Naturkatastrophen in der Welt gehen weiter. Fast jeden Winter befinden sich Länder mit traditionell gemäßigtem Klima in der Gefangenschaft von Schnee und Frost. Letztes Jahr liefen Einwohner eines der südlichen Länder - Italien - entlang der gefrorenen venezianischen Kanäle.
England und Frankreich haben diesen Winter echten sibirischen Schnee erlebt. Die meisten Menschen verbinden diese Naturphänomene mit der globalen Erwärmung und dem Abschmelzen der Gletscher, was zu einer Verschiebung des Nord- und Südpols führt. Darüber hinaus bestreiten die Wissenschaftler selbst nicht die Abnahme der Eisfläche in der Arktis, sondern erklären dies aus anderen Gründen.
Erwärmung ist kein Problem
Streitigkeiten in dieser Hinsicht haben lange gedauert. Die Wissenschaftler zogen sich aus. Einige argumentieren, dass das Problem der Klimaerwärmung besteht und in naher Zukunft zu ernsthaften Naturkatastrophen für die Menschheit werden könnte. Andere halten an moderateren Ansichten fest und glauben, dass eine gewisse Erwärmung nur ein vorübergehendes Phänomen ist und sicherlich durch eine Abkühlphase ersetzt wird.
Das Institut für Erdkryosphäre, SB RAS, hält an derselben Theorie fest. Tjumen-Wissenschaftler versichern, dass der Prozess des Abbaus oder der Verschlechterung des Permafrosts in der gesamten bekannten Geschichte regelmäßig abläuft. „Die Gletscher rückten vor und zogen sich zurück. Es folgte eine Verschlechterung (Ausdehnung, Vergrößerung der von Permafrost besetzten Fläche) oder eine Verschlechterung - ihr Rückzug nach Norden “, erklärt der Direktor des Instituts, Akademiker der Russischen Akademie der Wissenschaften Vladimir Melnikov.
Die Klimaerwärmung sei ein großräumiges und zyklisches Phänomen. Die Zeit der höchsten Temperaturen wurde unter Dschingis Khan beobachtet. Dann begann ein starker Kälteeinbruch, den Wissenschaftler später die kleine Eiszeit nannten. Es dauerte mehrere Jahrhunderte und endete erst Mitte des 19. Jahrhunderts. Während dieser Zeit wurde das Einfrieren der Moskwa sogar im August wiederholt festgestellt. Gegenwärtig nähert sich die Menschheit dem Klimaoptimum, das unter Dschingis Khan herrschte. Danach beginnt die Abkühlphase erneut.
Die Tjumen-Wissenschaftler halten die Reduzierung der Eisfläche in der Arktis auch nicht für kritisch, sondern weisen im Gegenteil auf die Möglichkeit hin, die Nordseeroute zu öffnen, die durchaus mit dem Suezkanal konkurrieren könnte. Darüber hinaus war die Arktis bis jetzt die am schlechtesten untersuchte Region, und heute werden die Voraussetzungen für ihre groß angelegte Studie geschaffen.
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Zum Beispiel wurde kürzlich ein Phänomen namens "Eistornado" entdeckt. Es wird während des Zeitraums eines starken Temperaturabfalls in polaren Breiten beobachtet. Während der Bildung von Meereis wird Kohlendioxid in die Atmosphäre freigesetzt, was mit der Zersetzung von Calciumbicarbonat in CO2 und CaCO3 verbunden ist. Kalte Sole, die in Wasser mit negativer Temperatur fällt, erzeugt etwas Ähnliches wie einen Eistornado, sinkt auf den Boden und erzeugt einen Eisweg, in den Meerestiere gefrieren.
„Dieses Phänomen der anomalen Kristallisation von Meerwasser wurde bisher in Wärme- und Stoffübergangsmodellen nicht berücksichtigt, bei denen die Wassersäule zwischen Boden- und Oberflächeneis als homogene Schicht betrachtet wurde. Für uns ist dies in erster Linie eine zusätzliche Kältequelle, die die Parameter des subwässrigen Permafrosts beeinflusst, und auch als Regulator der Zirkulation von Flüssen in den Meeren der Arktis und Antarktis “, bemerkt der Akademiker Vladimir Melnikov.
