Επιστροφή στο μέλλον για την φυσική των σωματιδίων. It's Time for Particle Physics to go Back to the Future

Supersized accelerators have made extraordinary discoveries in recent decades, but we're about to see a renaissance in table-top experiments. M. Stanley Livingston (left) and Ernest O. Lawrence in front of 27-inch cyclotron at the old Radiation Laboratory at the University of California, Berkeley. Credit: U.S. Department of Energy National Archives Catalog

Όταν πριν από μερικές ημέρες ανακοινώθηκαν τα ονόματα των 5 νέων φυσικών που τιμήθηκαν με το βραβείο θεμελιώδους φυσικής «New Horizons», ο θεωρητικός φυσικός Σάββας Δημόπουλος, καθηγητής στο πανεπιστήμιο του Στάνφορντ, αισθάνθηκε πολύ υπερήφανος.

New Horizons Prize 2017

Οι τρεις από τους πέντε βραβευθέντες, οι Ασημίνα Αρβανιτάκη, Peter Graham και Surjeet Rajendran, υπήρξαν πρώην μαθητές του!!!

Ο ίδιος ο Σάββας Δημόπουλος τιμήθηκε πριν από 10 χρόνια με το βραβείο J.J. Sakurai για την τεράστια συνεισφορά του στην σύγχρονη θεωρητική φυσική (υπερσυμμετρία και υπερσυμμετρικό καθιερωμένο πρότυπο, δυναμικό σπάσιμο συμμετρίας, επιπλέον χωρικές διαστάσεις κ.λπ.), η οποία διαμόρφωσε την θεωρητική έρευνα στην κλίμακα των TeV και ενέπνευσε ένα μεγάλο εύρος πειραμάτων.

Ο Σάββας Δημόπουλος σε χθεσινό άρθρο του στο Scientific American, αναφέρεται στην βράβευση των μαθητών του, αλλά και στην κατεύθυνση που πρέπει να ακολουθήσουν οι φυσικοί των στοιχειωδών σωματιδίων στα επόμενα χρόνια.

Αναγνωρίζει ότι οι γιγαντιαίοι επιταχυντές πραγματοποίησαν εξαιρετικές ανακαλύψεις στις τελευταίες δεκαετίες. Χάρη σ’ αυτούς οι φυσικοί οδηγήθηκαν στο Καθιερωμένο Πρότυπο των στοιχειωδών σωματιδίων, μια εντυπωσιακά επιτυχημένη θεωρία, η οποία εξηγεί σχεδόν όλα όσα παρατηρούμε χρησιμοποιώντας μερικές σταθερές, έναν μικρό αριθμό στοιχειωδών σωματιδίων και πολύ λιγότερες δυνάμεις που περιγράφουν τις αλληλεπιδράσεις τους.

Ο Σάββας Δημόπουλος είναι διακεκριμένος καθηγητής Φυσικής Στοιχειωδών σωματιδίων στο Πανεπιστήμιο του Στάνφορντ, και μάλιστα ξεκίνησε να διδάσκει εκεί σε ηλικία 28 ετών. Είναι ένας εκ των δύο Ελλήνων Φυσικών που έχουν τιμηθεί με το βραβείο Sakurai (2006), σαν αναγνώριση και ενθάρρυνση για τα εξαιρετικά επιτεύγματά του στη Μοριακή Θεωρία. Savas Dimopoulos is the Hamamoto Family Professor in the School of Humanities and Sciences at Stanford University and the Archimedes Distinguished Visiting Research Chair at Perimeter Institute in Waterloo, Canada. His research in particle physics spans four decades.

Σύμφωνα με τον Σάββα Δημόπουλο, η σύγχρονη φυσική των σωματιδίων υπήρξε ένας θρίαμβος των καλύτερων χαρακτηριστικών της ανθρωπότητας: της δημιουργικότητας, της περιέργειας και της συνεργασίας. Αποκορύφωμά της είναι ο Μεγάλος Επιταχυντής Αδρονίων (LHC) στο CERN, το πολυπλοκότερο πείραμα στην ιστορία της ανθρωπότητας. Ένα πείραμα που κόστισε δισεκατομμύρια δολάρια και στο οποίο συμμετέχουν χιλιάδες άνθρωποι.

Η ανακάλυψη του μποζονίου Higgs στον LHC – ένα σωματίδιο που προβλέφθηκε από τη θεωρία μισό αιώνα νωρίτερα – υπήρξε ένα από τα μεγαλύτερα επιστημονικά επιτεύγματα όλων των εποχών.

Δυστυχώς όμως υπάρχει ένα πρόβλημα. Ο LHC έχει φτάσει στο όριο της ενέργειάς του, και θα χρειαστούν 30 χρόνια για να κατασκευαστεί ο επόμενος μεγάλος επιταχυντής. Αυτός ο αριθμός είναι συντηρητικός δεδομένων των τεράστιων δυσκολιών και του κόστους που υπεισέρχονται. Συμβαίνει επίσης αυτό το χρονικό διάστημα να είναι και η μέση χρονική διάρκεια μιας επιστημονικής σταδιοδρομίας.

