Adakah Kehidupan di Marikh?

Imej ini diambil oleh kamera 2 Viking 2 Lander Utopia Planitia, menunjukkan satu lapisan nipis fros ais di permukaan marikh. Imej diambil pada 18 Mei 1979, hampir tepat satu tahun marikh (687 hari) selepas fros mula-mula muncul di tempat ini dan ia dirakam oleh Viking 2.

Satu tafsiran baru data daripada pendarat Viking NASA menunjukkan bahawa 0.1% tanah bintang Marikh yang diuji kemungkinan mempunyai satu punca asal biologi.

Dr Joop Houtkooper dari University Giessen, Jerman, percaya bahawa sub-beku, permukaan bintang Marikh yang gersang boleh menjadi rumah untuk organisma-organisma sel-sel yang dipenuhi dengan satu campuran hidrogen peroksida dan air. Dalam satu persembahan di European Sains Planetary Congress di Potsdam pada hari Jumaat ke-24 Ogos, Dr Houtkooper menceritakan bagaimana dia telah menggunakan data daripada ujikaji Pertukaran Gas (GEx), dibawa oleh NASA Viking landers, untuk menganggar biomas dalam tanah planet Marikh.

Dr Houtkooper berkata, ujikaji GEx diukur pada kenaikan yang tidak dapat diterangkan dalam tahap oksigen dan karbon dioksida apabila mengeramkan contoh-contoh. Jika kita mengandaikan gas ini telah dihasilkan sepanjang kerosakan bahan organik serentak dengan penyelesaian hidrogen peroksida, kita boleh mengira jumlah besar yang diperlukan untuk mengeluarkan volum gas yang diukur. Dari itu, kita boleh menganggarkan jumlah biomas pada contoh tanah planet Marikh. Ia keluar di lebih sedikit satu bahagian setiap seribu menurut beratnya, setanding kepada apa ditemui pada beberapa permafrost di Antartika. Ini boleh dikesan oleh peralatan di Phoenix lander, yang dijangka akan tiba di Marikh pada bulan Mei tahun depan.

Dr Houtkooper dan rakan sekerjanya, Dr Schulze-Makuch dari Washington State University, mencadangkan bahawa organisma hidrogen peroksida berasaskan air agak mampu untuk terus hidup dalam iklim planet Marikh di mana suhu jarang sekali di atas takat beku dan boleh mencapai -150 darjah Celsius pada kutub-kutub.

60% penyelesaian hidrogen peroksida mempunyai satu takat sejuk beku - 56.5 darjah Celsius, dan keadaan supersejukan pada campuran-campuran seumpama itu boleh bermaksud aktiviti yang begitu metabolik boleh hidup walaupun pada suhu yang lebih rendah. Tambahan pula, solusi air hidrogen peroksida lebih cenderung untuk menarik air, yang bermaksud bahawa organisma boleh mencari-cari molekul-molekul air dari atmosfera planet Marikh.

Kelemahan biokimia yang mencari-cari air ialah bahawa jika organisma-organisma telah terdedah kepada air cecair atau atmosfera panas dengan kelembapan yang tinggi, mereka boleh mati disebabkan oleh terhidrat. Dalam kes ini, sel akan merobohkan, melepaskan oksigen. Mana-mana sebatian organik kemudiannya boleh bertindak balas dengan hidrogen peroksida, melepaskan karbon dioksida, wap air dan kesan nitrogen dan unsur-unsur kecil.

Dr Houtkooper berkata, "Hipotesis air Hidrogen peroksida ini boleh menyediakan jawapan untuk beberapa aspek hasil-hasil Viking yang tinggal tidak diterangkan dalam tiga puluh tahun ini. Konsep jenis kehidupan ini adalah juga menarik bagi perancang misi-misi masa hadapan mencari kehidupan di Marikh. Dengan skala masa panjang terlibat di perancangan dan pelancaran Mars landers, di sana ada satu keperluan dahsyat untuk menjangka apa jenis kehidupan kita seharusnya harapkan untuk mencari dan di mana kita sepatutnya mencari. Organisma dengan air biokimia hidrogen peroksida akan menjadi lebih berkemungkinan untuk aktif dalam kawasan-kawasan lebih sejuk di Marikh dengan penumpuan wap air tinggi, sebagai dijangka di sepanjang pinggir ais kutub. Melihat seterusnya di hadapan, satu pulangan contoh misi akan bermakna yang kita boleh menggunakan semua teknologi yang ada sekarang yang mampu untuk menganalisis tanda-tanda kehidupan.

Bagaimanapun, jika organisma-organisma ada memiliki kimia yang kita cadangkan, mereka boleh mengurai sepenuhnya kepada gas semasa dalam perjalanan pulang ke Bumi, tanpa meninggalkan walaupun satu kesan palit pun."

Kewujudan organisma dengan air kimia hidrogen peroksida akan menaikkan soalan-soalan menarik mengenai asal-usul kehidupan di Bumi. Dr Houtkooper tidak berfikir bahawa adalah perlu mengimplikasikan asal usul bebas bagi hidupan daratan dan planet Marikh. "Satu kajian terperinci biokimia dan genetik akan menjadi perlu untuk menentukan sama ada benda-benda hidup adalah saling berkaitan. Pemindahan organisma-organisma daratan ke Marikh atau sebaliknya adalah satu kemungkinan baik keadaan bagi asal dan kelangsungan hidup di kedua-dua planet di awal sejarah sistem suria. Pemindahan organisma-organisma daratan oleh kapal angkasa lepas yang awal ke Marikh yang sama ada mendarat atau terhempas adalah satu kemungkinan, tetapi ia tidak munasabah yang organisma-organisma ini berkembang dalam beberapa tahun."

