Τρίτη, 5 Μαΐου 2015

Γεωλογικό «τούρμπο» γέννησε τα Ιμαλάια. Scientists solve mystery of how the Himalayas were formed

Η Ινδία έπεσε με μεγάλη ταχύτητα πάνω στην Ευρασία με αποτέλεσμα να σχηματιστούν τα Ιμαλάια. In this artist's rendering, the left image shows what Earth looked like more than 140 million years ago, when India was part of an immense supercontinent called Gondwana. The right image shows Earth today. Credit: iStock (edited by MIT News)

Δύο εβδομάδες μετά τον τρομερό σεισμό στο Νεπάλ όπου κυριολεκτικά σείστηκαν τα Ιμαλάια ερευνητές στις ΗΠΑ υποστηρίζουν ότι βρήκαν τα κομμάτια που λείπουν από το πάζλ του σχηματισμού της υψηλότερης οροσειράς της Γης. Όπως αναφέρουν η δημιουργία της οφείλεται σε ένα σπάνιο γεωλογικό φαινόμενο.

Οι κινήσεις

Έχει διαπιστωθεί ότι οι ήπειροι της Γης δεν είναι σταθεροί σχηματισμοί. Ακολουθούν αντίθετα τον λεγόμενο Κύκλο του Ουίλσον, κατά τον οποίο οι μάζες ξηράς απομακρύνονται η μία από την άλλη και στη συνέχεια επανενώνονται σχηματίζοντας ηπείρους και υπερηπείρους οι οποίες με τη σειρά τους κάποια στιγμή διαλύονται. Αυτή η διεργασία έχει συμβεί τουλάχιστον τρεις φορές τα τελευταία τέσσερα δισεκατομμύρια χρόνια.

Όταν οι ήπειροι απομακρύνονται η μία από την άλλη, σχηματίζονται ανάμεσά τους οι λεγόμενες μεσοωκεάνιες ράχες, βαθιές ρωγμές από τις οποίες αναβλύζει μάγμα το οποίο κλείνει έτσι το κενό. Αντίθετα, στην περίπτωση που οι ήπειροι πλησιάζουν η μία την άλλη, σχηματίζεται ανάμεσά τους μια ζώνη υποβύθισης, μια ζώνη στην οποία η τεκτονική πλάκα της μίας ηπείρου βυθίζεται αργά κάτω από την πλάκα της δεύτερης.

Η θεωρία

This series of graphics shows how our land masses have separated from Pangaea into the distinct continents we have today. Using new techniques - namely high-resolution seismic tomography, geographical information systems and increased computing power - scientists are tracking the changes in better detail.

Σύμφωνα με την κρατούσα θεωρία η Ινδία πριν από περίπου 140 εκ. έτη ανήκε στην υπερήπειρο Γκοντβάνα που κάλυπτε μεγάλο μέρος του Νότιου Ημισφαιρίου της Γης. Πριν από περίπου 120 εκ. έτη η Ινδία αποκόπηκε από την Γκοντβάνα και άρχισε να μετακινείται βόρεια προς την άλλη μεγάλη υπερήπειρο που υπήρχε τότε στον πλανήτη και η οποία περιλάμβανε την περιοχή που σήμερα είναι η Βόρειος Αμερική και η Ευρασία.

Η Ινδία κινούνταν με αργό ρυθμό περίπου 5 εκατοστά ανά έτος. Όμως πριν από 80 εκ. έτη εντελώς ξαφνικά… πάτησε γκάζι και άρχισε να κινείται με τριπλάσια ταχύτητα. Πρόκειται για ταχύτητα διπλάσια από εκείνη με την οποία κινούνται οι πιο γρήγορες τεκτονικές πλάκες σήμερα. Με τη νέα της ταχύτητα η Ινδία χρειάστηκε περίπου 30 εκ. έτη για να φτάσει στην Ευρασία. Έτσι πριν από 50 εκ. έτη η Ινδία συγκρούστηκε με την Ευρασία προκαλώντας τη γέννηση των Ιμαλαΐων. Οι επιστήμονες δεν μπορούσαν μέχρι σήμερα να δώσουν μια εξήγηση για την ξαφνική αύξηση της ταχύτητας της Ινδίας.

H διπλή ζώνη

This map shows how Nepal is situated near the border of India and Asia, where two tectonic plates are moving into one another. The Indian plate is continuing to move North at a few centimetres per year - causing tectonic activity, which in turn can lead to tremors and devastating earthquakes.

