Высокоэнергетические фотоны превращают парниковые газы в ценные химические вещества без катализаторов

Учёные нашли способ превращать углекислый газ и метан, два самых известных парниковых газа, в полезные химические вещества без использования дорогостоящих катализаторов — используя только свет.

Группа исследователей из Китая обнаружила, что высокоэнергетические фотоны с длиной волны 185 нм, генерируемые специальным источником ультрафиолетового излучения мощностью 28 Вт, могут напрямую разрывать прочные химические связи в метане и углекислом газе. Это позволило им преобразовать газы в химические вещества, такие как водяной газ (CO/H2) и этан (C2H6), в условиях окружающей среды и даже в условиях, подобных условиям вне атмосферы, где отсутствует кислород.

Углекислый газ и метан вместе составляют почти 84% причин сегодняшнего глобального потепления, что делает их двумя наиболее влиятельными факторами изменения климата. Помимо нагрева планеты, углекислый газ является основной причиной закисления океана, процесса, который постепенно изменяет химический состав океана и угрожает морским экосистемам во всём мире.

Преобразование углекислого газа и метана в другие молекулы затруднено из-за их химической стойкости. Сильные C–H-связи метана и стабильные C=O-связи углекислого газа делают их химически инертными, поэтому для осуществления любого химического преобразования требуются дополнительные шаги.

Традиционные методы часто опираются на дорогостоящие металлические катализаторы и требуют экстремальных условий, с температурами выше 700 °C и высоким давлением, чтобы преодолеть эти барьеры, что делает процесс энергоёмким и дорогостоящим.

Исследователи в рамках данного исследования обнаружили, что свет с очень специфической длиной волны может обеспечить энергию, необходимую для разрыва связей между молекулами.

Они начали с создания кварцевой реакционной камеры, заполненной смесью из 99,9 % чистого углекислого газа и метана. Затем камера была освещена несколькими типами света при низком давлении и контролируемой температуре 25 °C. Высокоэнергетические фотоны с точной длиной волны 185 нм от источника ультрафиолетового света мощностью 28 Вт в сочетании с усиливающим источником света с длиной волны 200–1100 нм могли активировать стойкие молекулы газа и запустить процесс преобразования. Когда исследователи смоделировали условия, подобные космическим, заполнив реакционную камеру аргоном, они достигли общего преобразования газа на 1,51% в течение 24 часов.

Белые медведи эволюционируют, чтобы выжить в условиях потепления климата

Новые исследования показывают, что белые медведи быстро меняют свою генетику в попытке выжить в связи с тем, что изменение климата неуклонно разрушает ледяную среду обитания, необходимую для их существования.

Этот вид вынужден адаптироваться к более суровым условиям потепления Арктики, что, по мнению учёных, является первым задокументированным случаем, когда повышение температуры вызывает генетические изменения у млекопитающих.

«К сожалению, по-прежнему ожидается, что белые медведи вымрут в этом столетии, а к 2050 году исчезнет две трети их популяции», — сказала Алиса Годден, ведущий автор исследования.

Опираясь на результаты ранее проведённых исследований Вашингтонского университета, команда Годден проанализировала образцы крови белых медведей из северо-восточной и юго-восточной частей Гренландии. В более тёплом южном регионе они обнаружили, что гены, связанные с тепловым стрессом, старением и метаболизмом, ведут себя иначе, чем у северных медведей.

«По сути, это означает, что у разных групп медведей разные участки ДНК изменяются с разной скоростью, и эта активность, по-видимому, связана с их конкретной средой обитания и климатом», — сказала Годден в пресс-релизе университета.

По её словам, это впервые показывает, что уникальная группа одного вида была вынуждена «переписать свою собственную ДНК», добавив, что этот процесс можно считать «отчаянным механизмом выживания в условиях таяния морского льда».

«Доступность пищи является реальной проблемой для этих медведей — везде, но особенно на юге, — сказала она. — Это может означать, что их телосложение и состав тела также меняются в ответ на потепление окружающей среды».