Hidrogen peroksida bukan tidak dikenali dalam proses-proses metabolik organisma-organisma daratan. Kumbang Bombardier , Brachinus Crepitans, mengggunakan 25% solusi hidrogen peroksida untuk mengeluarkan satu letupan wap di muka pemangsa yang mengejarnya.

Dr Houtkooper berkata, "Di sana boleh tidak nampak seperti apa-apa sebab asas mengapa hidrogen peroksida tidak boleh digunakan oleh sistem-sistem kehidupan. Manakala organisma-organisma di Bumi telah mendapatinya menguntungkan untuk memasukkan garam ke dalam intraselular cecair mereka, hidrogen peroksida mungkin lebih sesuai untuk organisma-organisma disesuaikan kepada alam sekitar yang sejuk dan kering di Marikh."

Nota: Artikel ini telah diadaptasikan dari berita yang dikeluarkan oleh European Planetology Network.

Tambahan:

Misi NASA Viking ke Marikh adalah terdiri dari dua pesawat angkasa, Viking 1 dan Viking 2, yang terdiri dari pengorbit (orbiter) dan pendarat (lander). Lander Viking 1 telah mendarat pada 20 Julai 1976, diikuti dengan Lander Viking 2 pada 3 September.

Eksperimen Pertukaran Gas (The Gas Exchange Experiment / GEX) dilihat untuk menukar penghasilan gas pada bilik cubaan, penukaran yang menandakan aktiviti biologi.

Islam mengajar bahawa alam semesta ini dicipta oleh Yang Maha Mencipta iaitu Allah S.w.t. Segala penemuan-penemuan saintis adalah berdasarkan hipotesis mereka sahaja dan tidak semestinya semua adalah betul. Walaubagaimana pun hasil dari penemuan-penemuan ini dan daripada pengetahuan tentang alam maya ini dapat menambahkan lagi keimanan di dada mereka yang beriman dengan penghayatan terhadap kekuasaan Allah Yang Maha Hebat dan Maha Mencipta. Wallahu a'lam.

Read More »»

Paduan DNA dan Nanoteknologi

DNA merupakan satu blok-blok binaan paling terkenal dalam nanoteknologi dan adalah biasanya telah digunakan untuk membina tertib struktur-struktur nanoscale dengan seni bina terkawal. Dalam banyak hal DNA adalah dianggap serupa sebuah blok binaan baik untuk memasang siap litar-litar mikroelektronik dari dasar atas.

Sekarang ini sekumpulan pengkaji di Young mencadangkan gabungan DNA pasang sendiri dengan piawaian alat-alat mikrofabrikasi dan litografi untuk membentuk ciri-ciri seperti alur nanochannels, nanowires, dan nanoscale. Penemuan ini mungkin membuka jalan baru untuk nanofabrikasi di dimensi yang tidak boleh dicapai oleh litografi optikal konvensional.

Adam Woolley Dan Héctor Becerril telah mengembangkan satu kaedah menggunakan molekul-molekul DNA sebagai templat untuk mentakrifkan corak-corak di substrat. Penyelidik-penyelidik menyimpan filem-filem logam molekul-molekul DNA lebih dijajarkan atas satu substrat. Molekul-molekul pada asasnya sebagai nanostencils untuk mentakrifkan 10 nm separa-saiz corak-corak di substrat. Penyelidik-penyelidik memanggil proses ini sebagai bayang DNADNA nanolithography kerana filem logam diletakkan pada sesuatu sudut dan bayangan yang terhasil oleh molekul-molekul DNA menentukan dimensi tentang ciri-ciri substrat.

Goresan anisotropik pada permukaan-permukaan bercorak menggunakan gas plasma reaktif, satu alat fabrikasi yang biasanya digunakan dalam industri semikonduktor, menghasilkan nisbah aspek tinggi alur di substrat. Alur-alur itu boleh dimeterai di atas untuk membentuk nanochannels tertutup yang berterusan. Secara alternatifnya, alur-alur itu boleh menjadi secara kimianya berfungsi dan digunakan sebagai templat untuk pemendapan logam nanowires seperti nikel, tembaga, atau perak.

Alur templat dan nanowires mempunyai sisi dimensi kurang daripada 30 nm dan boleh disesuaikan menjadi kurang daripada 10 nm. Dimensi tepat alur-alur itu boleh diubah-ubah dengan penalaan pada sudut pemendapan dan ketebalan filem yang dimasukkan.

Penyelidik-penyelidik mempercayai bahawa ia harus boleh untuk memindahkan corak-corak kompleks ke dalam substrat menggunakan permukaan yang selari molekul-molekul DNA. "Satu aspek luar biasa teknologi ini adalah ia menggunakan keupayaan pencorakan DNA tanpa memerlukan asid nukleik untuk kekal dalam binaan akhir," kata Woolley, menambah bahawa nanostructures yang dibuat oleh bayang nanolithography DNA didapati berguna sebagai saluran-saluran nanofluidic dan pengesan-pengesan kimia.

Read More »»

Memori Komputer Direka Dalam Nanoscale Adalah 1,00 Lebih Laju

Ahli-ahli sains dari Universiti Pennsylvania telah mengembangkan nanowires yang berkemampuan menyimpan data komputer untuk 100,000 tahun dan mendapatkan semula data itu seribu kali lebih cepat daripada alat-alat ingatan mudah alih yang sedia ada seperti ingatan Flash dan pemacu-mikro, kesemuanya menggunakan kuasa dan ruang yang kurang dari teknologi-teknologi ingatan semasa.