Ομάδα γεωλόγων του ΜΙΤ πιστεύει ότι έλυσε το μυστήριο. Υποστηρίζουν ότι στην έλξη της Ινδίας με την Ευρασία δεν συμμετείχε μια ζώνη υποβύθισης, όπως συνήθως, αλλά δύο τέτοιες ζώνες. Τα χαρακτηριστικά αυτών των δύο ζωνών (το εύρος τους και η απόσταση μεταξύ τους) ήταν τέτοια που έδωσαν στην Ινδία την απαραίτητη ώθηση ώστε να αυξήσει την ταχύτητά της. Οι ερευνητές κατέληξαν στο συμπέρασμά τους μελετώντας δείγματα πετρωμάτων από τα Ιμαλάια και πραγματοποίησαν στη συνέχεια σειρά προσομοιώσεων.

«Στη γεωλογία είναι πολύ δύσκολο να είσαι απόλυτα βέβαιος για οτιδήποτε. Αλλά έχουμε στη διάθεσή μας τόσο πολλά στοιχεία που ταιριάζουν με την εκδοχή των δύο ζωνών υποβύθισης, γεγονός που μας κάνει να είμαστε σχεδόν βέβαιοι για αυτό το σενάριο» αναφέρει ο Λι Ρόιντεν, καθηγητής Γεωλογίας και Γεωφυσικής του Τμήματος Πλανητικών, Ατμοσφαιρικών και Γήινων Επιστημών του MIT. Η νέα θεωρία δημοσιεύεται στην επιθεώρηση «Nature Geoscience».

Πηγή: Anomalously fast convergence of India and Eurasia caused by double subduction,” Oliver Jagoutz, Leigh Royden, Adam F. Holt & Thorsten W. Becker. Nature Geoscience. Published 4 May 2015. DOI: 10.1038/ngeo2418.

Ενδείξεις μιας έκτης βάσης στη διπλή έλικα του DNA. A study suggests the existence of a sixth DNA base

Ενδείξεις για την πιθανή ύπαρξη της μεθυλαδενίνης εντόπισαν οι επιστήμονες. DNA illustration. New research describes the possible existence of a sixth DNA base, the methyl-adenine (mA), which also help determine the epigenome and would therefore be key in the life of the cells. Credit: © abhijith3747 / Fotolia

Μισό και πλέον αιώνα μετά την ανακάλυψή του, το δεσοξυριβονουκλεϊκό οξύ, περισσότερο γνωστό ως DNA, φαίνεται πως δεν έχει αποκαλύψει όλα τα μυστικά του. Ενδείξεις για την ύπαρξη μιας έκτης χημικής βάσης στο DNA των ευκαρυωτικών οργανισμών δημοσιεύονται στην έγκριτη επιθεώρηση «Cell».

Εδώ και δεκαετίες είναι γνωστό ότι η γενετική πληροφορία καταγράφεται στο μόριο DNA με τέσσερα χημικά γράμματα, τις βάσεις Α (αδενίνη), T (θυμίνη), C (κυτοσίνη) και G (γουανίνη), οι οποίες συνδέονται ανά ζεύγη στη διπλή έλικα του DNA.

Δύο ακόμα βάσεις: μεθυλκυτοσίνη και μεθυλαδενίνη

DNA double helix. Credit: public domain

Στις αρχές της δεκαετίας του 1980 ανακαλύφθηκε και μια πέμπτη βάση, η οποία σχηματίζεται από την χημική τροποποίηση της κυτοσίνης και ονομάζεται μεθυλκυτοσίνη ή mC.

Στα τέλη της δεκαετίας του 1990 οι βιολόγοι ανακάλυψαν ότι ο σχηματισμός μεθυλκυτοσίνης από την μεθυλίωση της κυτοσίνης παίζει σημαντικό ρόλο στη ρύθμιση της γονιδιακής έκφρασης ή λειτουργίας.

Σήμερα, η μεθυλίωση της κυτοσίνης θεωρείται ένας από τους σημαντικότερους «επιγενετικούς» παράγοντες που ενεργοποιούν ή απενεργοποιούν γονίδια ανάλογα με τις περιβαλλοντικές συνθήκες. Τα μοτίβα μεθυλίωσης διαφέρουν από άνθρωπο σε άνθρωπο, ακόμα και ανάμεσα σε ομοζυγωτικούς διδύμους, και παίζουν ρόλο στην ανάπτυξη του εμβρύου αλλά και την εκδήλωση  ασθενειών όπως ο καρκίνος.

Τα νέα ευρήματα

Methyl-adenine 3D structure.