Учёные обнаружили, что Марс оказывает неожиданное влияние на климат Земли

Климат Земли на протяжении миллионов лет колебался между ледниковыми периодами и более тёплыми периодами под влиянием незначительных изменений в орбите и наклоне оси нашей планеты. Эти колебания, известные как циклы Миланковича, происходят потому, что Земля вращается вокруг Солнца не в одиночку.

Гравитационное притяжение других планет постоянно воздействует на Землю, постепенно изменяя её орбитальную траекторию, наклон оси и направление полюсов.

Исследователи под руководством Стивена Кейна провели компьютерное моделирование, в котором масса Марса варьировалась от нуля до десятикратного значения его текущей массы, отслеживая, как эти изменения влияли на вариации орбиты Земли на протяжении миллионов лет. Результаты подтверждают, что Марс играет ключевую роль в определении сезонов на Земле.

Наиболее стабильной характеристикой во всех симуляциях был 405-тысячелетний цикл эксцентриситета, обусловленный взаимодействием между Венерой и Юпитером. Этот «метроном» сохраняется независимо от массы Марса, обеспечивая стабильный ритм, лежащий в основе климатических колебаний Земли.

Однако более короткие циклы продолжительностью около 100 000 лет, которые определяют переходы между ледниковыми периодами, в значительной степени зависят от Марса. По мере увеличения массы Марса в симуляциях эти циклы удлиняются и усиливаются, что согласуется с усилением взаимодействия между орбитальными движениями внутренних планет.

Возможно, наиболее поразительным является то, что когда масса Марса в моделях приближается к нулю, важнейшая климатическая закономерность полностью исчезает.

2,4-миллионный «великий цикл», вызывающий долгосрочные колебания климата, существует только потому, что Марс имеет достаточную массу для создания правильного гравитационного резонанса. Этот цикл, связанный с медленным вращением орбит Земли и Марса, влияет на количество солнечного света, получаемого Землёй в течение миллионов лет.

Наклон оси Земли, или склонность, также реагирует на гравитационное влияние Марса. Знакомый 41-тысячелетний цикл, который фигурирует в геологических записях, удлиняется по мере увеличения массы Марса.

При десятикратном увеличении массы Марса по сравнению с реальной этот цикл сдвигается к доминирующему периоду от 45 000 до 55 000 лет, что резко меняет характер роста и отступления ледяного покрова.

Робот выжил в доселе неизвестной антарктической полости, обнаружив тепло под ледниками

Одиночный роботизированный буй только что достиг того, чего не удавалось ни одному человеку, кораблю или датчику.

В течение двух с половиной лет буй Argo, оснащённый датчиками температуры и солёности, дрейфовал по гигантским шельфовым ледникам Восточной Антарктиды, одному из самых суровых и труднодоступных регионов Земли.

За 300-километровое путешествие под ледяными шельфами Денмана и Шеклтона автономный зонд собрал почти 200 профилей океана — наборов измерений, которые учёные никогда раньше не могли получить.

В какой-то момент поплавок исчез подо льдом на восемь месяцев. Исследователи боялись, что он пропал навсегда. Но когда он вновь появился на поверхности, он доставил первый в истории океанический набор измерений под ледяным шельфом Восточной Антарктиды.

«Нам повезло», — сказал океанограф доктор Стив Ринтоул из CSIRO.

«Наш отважный поплавок дрейфовал подо льдом и провёл восемь месяцев под ледяными шельфами Денмана и Шеклтона, собирая каждые пять дней профили от морского дна до основания льда».

Шельф Шеклтона, самый северный из Восточной Антарктиды, на данный момент кажется относительно безопасным, поскольку под ним не обнаружено тёплой воды, которая могла бы вызвать быстрое таяние снизу.

Однако ледник Денмана рассказывает другую историю. Денман уже подвергается воздействию тёплой воды, и по оценкам учёных, способен поднять глобальный уровень моря на 1,5 метра.

Согласно новым измерениям, даже небольшие изменения в толщине этого тёплого слоя воды могут резко ускорить таяние и привести к нестабильному отступлению ледника.

Ключевой элемент головоломки находится в тонком 10-метровом пограничном слое под ледяным шельфом.