Ritesh Agarwal, seorang penolong profesor dalam Jabatan Sains Bahan dan Kejuruteraan, dan rakan-rakan sekerja memajukan satu nanowire pasang-sendiri dari germanium antimoni telurid, satu fasa perubahan bahan yang beralih antara amorfus dan struktur-struktur kristal, kunci kepada baca / tulis ingatan komputer. Pembuatan peranti-peranti nanoscale, secara kasar 100 atom dalam diameter, adalah dijalankan tanpa litografi konvensional, yang tumpul, proses pengeluaran atas-bawah yang menugaskan bahan kimia yang kuat dan biasanya mengeluarkan bahan-bahan yang tidak boleh digunakan dengan menghadkan ruang, saiz dan kecekapan.

Sebaliknya, penyelidik-penyelidik menggunakan pasang-sendiri, proses di mana reaksi kimia menghablur pada suhu lebih rendah pengantaraan oleh mangkin logam nanoscale kepada dengan spontan membentuk nanowires yang berdiameter 30-50 nanometer dan 10 mikrometer panjang, dan kemudian mereka membuat alat-alat ingatan pada subtrate silikon.

"Kita telah mengukur keputusan nanowires untuk tulisan-semasa amplitud, beralih laju antara amorfus dan fasa-fasa habluran, ketahanan jangka panjang dan tempoh tahanan data," kata Agarwal.

Ujian menunjukkan penggunaan kuasa yang amat rendah untuk pengekodan data (0.7mW per bit). Mereka juga menunjukkan tulisan data, memadam dan mendapatkan semula (50 nanosaat) menjadikannya 1,000 kali lebih cepat daripada memori Flash yang konvensional dan menunjukkan yang alat itu tidak akan hilang data walaupun selepas kira-kira 100,000 tahun penggunaaannya, semuanya dengan potensi untuk menyedari tahap terabit ketumpatan peranti memori tak meruap.

"Bentuk baru ingatan ini mempunyai potensi untuk merevolusikan cara berkongsi maklumat kita, pemindahan data dan malah muat turun hiburan sebagai pengguna-pengguna," Agarwal berkata. "Ini mewakili satu potensi perubahan yang menyeluruh dalam cara kita memasuki dan menyimpan data."

Ingatan berubah-fasa secara umum bercirikan baca/tulis lebih cepat, ketahanan lebih baik dan pembinaan lebih mudah dibandingkan dengan teknologi-teknologi ingatan yang lain seperti Flash. Cabaran adalah untuk mengurangkan saiz bahan-bahan perubahan fasa dengan teknik-teknik litografi yang konvensional tanpa merosakkan ciri-ciri berguna mereka. Fasa-perubahan pasang-sendiri nanowires, seperti yang dicipta oleh penyelidik-penyelidik Universiti Pennsylvania, beroperasi dengan kurang kuasa dan adalah lebih mudah untuk diskala, menyediakan satu strategi baru yang berguna untuk ingatan ideal yang menyediakan kawalan cekap dan tahan lama pada memori beberapa arahan magnitud yang lebih besar dari teknologi-teknologi semasa.

"Skala atom peranti nano ini boleh mewakili had saiz ulung dalam fasa teraruh semasa sistem-sistem transisi untuk aplikasi-aplikasi memori tak meruap," kata Agarwal.

Teknologi keadaan pepejal (Solid State Technology) seperti yang digunakan sekarang untuk produk-produk seperti kad memori, kamera digital dan pembantu data peribadi secara tradisi menggunakan memori Flash, tak meruap dan ingatan komputer tahan lama yang boleh dipadamkan dan diprogramkan semula secara elektronik. Data pada pemacu-pemacu Flash menyediakan kebanyakan peranti berkuasa bateri dengan tahap-tahap ketahanan yang boleh diterima dan biasanya memasuki data cepat.

Tetapi had-had teknologi ini adalah jelas. Kamera digital tidak boleh ambil gambar-gambar bertubi-tubi kerana ia mengambil saat berharga untuk menyimpan foto terakhir kepada ingatan. Jika peranti ingatan laju, seperti pada DRAM dan SRAM yang diguna pada komputer-komputer, dan kemudian ia meruap; jika plug pada satu komputer meja adalah ditarik, kemasukan segala data terkini akan hilang.

Oleh itu, satu peranti ingatan yang sejagat adalah diingini yang boleh menjadi dapat diukur, cepat, tahan lama dan tak meruap, satu set keperluan yang sukar yang sekarang telah didemonstrasikan di Universiti Peensylvania.

"Bayangkan kemampuan untuk menyimpan ratusan filem resolusi tinggi dalam satu pemacu yang kecil, muat turun mereka dan memasang mereka tanpa membazir masa pada penimbalan data (data buffering), atau bayangkan hidupkan komputer riba anda dalam beberapa saat di mana anda tidak akan perlukan untuk memindahkan sistem pengoperasian ke memori aktif" kata Agarwal lagi.

Read More »»

NanoRod Emas Memberi Cahaya Kepada Pendekatan Baru Melawan Kanser

<-- Imej sel kanser diterangi oleh nanorod emas terikat pada anti EFGR (Epidermal Growth Factor Receptor)





Penyelidik-penyelidik telah menunjukkan bagaimana "nanorod" emas kecil boleh dicetuskan oleh suatu pancaran laser untuk letupan lubang-lubang dalam membran sel-sel tumor, mengatur gerakan sebuah mekanisme biokimia yang kompleks yang membawa kepada sel tumor yang membinasakan diri.