Ο Σάββας Δημόπουλος αναρωτιέται, αν μπορούμε στ’ αλήθεια να αφήσουμε μια ολόκληρη γενιά νέων μυαλών να μείνει στο περιθώριο περιμένοντας να κατασκευαστεί το επόμενο πείραμα;

Θεωρεί λοιπόν, ότι στα επόμενα δέκα χρόνια οι φυσικοί των σωματιδίων θα πρέπει να σκεφτούν και να σχεδιάσουν το  μέλλον τους. Τον τρόπο με τον οποίο θα απαντήσουν στα άλυτα μέχρι τώρα προβλήματα:

Ποια είναι η φύση της σκοτεινής ύλης; Από τι είναι φτιαγμένο το σύμπαν μας και πως λειτουργεί; Γιατί το σύμπαν μας είναι τόσο μεγάλο; Γιατί η βαρύτητα είναι τόσο ασθενής; Έτσι κι αλλιώς η φυσική απέχει ακόμα πολύ από το τέλος της.

Προτείνει λοιπόν να κοιτάξουμε στο παρελθόν για να βρούμε τις απαντήσεις. Στις αρχές της δεκαετίας του 1930 όταν οι John Cockroft και Ernest Walton κατασκεύασαν τον πρώτο επιταχυντή και ο Ernest Lawrence το πρώτο κύκλοτρο, σε συνδυασμό με τις θεωρητικές εμπνεύσεις, τις τεχνολογικές προόδους και τις μηχανικές κατασκευές, προέκυψε χιονοστιβάδα νέων ανακαλύψεων αλλάζοντας εντελώς το τοπίο της φυσικής του 20ου αιώνα.

Η εποχή των επιταχυντών ήταν απόλυτα επιτυχής και σύμφωνα με τον Σάββα Δημόπουλο θα ξαναγίνει πάλι, αλλά εν τω μεταξύ θα πρέπει να επιστρέψουμε στις ρίζες μας. Κατά τα τελευταία 40 χρόνια, αναπτύχθηκαν πολλές σημαντικές θεωρητικές ιδέες, αλλά δεν έχουν ακόμη δοκιμαστεί πειραματικά, όχι γιατί δεν αξίζουν, αλλά επειδή έχουμε επικεντρωθεί στα πειράματα υψηλών ενεργειών. Αυτές οι ιδέες υποστηρίζουν την ύπαρξη επιπλέον χωρικών διαστάσεων, νέων δυνάμεων στη φύση και νέων θεμελιωδών συστατικών της ύλης. Είναι ιδέες μεγάλης σημασίας που δεν μπορούν να ελεγχθούν με την απλή μετάβαση σε υψηλές και υψηλότερες ενέργειες.

Οι ενέργειες που απαιτούνται για την πραγματοποίηση διαφόρων αντιδράσεων στοιχειωδών σωματιδίων.

Έτσι, ενώ έχουμε επικεντρωθεί στους θηριώδεις επιταχυντές σωματιδίων, η σύγχρονη τεχνολογία έχει ανοίξει νέους ορίζοντες, προαναγγέλλοντας την εποχή της σωματιδιακής φυσικής υψηλής ακρίβειας.

Οι τεχνολογίες αυτές μπορούν να χρησιμοποιηθούν σε μικρά, αλλά με μεγάλη ακρίβεια πειράματα που μπορούν να ερευνήσουν ένα ευρύ φάσμα νέων φαινομένων. Αυτά τα πειράματα μπορούν να χωρέσουν πάνω σε ένα τραπέζι, απαιτούν 10 άτομα αντί για 10.000, και το κόστος τους είναι μερικά εκατοντάδες χιλιάδες δολάρια, αντί των δισεκατομμυρίων που απαιτούνται για έναν Supercollider όπως ο LHC. Είμαστε στα πρόθυρα μιας αναγέννησης των επιτραπέζιων πειραμάτων σωματιδιακής φυσικής – σε μια σωματιδιακή φυσική χωρίς επιταχυντές.

Ο Σάββας Δημόπουλος ως ένας θεωρητικός που περίμενε δεκαετίες για να ελεγχθεί η δουλειά του στον LHC, θεωρεί ότι οι τρεις βραβευθέντες νέοι επιστήμονες – πρώην μαθητές του – θα βοηθήσουν ώστε να αποφύγουμε μια «χαμένη γενιά» στη σωματιδιακή φυσική.

Κι αν αυτό επιτευχθεί, τότε στις επόμενες δεκαετίες η φυσική των στοιχειωδών σωματιδίων θα βιώσει συναρπαστικές στιγμές.

Πηγή: «It’s Time for Particle Physics to go Back to the Future» Scientific American

Αντέστρεψαν την γήρανση σε ποντίκια. Aging Is Reversible—at Least in Human Cells and Live Mice

Georges Lacombe, Les âges de la vie, Ages of the life, 1894. Επαναστατική μέθοδος γυρίζει πίσω τον χρόνο! Changes to gene activity that occur with age can be turned back, a new study shows.

