Connect with us

Ilmu

Sensor kapasitansi untuk mempelajari kadar air bukit pasir

Published

on

Gurun mungkin tampak tidak aktif dan tidak bernyawa, tetapi sebenarnya mereka hidup. Bukit pasir, khususnya, cenderung tumbuh dan berpindah dari satu tempat ke tempat lain — dan menurut proyek penelitian selama beberapa dekade, mereka juga menghirup udara lembab.

Jin Shu, Ph.D. 14, pemindaian bukit pasir. Kredit gambar: Universitas Cornell.

Untuk pertama kalinya, hasil menunjukkan bagaimana kelembaban menembus biji-bijian dan bubuk dan dapat memiliki aplikasi yang luas di luar gurun, dalam pertanian dan pengolahan makanan, penelitian farmasi, dan eksplorasi planet.

Makalah tim telah diterbitkan di Jurnal Penelitian Geofisika – Permukaan Bumi Pada 21 MaretST2022.

Di bawah bimbingan Michelle Loge, penulis utama studi ini, dan profesor teknik mesin dan kedirgantaraan di College of Engineering, proyek ini mencakup waktu yang lama dan melintasi berbagai medan. Ini dimulai hampir empat dekade lalu ketika Log mempelajari perilaku gas, cairan, dan partikel padat.

Logue ingin mengukur zat dengan sensitivitas yang lebih tinggi, jadi dia dan murid-muridnya merancang bentuk instrumen baru yang dikenal sebagai sensor kapasitansi, yang menggunakan banyak sensor untuk merekam segala sesuatu mulai dari konsentrasi padat hingga kecepatan hingga kadar air. Semua ini dapat dilakukan dengan akurasi spasial yang tak tertandingi.

Di Universitas Utah, seorang rekan Luge telah menyarankan teknik yang mungkin berguna untuk mencitrakan massa es gunung dan mengevaluasi kemungkinan longsoran.

Selanjutnya, Log pergi ke garasinya, mengambil beberapa tentakel dan mengujinya dalam badai salju. Dia segera membentuk kemitraan dengan sebuah perusahaan, bernama Capacitec Inc., untuk menggabungkan keterampilan mereka masing-masing di bidang elektronik dan teknik. Probe kaskade juga terbukti berguna dalam penelitian hidrologi.

READ  Tonton (dan dengarkan) bagaimana Diligence Rover NASA mengambil potret diri pertamanya

Pada awal 2000-an, Luge mulai berkolaborasi dengan Ahmed Ould El Mokhtar dari Universitas Nantes, Prancis, menggunakan sensor untuk mempelajari kadar air bukit pasir untuk lebih memahami proses konversi lahan pertanian menjadi gurun – minat yang semakin mendesak. dengan meningkatnya perubahan iklim global.

Status log,Masa depan bumi, jika kita terus seperti ini, adalah gurun. “

Sementara sensor lain dapat mengidentifikasi material dalam jumlah besar, probe LOG masuk lebih dalam dan lebih dalam dan mengumpulkan data dalam skala milimeter untuk menentukan jumlah pasti kelembapan dan kepadatan pasir yang ada.

Beberapa modifikasi diperlukan agar sensor dapat beroperasi di lingkungan baru. Akibatnya, proses coba-coba selama satu dekade ini dimulai, dan Luge mulai melakukan perjalanan berkala ke gurun Mauritania dan Qatar, sehingga bereksperimen dengan berbagai versi penyelidikan.

Pada akhirnya, probe mengungkapkan penetrasi pasir, yang terdiri dari sejumlah kecil udara yang merembes melaluinya. Studi awal menunjukkan bahwa rembesan jenis ini ada di bukit pasir, tetapi belum ada yang bisa membuktikannya.

Angin mengalir di atas bukit pasir, dan sebagai hasilnya menciptakan ketidakseimbangan tekanan lokal, secara harfiah memaksa udara masuk dan keluar dari pasir. Jadi pasir bernafas, seperti organisme bernafas.

