Τρίτη, 11 Φεβρουαρίου 2014

Έχει ο Άρης νερό σε υγρή μορφή; Flowing water on Mars appears likely but hard to prove

Στην εικόνα που έδωσε στη δημοσιότητα η NASA με τα βέλη σημειώνονται οι σχηματισμοί που πιθανώς να δημιουργήθηκαν από νερό που συνεχίζει να ρέει στην επιφάνεια του Άρη. Dark flow-like features called Recurring Slope Lineae emanating from bedrock exposures at Palikir crater on Mars during southern summer. These flows are observed to form and grow during warm seasons when surface temperature is hot enough for salty ice to melt, and fade or completely disappear in cold season. Arrows point to bright, smooth fans left behind by flows. Credit: NASA/JPL

Σύμφωνα με παρατηρήσεις ενός δορυφόρου της NASA στον Άρη, ίσως στο γειτονικό μας πλανήτη να υπάρχει περιοδικά νερό σε υγρή μορφή. H έρευνα για ένα τέτοιο ενδεχόμενο έχει ξεκινήσει ήδη από το 2011, όταν στην επιφάνεια του Άρη εντοπίστηκαν ορισμένες τοποθεσίες στις οποίες το έδαφος κυματίζει, παρουσιάζοντας επαναλαμβανόμενα κλιμακωτά μοτίβα (Recurring Slope Linae – RSL).

Αν και η ύπαρξη ροής νερού θα εξηγούσε τη δημιουργία αυτού του φαινομένου, στο φάσμα από την ακτινοβολία των περιοχών αυτών δε φαίνονται ίχνη νερού, κάτι που σημαίνει πως εάν υπήρχε νερό έστω και στο πρόσφατο παρελθόν, έχει πλέον απορροφηθεί.

Mars Reconnaissance Orbiter (MRO). Image credit: NASA/JPL-Caltech

Μία ομάδα από το Τεχνολογικό Πανεπιστήμιο της Τζόρτζια στις ΗΠΑ ωστόσο, μελέτησε προσεκτικά 13 περιοχές RSL, τις οποίες είχε σαρώσει ο φασματογράφους του Mars Reconnaissance Orbiter το οποίο βρίσκεται σε τροχιά γύρω από τον Άρη. Οι ερευνητές παρατήρησαν ίχνη σιδηρούχων ορυκτών σε μεγαλύτερες περιεκτικότητες σε σχέση με γειτονικές περιοχές που δεν παρουσιάζουν τη χαρακτηριστική κλιμακωτή δομή. Το μέγεθος των κόκκων των υλικών αυτών επίσης υποδεικνύει την αλληλεπίδρασή τους με το νερό, με τους επιστήμονες να αναφέρουν πως δε μπορούν να εξηγήσουν τις παρατηρήσεις τους με άλλο τρόπο.

Ένα ακόμη στοιχείο που ευνοεί την υπόθεση πως οι περιοχές αυτές δημιουργήθηκαν από ροή νερού, είναι πως τα χαρακτηριστικά τους γίνονται πιο έντονα τη ζεστή περίοδο, και ειδικότερα σε τμήματα του πλανήτη που βλέπει ο Ήλιος, ενώ ξεθωριάζουν κατά τη διάρκεια του χειμώνα.

Dark elongated streaks called Recurring Slope Lineae observed in HiRISE images of Mars. The RSL form on sun facing slopes during warm season and fade during cold season. Credit: NASA/JPL

Έτσι ο «κύκλος του νερού» στον Άρη, εάν υπάρχει, είναι ένα περίπλοκο φαινόμενο, με τους ερευνητές να θέλουν να προβλέψουν που μπορεί να εκδηλωθεί στο προσεχές μέλλον, καθώς θα είχε μεγάλο ενδιαφέρον για μία μελλοντική αποστολή. Τα όργανα πάντως του MRO ίσως δεν έχουν τη δυνατότητα να εντοπίσουν απευθείας το νερό, ή ίσως να μην έχουν εστιάσει την κατάλληλη στιγμή.

Η NASA πάντως εξέδωσε ανακοίνωση πάνω στο θέμα, αναφέροντας πως οι παρατηρήσεις αυτές έγιναν κατά τη διάρκεια του αρειανού απογεύματος, και ίσως εκεί να οφείλεται πως δεν κατάφεραν να αποδώσουν την «πρωινή υγρασία».

