PureMadi, a nonprofit University of Virginia organization,

PureMadi, a nonprofit University of Virginia organization, has invented a simple ceramic water purification tablet. Called MadiDrop, the tablet -- developed and extensively tested at U.Va. -- is impregnated with silver or copper nanoparticles. It can repeatedly disinfect water for up to six months simply by resting in a vessel where water is poured. It is being developed for use in communities in South Africa that have little or no access to clean water.

"Madi" is the Tshivenda South African word for water. PureMadi brings together U.Va. professors and students to improve water quality, human health, local enterprise and quality of life in the developing world. The organization includes students and faculty members from engineering, architecture, medicine, nursing, business, commerce, economics, anthropology and foreign affairs.

During the past year, PureMadi has established a water filter factory in Limpopo province, South Africa, employing local workers. The factory produced several hundred flowerpot-like water filters, according to James Smith, a U.Va. civil and environmental engineer who co-leads the project with Dr. Rebecca Dillingham, director of U.Va.'s Center for Global Health.

"Eventually that factory will be capable of producing about 500 to 1,000 filters per month, and our 10-year plan is to build 10 to 12 factories in South Africa and other countries," Smith said. "Each filter can serve a family of five or six for two to five years, so we plan to eventually serve at least 500,000 people per year with new filters."

The idea is to create sustainable businesses that serve their communities and employ local workers. A small percentage of the profits go back to PureMadi and will be used to help establish more factories.

The filters produced at the factory are made of a ceramic design refined and extensively tested at U.Va. The filters are made of local clay, sawdust and water. Those materials are mixed and pressed into a mold. The result is a flowerpot-shaped filter, which is then fired in a kiln. The firing burns off the sawdust, leaving a ceramic with very fine pores. The filter is then painted with a thin solution of silver or copper nanoparticles that serve as a highly effective disinfectant for waterborne pathogens, the type of which can cause severe diarrhea, vomiting and dehydration.

The design allows a user to pour water from an untreated source, such as a river or well, into the pot and allow it to filter through into a five-gallon bucket underneath. The pot has a flow rate of one to three liters per hour, enough for drinking and cooking. The filtered water is accessed through a spigot in the bucket.

U.Va. medical school studies are showing that use of the filters significantly improves health outcomes for users and are particularly beneficial to people with compromised immune systems, such as people living with AIDS. HIV prevalence is more than 17 percent among the general population in South Africa, and millions suffer each year from waterborne diseases. Smith said testing has shown that 99.9 percent of the pathogens in water can be removed or killed by the filter.

MadiDrop is an alternative to the flowerpot filter, but ideally would be used in conjunction with it. The plan is to mass-produce the product at the same factories where the PureMadi filters are produced.

"MadiDrop is cheaper, easier to use, and is easier to transport than the PureMadi filter, but because it is placed into the water, rather than having the water filter through it, the MadiDrop is not effective for removing sediment in water that causes discoloration or flavor impairment," Smith said. "But its ease of use, cost-effectiveness and simple manufacturing process should allow us to make it readily available to a substantial population of users, more so than the more expensive PureMadi filter."

Testing shows that the filters are safe to use and release only trace amounts of silver or copper particles, well within the safe water standards of the developed world. The filters also would be useful in rural areas of developed countries such as the United States where people rely on untreated well water.

Sydney's iconic harbour has played a starring role in the development of new CSIRO technology that could save lives around the world.

Sydney's iconic harbour has played a starring role in the development of new CSIRO technology that could save lives around the world.

Using their own specially designed form of graphene, 'Graphair', CSIRO scientists have supercharged water purification, making it simpler, more effective and quicker.

The new filtering technique is so effective, water samples from Sydney Harbour were safe to drink after passing through the filter.

The breakthrough research was published today in Nature Communications.

"Almost a third of the world's population, some 2.1 billion people, don't have clean and safe drinking water," the paper's lead author, CSIRO scientist Dr Dong Han Seo said.

"As a result, millions -- mostly children -- die from diseases associated with inadequate water supply, sanitation and hygiene every year.

"In Graphair we've found a perfect filter for water purification. It can replace the complex, time consuming and multi-stage processes currently needed with a single step."

While graphene is the world's strongest material and can be just a single carbon atom thin, it is usually water repellent.

Using their Graphair process, CSIRO researchers were able to create a film with microscopic nano-channels that let water pass through, but stop pollutants.

As an added advantage Graphair is simpler, cheaper, faster and more environmentally friendly than graphene to make.

It consists of renewable soybean oil, more commonly found in vegetable oil.

Looking for a challenge, Dr Seo and his colleagues took water samples from Sydney Harbour and ran it through a commercially available water filter, coated with Graphair.

Researchers from QUT, the University of Sydney, UTS, and Victoria University then tested and analysed its water purification qualities.

The breakthrough potentially solves one of the great problems with current water filtering methods: fouling.

Over time chemical and oil based pollutants coat and impede water filters, meaning contaminants have to be removed before filtering can begin. Tests showed Graphair continued to work even when coated with pollutants.

Without Graphair, the membrane's filtration rate halved in 72 hours.

When the Graphair was added, the membrane filtered even more contaminants (99 per cent removal) faster.

"This technology can create clean drinking water, regardless of how dirty it is, in a single step," Dr Seo said.

"All that's needed is heat, our graphene, a membrane filter and a small water pump. We're hoping to commence field trials in a developing world community next year."

CSIRO is looking for industry partners to scale up the technology so it can be used to filter a home or even town's water supply.

It's also investigating other applications such as the treatment of seawater and industrial effluents.

Dengan menggunakan proses Graphair mereka,

Pelabuhan ikonik Sydney telah memainkan peranan yang membintangi pembangunan teknologi CSIRO baru yang boleh menyelamatkan nyawa di seluruh dunia. Dengan menggunakan grafene mereka sendiri, 'Graphair', para saintis CSIRO telah melakukan pembersihan air yang supercharged, menjadikannya lebih mudah, lebih berkesan dan lebih cepat. Teknik penapisan baru begitu berkesan, sampel air dari Sydney Harbour selamat diminum setelah melalui penapis. Penyelidikan kejayaan telah diterbitkan hari ini dalam Komunikasi Alam. "Hampir satu pertiga daripada penduduk dunia, kira-kira 2.1 bilion orang, tidak mempunyai air minuman yang bersih dan selamat," kata penulis saintis CSIRO Dr Dong Han Seo. "Akibatnya, berjuta-juta - kebanyakannya kanak-kanak - mati akibat penyakit yang berkaitan dengan bekalan air, sanitasi dan kebersihan yang tidak mencukupi setiap tahun. "Di Graphair kami telah menemui penapis yang sempurna untuk pembersihan air. Ia boleh menggantikan proses kompleks, memakan masa dan multi-tahap yang diperlukan saat ini dengan satu langkah." Walaupun graphene adalah bahan terkuat di dunia dan boleh menjadi hanya satu atom karbon tipis, biasanya penolak air. Dengan menggunakan proses Graphair mereka, para penyelidik CSIRO dapat membuat filem dengan nano-saluran mikroskopik yang membolehkan air melewati, tetapi menghentikan pencemaran. Sebagai kelebihan tambahan, Graphair adalah lebih mudah, lebih murah, lebih cepat dan lebih mesra alam berbanding graphene. Ia terdiri daripada minyak kacang soya yang boleh diperbaharui, yang lebih biasa dijumpai dalam minyak sayuran. Mencari cabaran, Dr Seo dan rakan-rakannya mengambil sampel air dari Sydney Harbour dan berlari melalui penapis air yang tersedia secara komersial, disalut dengan Graphair. Penyelidik dari QUT, Universiti Sydney, UTS, dan Victoria University kemudian menguji dan menganalisis kualiti penulenan airnya. Penemuan ini berpotensi memecahkan salah satu masalah besar dengan kaedah penapisan air semasa: menjejaskan. Dari masa ke masa bahan kimia dan berasaskan minyak cemar kot dan menghalang penapis air, bermakna pencemaran perlu dikeluarkan sebelum penapisan boleh bermula. Ujian menunjukkan Graphair terus bekerja walaupun disalut dengan bahan pencemar. Tanpa Graphair, kadar penapisan membran dibelahkan dalam 72 jam. Apabila Graphair ditambah, membran yang ditapis lebih banyak bahan cemar (penyingkiran 99 peratus) lebih cepat. "Teknologi ini boleh mencipta air minuman yang bersih, tanpa mengira betapa kotor, dalam satu langkah," kata Dr Seo. "Apa yang diperlukan ialah haba, grafena, penapis membran dan pam air kecil. Kami berharap dapat memulakan ujian lapangan dalam komuniti dunia yang sedang membangun tahun depan." CSIRO mencari rakan kongsi industri untuk meningkatkan teknologi supaya dapat digunakan untuk menapis bekalan air di rumah atau di bandar. Ia juga menyiasat aplikasi lain seperti rawatan air kumbahan dan efluen perindustrian.