Michelle Loge, Profesor Teknik Mesin dan Dirgantara, Universitas Cornell

Meskipun suhu tinggi, apa yang disebut “bernapas” memungkinkan mikroba untuk bertahan hidup di kedalaman bukit pasir yang sangat kering. Selama beberapa dekade terakhir, Luge telah bekerja erat dengan Anthony Hay, asisten profesor mikrobiologi di Fakultas Pertanian dan Ilmu Kehidupan, untuk mendapatkan wawasan yang lebih baik tentang bagaimana mikroba dapat membantu menyelesaikan bukit pasir dan mencegahnya menyerang jalan dan infrastruktur.

READ  Misi Apollo 11 ke Bulan Bisa Menghentikan Kehidupan Bumi

Lebih lanjut, Luge dan timnya menentukan bahwa permukaan gurun cenderung bertukar lebih sedikit uap air dengan udara daripada yang diperkirakan, dan bahwa penguapan air dari butiran pasir individu bertindak sebagai reaksi kimia yang lambat.

Sebagian besar data mereka dikumpulkan pada tahun 2011, tetapi Lug dan kolaboratornya membutuhkan waktu 10 tahun lagi untuk memahami temuan mereka, seperti mengidentifikasi gangguan tingkat permukaan yang mendorong gelombang kelembaban transien atau nonlinier untuk bersirkulasi ke bawah melalui bukit pasir dengan kecepatan tinggi. .

Kami dapat mempublikasikan data dari 10 tahun yang lalu untuk melaporkan keakuratan pendekatan kami. Tapi itu tidak memuaskan sampai kami mengerti apa yang sedang terjadi. Tidak ada yang pernah melakukan hal seperti ini sebelumnya. Ini adalah pertama kalinya tingkat kelembaban rendah dapat diukur.

Michelle Loge, Profesor Teknik Mesin dan Dirgantara, Universitas Cornell

Para ilmuwan mengantisipasi bahwa penyelidikan mereka akan memiliki banyak aplikasi — mulai dari mempelajari bagaimana tanah menyerap atau mengalirkan air di pertanian, hingga mengkalibrasi pengamatan satelit di atas gurun, hingga memeriksa lautan di luar bumi yang mungkin mengandung sejumlah kecil air. Ini bukan pertama kalinya penelitian Luge pergi ke luar angkasa.

Namun, mungkin aplikasi yang paling mendesak adalah pendeteksian kontaminasi kelembaban yang ada dalam sediaan farmasi. Sejak 2018, Louge telah bekerja dengan Merck untuk memanfaatkan sensor dalam manufaktur berkelanjutan. Ini telah dilihat sebagai sistem yang lebih cepat, lebih efisien dan ramah anggaran dibandingkan dengan manufaktur batch.

Jika Anda ingin melakukan manufaktur berkelanjutan, Anda perlu memiliki sensor yang memungkinkan Anda, sebagai fungsi waktu, dan di mana pun itu penting, untuk memeriksa apakah Anda memiliki perilaku yang benar untuk proses Anda..

Michelle Loge, Profesor Teknik Mesin dan Dirgantara, Universitas Cornell

Rekan penulis studi adalah Walad Al-Mukhtar; Jin Shu, Ph.D. 14; dan Alexandre Vallance dan Patrick Chassel dari Universitas Rennes, Prancis.

READ  Ilmuwan Menyelidiki Jejak Kaki Dinosaurus di Wales

Studi ini didukung secara finansial oleh Qatar Foundation.

Referensi jurnal:

log, saya, dan lain-lain. (2022) Transportasi uap air melintasi permukaan berpasir kering – kopling termal nonlinier, adveksi berpori yang digerakkan oleh angin, gelombang bawah permukaan, dan pertukaran dengan lapisan batas atmosfer. permukaan bumi JGR. doi.org/10.1029/2021JF006490.

sumber: https://www.cornell.edu/

Continue Reading
Click to comment

Leave a Reply

Alamat email Anda tidak akan dipublikasikan.