Ίσως στο μέλλον τα γηρατειά δεν είναι μονόδρομος και θα είναι δυνατό να αναστραφούν ή έστω να επιβραδυνθούν. Επιστήμονες στις ΗΠΑ κατάφεραν να γυρίσουν προς τα πίσω τον χρόνο σε ζωντανά πειραματόζωα μέσω της γενετικής τεχνικής του «μερικού συστημικού κυτταρικού αναπρογραμματισμού». Με αυτό τον τρόπο, μείωσαν τα σημάδια της γήρανσης σε ποντίκια και παρέτειναν τη ζωή τους κατά 30% (18 έως 24 εβδομάδες) - κάτι που θα ισοδυναμούσε με δεκαετίες στην περίπτωση των ανθρώπων.

Η μετάλλαξη

Salk Institute researchers discover that partial cellular reprogramming reversed cellular signs of aging such as accumulation of DNA damage. (Left) Progeria mouse fibroblast cells; (right) progeria mouse fibroblast cells rejuvenated by partial reprogramming. Credit: Salk Institute

Τα ζώα είχαν τροποποιηθεί προηγουμένως, έτσι ώστε να φέρουν μια μετάλλαξη που οδηγεί σε πρόωρη γήρανση (ανάλογη με τη σπάνια γενετική πάθηση προγηρία στους ανθρώπους). Ο αναπρογραμματισμός των κυττάρων τους που ακολούθησε, έκανε τα ζώα να ξανανιώσουν.

Αυτό ενισχύει την πεποίθηση αρκετών επιστημόνων ότι εν μέρει -ή κατά κύριο λόγο- η γήρανση καθοδηγείται από ένα εσωτερικό γενετικό «ρολόι» που ωθεί το σώμα σε μια σταδιακή κατάρρευση. Αν καταστεί δυνατό να επιβραδυνθεί ο «χτύπος» αυτού του ρολογιού, τότε θα αυξηθεί το προσδόκιμο ζωής.

Είναι η πρώτη φορά που ο κυτταρικός αναπρογραμματισμός παρατείνει τη διάρκεια της ζωής σε ένα υγιές ζωντανό ζώο. Προηγούμενες προσπάθειες είχαν προκαλέσει ανάπτυξη εκτεταμένου καρκίνου ή τον άμεσο θάνατο των πειραματόζωων. Όμως αυτή τη φορά αποφεύχθηκε τελείως ο καρκίνος και ο πρόωρος θάνατος.

Η αλλαγή

Induction of reprogramming improved muscle regeneration in aged mice. (Left) impaired muscle repair in aged mice; (right) improved muscle regeneration in aged mice subjected to reprogramming. Credit: Salk Institute

Οι ερευνητές, με επικεφαλής τον καθηγητή αναπτυξιακής βιολογίας Χουάν Κάρλος Ιζπιζούα Μπελμόντε του Ινστιτούτου Βιολογικών Επιστημών Salk στην Καλιφόρνια, έκαναν τη σχετική δημοσίευση στο διεθνούς κύρους περιοδικό κυτταρικής βιολογίας «Cell». «Δεν διορθώσαμε την μετάλλαξη που προκάλεσε την πρόωρη γήρανση. Αλλάξαμε τη διαδικασία της γήρανσης, αλλάζοντας χημικά το επιγονιδίωμα, δείχνοντας έτσι ότι η γήρανση είναι μια πλαστική διαδικασία. Η γήρανση δεν είναι ανάγκη να προχωρά μόνο προς μια κατεύθυνση», δήλωσε ο Μπελμόντε.

From left: Ergin Beyret, Mo Li, Aida Platero-Luengo, Pradeep Reddy, Paloma Martinez-Redondo, Eric Vazquez, Tomoaki Hishida, Toshikazu Araoka, Concepcion Rodriguez Esteban, Fumiyuki Hatanaka, Alejandro Ocampo, Juan Carlos Izpisua Belmonte. Credit: Salk Institute

«Δεν πιστεύουμε ότι με την τεχνική μας θα φθάσουμε στην αθανασία. Υπάρχουν πιθανώς όρια που θα αντιμετωπίσουμε, αν επιχειρήσουμε μια πλήρη αναστροφή της γήρανσης. Ο στόχος μας δεν είναι μόνο η επέκταση της διάρκειας ζωής, αλλά κάτι ακόμη πιο σημαντικό, η υγιής ζωή», πρόσθεσε.

Ο πλήρης κυτταρικός αναπρογραμματισμός μετατρέπει τα εξειδικευμένα ενήλικα κύτταρα, όπως του δέρματος, σε αρχέγονα πολυδύναμα βλαστικά κύτταρα. Οι αμερικανοί ερευνητές προχώρησαν σε έναν ευρέος φάσματος (συστημικό) αλλά μόνο μερικό αναπρογραμματισμό. Έτσι, για παράδειγμα, τα δερματικά κύτταρα δεν κατέληξαν σε βλαστικά, παρέμειναν δερματικά μεν, αλλά «φρεσκαρίσθηκαν», καθώς έγιναν πιο νεανικά.