Ταυτόχρονα με τη συζήτηση που έχει ξεκινήσει για της παρατηρήσεις από το MRO, και η Ευρωπαϊκή Υπηρεσία Διαστήματος (ESA) έδωσε στη δημοσιότητα παλαιότερες φωτογραφίες από τον ευρωπαϊκό δορυφόρο Mars Express, στις οποίες απεικονίζεται μία ροή ρευστών δίπλα σε μεγάλους κρατήρες, που κατά πάσα πιθανότητα προέκυψαν από το λιώσιμο των υλικών του εδάφους από τη θερμότητα της πρόσκρουσης κάποιου κομήτη, αλλά και από την ανάμειξη των υλικών αυτών με τα υπόγεια κοιτάσματα νερού του Άρη.

Νανοκινητήρες μέσα σε ζωντανά κύτταρα. Nanomotors are controlled, for the first time, inside living cells

Επιστήμονες στης ΗΠΑ κατάφεραν να εισάγουν για πρώτη φορά μικροσκοπικούς συνθετικούς νανοκινητήρες μέσα σε ζωντανά ανθρώπινα κύτταρα, τους οποίους μάλιστα κατάφεραν να τηλεκατευθύνουν μέσω υπερηχητικών κυμάτων και μαγνητικών δυνάμεων. Optical microscope image of a HeLa cell containing several gold-ruthenium nanomotors. Arrows indicate the trajectories of the nanomotors, and the solid white line shows propulsion. Near the center of the image, a spindle of several nanomotors is spinning. Inset: Electron micrograph of a gold-ruthenium nanomotor. The scattering of sound waves from the two ends results in propulsion. Image: Mallouk Lab/ Penn State

Οι νανοκινητήρες, έχουν σχήμα πυραύλου και στην ουσία είναι μεταλλικά σωματίδια, που μπορούν να κινούνται μέσα στα κύτταρα και να «προσκρούουν» εκ των έσω πάνω στην κυτταρική μεμβράνη. Η δυνατότητα αυτή μπορεί να ανοίξει νέους δρόμους στην ιατρική στο μέλλον, βοηθώντας στη θεραπεία διαφόρων νόσων, όπως ο καρκίνος, μέσω επιλεκτικής καταστροφής των καρκινικών κυττάρων.

A demonstration of very active gold nanorods internalized inside HeLa cells in an acoustic field. This video was taken under 1000X magnification in the bright field, with most of the incoming light blocked at the aperture.

Οι ερευνητές, χημικοί και μηχανικοί, με επικεφαλής τον Τομ Μαλούκ, καθηγητή Χημείας των Υλικών του πανεπιστημίου της Πενσιλβάνια, που έκαναν τη σχετική δημοσίευση στο διεθνούς κύρους περιοδικό χημείας «Angewandte Chemie International», ανέφεραν ότι «καθώς οι νανοκινητήρες κινούνται ολόγυρα και πέφτουν πάνω στις διάφορες δομές του κυττάρου, τα ζωντανά κύτταρα εμφανίζουν εσωτερικές μηχανικές αντιδράσεις που κανείς ποτέ δεν έχει δει στο παρελθόν».

Dark particles in a HeLa cell interact with spinning gold nanorods. This video was taken under 1000X magnification in bright field, with most of the incoming light blocked at the aperture.

Σύμφωνα με το Μαλούκ, «η νέα έρευνα δείχνει ότι είναι δυνατό να χρησιμοποιηθούν νανοκινητήρες για να μελετηθεί η βιολογία του κυττάρου με νέους τρόπους. Πιθανώς θα μπορούσαμε στο μέλλον να χρησιμοποιήσουμε τέτοιους νανοκινητήρες για να θεραπεύσουμε τον καρκίνο και άλλες ασθένειες, ‘χειραγωγώντας’ μηχανικά τα κύτταρα εκ των έσω. Ακόμα, οι νανοκινητήρες θα μπορούσαν να πραγματοποιούν ενδοκυτταρική χειρουργική και να μεταφέρουν φάρμακα στους ζωντανούς ιστούς με μη επεμβατικό τρόπο».