Membran sel tumor sering mempunyai tapak-tapak penerima bilangan tinggi yang abnormal untuk menawan molekul-molekul asid folik, atau folate, satu bentuk vitamin B yang banyak sel-sel tumor itu mengidam. Penyelidik-penyelidik Purdue melekatkan folate kepada nanorod emas, membolehkan mereka untuk mensasarkan penerima-penerima dan dipasang kepada membran sel tumor.

"Sel-sel adalah kemudiannya dicerahkan dengan cahaya dalam inframerah jarak dekat," kata Ji-Xin Cheng (sebutan Gee-Shin), seorang penolong profesor di Sekolah Kejuruteraan Bioperubatan Weldon Purdue. "Cahaya ini boleh dengan mudah melintasi tisu tetapi adalah diserap oleh nanorod dan bertukar dengan pesat kepada haba, membawa kepada miniatur letupan-letupan di permukaan sel."

Para saintis baru-baru ini berazam yang nanorod emas dan struktur-nano lain boleh digunakan untuk mensasarkan dan memusnahkan sel-sel tumor, tetapi ia adalah umumnya dianggap sel mati itu adalah disebabkan oleh haba yang tinggi yang dikeluarkan dengan menyerap cahaya partikel-nano. Pasukan Purdue telah menemui, bagaimanapun, bahawa banyak senario biokimia yang kompleks bertanggungjawab kepada pemusnahan sel-sel.

"Kita telah mendapati bahawa selain dari memasak sel-sel kepada kemusnahan, nanorod mulanya menebuk lubang pada membran, dan sel mati kemudian secara kimia teraruh, dalam kes ini oleh kemasukan dengan banyaknya kalsium," Alexander Wei menyebut, seorang profesor kimia bersekutu di Purdue.

Rod-rod emas adalah kurang daripada 15 nanometer luas dan 50 nanometer panjang, atau secara kasar 200 kali lebih kecil daripada sel darah merah. Saiz kecil mereka adalah kritikal untuk potensi teknologi penggunaan perubatan: sistem imun manusia dengan cepat menghilang zarah-zarah lebih besar daripada 100 nanometer, manakala partikel-nano lebih kecil boleh tetap di aliran darah jauh lebih panjang.

Lampu bercahaya pada nanorod emas menyebabkan mereka menjadi sangat panas, mengionkan molekul-molekul sekeliling mereka.

"Ini menghasilkan gelembung plasma yang berpanjangan kira-kira satu mikrosaat, dalam satu proses yang dikenali sebagai peronggaan," Wei berkata. "Setiap kejadian peronggaan ialah seperti sebutir bom kecil. Kemudian tiba-tiba, anda mempunyai sebuah lubang yang ternganga di mana nanorod berada."

Nanorod emas juga adalah ideal untuk sejenis pengimejan optikal yang dikenali sebagai dua-foton berkilau, digunakan oleh Cheng dan kumpulan penyelidikannya untuk memantau kedudukan nanorod dalam masa nyata sepanjang pensasaran sel tumor. Teknik pengimejan menyediakan kontras lebih tinggi dan imej-imej lebih cerah daripada kaedah-kaedah pengimejan yang berpendarfluor dan konvensional.

Dalam eksperimen-eksperimen dengan sel-sel tumor dalam budaya-budaya makmal, nanorod terlekap pada membran sel dan adalah akhirnya diambil ke dalam sel-sel. Penyelidik-penyelidik telah menemui yang ia boleh mengambil jauh kurang kuasa untuk merosakkan sel-sel dengan menampakkan nanorod ke cahaya hampir-inframerah ketika mereka adalah masih di permukaan membran dan bukannya menunggu sehingga nanorod dimasukkan.

"Ini bermakna bahawa jika anda menunggu sehingga nanorod berada di dalam sel, kemudian anda betul-betul terpaksa mengepam kuasa laser, supaya menempatkan nanorod di membran sel dengan kuat mempengaruhi keupayaan mereka untuk mengenakan kerosakan sel," Cheng berkata.

Penemuan-penemuan mencadangkan satu jendela peluang yang optimum untuk penyelenggaraan cahaya hampir-inframerah kepada nanorod untuk rawatan kanser.

"Kita suka untuk mempercayai ini membuka kemungkinan menggunakan nanorod untuk pengimejan bioperubatan dan juga untuk tujuan-tujuan terapeutik," Cheng berkata.

Penyelidik-penyelidik Purdue memerhatikan bahawa nanorod yang menyerap cahaya menyebabkan pembentukan membran 'blebs,' menyerupai gelembung melecur yang teruk. Gelembung melecur ini, bagaimanapun, adalah tidak dikeluarkan langsung oleh haba yang tinggi dihasilkan oleh nanorod.

"Blebs adalah dicetuskan oleh nanorod, tetapi ia adalah betul-betul berpunca melalui satu laluan biokimia yang kompleks - satu proses kimia teraruh," Cheng berkata. "Kalsium tambahan masuk ke dalam sel dan mencetuskan aktiviti enzim, yang menyebabkan pusat infrastruktur dalam sel menjadi longgar, dan yang memberi peningkatan untuk membran blebs."