Ο μερικός αναπρογραμματισμός μείωσε τις συσσωρευμένες βλάβες στο DNA πολλών διαφορετικών κυττάρων του σώματος. Με αυτό τον τρόπο, αρκετά όργανα -όπως διαπιστώθηκε στο μικροσκόπιο- εμφάνισαν βελτίωση και αντιστροφή της γήρανσης, όπως το δέρμα, η σπλήνα, τα νεφρά και το στομάχι. Αλλά και το καρδιαγγειακό σύστημα εμφάνισε ενδείξεις αντιγήρανσης και καλύτερης λειτουργίας.

Scientists at the Salk Institute have found that intermittent expression of genes normally associated with an embryonic state can reverse the hallmarks of old age. This approach, which not only prompted human skin cells in a dish to look and behave young again, also resulted in the rejuvenation of mice with a premature aging disease, countering signs of aging and increasing the animals’ lifespan by 30 percent. The early-stage work provides insight both into the cellular drivers of aging and possible therapeutic approaches for improving human health and longevity. Credit: Salk Institute

Οι ερευνητές αναγνώρισαν ότι «προφανώς τα ποντίκια δεν είναι άνθρωποι». Ο Μπελμόντε δήλωσε: «Γνωρίζουμε ότι θα είναι πολύ πιο πολύπλοκο να ξανανιώσουμε έναν άνθρωπο. Όμως η νέα μελέτη δείχνει ότι η γήρανση είναι μια πολύ δυναμική και πλαστική διαδικασία, συνεπώς είναι πιο δεκτική σε θεραπευτικές παρεμβάσεις από ό,τι νομίζαμε προηγουμένως». Όπως είπε, τέτοιες πειραματικές θεραπείες μπορεί να χρειαστούν έως δέκα χρόνια, εωσότου δοκιμασθούν κλινικά σε ηλικιωμένους. Προηγούμενες μελέτες σε ανθρώπους έχουν δείξει ότι ο μεγαλύτερος παράγων κινδύνου για τις συχνότερες χρόνιες παθήσεις (καρδιοπάθειες, καρκίνους, νευροεκφυλιστικές νόσους) είναι απλώς τα γηρατειά. Αν αυτά «θεραπευθούν», τότε και πολλές ασθένειες θα είναι λιγότερο πιθανό να εμφανισθούν.

Υδάτινος κόσμος η Δήμητρα! Ceres: Water ice in eternal polar night

Απρόσμενα ευρήματα στον πλανήτη νάνο του ηλιακού μας συστήματος. Μοιάζει με ένα άγονο τεράστιο διαστημικό βράχο αλλά τελικά η Δήμητρα περιέχει πολύ νερό. A snapshot of Ceres' surface, with overlaid animation showing the locations of "bright spots" that reflect sunlight. Scientists have discovered that one of these bright spots contain water ice. Credit: Nature Video

Οι αστεροειδείς δείχνουν γυμνοί και κατάξεροι. Αλλά παντού στη Δήμητρα, τον νάνο πλανήτη - ή κατ' άλλους τον μεγαλύτερο αστεροειδή του ηλιακού μας συστήματος - υπάρχει άφθονο νερό σε παγωμένη μορφή. Το νερό βρίσκεται τόσο στην επιφάνεια, όσο και λίγο κάτω από αυτήν, πιθανώς σε βάθος μόνο ενός μέτρου, σύμφωνα με δύο νέες επιστημονικές μελέτες.

Η ανακάλυψη

This gif shows the changes in sunlight on the surface of Ceres. Some cratered regions remain in shadow throughout the year. Credit: Nature Video

Μετά τη Σελήνη και τον Ερμή, η Δήμητρα γίνεται το τρίτο πλανητικό σώμα όπου ανακαλύπτονται μόνιμοι επιφανειακοί πάγοι σε μέρη αιώνιου σκοταδιού, εκεί που δεν φθάνει η ηλιακή ακτινοβολία. Οι ερευνητές, με επικεφαλής τον Τόμας Πλατς του γερμανικού Ινστιτούτου Ερευνών του Ηλιακού Συστήματος Μαξ Πλανκ, εντόπισαν τουλάχιστον δέκα σημεία με πάγο από νερό μέσα σε ανήλιαγους κρατήρες.

Η κινούμενη εικόνα από το διαστημικό σκάφος της NASA Dawn, δείχνει έναν κρατήρα του πλανήτη-νάνου Δήμητρα (Ceres) του οποίου η μεγαλύτερη επιφάνεια βρίσκεται συνεχώς σε σκιά. Αυτοί οι κρατήρες ονομάζονται «ψυχρές παγίδες». Στα μέρη αυτά θα μπορούσε το παγωμένο νερό να διατηρηθεί για πολύ μεγάλα χρονικά διαστήματα. (Credit: NASA/JPL-Caltech/UCLA/MPS/DLR/IDA)

Οι νέες παρατηρήσεις και αναλύσεις των επιστημόνων παρέχουν πλέον άμεσες ενδείξεις πως η Δήμητρα -το μεγαλύτερο σώμα στη ζώνη των αστεροειδών μεταξύ Άρη και Δία- είναι ένας παγωμένος υδάτινος κόσμος. Οι επιστήμονες ανέκαθαν υποπτεύονταν ότι διαθέτει άφθονο νερό, κάτι που τώρα επιβεβαιώνεται.