Ilmu

Lihat pasangan galaksi menakjubkan yang ditangkap oleh Teleskop Hubble ini

Published

on

Pada hari Senin, NASA merilis gambar baru yang menakjubkan dari dua galaksi untuk memulai minggu terakhir Galaksi Galaksi. Gambar yang diambil oleh Teleskop Luar Angkasa Hubble menunjukkan galaksi elips NGC 541 dan galaksi kerdil tidak beraturan pembentuk bintang yang tidak biasa yang dikenal sebagai Objek Minkowski (objek kebiruan di kiri bawah NGC 541).

Distinguished Space Observatory sedang memantau Object Minkowski dan NGC 541 untuk lebih memahami bagaimana pembentukan bintang terjadi di wilayah ini, jenis pembentukan bintang yang terjadi, dan karakteristik jet yang menyebabkannya, tulis NASA dalam sebuah blog.

Pancaran radio dari NGC 541 kemungkinan mengarah pada pembentukan bintang di tubuh Minkowski, yang berusia sekitar 7,5 juta tahun dan terdiri dari sekitar 20 juta bintang.

Menurut NASA, galaksi radio seperti NGC 541 dikelilingi oleh lingkaran cahaya gas dan/atau puing-puing dari peristiwa penggabungan baru-baru ini, yang mungkin telah memicu aktivitas radio galaksi. Aliran jet menjadi gas hangat dengan kepadatan sedang di sekitar galaksi dan kejutannya memampatkan dan memanaskan gas, mengaktifkan atau mengionisasinya.

Ketika gas terionisasi kembali dari keadaan energi yang lebih tinggi ke keadaan energi yang lebih rendah, energi meninggalkan awan dalam bentuk radiasi. Ketika awan mendingin, mereka runtuh dan memunculkan bintang-bintang.

READ  Pelajari tentang mobil masa depan yang akan mengangkut astronot NASA

Continue Reading

Ilmu

Ilmuwan Harvard Mengungkap Perjalanan Melalui Lubang Cacing

Published

on

Gambar Getty

Pengunjung museum Astrologi Shanghai di Shanghai, China lintas

Nationalgeographic.co.id—Ilmuwan Universitas Harvard percaya bahwa perjalanan melalui lubang cacing atau lubang cacing, menembus ruang dan waktu adalah mungkin dan mungkin. Namun, perjalanannya akan lebih lama jika dibandingkan dengan perjalanan langsung.

Daniel Jafferis, dari Universitas Harvard, yang menulis bekerja sama dengan Ping Gao, juga dari Harvard dan Aron Wall dari Universitas Stanford telah mempresentasikan kemungkinan tersebut pada pertemuan American Physical Society. Menurut mereka, meski bisa dilakukan, namun perjalanan melalui lubang cacing adalah pekerjaan yang sia-sia.

“Butuh waktu lebih lama untuk melewati lubang cacing ini daripada pergi langsung, jadi mereka tidak terlalu berguna untuk perjalanan ruang angkasa,” kata Jafferis.

“Jadi, jangan mengemas tas Anda untuk perjalanan ke sisi lain galaksi. Meskipun secara teori mungkin, tidak ada gunanya bagi manusia untuk bepergian.”

Seperti diketahui, wormhole atau lubang cacing adalah konsep terowongan melengkung dalam ruang dan waktu. Terowongan dapat menghubungkan tempat-tempat yang jauh.

Dalam konsep teori relativitas kuantum, alam semesta melengkung dan mencoba membayangkannya seperti permukaan bola. Dan untuk mencapai sisi lain, perlu untuk melakukan perjalanan di sekitar permukaan bola. Nah, lubang cacing adalah sebuah konsep dalam teori yang menembus langsung ke sisi lain alam semesta.

Sejauh ini, lubang cacing dianggap sebagai jalan pintas untuk mencapai sisi lain alam semesta. Itu karena memiliki jarak yang lebih pendek daripada harus mengitari kelengkungan alam semesta.