Es ist anzumerken, dass dies keineswegs das einzige Beispiel für schlechte Kenntnisse der arktischen Breiten ist. Dieses Gebiet birgt viele Geheimnisse in sich, die sowohl von Natur aus gefährlich für die Menschheit sind als auch umgekehrt - nützlich und in der Lage sind, Bereiche zu revolutionieren, die für einen Menschen von entscheidender Bedeutung sind - Medizin, Energie, Astrophysik.
Befehl Donner und Blitz
Aus dem Schulphysikkurs ist bekannt, dass Eis wie Dampf nur einer der Wasserzustände ist. Trotz der einheitlichen Formel - H2O - handelt es sich jedoch um völlig unterschiedliche Objekte. Insbesondere hat Eis etwa 17 Staaten und über 150 Begriffe unter den Völkern, die ursprünglich in den nördlichen Gebieten lebten. Es ist kein Zufall, dass sich Wissenschaftler aus aller Welt jetzt der Erforschung des Eises als eigenständiges Objekt zuwenden, das viele funktionale Unterschiede und Rollen in der Natur aufweist.
Das wachsende Interesse an der Untersuchung von Eis- und Gashydraten ist nicht nur mit einer alternativen Energiequelle zu Gas verbunden, sondern auch mit der aktiven Nutzung von Eis in der modernen Nanotechnologie. Zu den führenden Unternehmen bei der Enthüllung der Geheimnisse des Eises zählen Mitarbeiter des Earth Cryosphere Institute des SB RAS.
So entdeckten Tjumen-Wissenschaftler den vierten Zustand der Flüssigkeitströpfchencluster. Sie sind strukturierte Tröpfchen, die eine neue Schicht mit bestimmten physikalischen Eigenschaften erzeugen. „Dieses Wasser liegt nicht in Form von Eis und nicht in Form einzelner Moleküle vor, sondern bildet ein Gitter, dessen Struktur einem Kristallgitter ähnelt, und verleiht der Umgebung, in der Wassertröpfchen suspendiert sind, neue mechanische Eigenschaften“, sagt Anatoly Shavlov, Doktor der Physik und Mathematik.
Um den vierten Wasserzustand zu beobachten, haben Wissenschaftler eine einfache Installation vorgenommen, die aus einem Mikroskop, einem Inhalator und einer Videokamera bestand. Viele Videos und Fotos von Labennebel haben gezeigt, dass die Viskosität von Tröpfchenclustern höher ist als die Viskosität von Luft, und Ketten winziger Tröpfchen zeigen an, dass Ordnung am Himmel herrscht. Folglich kann der neue Wasserzustand das Erdklima erheblich beeinflussen.
Die Entdeckung von Tjumen-Wissenschaftlern hat bereits die Aufmerksamkeit der Weltgemeinschaft auf sich gezogen. Der neue Wasserzustand könnte die Astrophysik revolutionieren.
Granuliertes Gas
Im Zeitalter der Suche nach immer fortschrittlicheren Technologien zur Speicherung und zum Transport von Energieressourcen ist die Untersuchung von Gashydraten durch Tjumen-Wissenschaftler von besonderer Bedeutung. Ihrer Meinung nach liegt die Zukunft des Energiesektors der ganzen Welt genau in diesen eisartigen Substanzen, bei denen 160 Volumen Gase ein Volumen Wasser und Eis ausmachen.
Der erste Beweis für den Gehalt an Gashydraten in der Erdkruste wurde in den 1970er Jahren erbracht, als Erdgashydrate aus dem Tiefwasserteil des Schwarzen Meeres entnommen wurden. Wenig später wurden ähnliche Untersuchungen am Grund des Baikalsees durchgeführt. Beim Abstieg des Mir-Raumfahrzeugs wurden Gashydrate aufgezeichnet, die aus der Erdkruste an die Oberfläche kamen. Wissenschaftler nennen diese Substanzen nicht ohne Grund den Brennstoff der Zukunft, da sich ständig Bodensedimente ansammeln und die Öl- und Gasreserven allmählich aufgebraucht werden.
