Ο πρώτος χάρτης του Γανυμήδη. Researchers create first global map of Jupiter's largest moon Ganymede

Ο γεωολογικός χάρτης του Γανυμήδη θα βοηθήσει στην καλύτερη μελέτη του πριν φτάσει εκεί κάποια ερευνητική αποστολή. Using images from NASA's Voyager Mission (1979) and the orbital Galileo Mission (1995), researchers have created the first global geological map of Jupiter's largest moon, Ganymede.  The map was published today by the U.S. Geological Survey. Credit: USGS

Αμερικανοί επιστήμονες χρησιμοποιώντας εικόνες και δεδομένα των αποστολών Voyager και Galileo δημιούργησαν τον πρώτο γεωλογικό χάρτη του Γανυμήδη, του δορυφόρου του Δία που είναι και ο μεγαλύτερος δορυφόρος στο ηλιακό μας σύστημα.

Το «διττό» τερέν

Animation of a rotating globe of Jupiter's moon Ganymede, with a geologic map superimposed over a global color mosaic. The 37-second animation begins as a global color mosaic image of the moon then quickly fades in the geologic map.

Ο Γανυμήδης ανακαλύφτηκε από τον Γαλιλαίο μαζί με άλλους δύο δορυφόρους του Δία το 1610. Ο δορυφόρος παρουσιάζει εξαιρετικό ενδιαφέρον αφού πιστεύεται ότι κάτω από την παγωμένη του επιφάνεια, σε βάθος 200 χλμ, υπάρχει ένας ωκεανός με αλμυρό νερό. Ο νέος χάρτης παρουσιάζει με λεπτομέρεια τη «διττή», όπως την χαρακτηρίζουν οι ειδικοί, μορφολογία του Γανυμήδη. Η επιφάνεια του δορυφόρου αποτελείται από δύο κύριες ζώνες. Η μια ζώνη είναι πολύ παλιά και σε αυτήν υπάρχουν πολλοί κρατήρες και αρκετές σκοτεινές περιοχές.

The first map of Ganymede's surface reveals large cratered areas on the iy moon.

Το έδαφος της άλλης ζώνης είναι αρκετά νεότερο με φωτεινές περιοχές. Βασικό χαρακτηριστικό της δεύτερης ζώνης είναι ένα εκτεταμένο τόξο ρηγμάτων και ραβδώσεων που έχουν τεκτονική προέλευση χωρίς να έχουν οι επιστήμονες στη διάθεσή τους περισσότερες πληροφορίες για αυτό το γεωλογικό σύστημα.

The North polar region of Ganymede, showing the Galileo region named after the man who discovered it.

«Χαρτογραφώντας όλη την επιφάνεια του Γανυμήδη μπορούμε να απαντήσουμε με μεγαλύτερη ακρίβεια τις επιστημονικές ερωτήσεις σχετικά με τον σχηματισμό αλλά και την εξέλιξή του» αναφέρει ο Γουές Πάτερσον, του Εργαστηρίου Εφαρμοσμένης Φυσικής του Πανεπιστημίου Τζονς Χόπκινς που ήταν επικεφαλής της νέας μελέτης.

Ο Γανυμήδης

Bright young impact craters speckle the two-toned surface of Jupiter's moon Ganymede, the largest moon in the solar system, in this mosaic of images from the Galileo spacecraft. The dark brown regions probably represent Ganymede's original crust, while the lighter regions are younger terrain. The impact craters splashed out ice, which makes up most of the moon's crust, from below the surface. Credit: NASA/JPL

Ο Γανυμήδης έχει μέγεθος λίγο μεγαλύτερο από εκείνο του Ερμή και είναι το μοναδικό από τα δεκάδες φεγγάρια στο ηλιακό μας σύστημα που διαθέτει μαγνητικό πεδίο. Οι επιστήμονες πιθανολογούν ότι ο Γανυμήδης διαθέτει πυρήνα παρόμοιο με αυτόν της Γης (με κύριο συστατικό τον ρευστό σίδηρο) ο οποίος και παράγει το μαγνητικό πεδίο. Μάλιστα το μαγνητικό πεδίο του δορυφόρου είναι τόσο ισχυρό που επιτρέπει τη δημιουργία σέλαος.

The South polar region of Ganymede.

Ο Γανυμήδης διαθέτει επίσης οξυγόνο που δημιουργείται από τη διάσπαση πάγου νερού στην επιφάνειά του. «Ο Γανυμήδης είναι ιδιαίτερα ελκυστικός σε γεωλόγους, αστροβιολόγους, φυσικούς κ.α. Είναι ξεκάθαρο ότι πρόκειται για ένα ιδιαίτερα πλούσιο περιβάλλον, για τον λόγο αυτό και υπάρχει τόση ανυπομονησία σχετικά με την εξερεύνησή του» αναφέρει η Έμα Μπανς, φυσικός του Πανεπιστημίου του Λέστερ στη Βρετανία και μέλος της αποστολής Juice του Ευρωπαϊκού Οργανισμού Διαστήματος. Σύμφωνα με τον σχεδιασμό, το σκάφος της αποστολής θα ξεκινήσει το ταξίδι του από τη Γη το 2022 για να μελετήσει από κοντά τρεις μεγάλους δορυφόρους του Δία που πιστεύεται ότι κρύβουν υπόγειους ωκεανούς με μικροβιακές ή άλλες μορφές ζωής.