Penyelidik-penyelidik menggunakan satu pencelup pendarfluor kalsium sensitif untuk menyokong hujah mereka yang kalsium banjiran menyebabkan sel tumor mati. Apabila nanorod kaitan sel-sel tumor dikekalkan dalam satu kalsium bebas sederhana zat makanan, tiada gelembung melecur ditubuhkan jika nanorod telah terdedah kepada cahaya hampir-inframerah. Tetapi apabila penyelidik-penyelidik menambah kalsium kepada sederhana, blebs berlangsung dengan segera.

Walaupun teknik ini menawarkan janji untuk rawatan kanser yang baru, ia adalah terlalu awal untuk menentukan bila ia boleh digunakan untuk penggunaan klinikal, Wei menyebut, dimana dia bekerjasama dengan National Cancer Institute untuk menentukan kesesuaian kefungsian nanorod emas untuk kajian-kajian klinikal akan datang.

Read More »»

Menggunakan nanoteknologi untuk mencipta Robocop

Jaket-jaket kalis peluru tidak menukarkan pengawal - pengawal keselamatan, pegawai - pegawai polis dan angkatan bersenjata kepada Robocop. Penyelidikan baru dalam nanoteknologi karbon bagaimanapun boleh memberi bahan-bahan yang dalam garisan tembakan dapat melantunkan peluru - peluru tanpa satu kesan kerosakan.

Satu kertas kajian penyelidikan diterbitkan di Institute of Physics Nanotechnology menghuraikan bagaimana jurutera-jurutera daripada Centre For Advanced Materials Technology di Universiti Sydney telah mendapati satu cara untuk menggunakan kekenyalan nanotube karbon untuk tidak saja memberhentikan peluru-peluru menembusi bahan tetapi sebenarnya melantun daya tindakan mereka.

Kebanyakan bahan-bahan anti balistik, seperti jaket-jaket kalis peluru dan blanket kalis-letupan, adalah masa ini dibuat dari lapisan-lapisan berganda Kevlar, Twaron atau serat-serat Dyneema yang menghentikan peluru-peluru daripada menembusi dengan mengembangkan daya tindakan peluru. Sasaran-sasaran masih boleh mengalami daya tumpul trauma - mengkin lebam yang teruk atau lebih buruk lagi kerosakan kepada organ-organ kritikal.

Kekenyalan nanotube karbon bermaksud bahawa daya tumpul trauma boleh dielak dan itu mengapa jurutera-jurutera di Sydney telah sanggup membuat eksperimen untuk mencari titik optima kekenyalan bagi kelengkapan lantunan-peluru balik yang paling berkesan.

Bekerja pada skala satu nanometer (berbilion pada satu meter), jurutera ahli fizik pemeluwapan jirim struktur-struktur yang memanipulasi interaksi atom dan molekul individu. Bekerja pada skala mikroskopik ini membenarkan jurutera-jurutera mereka bentuk bahan-bahan yang secara dasarnya berbeza dan berguna.

Salah satu bahan-bahan ini adalah nanotube, satu atom lembaran tebal grafit, bergolek ke dalam sebuah silinder yang dipegang bersama oleh ikatan kimia yang sangat kuat yang dipanggil penghibridan orbital (orbital hybridisation).

Nanotube mengikat bersama menjadi seutas tali yang kukuh disebabkan oleh daya Van der Waals yang mereka kongsi. Van der Waals adalah tarikan lemah yang mana molekul-molekul itu ada untuk satu yang lain apabila mereka dibawa dekat bersama, digunakan, sebagai contoh, oleh geckos (cicak) apabila mereka melekat pada siling.

Read More »»

Struktur Matahari

Matahari adalah satu bintang yang bersaiz biasa. Ia mengandungi kira-kira 99% jisim keseluruhan sistem suria. Matahari adalah sfera hampir sempurna, dengan satu kebuntalan dianggarkan pada kira-kira 9 juta, yang bermaksud bahawa garis pusat kutubnya berbeza dari garis pusat khatulistiwanya oleh hanya 10 kilometer (6 mi). Adapun Matahari wujud dalam keadaan plasmatik dan tidak padat, ia menjalani pusingan yang berbeza di mana ia berputar pada paksinya (contohnya, ia berputar lebih cepat di khatulistiwa daripada di kutub-kutub).

Tempoh putaran sebenar ini merupakan lebih kurang 25 hari di khatulistiwa dan 35 hari di kutub-kutub. Bagaimanapun, disebabkan oleh titik kelebihan yang sentiasa berubah-ubah kita dari Bumi sebagai orbit Matahari, putaran jelas Matahari di khatulistiwanya adalah dalam 28 hari. Kesan emparan putaran perlahan ini adalah 18 juta kali lebih lemah daripada permukaan graviti di khatulistiwa Matahari. Juga, kesan pasang surut daripada planet-planet tidak nyata sekali menjejaskan bentuk Matahari.

Matahari tidak mempunyai sempadan yang pasti sepertimana planet-planet yang berbatu batan; dalam bahagian-bahagiannya yang luar ketumpatan gasnya jatuh kira-kira kepesatan dengan jarak penambahan daripada pusat Matahari. Bagaimanapun, Matahari mempunyai sebuah struktur dalaman yang jelas, diterangkan di bawah. Jejari Matahari adalah diukur daripada pusatnya ke tepi photosphere. Ini adalah hanya lapisan di atas yang mana gas adalah terlalu sejuk atau terlalu nipis untuk menyinarkan sejumlah cahaya yang penting; photosphere adalah permukaan paling mudah dilihat dengan mata telanjang/kasar. Teras solar mengandungi 10 peratus isi keseluruhannya, tetapi 40 peratus jisim keseluruhannya.