Ein weiterer wesentlicher Vorteil von Gashydraten gegenüber herkömmlichen Energiequellen - Kohlenwasserstoffen - ist ihre Fähigkeit, bei negativen Temperaturen lange Zeit zu existieren. Das heißt, wenn der Druck unter negativen Temperaturbedingungen auf das Niveau der atmosphärischen Luft abgelassen wird, bildet sich auf der Oberfläche von Substanzen eine Eiskruste, die deren Zersetzung in Gas und Wasser verhindert. Die führende Rolle bei der Entwicklung von Technologien für den Transport von Erdgas in Eisgashydrat-Tabletten liegt bei den Japanern. Heute wird diese Technologie nur noch getestet, aber in Zukunft kann sie für den Gastransport eingesetzt werden. Gashydrat-Forschungsprogramme sind auch in den USA, Großbritannien, Kanada und Indien verfügbar.
Russland, das über die größten Gasreserven verfügt, konzentriert sich noch nicht auf die Untersuchung von Gashydraten. Trotzdem beschäftigen sich die Tjumen-Wissenschaftler jetzt intensiv mit der Technologie zur Gewinnung von "trockenem Wasser". Der Mechanismus ist einfach: In einem herkömmlichen Mischer werden 3% des Pulvers geschlagen, dessen Oberflächeneigenschaften es ermöglichen, Wasser in Tropfen zu halten, und 97% Wasser, was zu Sand führt. Die größte Herausforderung besteht darin, diese Technologie an Gas anzupassen. Um solche technischen Lösungen zu erhalten, die es ermöglichen würden, das Gas in einen pulverförmigen Zustand umzuwandeln, daraus Briketts oder Tabletten herzustellen. Somit ist es möglich, Gas oder APG zu transportieren, ohne Gaspipelines zu bauen.
In Zukunft wird diese Technologie Umweltprobleme teilweise lösen, insbesondere das Problem der Nutzung von Treibhausgasen. Die Umwandlung von überschüssigem Gas in einen Gashydratzustand in eine eisähnliche Substanz wird es nach Ansicht der Wissenschaftler unschädlich für die Umwelt machen. Kurz gesagt, die Forschung auf dem Gebiet der Genetik der Gasbildung eröffnet breite Möglichkeiten für die Nutzung natürlicher Ressourcen.
Der Schlüssel zum Geheimnis der Langlebigkeit
Nicht weniger interessante Entdeckungen wurden von Tjumen-Wissenschaftlern an der Schnittstelle der Wissenschaften gemacht - Kryologie und Biologie. Untersuchungen der Eigenschaften von in der Kryosphäre lebenden Mikroorganismen haben ihre Lebensfähigkeit und das Vorhandensein spezieller, jedoch unbekannter Schutzmechanismen oder DNA-Reparaturen vor thermischer Zerstörung, Strahlung, freien Radikalen und anderen schädlichen Faktoren gezeigt.
So wurde eines dieser Bakterien, das von Tjumen-Wissenschaftlern als Bacillus Frost patentiert wurde, Gegenstand gemeinsamer Forschung mit Kollegen aus fast zwei Dutzend Labors in Russland, der Ukraine, Schweden, Österreich, Japan und Norwegen. Die Untersuchung der biologischen Aktivität an Pflanzen, Ciliaten, Fruchtfliegen und Labormäusen ermöglichte die Isolierung einzelner Stämme von Mikroorganismen, die das Immunsystem aktivieren können. Darüber hinaus wird das Biopotential von Bakterien bei niedrigen Temperaturen aktiviert und manifestiert sich in Dosen, die 1000- bis 100-mal niedriger sind als die ihrer modernen Gegenstücke.
Studien haben gezeigt, dass Bakterien in der Lage sind, Wundheilungsprozesse zu beschleunigen, die Widerstandsfähigkeit von Organismen gegen verschiedene Belastungen zu erhöhen, die Muskelmasse zu erhöhen und die rechte Gehirnhälfte zu aktivieren. Darüber hinaus wurde nachgewiesen, dass bakterielle Metaboliten die gleichen Wirkungen reproduzieren.
All dies lässt uns sagen, dass die Kryosphäre mit ihren inhärenten einzigartigen Mikroorganismen ein großes biologisches Potenzial besitzt. Die weitere Erforschung dieser Umgebung kann zur Grundlage für großartige Entdeckungen auf dem Gebiet der Medizin und Pharmakologie werden.