Απολιθωμένος... τοκετός. Fossils reveal earliest known live birth

To εντυπωσιακό απολίθωμα όπου διακρίνεται καθαρά η... έξοδος του μικρού ιχθυόσαυρου από την κοιλιά της μητέρας του. This is the maternal specimen with three embryos. Credit: PLoS ONE, Ryosuke Motani, doi:10.1371/journal.pone.0088640

Μια εκπληκτική ανακάλυψη έκανε διεθνής ομάδα παλαιοντολόγων στην Κίνα. Εντόπισε ένα καλοδιατηρημένο απολίθωμα ιχθυόσαυρου τη στιγμή του τοκετού. 

The color-coded diagram, from the PLOS One paper, illustrates important features of the ichthyosaur fossils. Black: mother’s vertebral column (backbone); blue: mother’s pelvis and hind flipper; green: mother’s rib bones; orange: embryo inside its mother; yellow: a baby being born head-first; red: remains of the baby already born. The scale bar below the yellow skull is 1 cm (0.4 inches). Image credit: Ryosuke Motani, doi:10.1371/journal.pone.0088640.

Στο απολίθωμα διακρίνεται καθαρά ένα από τα... μωρά που μόλις έχει γεννηθεί, ένα να εξέρχεται από τη λεκάνη της μητέρας του και άλλο ένα να περιμένει την σειρά του για να ακολουθήσει τα αδέρφια του στο νερό. Οι ερευνητές υπολόγισαν ότι ο τοκετός έλαβε χώρα πριν από 250 εκ. έτη και είναι το παλαιότερο εύρημα τοκετού θαλάσσιου θηλαστικού. 

An artist’s depiction of Chaohusaurus, a genus of ichthyosaur. Image credit: Nobu Tamura via Wikimedia Commons.

Οι Ιχθυόσαυροι ήταν γιγάντια όντα με τους ειδικούς να πιστεύουν ότι κατάγονται από ερπετά που ζούσαν στη στεριά τα οποία κάποια στιγμή μετανάστευσαν στη θάλασσα.

An image of two other almost-complete Chaohusaurus fossil skeletons, from the research paper in PLOS One, that were also collected from the same quarry as the birthing Chaohusaurus. The three specimens came from Majiashan, in east China’s Anhui Province. Image credit: Ryosuke Motani, doi:10.1371/journal.pone.0088640.

Η θέση των μικρών και ο τρόπος που έβγαιναν στο φως οδηγούν τους ειδικούς στην εκτίμηση ότι πιθανώς οι ιχθυόσαυροι  γεννούσαν στη στεριά ενισχύοντας έτσι την προαναφερόμενη θεωρία για την καταγωγή τους. H ανακάλυψη δημοσιεύεται στην επιθεώρηση «PLoS ONE».

«Καθαρή» ενέργεια μέσω πυρηνικής σύντηξης. Fusion energy: NIF experiments show initial gain in fusion fuel

Στο τελευταίο πείραμα οι ερευνητές κατάφεραν να παραγάγουν περισσότερη ενέργεια από εκείνη που χρησιμοποίησαν. A metallic case called a hohlraum holds the fuel capsule for NIF experiments. Target handling systems precisely position the target and freeze it to cryogenic temperatures (18 kelvins, or -427 degrees Fahrenheit) so that a fusion reaction is more easily achieved. Credit: Eduard Dewald/LLNL

Αποτελεί διαχρονικό όνειρο της επιστήμης, και όχι μόνο… Η παραγωγή απεριόριστης καθαρής ενέργειας θα φέρει επανάσταση στον ανθρώπινο πολιτισμό και πολλοί επιστήμονες έχουν αφιερώσει τη ζωή τους σε αυτή την προσπάθεια. Επίκεντρο της έρευνας σε αυτόν τον τομέα είναι η εγκατάσταση NIF στο Εθνικό Εργαστήριο Lawrence Livermore στις ΗΠΑ. Εκεί πραγματοποιούνται σχετικά πειράματα με τη χρήση πανίσχυρων λέιζερ. Στο τελευταίο πείραμα για πρώτη φορά οι ερευνητές κατάφεραν να περάσουν το λεγόμενο «κρίσιμο ορόσημο», δηλαδή να παραγάγουν περισσότερη ενέργεια από όση χρησιμοποίησαν για να πυροδοτήσουν την πυρηνική αντίδραση.

Η σύντηξη

This artist's rendering shows a NIF target pellet (the white ball) inside a hohlraum capsule with laser beams entering through openings on either end. The beams compress and heat the target to the necessary conditions for nuclear fusion to occur.