Τέτοιες νανομηχανές αναπτύχθηκαν πριν από περίπου δέκα χρόνια. Μέχρι σήμερα οι νανοκινητήρες είχαν χρησιμοποιηθεί μόνο σε εργαστηριακές συνθήκες (in vitro) και όχι σε ζωντανά κύτταρα. Για τα νέα πειράματά τους, οι ερευνητές χρησιμοποίησαν ανθρώπινα καρκινικά κύτταρα, τα οποία «κατάπιαν» τους νανοκινητήρες και οι τελευταίοι, στη συνέχεια, άρχισαν να κινούνται πέρα-δώθε και να κάνουν άνω-κάτω το κύτταρο.

Η πρώτη γενιά νανοκινητήρων χρειαζόταν τοξικά χημικά καύσιμα για την κίνησή τους, πράγμα που καθιστούσε απαγορευτική την εισαγωγή και κίνησή τους μέσα σε βιολογικό υλικό, όπως τα κύτταρα. Το πρόβλημα αυτό ξεπεράστηκε πρόσφατα με την χρησιμοποίηση υπερηχητικών κυμάτων ως μέσου προώθησης των νανοκινητήρων, πράγμα που άνοιξε το δρόμο για την αξιοποίησή τους στο εσωτερικό των ζωντανών συστημάτων.

Πέρα από την χρήση υπερηχητικών κυμάτων, με τα οποία οι επιστήμονες μπορούν να ωθήσουν τον νανοκινητήρα να επιταχύνει ή να στρίψει, η τηλεκατεύθυνση γίνεται ακόμα πιο αποτελεσματικά με την πρόσθετη αξιοποίηση μαγνητικών δυνάμεων.

Ακόμη, οι ερευνητές ανακάλυψαν ότι οι νανοκινητήρες είναι σε θέση να κινούνται αυτόνομα, δηλαδή ανεξάρτητα ο ένας από τον άλλο μέσα στο κύτταρο. Αυτή η δυνατότητα μπορεί να βοηθήσει σε μελλοντικές πρακτικές εφαρμογές, όπως στην επιλεκτική καταστροφή συγκεκριμένων κυττάρων.

«Αν θέλουμε αυτοί οι κινητήρες να καταστρέφουν καρκινικά κύτταρα, είναι καλύτερα να μπορούν να κινούνται ανεξάρτητα. Δεν θα θέλαμε μια ολόκληρη μάζα από αυτές τις νανομηχανές να πηγαίνουν προς μια μόνο κατεύθυνση», δήλωσε ο Μαλούκ.

Βίντεο: τα νανο-σωματίδια από χρυσό στο εσωτερικό κυττάρων HeLa υπό την επίδραση ακουστικών κυμάτων. A demonstration of very active gold nanorods internalized inside HeLa cells in an acoustic field. This video was taken under 1000X magnification in the bright field, with most of the incoming light blocked at the aperture. Mallouk Lab, Penn State

Οι ερευνητές ήδη ονειρεύονται ολόκληρα «ταξίδια», όπου στρατιές νανομηχανών θα τριγυρνάνε μέσα στο ανθρώπινο σώμα, επικοινωνώντας μεταξύ τους για να συντονίζουν τη δράση τους, εκτελώντας διάφορες εργασίες διάγνωσης και θεραπείας.

Δόντια «μαχαίρια» είχε ο Διμετρόδοντας. 'Steak-knife' teeth reveal ecology of oldest land predators

Ο Διμετρόδοντας είχε πολύ κοφτερά δόντια τοποθετώντας τον στην κορυφή της διατροφικής αλυσίδας στην εποχή του. This is an artist impression of a Dimetrodon. Credit: Danielle Dufault

Ο Διμετρόδοντας είναι ένα σαρκοφάγο ερπετό που έζησε την Πέρμια περίοδο πριν από περίπου 300 εκ. έτη και θεωρείται προπομπός των θηλαστικών ζώων. Νέα ευρήματα δείχνουν ότι ο Διμετρόδοντας είχε αναπτύξει οδοντοστοιχία με μεγάλα κοφτερά δόντια που του επέτρεπαν να όχι απλά να εξοντώνει αλλά κυριολεκτικά να διαμελίζει τα θηράματά του ακόμη και μεγάλου μεγέθους. Η ανακάλυψη είναι πολύ σημαντική αφού οι ειδικοί πιστεύουν ότι πρόκειται για το πρώτο σπονδυλωτό ζώο της στεριάς που ανέπτυξε κοφτερά δόντια.