Ο χάρτης

The cameras of the Dawn space probe discover water ice in Ceres' polar region. It can survive for aeons in the extreme cold traps, even though there is no atmosphere. View of the North Pole: The colours show the varying height of Ceres' landscape. The numbers refer to ten craters where the Framing Cameras built in Göttingen at the Max Planck Institute for Solar System Research have discovered water ice. Credit: © Nature Astronomy

Ένας νέος σφαιρικός χάρτης του αστεροειδούς, που δημιουργήθηκε χάρη σε ένα όργανο που διαθέτει το σκάφος Dawn της NASA, το οποίο από τον Μάρτιο του 2015 βρίσκεται σε τροχιά γύρω από τη Δήμητρα, δείχνει την ύπαρξη και την κατανομή του υδρογόνου. Από αυτό, εξάγονται συμπεράσματα για την παρουσία νερού, καθώς, ως γνωστόν, τα μόριά του αποτελούνται από υδρογόνο και οξυγόνο.

In this video we visit some of the coldest, darkest places in our Solar System: craters in the polar regions of Ceres. Ceres is the largest asteroid in the asteroid belt. New images, taken by NASA’s Dawn spacecraft, reveal water ice trapped in a few of these craters, where the Sun never shines. Ceres is now the third planetary body, after the Moon and Mercury, where water ice has been detected in permanently shadowed areas. By understanding the water ice spotted on Ceres, scientists hope to learn more about water on the Moon and other bodies without an atmosphere - enabling us, one day, to establish a permanent lunar base. Credit: Nature

Οι ερευνητές, με επικεφαλής τον Τόμας Πρίτιμαν του Ινστιτούτου Πλανητικής Επιστήμης στην Αριζόνα των ΗΠΑ, ανέφεραν ότι το νερό φαίνεται να είναι συγκεντρωμένο κυρίως κοντά στους δύο πόλους, σε ποσοστό που φθάνει το 30%. Στον ισημερινό, όπου το νερό είναι λιγότερο, πάλι δεν βρίσκεται μακριά από την επιφάνεια και ένας αστροναύτης δεν θα χρειαζόταν να σκάψει σε βάθος μεγαλύτερο από ένα μέτρο, για να το βρει σε μορφή πάγου. Η Δήμητρα -με διάμετρο 940 χιλιομέτρων- έχει 100 φορές περισσότερο υδρογόνο από τον δεύτερο μεγαλύτερο αστεροειδή Εστία, άρα και πολύ περισσότερο νερό. Επίσης διαθέτει ένα κρυοηφαίστειο (πάγου) ύψους τεσσάρων χιλιομέτρων.

Οι επιστήμονες δεν αποκλείουν ότι, εκτός από το νερό σε μορφή πάγου, η Δήμητρα -που εμφανίζει ομοιότητες με τους δορυφόρους Εγκέλαδο του Κρόνου και Ευρώπη του Δία- διαθέτει επίσης σε μεγαλύτερο βάθος έναν υγρό ωκεανό με υψηλή περιεκτικότητα σε άλατα. Εάν αυτό όντως ισχύει, τότε η Δήμητρα θα πρέπει να προστεθεί στον κατάλογο των σωμάτων που μπορεί να διαθέτουν συνθήκες φιλικές για (μικροβιακή) ζωή. Οι δύο νέες μελέτες για τη Δήμητρα παρουσιάσθηκαν στο διεθνές συνέδριο της Αμερικανικής Γεωφυσικής Ένωσης στο Σαν Φρανσίσκο και δημοσιεύονται στις επιθεωρήσεις «Nature Astronomy» και «Science».

Πέντε Δισεκατομμύρια Χρόνια Μοναξιά. Five Billion Years of Solitude

Astronomy is enjoying a golden age, but why does the search for intelligent life outside our galaxy matter – and will we ever move off-planet? The Milky Way Galaxy over Yosemite National Park. Image credit: basheertome via Flickr

Από τις Εκδόσεις Ροπή κυκλοφορεί το εξαιρετικά ενδιαφέρον βιβλίο: «Πέντε δισεκατομμύρια χρόνια μοναξιά» του Lee Billings. Ακολουθεί ο πρόλογος στην ελληνική έκδοση από τον καθηγητή Χάρη Βάρβογλη:

'Where the hell are they?' … A region of the Large Magellanic Cloud, one of the satellite galaxies of the Milky Way. Photograph: European Southern Observator/EPA