Τρεις μελέτες που δημοσιεύονται τώρα στο «Cell» περιγράφουν την πιθανή ύπαρξη μιας ακόμα βάσης, της μεθυλαδενίνης (mA), η οποία σχηματίζεται από τη μεθυλίωση της αδενίνης και δεν αποκλείεται να αποδειχθεί ένας ακόμα επιγενετικός παράγοντας.

Η μεθυλαδενίνη ήταν γνωστή από τα βακτήρια, τα οποία φαίνεται ότι χρησιμοποιούν αυτή τη βάση για να εμποδίσουν την εισαγωγή ξένου γενετικού υλικού από ιούς.

Οι νέες μελέτες (διαθέσιμες εδώεδώ και εδώ) είναι οι πρώτες που ανιχνεύουν μεθυλαδενίνη σε ευκαρυωτικούς οργανισμούς, οι οποίοι συγκεντρώνουν το γενετικό υλικό τους μέσα σε έναν διακριτό κυτταρικό πυρήνα. Μεθυλαδενίνη βρέθηκε στο σκουλήκι C.elegans, το χλωροφύκος Chlamydomonas και τη μύγα του ξιδιού Drosophila, είναι όμως πιθανό να υπάρχουν και σε όλους τους ευκαρυωτικούς οργανισμούς συμπεριλαμβανομένου του ανθρώπου.

Οι μελέτες δείχνουν ότι η μεθυλαδενίνη «ρυθμίζει την έκφραση συγκεκριμένων γονιδίων, και συνιστά επομένως έναν νέο επιγενετικό παράγοντα» αναφέρει ο Μανέλ Εστελάρ τουΠανεπιστημίου της Βαρκελώνης, ο οποίος υπογράφει συνοδευτικό άρθρο σχολιασμού στο ίδιο τεύχος του Cell.

«Τα πειράματα αυτά έγιναν εφικτά χάρη στην ανάπτυξη αναλυτικών μεθόδων υψηλής ευαισθησίας, καθώς τα επίπεδα mA στα γονιδιώματα που περιγράφονται είναι χαμηλά».

«Επιπλέον, η mA φαίνεται ότι παίζει συγκεκριμένο ρόλο στα βλαστικά κύτταρα και τα αρχικά στάδια της εμβρυακής ανάπτυξης» επισημαίνει.

«Η επόμενη πρόκληση είναι να επιβεβαιώσουμε αυτά τα δεδομένα και να διαπιστώσουμε αν τα θηλαστικά, συμπεριλαμβανομένου του ανθρώπου, έχουν αυτή την έκτη βάση του DNA, και να διερευνήσουμε ποιος είναι ο ρόλος της».

Μια υπερ-Γαία με «τρελό» καιρό! Astronomers find first evidence of changing conditions on a super Earth

Η θερμοκρασία μεταβάλλεται εκατοντάδες βαθμούς Κελσίου. Artist’s impression of super-Earth 55 Cancri e, showing a hot partially-molten surface of the planet before and after possible volcanic activity on the day side. Credit: NASA/JPL-Caltech/R. Hurt

Οι παρατηρήσεις σε ένα από τους πιο ενδιαφέροντες εξωπλανήτες αποκαλύπτει εντυπωσιακά και πρωτοφανή φαινόμενα. Ο 55 Cancri e, είναι ένας βραχώδης πλανήτης που ανήκει στην κατηγορία των υπερ-Γαιών. Γνωρίζαμε ότι οι θερμοκρασίες σε αυτόν τον πλανήτη είναι πολύ υψηλές. Διαπιστώνεται τώρα ότι οι διακυμάνσεις είναι εντυπωσιακές αφού μέσα σε λίγες ώρες μπορούν να μεταβληθούν κατά 1,700 βαθμούς Κελσίου!

Οι υπερ-Γαίες

Όταν ξεκίνησε η μαζική ανακάλυψη πλανητών μακριά από το ηλιακό μας σύστημα αρχικά εντοπίζονταν γιγάντιοι πλανήτες με μέγεθος παρόμοιο ή και πολλαπλάσιο από αυτό του Δία. Προοδευτικά άρχισαν να εντοπίζονται και μικρότεροι πλανήτες ανάμεσά τους και πλανήτες με μέγεθος λίγο μεγαλύτερο από αυτό της Γης. Οι ειδικοί ονόμασαν αυτούς τους πλανήτες «Υπερ-Γαίες» και τα τελευταία χρόνια γίνονται συνεχείς μελέτες και παρατηρήσεις σε αυτούς.