Πανάρχαιος κυνηγός

Τα δόντια του Διμετρόδοντα έμοιαζαν με αυτά των κροδοδείλων υποστηρίζει η νέα μελέτη. This is a Dimetrodon skull with histological thin section tooth detail by Danielle Dufault. Credit: Danielle Dufault

Ο Διμετρόδοντας συγγενεύει περισσότερο με τα θηλαστικά παρά με τις σαύρες. Η εμφάνισή του στη Γη εντοπίζεται πριν από 300 εκ. έτη και η εξαφάνισή του πριν από 270 εκ. έτη. Έζησε δηλαδή τουλάχιστον 50 εκατομμύρια έτη πριν από την εμφάνιση των πρώτων δεινοσαύρων. Απολιθώματά του έχουν εντοπισθεί στην Αμερική και την Ευρώπη. Έφτανε σε μήκος τα 4 μέτρα και θεωρείται ότι ήταν στην εποχή του το κορυφαίο αρπακτικό. Το όνομά του προέρχεται από τα δύο διαφορετικών ειδών δόντια του, κάτι που συμβαίνει στα θηλαστικά και όχι στις σαύρες.

Kirstin Brink and Robert Reisz are shown with a Dimetrodon skull. Credit: University of Toronto Mississauga

Είχε τέσσερα πόδια, τα οποία εξείχαν στο πλάι του σώματος, μεγάλη ουρά και οι παλαιοντολόγοι εικάζουν ότι κινούνταν όπως οι σαύρες. Το πιο διακριτικό χαρακτηριστικό του Διμετρόδοντα ήταν το εντυπωσιακό πτερύγιο στην πλάτη. Το πτερύγιο ήταν πλούσιο σε αιμοφόρα αγγεία και πιθανώς χρησίμευε για την ταχύτερη ρύθμιση της θερμοκρασίας του σώματός του. Επικεφαλής της νέας μελέτης είναι επιστήμονες του Πανεπιστημίου Mississauga στο Τορόντο του Καναδά και τα ευρήματα δημοσιεύονται στην επιθεώρηση «Nature Communications».

Αρχέγονο «σπίτι» άστρων. Farthest Galaxy Spotted Tells Tails Of Universe's Childhood

This image shows the galaxy Abell2744 Y1, one of the most distant galaxy candidates known. Image credit: NASA / ESA / STScI / IAC.

Λίγα 24ωρα μετά την ανακάλυψη του αρχαιότερου άστρου στο Σύμπαν, ερευνητές του Ινστιτούτου Αστροφυσικής των Καναρίων Νήσων ανακοίνωσαν ότι εντόπισαν έναν πανάρχαιο γαλαξία. Σύμφωνα με τους ερευνητές ο γαλαξίας αυτός δημιουργήθηκε περίπου 650 εκ. έτη μετά τη γέννηση του Σύμπαντος και είναι ένας από τους πρώτους που εμφανίστηκαν σε αυτό. Η ανακάλυψη προσφέρει νέα δεδομένα για την εξέλιξη του Σύμπαντος.

Ο φακός

Μια νέα εικόνα του γαλαξιακού σμήνους Abell 2744 το οποίο χρησιμοποίησαν οι ερευνητές για να ανακαλύψουν τον πανάρχαιο γαλαξία. Full view of the galaxy cluster Abell 2744. Image credit: NASA / ESA / STScI.

Οι ερευνητές εντόπισαν τον γαλαξία χρησιμοποιώντας τη μέθοδο του βαρυτικού φακού (ή μικροφακού) που αναπτύχθηκε πρόσφατα και έχει συμβάλει πολύ στην διαστημική εξερεύνηση τα τελευταία χρόνια. Η τεχνική βασίζεται σε ένα φαινόμενο που προβλέπεται από τη Γενική θεωρία της Σχετικότητας, και βρίσκει εφαρμογή όταν ένα άστρο περνάει μπροστά από ένα άλλο, πιο μακρινό άστρο. Κατά το πέρασμα αυτό το βαρυτικό πεδίο του πιο κοντινού άστρου – το οποίο σύμφωνα με τη Γενική Σχετικότητα κάμπτει τον περιβάλλοντα χωροχρόνο – διαθλά το φως του πιο μακρινού άστρου λειτουργώντας σαν μεγεθυντικός φακός μέσα από τον οποίο το άστρο και οι πλανήτες που κινούνται γύρω από αυτό γίνονται ορατά από τη Γη. Το αποτέλεσμα είναι να αυξάνει το μέγεθος και η φωτεινότητα ενός κοσμικού σώματος ως και 20 φορές.