Graphene oxide telah dipuji sebagai bahan keajaiban yang benar;

Graphene oxide telah dipuji sebagai bahan keajaiban yang benar; apabila dimasukkan ke dalam busa nanoselulosa, bahan buih yang dicipta adalah ringan, kuat dan fleksibel, menjalankan haba dan elektrik dengan cepat dan cekap.

Sekarang, satu pasukan jurutera di Washington University di St Louis telah menemui satu cara untuk menggunakan lembaran graphene oxide untuk mengubah air kotor menjadi air minuman, dan ia boleh menjadi permainan changer global.

"Kami berharap agar negara-negara di mana terdapat banyak cahaya matahari, seperti India, anda akan dapat mengambil air yang kotor, menguapnya menggunakan bahan kami, dan mengumpul air tawar," kata Srikanth Singamaneni, profesor kejuruteraan mekanikal dan bahan sains di Sekolah Kejuruteraan & Sains Gunaan.

Pendekatan baru menggabungkan selulosa yang dihasilkan bakteria dan graphene oxide untuk membentuk biofoam bi-layered. Satu kertas yang memperincikan penyelidikan boleh didapati dalam talian dalam Bahan Advanced.

"Prosesnya sangat mudah," kata Singamaneni. "Keindahannya ialah rangkaian gentian selulosa nano yang dihasilkan oleh bakteria mempunyai keupayaan yang sangat baik menggerakkan air dari pukal ke permukaan yang menguap dan meminimumkan haba turun, dan keseluruhannya dihasilkan dalam satu pukulan.

"Reka bentuk bahan adalah novel di sini," kata Singamaneni. "Anda mempunyai satu struktur berlapis ganda dengan nanoselulosa yang diisi dengan grafene oksida yang diisi nanoselulosa di atas dan nanoselulosa di bahagian bawah. Apabila anda menangguhkan seluruh benda ini di atas air, air tersebut sebenarnya dapat mencapai permukaan teratas di mana penyejatan berlaku.

"Cahaya memancarkan di atasnya, dan ia berubah menjadi panas kerana oksida graphene - tetapi pelesapan haba ke air pukal di bawah diminimumkan oleh lapisan nanoselulosa yang murni.Anda tidak mahu membazirkan haba; keluarkan haba ke lapisan atas di mana penyejatan sebenarnya berlaku. "

Selulosa di bahagian bawah biofoam berlapis dua bertindak sebagai spons, menarik air sehingga oksida graphene di mana penyejatan cepat berlaku. Air segar yang dihasilkan dapat dikumpulkan dari bahagian atas lembaran.

Proses di mana biofoam bi-layered sebenarnya terbentuk juga novel. Dengan cara yang sama, sebuah tiram membuat mutiara, bakteria membentuk lapisan gentian nanocellulosa di mana serpihan grafena oksida tertanam.

"Walaupun kami membiak bakteria untuk selulosa, kami menambah serpihan graphene oksida ke medium itu sendiri," kata Qisheng Jiang, pengarang utama kertas dan pelajar siswazah di makmal Singamaneni.

"Grafena oksida menjadi tertanam sebagai bakteria menghasilkan selulosa. Pada titik tertentu sepanjang proses ini, kita berhenti, mengeluarkan medium dengan graphene oxide dan memperkenalkan semula medium segar yang menghasilkan lapisan seterusnya kami buih. ; secara mekanikal, ia agak teguh. "

Biofoam baru juga sangat ringan dan murah untuk membuat, menjadikannya alat yang sesuai untuk pembersihan air dan penyahgaraman.

"Selulosa dapat dihasilkan secara besar-besaran," kata Singamaneni, "dan graphene oxide sangat murah - orang dapat menghasilkan tan, benar-benar ton, itu. Kedua-dua bahan yang masuk ke dalam ini sangat berskala. daripada biofoam. "

"Ciri-ciri bahan buih ini yang kami sintetik mempunyai ciri-ciri yang meningkatkan penuaian tenaga solar, oleh itu, ia lebih berkesan dalam membersihkan air," kata Pratim Biswas, Lucy dan Stanley Lopata Profesor dan ketua Jabatan Tenaga, Alam Sekitar dan Kejuruteraan kimia.

"Proses sintesis juga membolehkan penambahan bahan nanostructured lain ke buih yang akan meningkatkan kadar kemusnahan bakteria dan bahan pencemar lain, dan menjadikannya selamat untuk diminum. Kami juga akan meneroka aplikasi lain untuk struktur novel ini."

Graphene oxide has been hailed as a veritable wonder material

Graphene oxide has been hailed as a veritable wonder material; when incorporated into nanocellulose foam, the lab-created substance is light, strong and flexible, conducting heat and electricity quickly and efficiently.

Now, a team of engineers at Washington University in St. Louis has found a way to use graphene oxide sheets to transform dirty water into drinking water, and it could be a global game-changer.

"We hope that for countries where there is ample sunlight, such as India, you'll be able to take some dirty water, evaporate it using our material, and collect fresh water," said Srikanth Singamaneni, associate professor of mechanical engineering and materials science at the School of Engineering & Applied Science.

The new approach combines bacteria-produced cellulose and graphene oxide to form a bi-layered biofoam. A paper detailing the research is available online in Advanced Materials.

"The process is extremely simple," Singamaneni said. "The beauty is that the nanoscale cellulose fiber network produced by bacteria has excellent ability move the water from the bulk to the evaporative surface while minimizing the heat coming down, and the entire thing is produced in one shot.

"The design of the material is novel here," Singamaneni said. "You have a bi-layered structure with light-absorbing graphene oxide filled nanocellulose at the top and pristine nanocellulose at the bottom. When you suspend this entire thing on water, the water is actually able to reach the top surface where evaporation happens.

"Light radiates on top of it, and it converts into heat because of the graphene oxide -- but the heat dissipation to the bulk water underneath is minimized by the pristine nanocellulose layer. You don't want to waste the heat; you want to confine the heat to the top layer where the evaporation is actually happening."

The cellulose at the bottom of the bi-layered biofoam acts as a sponge, drawing water up to the graphene oxide where rapid evaporation occurs. The resulting fresh water can easily be collected from the top of the sheet.