Teras

Teras Matahari adalah dianggap merentang dari pusat ke kira-kira 0.2 solar radii. Ia mempunyai satu ketumpatan sehingga 150,000 kilogram / sistem m³ (150 kali ketumpatan air di Bumi) dan satu suhu yang hampir pada 13,600,000 kelvins (berbeza dengan, permukaan Matahari adalah rapat pada 5,785 kelvins (1/2350 teras). Analisis mutakhir data misi SOHO persetujuan satu kadar pusingan yang lebih cepat dalam teras daripada yang lain pada zon radiasi. Melalui kebanyakan kehidupan Matahari, tenaga dihasilkan oleh pelakuran/pergabungan nuklear melalui satu siri langkah-langkah bernama rantaian p-p (proton-proton) , proses ini menukarkan Hidrogen kepada Helium.

Teras adalah satu-satunya lokasi dalam Matahari yang mengeluarkan satu kepanasan yang ketara melalui pelakuran: bintang lain dipanaskan oleh tenaga yang dipindahkan ke luar dari teras. Semua tenaga yang dihasilkan oleh pelakuran dalam teras mesti berjalan melalui banyak lapisan yang berterusan ke photosphere solar sebelum ia melarikan diri ke angkasa sebagai cahaya matahari atau tenaga kinetik zarah-zarah.

Kira-kira 3.4×10³⁸ protons (hidrogen nuclei) adalah ditukarkan kepada helium nuclei setiap saat (kira-kira ~8.9×10⁵⁶ jumlah keseluruhan proton bebas dalam Matahari), melepaskan tenaga di tenaga jisim dengan kadar pertukaran 4.26 juta tan per saat, 383 yottawatts (383×10²⁴ W) atau 9.15×10¹⁰ megatons TNT per saat.

Ini sebenarnya memberi respon kepada satu kadar yang rendah yang mengejutkan pengeluaran tenaga dalam teras Matahari - kira-kira 0.3 µW/cm³ (mikro watts setiap sentimeter padu), Atau kira-kira 6 µW/kg jisim. Untuk perbandingan, satu cahaya lilin (secara kasar satu batang lilin) mengeluarkan haba pada kadar 1 W/cm³, dan badan manusia kira-kira kadar 1.2 W/kg - beratus kali lebih pengeluaran haba.

Penggunaan plasma dengan parameter serupa untuk pengeluaran tenaga di Bumi akan menjadi sama sekali tidak praktikal, juga 1 GW loji kuasa pelakuran sederhana akan memerlukan kira-kira 170 bilion tan plasma menduduki hampir sebatu padu. Oleh itu, reaktor pelakuran daratan menggunakan suhu plasma yang jauh lebih tinggi daripada yang dalam pedalaman Matahari.

Kadar pelakuran nuklear bergantung dengan kuat pada ketumpatan dan suhu, maka kadar lakuran dalam teras berada dalam satu keseimbangan yang membetulkan-diri sendiri: kadar lakuran yang lebih tinggi akan menyebabkan teras menjadi hangat lebih lagi dan mengembangkan sedikit pada berat lapisan-lapisan luar, mengurang kadar lakuran dan membetulkan kerisauan; dan kadar yang rendah sedikit akan menyebabkan teras untuk menjadi sejuk dan mengecut sedikit, menambahkan kadar lakuran dan sekali lagi kembali semula ke paras semasa.

Zon Radiasi

Daripada kira-kira 0.2 ke kira-kira 0.7 radii solar, jisim solar adalah cukup panas dan tebal yang mana sinaran terma adalah memadai untuk memindahkan kepanasan teras ke luar. Dalam zon ini tidak terdapat perolakan termal; yang mana bahan ,menjadi lebih sejuk apabila altitud bertambah, kecerunan suhu ini adalah lebih lambat daripada kadar lelap adiabatik dan oleh itu tidak boleh membawa kepada perolakan.

Haba dipindahkan oleh radiasi, ion-ion hidrogen dan helium mengeluarkan foton, yang berjalan pada satu jarak yang ringkas sebelum diserapkan semula oleh ion-ion lain. Dalam cara ini, tenaga membuat caranya amat perlahan (lihat di atas) ke luar.

Zon Perolakan

Dalam lapisan luar Matahari (ke bawah untuk kira-kira hampir 70% jejari solar), plasma solar tidak cukup tebal atau panas untuk memindahkan tenaga haba pedalaman luar melalui radiasi. Hasilnya, perolakan terma berlaku apabila kolum-kolum termal membawa bahan panas ke permukaan (photosphere) Matahari.

Sekali bahan menjadi dingin di permukaan, ia terjunam kembali menurun ke dasar zon perolakan, untuk menerima lebih haba dari atas zon radiasi. Perolakan terlajak adalah difikirkan berlaku di pengkalan zon perolakan, membawa gelora arus ke dalam lapisan-lapisan luar zon radiasi.

Kolum-kolum termal dalam zon perolakan membentuk satu kesan atas permukaan Matahari, dalam bentuk penggranulan dan supergranulation solar. Perolakan bergelora bahagian luar pedalaman suria memberi peningkatan ke satu "skala kecil" penjana arus elektrik yang mengeluarkan magnetik kutub utara dan selatan di seluruh permukaan Matahari.