Namun, menurut Daniel Jafferis, salah satu peneliti di Harvard University dan rekan-rekannya, meskipun jaraknya lebih pendek, melewati lubang cacing sebenarnya memakan waktu lebih lama daripada jika Anda melakukan perjalanan langsung ke sisi lain alam semesta.

READ  Tanda-tanda kehidupan di Mars? Penjelajah ketekunan memulai pencarian

Teori baru ini terinspirasi ketika Jafferis mulai berpikir tentang dua lubang hitam yang terjerat di tingkat kuantum. Sebagaimana dirumuskan dalam korespondensi dengan Juan Maldacena, ilmuwan dari Institute for Advanced Study dan Lenny Susskind dari Stanford.

Ilustrasi 3D lubang cacing.

Rost-9D

Ilustrasi 3D lubang cacing.



KONTEN YANG DIPROMOSI

Video Unggulan


Continue Reading

Ilmu

Survei CHES dapat mendeteksi planet ekstrasurya dalam jarak puluhan tahun cahaya dari Bumi menggunakan astrometri

Published

on

Kesan seniman dari Observatorium Gaia Badan Antariksa Eropa. Kredit: ESA

NASA menunjukkan bahwa 5.030 exoplanet telah dikonfirmasi dalam 3.772 sistem, sementara 8.974 kandidat lainnya sedang menunggu konfirmasi. Dengan ketersediaan instrumen generasi berikutnya seperti James Webb Space Telescope (JWST) online, jumlah dan keragaman exoplanet yang dikonfirmasi diperkirakan akan tumbuh secara eksponensial. Secara khusus, para astronom memprediksi bahwa jumlah planet terestrial dan super-Bumi yang diketahui akan meningkat secara dramatis.


Di tahun-tahun mendatang, peluang untuk studi exoplanet akan meningkat secara eksponensial dengan ditemukannya ribuan exoplanet lainnya. Dalam sebuah studi baru-baru ini, sebuah tim yang dipimpin oleh Akademi Ilmu Pengetahuan China (CAS) menjelaskan konsep baru untuk teleskop luar angkasa yang dikenal sebagai Closeby Habitable Exoplanet Survey (CHES). Observatorium yang diusulkan akan mencari planet mirip Bumi di zona layak huni (HZs) Bintang seperti matahari dalam 33 tahun cahaya (10 parsec) menggunakan metode yang dikenal sebagai astrometri relatif parsial-detik.

Cabang astronomi yang dikenal sebagai astronomi terdiri dari membuat pengukuran yang akurat dari posisi dan gerakan benda langit yang sesuai dengan membandingkannya dengan bintang referensi di latar belakang. Contoh metode ini termasuk Observatorium Gaia Badan Antariksa Eropa, yang telah mengukur pergerakan satu miliar bintang di Bima Sakti (ditambah 500.000 quasar jauh) sejak 2013. Data ini akan digunakan untuk membuat peta 3D paling akurat dari galaksi kita. pernah dibuat. hilang.

Dalam hal ini, para peneliti dari Chinese Academy of Sciences (CAS) dan beberapa observatorium dan universitas China menyarankan a teleskop luar angkasa Pengukuran astronomi resolusi tinggi dari bintang mirip matahari diperlukan untuk menemukan exoplanet yang mengorbit mereka. Misi CHES yang diusulkan akan beroperasi di titik Lagrangian antara Matahari dan Bumi L2 – tempat Teleskop Luar Angkasa James Webb (JWST) NASA saat ini berada – dan akan mengamati bintang target selama lima tahun. Target ini akan mencakup 100 bintang dalam jarak 33 tahun cahaya dari tata surya milik tipe F, G dan K.