The process in which the bi-layered biofoam is actually formed is also novel. In the same way an oyster makes a pearl, the bacteria forms layers of nanocellulose fibers in which the graphene oxide flakes get embedded.

"While we are culturing the bacteria for the cellulose, we added the graphene oxide flakes into the medium itself," said Qisheng Jiang, lead author of the paper and a graduate student in the Singamaneni lab.

"The graphene oxide becomes embedded as the bacteria produces the cellulose. At a certain point along the process, we stop, remove the medium with the graphene oxide and reintroduce fresh medium. That produces the next layer of our foam. The interface is very strong; mechanically, it is quite robust."

The new biofoam is also extremely light and inexpensive to make, making it a viable tool for water purification and desalination.

"Cellulose can be produced on a massive scale," Singamaneni said, "and graphene oxide is extremely cheap -- people can produce tons, truly tons, of it. Both materials going into this are highly scalable. So one can imagine making huge sheets of the biofoam."

"The properties of this foam material that we synthesized has characteristics that enhances solar energy harvesting. Thus, it is more effective in cleaning up water," said Pratim Biswas, the Lucy and Stanley Lopata Professor and chair of the Department of Energy, Environmental and Chemical Engineering.

"The synthesis process also allows addition of other nanostructured materials to the foam that will increase the rate of destruction of the bacteria and other contaminants, and make it safe to drink. We will also explore other applications for these novel structures."

Penyelidikan yang diketuai oleh profesor hidrologi Profesor Richard Brazier mendapati bahawa

Kajian yang dilakukan oleh para saintis di Universiti Exeter menggunakan percubaan berang-berang yang dikendalikan oleh Devon Wildlife Trust, telah menunjukkan kesan yang ketara terhadap haiwan untuk mengurangkan aliran tan tanah dan nutrien dari ladang yang berdekatan ke dalam sistem sungai tempatan .

Penyelidikan yang diketuai oleh profesor hidrologi Profesor Richard Brazier mendapati bahawa kerja keluarga tunggal berang telah menghilangkan sedimen, nitrogen dan fosforus yang tinggi dari air yang mengalir melalui kandang seluas 2.5 hektar.

Keluarga pemetik api, yang tinggal di lokasi berpagar di lokasi rahsia di West Devon sejak tahun 2011, telah membina 13 empangan, memperlambat aliran air dan mewujudkan satu siri kolam dalam sepanjang aliran yang kecil.

Penyelidik mengukur jumlah sedimen yang ditangguhkan, fosforus dan nitrogen dalam air yang mengalir ke tapak tersebut dan kemudian membandingkannya dengan air kerana ia kehabisan tapak yang telah melalui kolam dan empangan beaver. Mereka juga mengukur jumlah sedimen, fosforus dan nitrogen yang terperangkap oleh empangan di setiap kolam.

Keputusan mereka menunjukkan empangan telah terperangkap lebih daripada 100 tan metrik sedimen, 70% daripadanya adalah tanah, yang terkikis dari hulu 'padang rumput yang dikendalikan secara intensif' di hulu. Siasatan lanjut mendedahkan bahawa sedimen ini mengandungi kepekatan nitrogen dan fosforus yang tinggi, iaitu nutrien yang dikenali untuk menimbulkan masalah untuk hidupan liar di sungai dan sungai dan yang juga perlu dikeluarkan dari bekalan air manusia untuk memenuhi standard kualiti minum.

Penyelidikan ini dibiayai oleh Westland Countryside Stewards dan Majlis Penyelidikan Alam Semulajadi dan dijalankan oleh sebuah pasukan dari University of Exeter yang diketuai oleh Profesor Earth Surface Processes, Richard Brazier.

Profesor Brazier berkata: "Adalah menjadi perhatian serius bahawa kita melihat kadar kehilangan tanah yang tinggi dari tanah pertanian, yang lebih baik daripada kadar pembentukan tanah. Walau bagaimanapun, kami berasa sedih untuk mengetahui bahawa empangan beaver boleh pergi jauh untuk mengurangkan kehilangan tanah ini dan juga perangkap bahan pencemar yang membawa kepada kemusnahan badan air kita. Kerana peremajaan menjadi sesuatu yang biasa dalam landskap, kita pasti akan melihat kesan ini memberikan pelbagai faedah di seluruh ekosistem, seperti yang mereka lakukan di tempat lain di seluruh dunia. "

Penemuan penyelidikan mengenai kesan positif beruang di atas kehilangan hakisan tanah dan pencemaran dalam kursus air datang pada masa yang semakin membimbangkan isu-isu ini. Pada tahun 2009 kajian berasingan menganggarkan bahawa jumlah kos kehilangan tanah dari tanah pertanian UK adalah £ 45million, sebahagian besarnya disebabkan oleh kesan sedimen dan pencemaran nutrien hiliran.

Devon Wildlife Trust telah menjalankan percubaan berangin tertutup selama tujuh tahun, manakala sejak tahun 2015 ia juga telah menjalankan satu lagi projek berang-berang yang melibatkan populasi pemangsa liar di Sungai Otter, East Devon.

Pengarah Pemuliharaan dan Pembangunan amal, Peter Burgess berkata: "Perkongsian kami dengan Exeter University yang mengendalikan kedua-dua ujian pemangak kami yang berpagar dan dipijak itu mendedahkan maklumat yang menunjukkan memerang peranan penting dapat dimainkan, bukan sahaja untuk hidupan liar, tetapi kemampanan masa depan kami tanah dan air. Ia benar-benar memberi inspirasi untuk membuat pemerhatian kami disahkan oleh siasatan saintifik yang terperinci. "

The study, undertaken by scientists at the University of

The study, undertaken by scientists at the University of Exeter using a captive beaver trial run by the Devon Wildlife Trust, has demonstrated the significant impact the animals have had on reducing the flow of tonnes of soil and nutrients from nearby fields into a local river system.

The research, led by hydrologist Professor Richard Brazier, found that the work of a single family of beavers had removed high levels of sediment, nitrogen and phosphorus from the water that flowed through their 2.5 hectare enclosure.

The family of beavers, which have lived in fenced site at a secret location in West Devon since 2011, have built 13 dams, slowing the flow of water and creating a series of deep ponds along the course of what was once a small stream.

Researchers measured the amount of sediment suspended, phosphorus and nitrogen in water running into the site and then compared this to water as it ran out of the site having passed through the beavers' ponds and dams. They also measured the amount of sediment, phosphorus and nitrogen trapped by the dams in each of the ponds.

Their results showed the dams had trapped more than 100 tonnes of sediment, 70% of which was soil, which had eroded from 'intensively managed grassland' fields upstream. Further investigation revealed that this sediment contained high concentrations of nitrogen and phosphorus, which are nutrients known to create problems for the wildlife in rivers and streams and which also need to be removed from human water supplies to meet drinking-quality standards.

The research was funded by Westland Countryside Stewards and the Natural Environment Research Council and conducted by a team from the University of Exeter led by Professor of Earth Surface Processes, Richard Brazier.

Professor Brazier said: "It is of serious concern that we observe such high rates of soil loss from agricultural land, which are well in excess of soil formation rates. However, we are heartened to discover that beaver dams can go a long way to mitigate this soil loss and also trap pollutants which lead to the degradation of our water bodies. Were beaver dams to be commonplace in the landscape we would no doubt see these effects delivering multiple benefits across whole ecosystems, as they do elsewhere around the world."

The research findings about beavers' positive impact on soil erosion losses and pollution in water courses come at a time of growing concern about these issues. In 2009 a separate study estimated that the total cost of soil loss from the UK's agricultural land was £45million, much of which was due to the impacts of sediment and nutrient pollution downstream.