«Большим преимуществом буёв является то, что они могут измерять свойства пограничного слоя, которые контролируют скорость таяния», — сказал доктор Ринтоул.

Поскольку ледяные шельфы могут иметь толщину от сотен до тысяч метров, наблюдения внутри их скрытых полостей практически невозможны.

Бурение льда — дорогостоящее и редкое занятие. На протяжении десятилетий учёные были вынуждены делать обоснованные предположения об условиях под шельфами, которые поддерживают массивные ледники Антарктиды.

Поплавок Argo изменил эту ситуацию, но не без препятствий.

«Была только одна проблема, — сказал д-р Ринтоул. — Поскольку лёд не позволял поплавку достичь поверхности моря, он не мог связываться со спутниками и получать координаты GPS».

Чтобы восстановить траекторию движения поплавка, учёным пришлось превратиться в детективов. Каждый раз, когда прибор ударялся о лёд, он регистрировал глубину ледяного основания.

Затем исследователи сопоставили эти измерения глубины льда с данными спутниковых наблюдений, чтобы составить карту движения поплавка под ледяным покровом.

Спутник запечатлел первые подробные кадры огромного цунами

Когда 29 июля 2025 года землетрясение магнитудой 8,8 прошло по Курило-Камчатской зоне субдукции, оно вызвало цунами по всему Тихому океану — и позволило провести редкий природный эксперимент.

Спутник SWOT НАСА и Французского космического агентства случайно пролетал над этим районом. Спутник зафиксировал первый высокоразрешающий космический снимок огромного цунами в зоне субдукции.

Вместо одного чёткого гребня, мчащегося по бассейну, изображение показало сложный, переплетённый узор энергии, рассеивающейся и рассеивающейся на сотни км. Это детали, которые традиционные инструменты почти никогда не позволяют запечатлеть.

Результаты выходят далеко за рамки красивой картинки. Они предполагают, что физика, которую мы используем для прогнозирования опасности цунами, особенно предположение, что самые большие волны, пересекающие океан, движутся в основном как «недисперсионные» пакеты, нуждается в пересмотре.

До сих пор буи DART в глубоком океане были нашими лучшими наблюдателями: чрезвычайно чувствительными, но редкими, каждый из которых давал серию измерений в одной точке.

SWOT за один проход картографирует полосу морской поверхности шириной 120 км. Это позволяет учёным видеть, как геометрия цунами развивается как в пространстве, так и во времени.

«Раньше с помощью DART мы могли видеть цунами только в определённых точках в бескрайнем океане. Раньше у нас были и другие спутники, но в лучшем случае они могли увидеть только тонкую линию цунами. Теперь, с помощью SWOT, мы можем захватить полосу шириной до 120 километров с беспрецедентными высокоразрешающими данными о поверхности моря», — сказал ведущий автор исследования Анхель Руис-Ангуло из Университета Исландии.

NASA и французское космическое агентство CNES запустили SWOT в декабре 2022 года для исследования поверхностных вод по всему миру.

Руис-Ангуло и соавтор Чарли де Марез тщательно изучали данные об океанических вихрях, когда произошло событие на Камчатке.

«Мы анализировали данные SWOT более двух лет, изучая различные процессы в океане, такие как небольшие вихри, и даже не предполагая, что нам посчастливится зафиксировать цунами», — отметили исследователи.

Согласно классической теории, большие цунами, охватывающие весь бассейн, ведут себя как волны на мелководье. Длина их волны намного превосходит глубину океана, поэтому они движутся, не разбиваясь на отдельные компоненты.

Снимок SWOT свидетельствует об обратном. «Данные SWOT по этому событию опровергают представление о том, что большие цунами не рассеиваются», — сказал Руис-Ангуло.

Когда команда запустила численные модели, включающие дисперсионные эффекты, смоделированное волновое поле гораздо лучше соответствовало спутниковому рисунку, чем «недисперсионные» прогоны.

«Это имеет значение, потому что дисперсия перераспределяет энергию волны по мере её приближения к суше. Основное значение этого наблюдения для разработчиков моделей цунами заключается в том, что мы упускаем что-то в моделях, которые мы использовали ранее», — сказал Руис-Ангуло.