Η τεχνική του βαρυτικού φακού διαφέρει σημαντικά από τις δυο κύριες μεθόδους που χρησιμοποιούν οι επιστήμονες για την αναζήτηση εξωπλανητών – τη μέθοδο της διάβασης, η οποία βασίζεται στη σκίαση ενός άστρου καθώς ένας πλανήτης διαβαίνει από μπροστά του, και τη μέθοδο της ακτινικής ταχύτητας, η οποία βασίζεται στην αλλαγή της ακτινικής ταχύτητας ενός άστρου (της κίνησής του δηλαδή σε σχέση με τον Ήλιο) εξ αιτίας της βαρυτικής επιρροής που προκαλεί σε αυτό ένας πλανήτης που περιφέρεται γύρω του.

Πρώτης γενιάς


Οι ερευνητές χρησιμοποίησαν ως… μεγεθυντικό φακό ένα μακρινό γαλαξιακό σμήνος, το Abell 2744. Το σμήνος αυτό βρίσκεται σε απόσταση περίπου 3,5 δισ. έτη φωτός από εμάς και είναι ευρύτερα γνωστό  ως «Σμήνος της Πανδώρας». Πρόκειται στην πραγματικότητα για τέσσερα γειτονικά σμήνη γαλαξιών με συνολική έκταση άνω των δύο εκατομμυρίων ετών φωτός. Πρόσφατα το διαστημικό τηλεσκόπιο Hubble παρατήρησε και έκανε σημαντικές ανακαλύψεις στο Abell 2744. Η μελέτη των δεδομένων του Hubble οδήγησε στην ανακάλυψη χιλιάδων άγνωστων μέχρι σήμερα απομακρυσμένων και πανάρχαιων γαλαξιών.

Η νέα έρευνα των ερευνητών στα Κανάρια Νησιά οδήγησε στον εντοπισμό ενός ακόμη άγνωστου μέχρι σήμερα αρχαίου γαλαξία. Ο γαλαξίας έλαβε την ονομασία Abell 2744_Y και όπως εκτιμούν οι ερευνητές σχηματίστηκε 650 εκ. έτη μετά τη γέννηση του Σύμπαντος που η κρατούσα θεωρία αναφέρει ότι συνέβη πριν από περίπου 13.7-13.8 δισ. έτη. Προηγούμενες παρατηρήσεις στο σμήνος Abell 2744 έχουν υποδείξει την ύπαρξη γαλαξιών ακόμη νεότερων από τον Abell 2744_Y, γαλαξιών που σχηματίστηκαν περίπου 500 εκ. έτη μετά τη γέννηση του Σύμπαντος. Όμως δεν έχει ακόμη επιβεβαιωθεί η ύπαρξη αυτών των γαλαξιών.

Ο γαλαξίας

"This image of the galaxy cluster Abell 2744 was obtained with NASA's Hubble Space Telescope. The zoomed image shows the region around the galaxy Abell2744_Y1, one of the most distant galaxy candidates known, harkening back to a time when the universe was 650 million years old. NASA's Spitzer Space Telescope helped to narrow in on the galaxy's great distance." (Photo : JPL/Azooptics )

Ο Abell 2744_Y είναι περίπου 30 φορές μικρότερος από τον δικό μας γαλαξία αλλά σύμφωνα με τους ερευνητές παράγει άστρα με πολύ μεγαλύτερο ρυθμό από τον Μίλκι Ουέι. Η ανακάλυψη δημοσιεύεται στην επιθεώρηση «Astronomy and Astrophysics Letters». Τόσο η συγκεκριμένη ερευνητική ομάδα αλλά και άλλες συνεχίζουν τις παρατηρήσεις στα βάθη του Σύμπαντος με στόχο να ανακαλύψουν ακόμη νεότερους γαλαξίες φωτίζοντας το κοσμικό περιβάλλον που υπήρχε στις απαρχές του Κόσμου.