Devon Wildlife Trust has been conducting its enclosed beaver trial for seven years, while since 2015 it has also been running another beaver project involving a population of wild-living beavers on the River Otter, East Devon.

The charity's Director of Conservation and Development, Peter Burgess said: "Our partnership with Exeter University working on both our fenced and unfenced beaver trials is revealing information which shows the critical role beavers can play, not only for wildlife, but the future sustainability of our land and water. It is truly inspiring to have our observations confirmed by detailed scientific investigations."

Dirty Water Causes Millions of People..

Dirty Water Causes Millions of People At Risky Attacked Diseases



The United Nations Environment Program (UNEP) says more than 300 million people in Asia, Africa and Latin America are at risk of disease due to increased water pollution in rivers and lakes. According to the UNEP report, between 1990 and 2010 there was an increase in pollution of the river that caused the development of the virus to bacteria. Population growth, agricultural expansion, and the increased amount of waste disposed to the river and are the main factors in increasing water pollution. "Water quality issues on a global scale and the number of people affected by bad water quality are far worse than we think," UNEP author Dietrich Borchardt told Thomson Reuters Foundation. In the report it is also revealed, the Asian region has the largest pollution of the river, which is about 50 percent of the river has been polluted. Meanwhile, river pollution in Latin America is 10 percent and 25 percent in Africa. UNEP data shows that at least 3.5 million people die each year due to cholera, typhoid, polio, and diarrhea due to bacterial infections from dirty water. UNEP estimates that currently there are 164 million people in Africa, 134 million in Asia and 25 million in Latin America who are at risk of illness due to poor water or sanitation. According to UNEP, river pollution is a serious problem that can not be realized to be deadly. UNEP recommends good waste treatment. In addition, clean streams should be completely protected from pollution.

Penyelidik di Tufts University telah mendapati bahawa lebah madu mengubah diet

Penyelidik di Tufts University telah mendapati bahawa lebah madu mengubah diet mereka nutrien mengikut musim, terutamanya ketika musim sejuk. Satu peningkatan dalam penggunaan kalsium pada musim gugur, dan pengambilan kalium yang tinggi, membantu menyediakan lebah untuk bulan-bulan yang lebih sejuk apabila mereka mungkin memerlukan mineral-mineral tersebut untuk menjana kehangatan melalui kontraksi otot yang cepat. Penyediaan berhati-hati mengenai pengambilan nutrien lebah menunjukkan sumber peralihan (dari bunga ke air kotor yang kaya dengan air kotor) dan bagaimana batasan ketersediaan nutrien dari sumber-sumber ini dapat memberi implikasi bagi kesihatan koloni yang diurus dan liar.

Kajian yang boleh didapati dalam edisi cetakan Mei Journal of Insect Physiology, mengkaji kandungan mineral yang dikumpulkan oleh dan terkandung dalam lebah dewasa dan sumber makanan mereka, meneroka bagaimana mereka mengekalkan keseimbangan pemakanan nutrisi mikronutrien. Bagi sebahagian besar mineral yang dikesan, didapati lebah mencari sumber alternatif untuk melengkapi variasi dalam bekalan bunga.

"Kami biasanya memikirkan lebah madu sebagai mengumpul semua makanan yang mereka perlukan untuk tanah jajahan dari bunga, tetapi pada kenyataannya, penyelidikan kami menunjukkan bahawa lebah mencari secara strategik di antara sumber yang berbeda, termasuk air, untuk meningkatkan toko kalsium dan menjaga kadar kalium dalam persiapan untuk musim sejuk, "kata Philip Starks, profesor biologi bersekutu di Sekolah Seni dan Sains di Tufts. "Keperluan pemakanan madu lebah agak rumit, dan mereka mungkin menghadapi batasan kerana tahap mikronutrien dalam persekitaran mereka."

Penemuan kajian membina penyelidikan terdahulu yang diketuai oleh Dr. Rachael Bonoan dari makmal Starks yang mendedahkan bahawa lebah madu menggunakan sumber air untuk melengkapi, dan kadang-kadang menambah, mineral dalam diet bunga mereka. Sebagai contoh, apabila paras magnesium jatuh dalam debunga semasa musim panas dan musim gugur, lebah mengambil perbezaan dari air kaya mineral. Sebagai alternatif, tahap kalsium dalam peningkatan debunga berkumpul pada musim gugur, tetapi begitu juga keutamaan lebah untuk kalsium dalam air, mungkin mencerminkan pergeseran dari pembiakan brood ke overwintering, para penyelidik berspekulasi. Kalsium dan kalium yang banyak berguna untuk aktiviti otot yang diperlukan untuk menghasilkan haba dalam sarang semasa musim sejuk.

"Keputusan ini mempunyai implikasi di lapangan," kata Rachael Bonoan, pengarang utama kajian dan Ph.D. lulusan dari Starks Lab. "Akhirnya, salah satu matlamat untuk mengkaji keperluan mineral madu adalah untuk membuat diet tambahan musim-atau spesifik tanaman untuk pemeliharaan lebah. Di luar lebah madu, kita dapat menyokong pendebunga liar dengan menanam bunga yang beragam, dan dengan demikian kaya sumber nutrien. "

Terdapat banyak faktor yang telah dipersalahkan untuk penurunan populasi lebah baru-baru ini, termasuk penggunaan racun perosak, kemunculan parasit dan patogen, dan perubahan iklim. Walaupun kepelbagaian dalam bekalan makanan mungkin satu faktor, kesannya terhadap krisis lebah madu belum ditentukan. Kajian ini, bagaimanapun, memperluaskan pemahaman kita terhadap keperluan pemakanan dinamik koloni lebah dan memberikan wawasan lanjut tentang bagaimana kita dapat menguruskan kesihatan populasi lebah madu yang menyokong persekitaran semula jadi dan bekalan makanan kita.

Juga menyumbang kepada kajian itu adalah sarjana muda Tufts University, Luke O'Connor, yang kerja-kerja membentuk asas tesis kehormatan utamanya.

Researchers at Tufts University have discovered that honey bees

Researchers at Tufts University have discovered that honey bees alter their diet of nutrients according to the season, particularly as winter approaches. A spike in calcium consumption in the fall, and high intake of potassium, help prepare the bees for colder months when they likely need those minerals to generate warmth through rapid muscle contractions. A careful inventory of the bees' nutrient intake revealed shifting sources (from flowers to mineral rich 'dirty water') and how limitations in nutrient availability from these sources can have implications for the health of both managed and wild colonies.

The study, which is available in the May print edition of the Journal of Insect Physiology, examined mineral content gathered by and contained in adult bees and in their sources of food, exploring how they maintain the right nutritional balance of micronutrients. For most of the minerals tracked, it was found that the bees sought alternate sources to complement variation in the floral supply.

"We typically think of honey bees as gathering all the food they need for the colony from flowers, but in fact, our research showed that bees search strategically among different sources, including water, to boost their stores of calcium and maintain potassium levels in preparation for the cold season," said Philip Starks, associate professor of biology in the School of Arts and Sciences at Tufts. "Honey bee nutritional requirements are quite complex, and they can face limitations because of levels of micronutrients in their environment."

The study findings build on previous research led by Dr. Rachael Bonoan from the Starks lab that revealed that honey bees use water sources to complement, and sometimes supplement, the minerals in their floral diet. For example, as magnesium levels drop in pollen during the summer and fall, the bees pick up the difference from mineral rich water. Alternatively, calcium levels in gathered pollen increase in the fall, but so do the bees' preference for calcium in water, perhaps reflecting a shift from brood rearing to overwintering, the researchers speculate. Ample calcium and potassium are useful for the muscle activity needed to generate heat in the hive during the winter months.