READ  Pelajari tentang mobil masa depan yang akan mengangkut astronot NASA

Sementara bintang tipe F (katai kuning dan putih) lebih panas, lebih terang, dan lebih masif dari Matahari kita, bintang tipe G (katai kuning) sesuai dengan Matahari kita – bintang deret utama G2V. Sementara itu, bintang tipe K (katai jingga) sedikit lebih gelap, lebih dingin, dan kurang masif dari Matahari kita. Untuk setiap bintang yang diamatinya, CHES akan mengukur gangguan dinamis kecil yang disebabkan oleh eksoplanet yang mengorbit Tata Surya, yang akan memberikan perkiraan akurat tentang massa dan periode orbitnya.

Sebagai observatorium luar angkasa, CHES tidak akan terganggu oleh pergerakan Bumi dan atmosfer dan akan mampu membuat pengukuran astronomi yang cukup akurat untuk jatuh dalam bidang detik busur yang tepat. Jianghui Ji adalah profesor di CAS Major Planetary Science Laboratory di Nanjing, University of Science and Technology, dan penulis utama studi tersebut. Seperti yang dia katakan kepada Universe Today melalui email:

“Untuk planet dengan massa Bumi 1 AU di sekitar bintang tipe matahari 10 pc, fluktuasi astrometri bintang yang disebabkan oleh Bumi Kembar adalah 0,3 mikrodetik. Oleh karena itu, laju mikrodetik perlu diukur. Astrometri relatif untuk CHES dapat diukur. Pemisahan sudut tingkat mikrodetik yang akurat antara satu bintang target dan 6-8 bintang referensi. Berdasarkan pengukuran perubahan kecil ini, kami dapat mendeteksi jika ada planet terestrial di sekitar mereka.”

Secara khusus, CHES akan melakukan pengukuran langsung pertama dari massa dan kemiringan sebenarnya Bumi dan isotop super-Bumi yang mengorbit dalam HZ bintang mereka dan dianggap “layak huni.” Dr. Ji mengatakan muatan utama untuk misi tersebut adalah cermin berkualitas tinggi dengan diameter 1,2 meter (ft) dan bidang pandang (FOV) 0,44° x 0,44°. Cermin ini adalah bagian dari sistem anagram tiga sumbu (TMA), di mana tiga cermin melengkung digunakan untuk mengurangi aberasi optik.

CHES juga mengandalkan Mosaic Charge-Coupled Devices (CCDs) dan teknologi pengukuran laser untuk melakukan pengukuran astronomis dalam rentang 500nm ~ 900nm – termasuk cahaya tampak dan spektrum inframerah-dekat. Kemampuan ini akan memberikan keuntungan yang signifikan atas metode transit, yang masih merupakan metode yang paling banyak digunakan dan efektif untuk menemukan exoplanet. Dalam metode ini, bintang dipantau untuk penurunan luminositas secara berkala, yang merupakan indikator kemungkinan sebuah planet melintas di depan bintang (alias transit) relatif terhadap pengamat.

READ  Tonton (dan dengarkan) bagaimana Diligence Rover NASA mengambil potret diri pertamanya

Selain itu, CHES akan membantu transisi yang saat ini terjadi dalam studi exoplanet, karena fokusnya bergeser dari proses penemuan ke karakterisasi. Seperti yang dijelaskan oleh Dr. A:

“Pertama, CHES akan melakukan survei komprehensif terhadap bintang surya terdekat dalam jarak 10 bagian dari kita dan mendeteksi semua planet mirip Bumi di zona layak huni melalui astrometri, jika metode transit (seperti TESS atau PLATO) tidak memungkinkan. [This] Ini membutuhkan mengorbit tepi planet sehubungan dengan garis pandang pengamat.

Kedua, CHES akan memberikan pengukuran langsung pertama dari massa sebenarnya dari “Bumi kembar” kita dan Bumi super yang mengorbit bintang tetangga kita, di mana massa planet sangat penting untuk mengkarakterisasi sebuah planet. [transit method] Mereka umumnya dapat memberikan radius planet dan harus dikonfirmasi dengan metode berbasis Bumi lainnya, seperti kecepatan radial.