Photosphere

Permukaan nyata Matahari, photosphere, adalah lapisan di bawah yang mana Matahari menjadi legap kepada cahaya yang boleh dilihat. Di atas cahaya matahari dapat dilihat photosphere adalah bebas menyebar luaskan ke angkasa, dan tenaganya melepaskan diri dari Matahari seluruhnya. Perubahan dalam kelegapan adalah disebabkan oleh pengurangan jumlah H- ion-ion, yang menyerap cahaya yang kelihatan dengan mudah. Sebaliknya, cahaya kelihatan yang kita lihat adalah dihasilkan seperti elektron bertindak balas dengan atom hidrogen untuk mengeluarkan H- ion-ion.

Photosphere adalah sebenarnya puluhan ke ratusan tebal kilometer, ada sedikit kurang legap daripada udara di Bumi. Kerana bahagian atas photosphere adalah lebih sejuk daripada bahagian bawah, satu imej Matahari muncul lebih cerah di tengah daripada di pinggir atau anggota cakera solar, dalam satu fenomena terkenal sebagai anggota badan penggelapan. Cahaya matahari mempunyai kira-kira satu spektrum jasad hitam yang menunjukkan suhunya kira-kira 6,000 K, dari semasa ke semasa dengan garisan-garisan penyerapan atom daripada lapisan-lapisan halus di atas photosphere.

Photosphere mempunyai ketumpatan zarah kira-kira 10²³ m⁻³ (ini kira-kira 1% ketumpatan zarah atmosfera Bumi di paras laut). Sepanjang kajian awal tentang spektrum optikal photosphere, beberapa garisan penyerapan telah ditemui yang tidak secocok untuk mana-mana unsur kimia yang diketahui di Bumi. Dalam tahun 1868, Norman Lockyer telah membuat hipotesis yang garisan-garisan penyerapan ini adalah disebabkan oleh satu elemen baru yang dia gelarkan "helium", selepas nama tuhan orang Yunani, 'Helios'. Ia bukan sehingga 25 tahun kemudian helium menjadi terasing di Bumi.

Atmosfera

Bahagian-bahagian Matahari di atas photosphere adalah dirujuk secara terkumpulnya sebagai atmosfera matahari. Mereka boleh dilihat dengan teleskop-teleskop beroperasi merentasi spektrum elektromagnet, daripada radio ke cahaya nampak ke sinar gamma, dan terdiri dari lima zon utama: minima suhu, chromosphere, rantau peralihan, korona, dan heliosphere. Heliosphere, yang boleh dianggap atmosfera luar yang halus Matahari, melanjutkan ke luar melepasi orbit Pluto ke heliopause, di mana ia membentuk satu kejutan tajam di depan sempadan dengan interstellar sederhana. Chromosphere, rantau peralihan, dan korona adalah lebih panas daripada permukaan Matahari; mengapa sebabnya adalah belum dikenalpasti.

Lapisan paling sejuk Matahari adalah daerah paling minimum suhu kira-kira 500 kilometer (300 mi) di atas photosphere, dengan satu suhu kira-kira 4,000 K Bahagian Matahari ini adalah cukup sejuk menyokong molekul-molekul ringkas seperti karbon monoksida dan air, yang boleh dikesan oleh spektrum penyerapan mereka.

Di atas lapisan minima suhu adalah satu lapisan nipis kira-kira 2,000 kilometer (1,000 mi) tebal, didominasi oleh satu spektrum pemancaran dan garisan-garisan penyerapan. Ia dipanggil chromosphere daripada kata dasar bahasa Yunani iaitu 'chroma', yang bermakna 'warna', kerana chromosphere adalah dapat dilihat serupa satu kilat berwarna di permulaan dan hujung daripada gerhana Matahari penuh. Suhu dalam chromosphere bertambah beransur-ansur dengan altitud, menganjur sehingga lingkungan 100,000 K dekat bahagian atas.

Di atas chromosphere adalah satu rantau peralihan di mana suhu naik dengan pantas daripada sekitar 100,000 K ke suhu korona lebih rapat kepada satu juta K Peningkatan adalah disebabkan oleh suatu transisi fasa yang mana Helium dalam lingkungan rantau menjadi ter ion penuh pada suhu tinggi. Rantau peralihan tidak terdapat di satu altitud yang jelas.

Ia membentuk sejenis nimbus sekitar chromospheric berciri-ciri seperti spicules dan filamen, dan berada dalam keadaan berterusan, dengan pergerakan kelam-kabut. Rantau peralihan bukan dapat dilihat dengan mudah daripada permukaan Bumi, tetapi adalah mudah dapat dilihat daripada angkasalepas dengan alat-alat peka kepada sebahagian ultraungu yang jauh spektrum itu.

<- Semasa gerhana matahari penuh, korona solar boleh dilihat dengan mata kasar.











Korona adalah atmosfera luar dari Matahari, yang mana lebih besar lagi isipadu daripada Matahari sendiri. Korona menggabungkan dengan lancar dengan angin solar yang mengisi sistem solar dan heliosphere. Korona rendah, yang sangat dekat dengan permukaan Matahari, mempunyai satu ketumpatan zarah 10¹⁴ m⁻³–10¹⁶ m⁻³.

(Atmosfera Bumi dekat paras laut mempunyai satu ketumpatan zarah kira-kira 2×10²⁵ m⁻³.) Suhu korona adalah beberapa juta Kelvin. Manakala tiada teori yang lengkap wujud untuk menjelaskan suhu korona, sekurang-kurangnya beberapa habanya adalah diketahui terjadi daripada penyambungan semula magnetik.

