tlen ma fundamentalne znaczenie w atmosferze, jest największym motorem ewolucji życia – dodaje. Kolejnym potwierdzeniem dla tezy naukowców mają być ślady procesów wietrzenia skał. Wraz ze wzrostem poziomu rtęci, doprowadzały do zwiększenia stężenia fosforu, uważanego za kluczowy pierwiastek w aktywności biologicznej. – Podczas wietrzenia świeże skały bazaltowe rozpuszczały się, uwalniając jednocześnie cenny fosfor. To pozwoliło wyżywić drobnoustroje żyjące w płytkich wodach. Produktem ubocznym procesów biologicznych było nagłe podwyższenie poziomu tlenu w atmosferze – wyjaśnia Jana Mexinerova, astrobiolog z Uniwersytetu Waszyngtońskiego. Nie wiadomo, gdzie dokładnie miało dojść do życiodajnych aktywności wulkanicznych, jednak zapisy geologiczne wskazują na tereny dzisiejszych Indii i Kanady. Na pustyni Atakama spadł śnieg. Zaskakujący widok z jednego z najsuchszych miejsc na Ziemi Śnieg na pustyni może zadziwiać, ale powinien przede wszystkim smucić. To kolejny dowód na to, że zmiany klimatyczne cały czas postępują. Kolejne pytania bez odpowiedzi Niewykluczone, że wcześniej dochodziło do innych skoków tlenu jeszcze zanim ziemska atmosfera zaczęła się kształtować. Nawet jeśli badanie naukowców z Waszyngtonu wyjaśnia tylko jedno z wielu podobnych zjawisk, to jest i tak źródłem bardzo cennych informacji o ewolucji życia na naszej planecie. Odkrycie geologów otwiera furtkę do kolejnych pochodnych badań poświęconych między innymi zmianom klimatycznym i dostosowaniu się do życia z mniejszą ilością tlenu lub poszukiwaniu życia w kosmosie. W pierwszej kolejności badacze będą chcieli jednak ustalić, jak to możliwe, że Ziemia zachowała się w swojej podstawowej formie aż do tzw. katastrofy tlenowej.
NASA wyprodukowała tlen na Marsie. Wystarcza na 10 minut oddychania
NASA ogłosiła, że sześciokołowy robot zmienił dwutlenek węgla z marsjańskiej atmosfery w tlen. Pierwszy raz coś takiego udało się zrobić na innej planecie niż Ziemia. Dokonano tego przy użyciu aparatu wielkości akumulatora do samochodu o nazwie MOXIE (Mars Oxygen In-Situ Resource Utilization Experiment) umieszczonego w przedniej części łazika po jego prawej stronie.
Piękne zdjęcia, czy nawet pierwszy lot drona na Czerwonej Planecie nie robią takiego wrażenia (no, może dron trochę robi), jak wyprodukowanie tlenu. Zdjęcia i autonomiczny lot „zwiadowcy”, którego łazik Perseverance miał na „grzbiecie” nie niosą za sobą takich skutków, jak stworzenie elementu krytycznego dla sukcesu załogowej misji. NASA ogłosiła, że sześciokołowy robot zmienił dwutlenek węgla z marsjańskiej atmosfery w tlen. Pierwszy raz coś takiego udało się zrobić na innej planecie niż Ziemia. Dokonano tego przy użyciu aparatu wielkości akumulatora do samochodu o nazwie MOXIE (Mars Oxygen In-Situ Resource Utilization Experiment) umieszczonego w przedniej części łazika po jego prawej stronie. Przed MOXIE jeszcze wiele pracy, ale udana demonstracja tej technologii faktycznie "przybliża ludzi do Marsa". O2 nie jest tam tylko potrzebne do oddychania, bez niego nie może działać paliwo rakietowe. Jeżeli nie chcemy, by pierwsza załogowa misja na Marsa była wycieczką w jedną stronę, eksploratorzy Czerwonej Planety muszą mieć możliwość wyprodukowania tlenu na miejscu. Według wyliczeń NASA, żeby zespół 4 astronautów zdołał opuścić powierzchnię Marsa i wrócić na Ziemię konieczne będzie około 7 ton paliwa rakietowego i 25 ton tlenu. Co ciekawe, pracując przez rok na Marsie ta sama czwórka zużyłaby oddychając jedną tonę metryczną tlenu, czytamy w informacji prasowej. Wysłanie na Marsa 25 ton tlenu jest koszmarnie skomplikowanym zadaniem. Bardziej opłaca się wysłać ważący jedną tonę konwerter 100 razy większy od MOXIE. Biorąc pod uwagę, że atmosfera Marsa to w 96 proc. dwutlenek węgla, jest z czego czerpać. A MOXIE rozdziela atomy tlenu od atomów węgla tak jak robi to drzewo., Pozostaje tlen i tlenek węgla. Potrzeba do tego sporo ciepła, bo temperatury rzędu 800 stopni Celsjusza. Dlatego instrument zbudowano z wytrzymałych na rozgrzewanie komponentów m.in. ze stopów niklu czy aerożelu. View oEmbed on the source website Złota warstwa pokrywająca MOXIE z zewnątrz zatrzymuje promieniowanie podczerwone w środku. Gdyby wydostało się na zewnątrz, mogłoby uszkodzić łazik. Podczas eksperymentu konwerter wytworzył 5 gram tlenu, czyli mniej więcej ilość pozwalającą na 10 minut oddychania przez jednego astronautę. Docelowo urządzenie tej skali powinno móc nieprzerwanie produkować 10 gramów tlenu na godzinę. Przed upływem marsjańskiego roku (dwóch ziemskich) NASA planuje przeprowadzenie przynajmniej 9 dalszych testów z produkcją tlenu. Sprawdzana będzie wydajność urządzenia, także podczas zmiennych warunków atmosferycznych i pór roku.