Η σύντηξη είναι η μέθοδος με την οποία ο Ήλιος παράγει την ενέργειά του και η επίτευξή της με τεχνικά μέσα αποτελεί το όνειρο των επιστημόνων εδώ και δεκαετίες αφού θα επιτρέψει την παραγωγή απεριόριστης και «καθαρής» ενέργειας. Έτσι η ανθρωπότητα θα μπορεί (θεωρητικά) να υπερκαλύπτει τις ολοένα αυξανόμενες ενεργειακές της ανάγκες με εξαιρετικά χαμηλό κόστος και χωρίς να επιβαρύνεται το περιβάλλον.

Η εγκατάσταση

A NIF technician checks the target positioner, which precisely centers the target inside the target chamber before each experiment, and serves as a reference to align the laser beams.

Το NIF (National Ignition Facility) έχει μέγεθος ενός γηπέδου ποδοσφαίρου και αποτελείται από 192 ξεχωριστές ακτίνες λέιζερ, η κάθε μια από τις οποίες ταξιδεύει με ταχύτητα περίπου 300 μέτρων σε ένα χιλιοστό του δευτερολέπτου, για να συγκλίνουν όλες ταυτόχρονα στον στόχο, δημιουργώντας θερμοκρασίες και πιέσεις που μόνο στους πυρήνες των άστρων υπάρχουν.

Τα πειράματα

Cryogenic target positioner with target. Credit: Dr. Eddie Dewald (LLNL and member of high-foot team)

Οι ερευνητές στο NIF πραγματοποιούν πειράματα στα οποία κάθε φορά στοχεύουν μικροσκοπικές κάψουλες που συνήθως περιέχουν υδρογόνο με τις 192 δέσμες λέιζερ. Η ιδέα πίσω από αυτά τα πειράματα είναι ότι η ακαριαία θέρμανση και συμπίεση του «στόχου» θα υποχρεώσει τα άτομα υδρογόνου να ενωθούν και να σχηματίσουν άτομα ηλίου, απελευθερώνοντας ταυτόχρονα μεγάλες ποσότητες ενέργειας. Με απλά λόγια προσπαθούν να πραγματοποιήσουν με τεχνικά μέσα πυρηνική σύντηξη. Μέχρι σήμερα οι ερευνητές του NIF δεν είχαν καταφέρει να απελευθερώσουν σε κάποιο πείραμα περισσότερη ενέργεια από εκείνη που είχαν χρησιμοποιήσει.

Η πρώτη επιτυχία

Οι επιτελείς του NIF ανακοίνωσαν ότι πραγματοποίησαν ένα νέο πείραμα στο οποίο τα λέιζερ στόχευσαν μια κάψουλα που περιείχε δύο ισότοπα υδρογόνου (δευτέριο και τρίτιο) που είχαν εξαχθεί από νερό. Τα ισότοπα για χρονικό διάστημα μικρότερο του ενός δισεκατομμυριοστού του δευτερολέπτου πιέστηκαν… αφόρητα ενώ ταυτόχρονα η θερμοκρασία που βίωσαν ήταν τρομερή. Σύμφωνα με τους ερευνητές οι συνθήκες αυτές είχαν ως αποτέλεσμα να παραχθεί περισσότερη ενέργεια από εκείνη που είχε χρησιμοποιηθεί.

«Είναι ένα σημαντικό βήμα στην έρευνα της σύντηξης. Είναι όμως ακόμη πολύ μακρύς ο δρόμος για την επίτευξη του τελικού στόχου» δήλωσε ο Ομάρ Χαρικέιν στέλεχος του Lawrence Livermore. Τελικός στόχος είναι η δυνατότητα «αυτοσυντήρησης» της σύντηξης που θα επιτρέψει την βιομηχανική της εκμετάλλευση για παραγωγή ανεξάντλητης καθαρής ενέργειας. Τα αποτελέσματα του πειράματος δημοσιεύονται στην επιθεώρηση «Nature».

Η δεύτερη ελπίδα

Μια ακόμη σημαντική προσπάθεια για την επίτευξη πυρηνικής σύντηξης και την παραγωγή ανεξάντλητης, καθαρής ενέργειας είναι αυτή που υλοποιείται στον Διεθνή Πειραματικό Θερμοπυρηνικό Αντιδραστήρα (ITER), ο οποίος κατασκευάζεται στο Κανταράς της Γαλλίας. Στον κεντρικό αντιδραστήρα του ITER, μαγνητικά πεδία θα συγκρατούν μετέωρη και παγιδευμένη μια ποσότητα υδρογόνου σε ακραίες καταστάσεις θερμοκρασίας και πίεσης, αρκετής για να διατηρήσει τις αντιδράσεις σύντηξης. Τα μαγνητικά πεδία είναι σήμερα η μόνη τεχνολογία που μπορεί να κρατήσει το υπέρθερμο αέριο μακριά από τα τοιχώματα του αντιδραστήρα.