Heliosphere diperpanjangkan dari kira-kira 20 solar radii (0.1 AU) ke luar pinggir-pinggir sistem solar. Sempadan dalamannya adalah ditakrifkan seperti lapisan di mana aliran angin solar menjadi superalfvénic yang adalah, di mana aliran menjadi lebih cepat daripada kelajuan gelombang Alfvén. Pergolakan dan tindakan dinamis di luar sempadan ini tidak boleh mempengaruhi bentuk korona solar dalaman, kerana maklumat hanya boleh berjalan pada kelajuan gelombang Alfvén.

Pengembaraan angin solar ke luar berterusan melalui heliosphere, membentuk medan magnet solar ke dalam satu bentuk lingkaran, sehingga ia memberi kesan kepada heliopause lebih daripada 50 AU daripada Matahari. Pada Disember 2004, Voyager 1 menyiasat merentasi satu kejutan hadapan yang adalah difikirkan menjadi sebahagian dari heliopause. Kedua-dua siasatan Voyager telah mencatatkan tahap-tahap lebih tinggi zarah-zarah bertenaga ketika mereka menghampiri sempadan.

Read More »»

Matahari

Matahari (Bahasa Latin: Sol , Bahasa Inggeris: Sun) adalah bintang di pusat Sistem Suria. Bumi dan jisim lain (termasuk planet-planet lain, asteroid-asteroid, meteor, komet dan debu) mengorbit/mengelilingi Matahari, yang menurut sendiri merupakan kira-kira 99.8% sistem suria besar-besaran. Tenaga daripada Matahari, dalam bentuk cahaya matahari, menyokong hampir semua kehidupan di Bumi melalui fotosintesis, dan memberi kesan kepada iklim dan cuaca Bumi.

Ia merupakan bintang terdekat dengan bumi dengan jarak purata 149,680,000 kilometer (93,026,724 batu). Matahari dan sembilan buah planet membentuk sistem suria. Matahari mempunyai diameter 1,391,980 kilometer dengan suhu permukaan 5,500 °C dan suhu teras 15 juta °C. Matahari dikelaskan sebagai bintang kerdil jenis G. Cahaya daripada matahari memakan masa 8 minit untuk sampai ke bumi dan cahaya yang terang ini boleh mengakibatkan sesiapa yang memandang terus kepada matahari, menjadi buta.

Matahari adalah terdiri daripada hidrogen (kira-kira 74% jisimnya, atau 92% isipadunya), helium (kira-kira 25% jisimnya, 7% isipadu), dan kuantiti kesan unsur-unsur lain. Matahari mempunyai satu kelas spektrum G2V. G2 menandakan yang ia mempunyai satu suhu permukaan kira-kira 5,780 K (atau kira-kira 5,515 darjah Celsius / 9,940 Fahrenheit), memberinya satu warna putih yang, lantaran penyerakan atmosfera, muncul kuning sebagai dilihat dari permukaan Bumi. Ini adalah satu kesan yang boleh berkurang, sebagai serakan keutamaan foton biru (yang menyebabkan warna langit) membuang cukup cahaya biru untuk meninggalkan satu sisa kemerahan yang diterima sebagai kuning. (Bila cukup rendah di langit, Matahari muncul jingga atau merah, disebabkan oleh serakan ini.)

Matahari merupakan satu bebola plasma dengan jisim sekitar 2 x 1030 kg. Untuk terus bersinar, matahari, yang terdiri daripada gas panas menukar unsur hidrogen kepada helium melalui tindak balas gabungan nuklear pada kadar 600 juta tan, dengan itu kehilangan empat juta tan jisim setiap saat. Matahari dipercayai terbentuk pada 5,000 juta tahun lalu. Kepadatan jisim matahari adalah 1.41 berbanding jisim air. Jumlah tenaga matahari yang sampai ke permukaan bumi dikenali sebagai pemalar solar menyamai 1.37 kilowatt semeter persegi setiap saat.

Matahari berputar 25.04 hari bumi setiap putaran dan mempunyai graviti 27.9 kali graviti bumi. Terdapat julangan gas teramat panas yang boleh mencecah sehingga 100,000 kilometer ke angkasa. Marakan matahari (sun flare) ini boleh mengganggu gelombang komunikasi seperti radio, tv dan radar di bumi dan mampu merosakkan satelit atau stesen angkasa yang tidak dilindung. Matahari juga menghasilkan gelombang radio, gelombang ultra-ungu, sinar infra-merah, sinar-X, dan angin suria yang merebak keseluruh sistem suria.

Bumi dilindungi daripada angin suria oleh medan magnet bumi, sementara lapisan ozon pula melindungi bumi daripada sinaran ultraungu dan inframerah. Terdapat tompokan hitam yang wujud dari masa ke semasa pada matahari yang disebabkan oleh perbezaan suhu di permukaan matahari. Tompokan hitam itu menandakan kawasan yang kurang panas berbanding kawasan lain dan mencecah keluasan melebihi saiz bumi. Kadang-kala peredaran bulan mengelilingi bumi menghalang sinaran matahari daripada sampai ke bumi, oleh itu mengakibatkan kejadian gerhana matahari berlaku.

Matahari mengorbit pusat Galaksi Bima Sakti pada jarak kira-kira 26,000 tahun cahaya daripada pusat bimasakti, menyiapkan satu putaran dalam kira-kira 225 ke 250 juta tahun. Kelajuan orbit adalah 217 kilometer / s (135 mi / s), bersamaan satu tahun cahaya setiap 1,400 tahun, dan satu AU setiap 8 hari.

Read More »»