"These results have implications in the field," said Rachael Bonoan, lead author of the study and recent Ph.D. graduate from the Starks Lab. "Ultimately, one of the goals of studying mineral needs of honey bees is to create season- or crop-specific supplemental diets for beekeepers. Beyond honey bees, we can support wild pollinators by planting diverse floral, and thus nutrient-rich, sources."

There are many factors that have been blamed for the recent decline of bee populations, including the use of pesticides, the emergence of parasites and pathogens, and climate change. While diversity in the food supply may be one factor, its relative impact on the honey bee crisis has not yet been determined. This particular study, however, expands our understanding of the dynamic nutritional needs of bee colonies and provides further insight as to how we might manage the health of honey bee populations that support the natural environment and our food supply.

Also contributing to the study was Tufts University undergraduate Luke O'Connor, whose work formed the basis of his senior honor's thesis.

Water purification

Water purification is the removal of contaminants from raw water to produce drinking water that is pure enough for human consumption or for industrial use.

Substances that are removed during the process include parasites (such as Giardia or Cryptosporidium) , bacteria, algae, viruses, fungi, minerals (including toxic metals such as Lead, Copper etc.), and man-made chemical pollutants.

Many contaminants can be dangerous—but depending on the quality standards, others are removed to improve the water's smell, taste, and appearance.

A small amount of disinfectant is usually intentionally left in the water at the end of the treatment process to reduce the risk of re-contamination in the distribution system.

Many environmental and cost considerations affect the location and design of water purification plants.

Groundwater is cheaper to treat, but aquifers usually have limited output and can take thousands of years to recharge.

Surface water sources should be carefully monitored for the presence of unusual types or levels of microbial/disease causing contaminants.

The treatment plant itself must be kept secure from vandalism and terrorism.

It is not possible to tell whether water is safe to drink just by looking at it.

Simple procedures such as boiling or the use of a household charcoal filter are not sufficient for treating water from an unknown source.

Even natural spring water - considered safe for all practical purposes in the 1800s - must now be tested before determining what kind of treatment is needed.

Water is an extremely complex liquid.

Water is an extremely complex liquid. The way in which separate water molecules accumulate on various materials has a crucial impact on a great many processes, including corrosion and weathering, and is key in ensuring that catalysts function optimally. A team based at TU Wien has now managed to uncover the mystery behind the structure of water molecules on iron oxide surfaces, and their work has revealed that water molecules can form of complex structures reminiscent of bridges, which play a significant role when it comes to chemical reactions on the surface.

The special properties of water

"What makes water molecules unique is that they can form hydrogen bridge bonds," explains Prof. Gareth Parkinson from the Institute of Applied Physics at TU Wien. "The electrical charge distribution is not even. The oxygen atom is slightly negatively charged, whilst the hydrogen atoms are slightly positively charged." As a result, bonds can form between water molecules -- the famous hydrogen bridge bonds -- or even between a water molecule and other types of molecule.

The repercussions of this are wide-ranging. For example, hydrogen bridge bonds are the reason that water needs to reach the high temperature of 100°C before it boils. They are also a key factor in the structure of proteins.

These bonds even come into play time and time again for completely unscientific assertions, as people claim they allow for mysterious 'information' to be stored in water. This is physically impossible because hydrogen bridge bonds are not very strong at all and are broken down again in a split second in liquid water. Nevertheless, you can see very different results when water molecules accumulate on surfaces, where incredibly complex, stable structures form at low temperatures.

The realms of possibility

"There had already been indirect indications of this type of structure forming," says Ulrike Diebold (TU Wien). "But in order to really make the structure of water visible on iron oxide surfaces, we had to optimise the very best state-of-the-art measurement techniques further and really push the boundaries of what is possible."

To start with, a jet of water molecules is blasted onto the surface in a vacuum at a low temperature. The surface is then gently heated up to a temperature of around -30°C, causing the water structures to gradually be broken up. The water molecules detach from the surface one by one and are collected by a detector. "We can measure exactly how many water molecules leave the surface at a particular temperature. We can then take this information to work out the bond energy, which in turn allows us to identify the type of molecule structures we are dealing with," explained Gareth Parkinson.

At the same time, a special vibration-proof, high-performance microscope was used to produce high-resolution images of the surface, so that the water structures could actually be seen. In addition to this, sophisticated computer simulations were developed as a way of explaining the geometrical positioning of the water molecules at the quantum level. "Finally we have three tools at our disposal that allow us to study the water structures, and that's what's needed if you want to get reliable results," says Gareth Parkinson. "All three analyses match up perfectly, leaving us to conclude with great confidence that we now understand the formation of water structures on iron oxide surfaces."

The evidence shows that several structures are formed: it is rare that a single water molecule sits on the surface alone, with water molecules instead tending to gather in pairs or groups of three. Then you have more complex structures consisting of six or eight molecules, which span the surface of the iron oxide like elliptically curved bridges.

"Our primary objective was to develop the analytical methods to the point that we could obtain irrefutable proof of these molecular structures. And that's what we did," says Ulrike Diebold. "The method that we used here for iron oxide can also be applied to other materials."

Air adalah cecair yang sangat rumit.

Air adalah cecair yang sangat rumit. Cara di mana molekul air berasingan terkumpul pada pelbagai bahan mempunyai kesan penting pada banyak proses, termasuk kakisan dan luluhawa, dan merupakan kunci dalam memastikan pemangkin berfungsi secara optimum. Pasukan yang berpangkalan di TU Wien kini telah berjaya mengesan misteri di sebalik struktur molekul air pada permukaan oksida besi, dan kerja mereka telah mendedahkan bahawa molekul air boleh membentuk struktur kompleks yang mengingatkan jambatan, yang memainkan peranan penting ketika datang ke tindak balas kimia di permukaan.

Ciri khas air

"Apa yang membuat molekul air unik adalah mereka boleh membentuk bon jambatan hidrogen," jelas Prof. Gareth Parkinson dari Institut Fizik Gunaan di TU Wien. "Pengagihan caj elektrik tidak walaupun atom oksigen sedikit dikenakan, sementara atom hidrogen sedikit dikenakan secara positif." Akibatnya, ikatan boleh membentuk antara molekul air - ikatan hidrogen jambatan yang terkenal - atau bahkan di antara molekul air dan jenis molekul lain.

Kesan ini bervariasi. Sebagai contoh, bon jambatan hidrogen adalah sebab air perlu mencapai suhu tinggi 100 ° C sebelum ia mendidih. Mereka juga merupakan faktor utama dalam struktur protein.

Ikatan-ikatan ini bahkan memainkan masa dan masa untuk sekali lagi untuk menyatakan sepenuhnya tuntutan tidak saintifik, kerana orang mendakwa mereka membenarkan 'maklumat' yang misteri disimpan di dalam air. Ini adalah mustahil secara fizikal kerana bon jambatan hidrogen tidak terlalu kuat sama sekali dan dipecahkan lagi dalam kedua pecahan dalam air cair. Walau bagaimanapun, anda dapat melihat keputusan yang sangat berbeza apabila molekul air terkumpul di permukaan, di mana struktur yang sangat kompleks dan stabil terbentuk pada suhu rendah.

Alam kemungkinan

"Telah ada tanda-tanda tidak langsung mengenai struktur struktur ini," kata Ulrike Diebold (TU Wien). "Tetapi untuk memastikan struktur air yang dapat dilihat pada permukaan oksida besi, kita harus mengoptimumkan teknik pengukuran yang paling baik dan lebih baik dan dapat mendorong batas-batas apa yang mungkin."