Το σύστημα

This artist's concept shows the super-Earth planet 55 Cancri e. It's a toasty world 41 light-years from Earth that rushes around its star every 18 hours. Credit: NASA/JPL-Caltech

Σε απόσταση 41 ετών φωτός από τη Γη βρίσκεται το δυαδικό σύστημα 55 Cancri με το ένα εκ των δύο άστρων του συστήματος να ανήκει στην ίδια κατηγορία άστρων με τον Ήλιο. Το 2004 οι αστρονόμοι άρχισαν να εντοπίζουν πλανήτες στο εν λόγω σύστημα και μέχρι σήμερα έχουν ανακαλυφθεί πέντε πλανήτες.

Ένας από αυτούς είναι ο 55 Cancri e που έχει μάζα περίπου 8 φορές μεγαλύτερη από αυτή της Γης και διάμετρο περίπου δύο φορές μεγαλύτερη από αυτή του πλανήτη μας. Περιφέρεται ταχύτατα γύρω από το άστρο του αφού υπολογίζεται ότι ολοκληρώνει μια πλήρη περιφορά σε μόλις 18 ώρες. Ο πλανήτης είναι «κλειδωμένος» από άποψη περιφοράς, δηλαδή έχει στραμμένη μόνιμα την ίδια πλευρά στο άστρο του, συνεπώς δεν εμφανίζει εναλλαγή φωτός και σκότους.

Τα ηφαίστεια

An artist's impression of the surface of the alien planet 55 Cancri e, which is located about 40 light-years away from Earth. Credit: NASA

Ερευνητική ομάδα με επικεφαλής τον δρ. Μπράις-Ολιβιέ Ντεμορί του ιστορικού Εργαστηρίου Κάβεντις του Πανεπιστημίου Κέμπριτζ χρησιμοποίησε το υπέρυθρο διαστημικό τηλεσκόπιο Spitzer της NASA για να ανιχνεύσουν θερμικές εκπομπές από τον πλανήτη 55 Cancri e. Διαπίστωσαν ότι η θερμοκρασία στον πλανήτη μεταβάλλεται εντυπωσιακά και κυμαίνεται από τους χίλιους ως τους 2,700 βαθμούς Κελσίου.

«Είναι η πρώτη φορά που έχουμε δει τέτοιες δραματικές μεταβολές στο φως, το οποίο εκπέμπεται από ένα εξωπλανήτη, πράγμα ιδιαίτερα αξιοσημείωτο για μια υπερ-Γη. Κανένα ίχνος θερμικών εκπομπών ή επιφανειακής δραστηριότητας δεν είχε ποτέ ανιχνευθεί σε μία υπερ-Γη μέχρι σήμερα» δήλωσε ο ερευνητής Νίκου Μαντουσουντάν του Ινστιτούτου Αστρονομίας του Κέμπριτζ.

Οι επιστήμονες εκτιμούν ότι αν «το θερμόμετρο τρελαίνεται» στον συγκεκριμένο εξωπλανήτη, αυτό οφείλεται στο ότι παράγονται τεράστιες στήλες αερίων και σκόνης, οι οποίες περιοδικά σκεπάζουν την επιφάνεια του πλανήτη. Ίσως μάλιστα -λόγω της πολύ υψηλής θερμοκρασίας- αυτή κατά διαστήματα να λιώνει και μετά να στερεοποιείται πάλι. Πιθανώς, η γεωλογική αυτή δραστηριότητα έχει ηφαιστειακή προέλευση, πολύ μεγαλύτερη μάλιστα από εκείνη στην Ιώ, το δορυφόρο του Δία, που είναι το πιο ενεργό γεωλογικό ουράνιο σώμα στο δικό μας ηλιακό σύστημα.

Μυστηριώδης

“This is the first time we’ve seen such drastic changes in light emitted from an exoplanet.” Nikku Madhusudhan. Credit: NASA

Προηγούμενες παρατηρήσεις του 55 Cancri e, που είχε ανακαλυφθεί το 2004, είχαν δείξει μια αφθονία άνθρακα, γεγονός που είχε οδηγήσει στην εντυπωσιακή εκτίμηση ότι πρόκειται για έναν εξωπλανήτη φτιαγμένο από διαμάντια. Όμως οι νέες ατμοσφαιρικές παρατηρήσεις περιπλέκουν την εικόνα και γεννούν νέα ερωτήματα. Οι νέες παρατηρήσεις δημοσιεύονται στην επιθεώρηση «Monthly Notices of the Royal Astronomical Society».