Είμαστε μόνοι μας στο Σύμπαν ή μήπως υπάρχουν όντα σε άλλους πλανήτες που αυτήν τη στιγμή διερωτώνται ακριβώς το ίδιο πράγμα; Το ερώτημα αυτό απασχολεί τους ανθρώπους από πολύ παλιά. Για παράδειγμα, στα τέλη του 4ου αιώνα π.Χ. ο Έλληνας φιλόσοφος Επίκουρος έγραφε: «Υπάρχουν άπειροι κόσμοι, άλλοι όμοιοι και άλλοι διαφορετικοί από το δικό μας». Την εποχή του Γαλιλαίου παρόμοιες ιδέες διατύπωσε στο βιβλίο του Περί απείρου Σύμπαντος και Κόσμων ο Ιταλός μοναχός και φιλόσοφος Τζιορντάνο Μπρούνο (Giordano Bruno). Η υπόθεση της ύπαρξης εξωγήινων όντων απέκτησε μεγάλη δημοτικότητα κατά τον 19^ο αιώνα, αφενός μεν λόγω της αλματώδους ανάπτυξης της Αστρονομίας και αφετέρου λόγω της συγγραφής σημαντικών έργων επιστημονικής φαντασίας.  Στο σκέλος της Αστρονομίας σημαντικό ρόλο έπαιξαν τα εκλαϊκευτικά βιβλία του Γάλλου αστρονόμου Καμίγ Φλαμαριόν (Camille Flammarion), κυρίως το Οι άλλοι πλανήτες του ουρανού (Les Terres du Ciel), στο οποίο περιγράφει τις φυσικές συνθήκες στους τότε γνωστούς πλανήτες του Ηλιακού Συστήματος, πέραν της Γης, και κάνει εικασίες για τους πιθανούς κατοίκους αυτών των ουράνιων σωμάτων. Στο σκέλος της επιστημονικής φαντασίας σημαντικό ρόλο έπαιξαν τα έργα του Ιούλιου Βερν (Jules Verne) Από τη Γη στη Σελήνη και Γύρω από τη Σελήνη και το έργο του Χ.Τζ. Γουέλς (H.G. Wells) Ο πόλεμος των κόσμων. Στα δύο πρώτα ο Ιούλιος Βερν φαντάζεται την πρώτη διαστημική αποστολή ανθρώπων στη Σελήνη στο δε τρίτο ο Χ.Τζ. Γουέλς περιγράφει την υποθετική επίθεση των κατοίκων του Άρη για την κατάκτηση της Γης. Όμως η πρώτη καθαρά επιστημονική προσέγγιση του θέματος έγινε από τον σήμερα ομότιμο καθηγητή Αστρονομίας στο πανεπιστήμιο της Καλιφόρνιας, Φρανκ Ντρέικ (Frank Drake).Ο Αμερικανός αυτός αστρονόμος έγραψε το 1961 την περίφημη εξίσωση Ντρέικ, με την οποία προσπάθησε να εκτιμήσει τον αριθμό των εξωγήινων πολιτισμών του Γαλαξία μας, με τους οποίους θα μπορούσαμε να επικοινωνήσουμε μέσω ραδιοφωνικών σημάτων.  Με τα στοιχεία που εκείνη την εποχή φαινόταν “λογικά” ο αριθμός αυτός προέκυπτε -σε τάξη μεγέθους- ίσος με 10. Με τα σημερινά δεδομένα φαίνεται όμως ότι είναι σημαντικά μικρότερος -αλλά εξαρτάται από το τι θεωρεί κανείς “λογική” τιμή.

After five billion years of solitude, Earth has become a lot less lonely in the last decade. Some of the Earth-sized planets that have been found. (UPR Arecibo)

Κάπως έτσι άρχιζε ένα άρθρο που έγραψα το 2009, και νομίζω ότι όσα αναφέρω παραπάνω είναι και σήμερα επίκαιρα, με τη διευκρίνιση βέβαια ότι από την περίφημη εξίσωση του Ντρέικ λείπουν αρκετές παράμετροι, οι οποίες σχετίζονται με την εμφάνιση ζωής και οι οποίες τότε δεν ήταν γνωστές. Από εκείνη την εποχή έχουν ανακαλυφθεί πάνω από τρεις χιλιάδες εξωπλανήτες (όπως ονομάζουμε τους πλανήτες που περιφέρονται γύρω από άλλους αστέρες, πέρα από τον Ήλιο μας), αλλά οι δυνατότητες ανάπτυξης ζωής σ’ αυτούς φαίνονται ιδιαίτερα περιορισμένες. Με άλλα λόγια, μάλλον υπάρχουν πολλοί πλανήτες στο Σύμπαν, αλλά η πιθανότητα ύπαρξης ζωής σ’ αυτούς μάλλον δεν φαίνεται σημαντική. Οι γνώσεις μας όμως στον τομέα αυτόν αλλάζουν με ταχείς ρυθμούς, και όσα ισχύουν σήμερα μπορεί να μην ισχύουν αύριο.