“Pada akhirnya, CHES akan menyediakan orbit tiga dimensi (misalnya, kemiringan) planet terestrial, yang juga berfungsi sebagai indikator penting lainnya yang terlibat dalam pembentukan dan karakterisasi planet.”

Kesan seniman tentang planet ekstrasurya yang mirip Bumi. Kredit: NASA/JPL-Caltech

Kemampuan ini akan membantu para astronom secara signifikan memperluas populasi planet ekstrasurya saat ini, yang sebagian besar terdiri dari raksasa gas (Jupiter atau Saturnus), Neptunus kecil, dan Bumi super. Tetapi dengan peningkatan akurasi dan sensitivitas instrumen generasi berikutnya, para astronom berharap bahwa jumlah isotop Bumi akan meningkat secara eksponensial. Ini juga akan meningkatkan pemahaman kita tentang beragam sifat planet yang mengorbit bintang mirip Matahari dan menjelaskan pembentukan dan evolusi tata surya.

Tetapi manfaat dari misi astrometri luar angkasa generasi berikutnya tidak berhenti di situ. Seperti yang ditunjukkan oleh Dr. Gee, dia akan dapat membantu survei yang mengandalkan metode kedua yang paling populer dan efektif untuk mendeteksi planet ekstrasurya, yang dikenal sebagai metode kecepatan radial (juga dikenal sebagai spektroskopi Doppler). Untuk metode ini, para astronom mengamati bintang-bintang untuk mencari tanda-tanda gerakan bolak-balik (“osilasi”) yang disebabkan oleh pengaruh gravitasi planet-planet dalam orbitnya. Selain itu, CHES dapat melakukan pengukuran gabungan dengan instrumen kecepatan radial presisi tinggi seperti Very Large Telescope (ELT) dan Thirty Meter Telescope (TMT). [It can also] Lihat kandidat planet layak huni yang dia temukan [this method], dan secara akurat mengkarakterisasi massa planet dan parameter orbital. “

READ  Misi Apollo 11 ke Bulan Bisa Menghentikan Kehidupan Bumi

Selanjutnya, CHES akan membantu memajukan batas-batas astronomi dan kosmologi dengan membantu pencarian materi gelap, studi lubang hitam, dan bidang penelitian lainnya. Penelitian ini akan memberikan wawasan baru tentang fisika yang mengatur alam semesta kita, pembentukan dan evolusi sistem planet, dan asal usul kehidupan itu sendiri. Observatorium lain, seperti Teleskop Luar Angkasa Roman Nancy Grace (dan ELT dan TMT), akan dapat melakukan studi pencitraan langsung dari planet ekstrasurya yang lebih kecil yang mengorbit lebih dekat ke bintangnya — tepatnya di tempat HZ berbatu. planet diharapkan dapat ditemukan.

Dikombinasikan dengan pengukuran astronomi yang dapat mengungkapkan ratusan exoplanet berbatu di sistem tetangga, para astronom bisa berada di ambang menemukan kehidupan di luar bumi.


Bahkan bintang pun ditakdirkan untuk mati karena supernova dapat memiliki planet


informasi lebih lanjut:

Jianghui Ji et al, CHES: Misi astronomi luar angkasa untuk menemukan planet yang dapat dihuni dari bintang tipe matahari dekat. arXiv: 2205.05645v1 [astro-ph.EP]Dan arxiv.org/abs/2205.05645

mengutip: Survei CHES dapat mendeteksi planet ekstrasurya dalam beberapa lusin tahun cahaya Bumi menggunakan astrometri (2022, 23 Mei), diambil 23 Mei 2022 dari https://phys.org/news/2022-05-ches-survey-exoplanet- lusin cahaya bertahun-tahun. html

Dokumen ini tunduk pada hak cipta. Bahkan jika ada kesepakatan yang adil untuk tujuan studi atau penelitian pribadi, tidak ada bagian yang boleh direproduksi tanpa izin tertulis. Konten disediakan untuk tujuan informasi saja.

Continue Reading

Trending