Genrekrise
Trotz der Tatsache, dass die Forschung in verschiedenen Bereichen der Wissenschaft fortgesetzt wird, erlebt die höhere Wissensschule heute nicht nur eine Finanzkrise, sondern in erster Linie auch eine Krise des Genres. Darüber hinaus ist der Trend nicht nur in Russland, sondern auch in Europa und Amerika zu verfolgen.
„Wir befinden uns in einer Situation, in der der Weg zu einer innovativen Wirtschaft die wissenschaftliche Gemeinschaft vor neue Herausforderungen stellt, die Verbindung zwischen dem Grundwissen und seiner praktischen Umsetzung jedoch verloren gegangen ist“, erklärt der Akademiker Vladimir Melnikov.
Der Grund für diese Lücke liegt in der Abschaffung angewandter Institutionen, die eine wissenschaftliche Idee in ein reales Produkt umsetzen sollen. Die Weltgemeinschaft steht vor einem großen Problem - dieser wichtigen Zwischenverbindung zu finden.
In diesem Zusammenhang kündigte die Europäische Kommission 2012 die letzte und größte Aufforderung zur Einreichung von Vorschlägen im Rahmen des Siebten Rahmenprogramms für Forschung und technologische Entwicklung (RP7) an. Insgesamt werden mehr als 8 Mrd. EUR für Projekte und Ideen bereitgestellt, die die Wettbewerbsfähigkeit Europas steigern und dazu beitragen, Probleme im Zusammenhang mit der menschlichen Gesundheit, dem Umweltschutz und der Suche nach neuen Lösungen für Probleme zu lösen, die durch die Verstädterung und die Notwendigkeit der Abfallbewirtschaftung verursacht werden. Die Mittel, die Organisationen und Unternehmen aus allen Ländern der Welt, einschließlich Russland, zur Verfügung stehen, machen den Löwenanteil des von der EU vorgeschlagenen Forschungsbudgets für 2013 in Höhe von 10,8 Milliarden Euro aus.
Ein weiteres wichtiges Ereignis für die wissenschaftliche Gemeinschaft im vergangenen Jahr war die X. Internationale Konferenz über Permafrost "Ressourcen und Risiken von Permafrostregionen in einer sich verändernden Welt", die vom 25. bis 29. Juli in Salekhard stattfand. Das Treffen in Yamal brachte die weltweit führenden Wissenschaftler aus Ost und West, kreative Jugendliche, Persönlichkeiten des öffentlichen Lebens, Vertreter der Wirtschaft und der Regierung zusammen. Insgesamt rund 600 Personen, darunter 300 ausländische Teilnehmer. Darüber hinaus übernahm die Gastgeber-Seite nicht nur die Verpflichtung zur Organisation der Konferenz, den Löwenanteil der Kosten, sondern stellte auch die Teilnahme von 80 russischen und 70 ausländischen jungen Wissenschaftlern sicher.
Unter Berücksichtigung des bedeutenden Beitrags des Okrug zur Entwicklung des wissenschaftlichen Potenzials der arktischen Regionen und der aktiven Unterstützung der akademischen Wissenschaft beschlossen die Teilnehmer der 10. internationalen Permafrostkonferenz, die Initiative des Gouverneurs des autonomen Okrug Dmitry Kobylkin aus Yamalo-Nenzen zu unterstützen, ein internationales wissenschaftliches Zentrum für die Erforschung der Arktis in Yamal und insbesondere in Yamal zu schaffen seine Büros auf Bely Island.
Angesichts der langjährigen Erfahrung von Yamal beim Aufbau einer diversifizierten Zusammenarbeit mit den Polarregionen beschlossen die Konferenzteilnehmer außerdem, an die internationale Arktisgemeinschaft und den Arktischen Rat zu appellieren, den Vorschlag des Bezirksleiters zu unterstützen, dem autonomen Okrug von Yamal-Nenzen den Status eines internationalen Zentrums für die Entwicklung der humanitären und wissenschaftlichen Zusammenarbeit in der Arktis zu verleihen …