Untuk memulakan, jet molekul air diletupkan ke permukaan dalam vakum pada suhu rendah. Permukaan kemudiannya dipanaskan sehingga suhu sekitar -30 ° C, menyebabkan struktur air secara beransur-ansur dipecahkan. Molekul air melepaskan dari permukaan satu demi satu dan dikumpulkan oleh pengesan. "Kita boleh mengukur dengan tepat berapa banyak molekul air yang meninggalkan permukaan pada suhu tertentu, kemudian kita dapat mengambil maklumat ini untuk mengolah tenaga ikatan, yang seterusnya membolehkan kita mengenali jenis struktur molekul yang kita hadapi," terang Gareth Parkinson.

Pada masa yang sama, mikroskop berprestasi tinggi, getaran khas, digunakan untuk menghasilkan imej resolusi tinggi permukaan, supaya struktur air sebenarnya dapat dilihat. Di samping itu, simulasi komputer yang canggih telah dibangunkan sebagai cara untuk menerangkan kedudukan geometri molekul air di peringkat kuantum. "Akhir sekali, kami mempunyai tiga alat yang boleh digunakan untuk mengkaji struktur air, dan itulah yang diperlukan jika anda ingin mendapatkan hasil yang boleh dipercayai," kata Gareth Parkinson. "Ketiga-tiga analisis itu hampir sempurna, meninggalkan kami untuk menyimpulkan dengan penuh keyakinan bahawa kita sekarang memahami pembentukan struktur air pada permukaan besi oksida."

Bukti menunjukkan bahawa beberapa struktur dibentuk: jarang sekali bahawa satu molekul air hanya duduk di permukaan sahaja, dengan molekul air malah cenderung untuk berkumpul berpasangan atau kumpulan tiga. Kemudian anda mempunyai struktur yang lebih kompleks yang terdiri daripada enam atau lapan molekul, yang merangkumi permukaan oksida besi seperti jambatan elips melengkung.

"Objektif utama kami adalah untuk membangunkan kaedah analisis sehingga kita dapat memperoleh bukti struktur molekul yang tidak dapat disangkal. Dan itulah yang kami lakukan," kata Ulrike Diebold. "Kaedah yang digunakan di sini untuk besi oksida juga boleh digunakan untuk bahan lain."

Para saintis yang memeriksa semula data dari

Para saintis yang memeriksa semula data dari misi lama membawa pandangan baru kepada persoalan mengujakan sama ada bulan bulan Jupiter Europa mempunyai bahan untuk menyokong kehidupan. Data ini memberikan bukti bebas bahawa takungan air cair bawah permukaan bulan boleh membebaskan bulu-bulatan wap air di atas kerang icynya.

Data yang dikumpul oleh kapal angkasa Galileo NASA pada tahun 1997 telah dilancarkan melalui model komputer baru dan canggih untuk membongkar misteri - selekoh di kawasan themagnetic yang ringkas - yang telah tidak dijelaskan sehingga kini. Imej ultraviolet sebelumnya dari Teleskop Angkasa Hubble NASA pada tahun 2012 mencadangkan kehadiran bulu-bulu, tetapi analisis baru ini menggunakan data yang dikumpulkan lebih dekat dengan sumber dan dianggap kuat, menyokong sokongan untuk bulu mata. Penemuan ini muncul dalam edisi Isnin mengenai jurnal Nature Astronomy.

Penyelidikan ini diketuai oleh Xianzhe Jia, ahli fizik angkasa di University of Michigan di Ann Arbor dan pengarang utama artikel jurnal. Jia juga penyiasat bersama untuk dua instrumen yang akan mengembara di Europa Clipper, misi yang akan datang NASA untuk meneroka kebiasaan berpotensi bulan.

"Data ada di sana, tetapi kami memerlukan pemodelan yang canggih untuk memahami pemerhatian," kata Jia.

Pasukan Jia diilhamkan untuk menyelam semula data Galileo oleh Melissa McGrath dari Institut SETI di Mountain View, California. Seorang ahli sains Europa Clipper, McGrath menyampaikan persembahan kepada ahli sains pasukan, yang menonjolkan pengamatan Hubble lain di Europa.

"Salah satu lokasi yang dia namakan berbunyi loceng, Galileo benar-benar melancarkan lokasi itu, dan ia adalah yang paling dekat dengan kami. Kami menyedari kami terpaksa kembali," kata Jia. "Kami perlu melihat sama ada terdapat apa-apa dalam data yang boleh memberitahu kami sama ada atau tidak terdapat bulu mata."

Pada masa terbang terbang 1997, kira-kira 124 kilometer (200 kilometer) di atas permukaan Europa, pasukan Galileo tidak mengesyaki kapal angkasa itu mungkin meragut pelepasan bulu dari bulan berais. Sekarang, Jia dan pasukannya percaya, jalannya adalah kebetulan.

Apabila mereka meneliti maklumat yang dikumpulkan semasa itu 21 tahun lalu, data magnetometer resolusi tinggi menunjukkan sesuatu yang pelik. Menggambar apa yang telah dipelajari oleh saintis daripada meneroka gumpalan di bulan Saturnus Enceladus - bahawa bahan di dalam bulu mata menjadi terionisasi dan meninggalkan tamparan ciri dalam medan magnet - mereka tahu apa yang perlu dicari. Dan di sana ia berada di Eropah - selekoh dan lekukan setempat dalam medan magnet yang tidak pernah dijelaskan.

Galileo membawa Spektrometer Wave Plasma yang kuat untuk mengukur gelombang plasma yang disebabkan oleh zarah-zarah yang dikenakan pada gas di sekeliling suasana Europa. Pasukan Jia menarik data itu juga, dan ia juga muncul untuk membalikkan teori plume.

Tetapi angka sahaja tidak dapat melukis keseluruhan gambar. Jia melapiskan magnetometri dan tandatangan gelombang plasma ke model 3D baru yang dibangunkan oleh pasukannya di University of Michigan, yang mensimulasikan interaksi plasma dengan badan sistem solar. Bahan terakhir ialah data dari Hubble yang mencadangkan dimensi kemungkinan bom.

Hasil yang muncul, dengan plum simulasi, adalah perlawanan ke medan magnet dan tandatangan plasma pasukan ditarik dari data Galileo.

"Kini terdapat terlalu banyak bukti untuk membuang aroma di Europa," kata Robert Pappalardo, ahli sains projek Europa Clipper di Makmal Jet Propulsion NASA di Pasadena, California. "Keputusan ini menjadikan bulu mata lebih nyata dan, bagi saya, adalah titik tipis. Ini tidak lagi membeku pada gambar jauh."

Penemuan ini adalah berita baik untuk misi Europa Clipper, yang boleh dilancarkan pada awal bulan Jun 2022. Dari orbitnya pada Jupiter, Europa Clipper akan berlayar dekat dengan bulan dalam flybys dengan ketinggian rendah. Jika bulu-bulu memang memuntahkan wap dari lautan Eropah atau tasik bawah tanah, Europa Clipper boleh mencuba zarah beku dan zarah debu. Pasukan misi sedang bersiap-sedia untuk melihat laluan orbital yang berpotensi, dan penyelidikan baru akan dimainkan dalam perbincangan tersebut.

"Jika terdapat bumerik, dan kita boleh secara langsung mencontohi apa yang datang dari kawasan pedalaman Europa, maka kita dapat dengan mudah mendapatkan sama ada Europa mempunyai ramuan untuk hidup," kata Pappalardo. "Itulah misi selepas itu. Itu gambaran yang besar."

JPL menguruskan misi Europa Clipper untuk Direktorat Sains Misi agensi.