Image credit: NASA

Την εποχή που ήμουν φοιτητής, πριν από 50 χρόνια, υπήρχαν μόνο εικασίες για την ύπαρξη πλανητών πέρα από το Ηλιακό Σύστημα. Το μοναδικό σοβαρό παρατηρησιακό στοιχείο ήταν ότι οι αστέρες με μάζα μικρότερη από δύο φορές τη μάζα του Ήλιου φαίνονται να περιστρέφονται, κατά μέσον όρο, σημαντικά βραδύτερα από ό,τι οι αστέρες με μεγαλύτερη μάζα. Θεωρήθηκε λοιπόν τότε ότι είναι πιθανό να συμβαίνει με αυτούς ό,τι ακριβώς συμβαίνει και με τον Ήλιο μας. Αυτός έχει μικρή στροφορμή, αφού περιστρέφεται μόλις μια φορά το μήνα, ενώ το συντριπτικά μεγαλύτερο ποσοστό της στροφορμής του Ηλιακού Συστήματος το έχουν οι πλανήτες. Το πιθανό συμπέρασμα ήταν λοιπόν ότι οι αστέρες με σχετικά μικρή μάζα συνοδεύονται από πλανητικά συστήματα. Οι παρατηρήσεις της τελευταίας εικοσαετίας είναι συμβατές με αυτήν την υπόθεση, αφού δεν έχει βρεθεί μέχρι σήμερα εξωπλανήτης να περιφέρεται γύρω από αστέρα με μάζα σημαντικά μεγαλύτερη από αυτήν του Ήλιου. Όμως δεν γνωρίζουμε αν αυτό το αποτέλεσμα είναι στατιστικά σημαντικό, επειδή γενικά προτιμούμε να ψάχνουμε για εξωπλανήτες γύρω από αστέρες παρόμοιους με τον Ήλιο -ή μικρότερους. Και αυτό τόσο επειδή θεωρούμε ότι αυτοί έχουν μεγαλύτερη πιθανότητα να φιλοξενούν ζωή όσο και επειδή είναι ευκολότερο να ανακαλυφθούν με την πιο αποδοτική μέθοδο αναζήτησης εξωπλανητών που γνωρίζουμε, αυτήν των ακτινικών ταχυτήτων.  Με αυτήν τη μέθοδο άλλωστε ανακαλύφθηκε και ο πρώτος εξωπλανήτης το 1995, όπως αναλυτικά περιγράφεται από τον συγγραφέα αυτού του βιβλίου.

The histogram shows the number of planet discoveries by year for more than the past two decades of the exoplanet search. The blue bar shows previous non-Kepler planet discoveries, the light blue bar shows previous Kepler planet discoveries, the orange bar displays the 1,284 new validated planets. Credits: NASA Ames / W. Stenzel; Princeton University / T. Morton

Η εξέλιξη της τεχνολογίας στην αναζήτηση εξωπλανητών υπήρξε αλματώδης από το 1995 μέχρι σήμερα. Έχουν προταθεί καμιά δεκαριά άλλες μέθοδοι, από τις οποίες έχουν δοκιμασθεί με θετικά αποτελέσματα οι μισές. Έτσι φθάσαμε στο σημείο να γνωρίζουμε, όπως προανέφερα, πάνω από 3.000 εξωπλανήτες σε περισσότερα από 1.000 εξωπλανητικά συστήματα, με τον αριθμό αυτό να αυξάνει με ταχείς ρυθμούς. Η στατιστική ανάλυση αυτού του δείγματος δείχνει ότι σε αυτό υπάρχει ένα σημαντικότατο ποσοστό αέριων πλανητών της τάξης μεγέθους του Δία, οι οποίοι περιφέρονται σε πολύ μικρές αποστάσεις από τον μητρικό αστέρα. Σε μερικές από αυτές τις περιπτώσεις μάλιστα έχουν παρατηρηθεί και μικρότεροι στερεοί πλανήτες σε μεγαλύτερες αποστάσεις, έχουμε δηλαδή την αρχιτεκτονική “μεγάλοι μέσα, μικροί έξω”. Αυτή η εικόνα δεν μοιάζει καθόλου με το δικό μας Ηλιακό Σύστημα, όπου οι αέριοι γίγαντες πλανήτες περιφέρονται σε μεγάλες αποστάσεις ενώ οι στερεοί γήινοι πλανήτες είναι πιο κοντά στον Ήλιο, έχουμε δηλαδή την αρχιτεκτονική “μεγάλοι έξω, μικροί μέσα”. Δεν γνωρίζουμε ακόμη με σιγουριά αν αυτό το χαρακτηριστικό των εξωπλανητικών συστημάτων έχει στατιστική σημασία ή είναι απλά αποτέλεσμα των πρατηρησιακών μεθόδων αναζήτησης που χρησιμοποιούμε, οι οποίες είναι περισσότερο ευαίσθητες σε μεγάλους πλανήτες και σε τροχιές μικρής ακτίνες.