Water molecules exist in two different forms with almost identical physical properties

Water molecules exist in two different forms with almost identical physical properties. For the first time, researchers have succeeded in separating the two forms to show that they can exhibit different chemical reactivities. These results were reported by researchers from the University of Basel and their colleagues in Hamburg in the scientific journal Nature Communications.

From a chemical perspective, water is a molecule in which a single oxygen atom is linked to two hydrogen atoms. It is less well known that water exists in two different forms (isomers) at the molecular level. The difference lies in the relative orientation of the nuclear spins of the two hydrogen atoms. Depending on whether the spins are aligned in the same or opposite direction, one refers to ortho- or para-water.

Experiments with sorted water molecules

The research group headed by Professor Stefan Willitsch from the University of Basel's Department of Chemistry has investigated how the two forms of water differ in terms of their chemical reactivity -- their ability to undergo a chemical reaction. Both isomers have almost identical physical properties which makes their separation particularly challenging.

This separation was made possible by a method based on electric fields developed by Professor Jochen Küpper from the Hamburg Center for Free-Electron Laser Science. Using this approach, the researchers were able to initiate controlled reactions between the "pre-sorted" water isomers and ultracold diazenylium ions ("protonated nitrogen") held in a trap. During this process, a diazenylium ion transfers its proton to a water molecule. This reaction is also observed in the chemistry of interstellar space.

Increased reactivity

It was demonstrated that para-water reacts about 25% faster than ortho-water. This effect can be explained in terms of the nuclear spin also influencing the rotation of the water molecules. As a result, different attractive forces act between the reaction partners. Para-water is able to attract its reaction partner more strongly than the ortho-form, which leads to an increased chemical reactivity. Computer simulations confirmed these experimental findings.

Molekul air wujud dalam dua bentuk berbeza dengan sifat fizikal hampir sama.

Molekul air wujud dalam dua bentuk berbeza dengan sifat fizikal hampir sama. Untuk pertama kalinya, para penyelidik telah berjaya memisahkan dua bentuk untuk menunjukkan bahawa mereka dapat memperlihatkan reaktiviti kimia yang berlainan. Hasil ini dilaporkan oleh para penyelidik dari University of Basel dan rekan-rekannya di Hamburg dalam jurnal ilmiah Nature Communications.

Dari perspektif kimia, air adalah molekul di mana satu atom oksigen dikaitkan dengan dua atom hidrogen. Tidak diketahui dengan jelas bahawa air wujud dalam dua bentuk berbeza (isomer) pada tahap molekul. Perbezaannya terletak pada orientasi relatif putaran nuklear kedua-dua atom hidrogen. Bergantung kepada sama ada putaran itu sejajar dengan arah yang sama atau bertentangan, satu merujuk kepada ortho- atau para-air.

Eksperimen dengan molekul air yang disusun

Kumpulan penyelidikan yang diketuai oleh Profesor Stefan Willitsch dari Jabatan Kimia Universiti Basel telah menyiasat bagaimana kedua-dua bentuk air berbeza dari segi reaktiviti kimia mereka - kemampuan mereka untuk menjalani tindak balas kimia. Kedua-dua isomer mempunyai ciri-ciri fizikal hampir sama sekali yang menjadikan pemisahan mereka sangat mencabar.

Pemisahan ini dibuat dengan kaedah berdasarkan medan elektrik yang dikembangkan oleh Profesor Jochen Küpper dari Pusat Penyelidikan Laser Pusat Elektron Bebas Hamburg. Dengan menggunakan pendekatan ini, penyelidik dapat memulakan reaksi terkawal antara isomer air "pre-sorted" dan ion diazenylium ultracold ("nitrogen protonasi") yang diadakan dalam perangkap. Semasa proses ini, ion diazenylium memindahkan protonnya ke dalam molekul air. Tindak balas ini juga diperhatikan dalam kimia ruang interstellar.

Kereaktifan meningkat

Ia menunjukkan bahawa para-air bertindak balas kira-kira 25% lebih cepat daripada air orto. Kesan ini boleh dijelaskan dari segi spin nuklear juga mempengaruhi putaran molekul air. Akibatnya, daya tarikan yang berlainan berbeza bertindak di antara rakan reaksi. Para-air dapat menarik pasangan reaksinya lebih kuat daripada bentuk orto, yang membawa kepada peningkatan reaktif kimia. Simulasi komputer mengesahkan penemuan percubaan ini.

Dalam eksperimen mereka, penyelidik bekerja dengan molekul pada suhu yang sangat rendah berhampiran dengan titik sifar mutlak (kira-kira -273 ° C). Ini adalah keadaan ideal untuk mempersiapkan keadaan kuantum individu dan menentukan kandungan tenaga molekul, dan menyebabkan reaksi terkawal di antara mereka. Willitsch menerangkan pendekatan percubaan: "Yang lebih baik dapat mengawal keadaan molekul yang terlibat dalam reaksi kimia, semakin baik mekanisme dan dinamika reaksi yang lebih baik dapat diselidiki dan difahami."

Keadaan untuk hidup yang masih hidup di planet-planet yang diliputi dalam air lebih cecair daripada yang difikirkan sebelum ini, membuka kemungkinan bahawa dunia air boleh didiami, menurut satu kertas baru dari University of Chicago dan Pennsylvania State University.

Komuniti saintifik sebahagian besarnya mengandaikan bahawa planet-planet yang diliputi dalam lautan yang dalam tidak akan menyokong berbasikal mineral dan gas yang membuat iklim stabil di Bumi, dan dengan itu tidak akan menjadi mesra kepada kehidupan. Tetapi kajian yang diterbitkan pada 30 Ogos di The Astrophysical Journal mendapati bahawa planet-planet lautan boleh tinggal di "tempat yang manis" untuk kebiasaan lebih lama daripada yang diandaikan sebelumnya. Penulis berdasarkan penemuan mereka pada lebih daripada seribu simulasi.

"Ini benar-benar menolak idea yang anda perlukan klon bumi - iaitu planet dengan beberapa daratan dan lautan yang cetek," kata Edwin Kite, penolong profesor geofizik di UChicago dan pengarang utama kajian itu.

Oleh kerana teleskop menjadi lebih baik, para saintis mencari lebih banyak planet yang mengorbit bintang-bintang dalam sistem solar lain. Penemuan sedemikian menghasilkan penyelidikan baru tentang bagaimana kehidupan boleh berpotensi bertahan di planet lain, yang sebahagiannya sangat berbeza dari Bumi - ada yang boleh diliputi sepenuhnya dalam air ratusan batu dalam.

Kerana kehidupan memerlukan masa yang panjang untuk berkembang, dan kerana cahaya dan haba pada planet dapat berubah sebagai bintang bintang mereka, saintis biasanya mencari planet yang mempunyai kedua-dua air dan beberapa cara untuk menjaga iklim mereka stabil dari waktu ke waktu. Kaedah utama yang kita ketahui adalah bagaimana Bumi melakukannya. Sepanjang masa yang panjang, planet kita menyejukkan diri sendiri dengan melepaskan gas rumah hijau ke dalam mineral dan menghangatkan diri dengan melepaskannya melalui gunung berapi.

Tetapi model ini tidak berfungsi di dunia air, dengan air mendalam meliputi batu dan menindas gunung berapi.

Kite, dan pengarang Penn State, Eric Ford, ingin tahu sama ada terdapat cara lain. Mereka menubuhkan simulasi dengan beribu-ribu planet yang dijana secara rawak, dan mengesan evolusi iklim mereka selama berbilion tahun.

"Kejutannya adalah bahawa kebanyakan daripada mereka kekal stabil selama lebih daripada satu bilion tahun, hanya dengan nasib malang," kata Kite. "Tebakan terbaik kami adalah bahawa ia adalah atas 10 peratus daripada mereka."

Planet bertuah ini duduk di lokasi yang betul di sekeliling bintang mereka. Mereka berlaku mempunyai jumlah karbon yang sesuai, dan mereka tidak mempunyai terlalu banyak mineral dan unsur dari kerak yang dibubarkan di lautan yang akan menarik karbon dari atmosfera. Mereka mempunyai air yang mencukupi dari permulaan, dan mereka menumpahkan karbon di antara atmosfera dan lautan sahaja, yang dalam kepekatan yang betul cukup untuk menjaga keadaan stabil.

"Berapa banyak masa yang ada planet pada dasarnya bergantung kepada karbon dioksida dan bagaimana ia dibahagikan antara lautan, atmosfer dan batu pada tahun-tahun awalnya," kata Kite. "Ia seolah-olah ada cara untuk mengekalkan sebuah planet yang boleh dihuni jangka panjang tanpa berbasikal geokimia yang kita lihat di Bumi."

Simulasi menganggap bintang-bintang yang seperti kita sendiri, tetapi hasilnya optimis untuk bintang kerdil merah, kata Kite. Planet-planet dalam sistem kerdil merah difikirkan sebagai calon yang menjanjikan untuk memupuk kehidupan kerana bintang-bintang ini menjadi lebih cerah dari matahari kita - memberikan kehidupan masa yang lebih lama untuk bermula. Keadaan yang sama yang dimuatkan dalam kertas ini boleh digunakan untuk planet-planet di sekitar kerdil merah, mereka berkata: Secara teorinya, semua yang anda perlukan adalah cahaya bintang yang mantap.

Menggunakan model yang dibangunkan di JRC, saintis telah berjaya menyimulasikan arus jangka panjang Laut Hitam, kandungan air masin dan suhu untuk kali pertama.

Suhu rata-rata permukaan Laut Hitam mungkin tidak meningkat, menurut hasil mengejutkan kajian baru dari JRC.

Kajian ini menggunakan model untuk mensimulasikan perubahan suhu yang mungkin dan meramalkan trend jangka panjang dalam hidrodinamika Laut Hitam.

Walaupun permukaan menunjukkan tiada trend pemanasan jangka panjang, simulasi yang sama juga menunjukkan bahawa suhu purata di 50 meter di bawah permukaan mungkin meningkat.

Laut Hitam mempunyai keadaan semula jadi yang unik seperti keseimbangan air bersih bersih dan arus tempatan yang sangat spesifik. Data pemantauan mengenai perubahan suhu berubah-ubah dan terhad. Oleh itu, tidak jelas apakah kesan perubahan iklim pada suhu air Laut Hitam.

Laut telah mengalami kemerosotan ekologi yang ketara sejak tahun 1970-an, disebabkan terutamanya oleh pencemaran, penangkapan ikan yang berlebihan dan perubahan iklim semulajadi. Trend pemetaan dalam ekosistemnya dan mensimulasikan senario masa depan adalah penting untuk memahami bagaimana sifat-sifat Laut dapat berkembang pada masa depan akibat perubahan iklim dan keputusan dasar.

Penemuan utama

Simulasi dalam kajian ini, yang meliputi lima dekad, tidak menunjukkan trend jangka panjang yang signifikan dalam suhu air permukaan rata-rata Laut Hitam. Kekurangan trend ini merupakan hasil yang sepenuhnya baru berdasarkan simulasi jangka panjang yang sebelum ini tidak berjaya dilaksanakan.

Simulasi dijalankan untuk tempoh penuh dari tahun 1960 - 2015 dan hasilnya diperiksa terhadap data yang diketahui, baik dari maklumat satelit yang tersedia dalam tempoh dua puluh tahun yang lalu dan kurang lengkap data dari dekad yang terdahulu.

Sebelum menyiapkan kajian ini, saintis telah bergantung kepada data suhu permukaan yang jarang dari pelayaran kapal untuk memahami sifat-sifat Laut pada dekad-dekad yang terdahulu.

Walau bagaimanapun, beberapa titik data yang wujud untuk tempoh ini belum cukup untuk membuktikan trend yang menentukan. Malah, dalam dekad antara 1966 dan 1975 terdapat hampir tiada data pemerhatian yang boleh didapati sama sekali.

Keputusan simulasi, semasa mengisi jurang, juga mengejutkan para saintis yang mengharapkan untuk melihat sekurang-kurangnya beberapa trend pemanasan antara tahun 1960 dan 2015. Hasilnya juga berbeza dengan simulasi sebelumnya Laut Mediterranean yang berdekatan, yang semakin hangat.

Para saintis juga terkejut mendapati aliran menurun yang signifikan dalam kandungan garam permukaan 0.02% setahun, sekali lagi berbeza dengan salinitas permukaan yang semakin meningkat yang terdapat di Mediterranean. Simulasi mendapati tiada korelasi individu antara garam dan kelajuan angin / arah, atau sesungguhnya dengan peningkatan input air tawar dari banyak sungai yang berlari ke Laut Hitam.

Ini menunjukkan bahawa kombinasi keadaan cuaca bertanggungjawab untuk trend ini.

Tambahan pula, kajian itu mengenal pasti tiga tempoh yang berbeza di mana terdapat peralihan yang ketara dalam air garam dan sifat-sifat suhu Laut Hitam - 1960-1970, 1970-1995 dan 1995-2015. Ini mungkin berkaitan dengan perubahan dalam arus laut, kerana tempoh tersebut juga dicirikan oleh perubahan ketara daripada peredaran semasa yang lemah dan terputus dalam tempoh pertama, kepada peredaran utama 'Rim Semasa' yang utama dalam tempoh kedua dan ketiga.

Sepanjang tempoh simulasi penuh, pengukuhan peredaran ini dapat dilihat, disertai oleh pembentukan eddies kecil yang dilembagakan ke arah aliran semasa.

Gambar yang lebih besar

Bumi semakin hangat, tetapi ini tidak berlaku seragam di seluruh planet ini dan sesetengah kawasan lebih panas daripada yang lain. Oleh itu, sementara Laut Hitam mungkin tidak terjejas dengan kuat, ini mungkin dikompensasi oleh kawasan lain yang memanaskan pada kadar yang lebih cepat daripada dunia secara keseluruhan.

Sebagai contoh, perairan permukaan laut berhampiran Texas apabila Hurricane Harvey mendera ke Houston adalah antara yang paling hangat di bumi.

Walaupun ia mungkin terdengar seperti berita baik bahawa tidak ada peningkatan jangka panjang dalam suhu air permukaan Laut Hitam, ini tidak bermakna ia tidak terjejas oleh pemanasan global. Kesan-kesan ini mungkin tersembunyi atau dikurangkan oleh fakta bahawa suhu udara di rantau ini adalah pemanasan.

Sesungguhnya, kajian ini juga meninjau tren suhu purata pada kedalaman spesifik dan mendapati trend positif pada 50 meter di bawah permukaan, yang menunjukkan pemanasan perairan yang lebih mendalam sebelum lapisan permukaan.

Latar Belakang

Beberapa keadaan semulajadi yang unik di Laut Hitam yang terkenal: apa yang dikenali sebagai 'Rim Current' yang beredar di perimeter Laut; Lapisan Perantaraan Dingin (CIL) perairan di bawah paras permukaan; dan paras air anoksik yang tinggi, yang membentuk lebih daripada 90% daripada jumlah air dalam lembapan.