Since Kepler launched in 2009, 21 planets less than twice the size of Earth have been discovered in the habitable zones of their stars. The orange spheres represent the nine newly validated planets announcement on May 10, 2016. The blue disks represent the 12 previous known planets. These planets are plotted relative to the temperature of their star and with respect to the amount of energy received from their star in their orbit in Earth units. The sizes of the exoplanets indicate the sizes relative to one another. The images of Earth, Venus and Mars are placed on this diagram for reference. The light and dark green shaded regions indicate the conservative and optimistic habitable zone. Credits: NASA Ames / N. Batalha and W. Stenzel

Τι συνθήκες χρειάζονται άραγε για την εμφάνιση ζωής σε έναν πλανήτη; Αν βασιστούμε στη μοναδική μορφή ζωής που γνωρίζουμε, αυτήν που υπάρχει στη Γη,  θα πρέπει -καταρχήν- ο πλανήτης να είναι στερεός και να έχει νερό σε υγρή μορφή. Ο Ντρέικ είχε “συμπυκνώσει” όλες τις προϋποθέσεις για την εμφάνιση ζωής σε μια “φαινομενολογική” πιθανότητα. Πώς υπολογίζουμε αυτήν την πιθανότητα; Το σημερινό επίπεδο κατανόησης του φαινομένου της ζωής δείχνει ότι η ζωή είναι ένα εξαιρετικά πολύπλοκο φαινόμενο. Καταρχήν η ύπαρξη νερού σε υγρή μορφή στην επιφάνεια ενός πλανήτη συνεπάγεται ότι αυτός κινείται σε μια συγκεκριμένη ζώνη γύρω από το μητρικό αστέρα. Αν ο πλανήτης είναι πολύ κοντά στο μητρικό αστέρα, η θερμοκρασία στην επιφάνειά του θα είναι πολύ υψηλή και το νερό, εφόσον βέβαια υπάρχει, θα έχει “βράσει” και θα βρίσκεται υπό μορφή υδρατμών. Αν είναι πολύ μακριά, η θερμοκρασία στην  επιφάνειά του θα είναι πολύ χαμηλή και το νερό θα έχει “πήξει” και θα βρίσκεται υπό μορφή πάγου. Τα ακριβή όρια αυτής της ζώνης, που ονομάζεται “ζώνη βιωσιμότητας”, εξαρτώνται από τη θερμοκρασία του μητρικού αστέρα. Στους κόκκινους και ψυχρούς αστέρες η ζώνη βρίσκεται πλησιέστερα στον αστέρα από ό,τι στους λευκούς και θερμούς. Θα πρέπει πάντως να σημειωθεί ότι στην περίπτωση της Γης ένα σημαντικό μέρος της θερμότητας στην επιφάνειά της προέρχεται από τον θερμό πυρήνα της, που συμπληρώνει την ενέργεια της ακτινοβολίας του Ήλιου.

Όμως η ύπαρξη υγρού νερού σε έναν πλανήτη δεν είναι η μοναδική προϋπόθεση για ύπαρξη ζωής -τουλάχιστον όπως αυτή που γνωρίζουμε στη Γη μας. Θα πρέπει να συνυπάρχουν πολύ περισσότερα “καλά” χαρακτηριστικά. Τα περισσότερα από αυτά συνδέονται με την ύπαρξη κάποιας σταθερότητας στις συνθήκες φωτισμού και θέρμανσης. Εντελώς πρόχειρα σημειώνω μερικά από αυτά.

The sweep of NASA Kepler mission’s search for small, habitable planets in the last six years. The first planet smaller than Earth, Kepler-20e, was discovered in December 2011 orbiting a Sun-like star slightly cooler and smaller than our sun every six days. But it is scorching hot and unable to maintain an atmosphere or a liquid water ocean. Kepler-22b was announced in the same month, as the first planet in the habitable zone of a sun-like star, but is more than twice the size of Earth and therefore unlikely to have a solid surface. Kepler-186f was discovered in April 2014 and is the first Earth-size planet found in the habitable zone of a small, cool M dwarf about half the size and mass of our sun. Kepler-452b is the first near-Earth-Size planet in the habitable zone of a star very similar to the sun. Credit: NASA Ames/W. Stenzel

1. Ατμόσφαιρα. Για να μπορεί ο πλανήτης να συγκρατήσει ατμόσφαιρα θα πρέπει, μεταξύ άλλων, να έχει σχετικά μεγάλη μάζα. Για παράδειγμα γνωρίζουμε σήμερα ότι ο Άρης είχε πολύ παλιά ατμόσφαιρα, την οποία όμως δεν κατόρθωσε να διατηρήσει λόγω της ασθενούς βαρύτητας στην επιφάνειά του, που με τη σειρά της οφείλεται στη μικρή μάζα του.

2. Μικρή εκκεντρότητα, για να μην υπάρχει μεγάλη διακύμανση γύρω από τη μέση τιμή φωτισμού και θερμοκρασίας μεταξύ του περίκεντρου και του απόκεντρου της τροχιάς του, δηλαδή, αντίστοιχα, μεταξύ των σημείων ελάχιστης και μέγιστης απόστασης από το μητρικό αστέρα.

3. Μικρή λόξωση, όπως ονομάζεται η γωνία που σχηματίζει ο άξονας περιστροφής του πλανήτη με τον άξονα περιφοράς του περί το μητρικό αστέρα. Μεγάλη λόξωση, όπως αυτή του πλανήτη Ουρανού, σημαίνει ότι για τη μισή περίοδο περιφοράς ο αστέρας θα φωτίζει και θα θερμαίνει τον έναν πόλο και για την άλλη μισή τον άλλο, ενώ στον ισημερινό θα επικρατεί πάντα ψύχος. Προσομοιώσεις σε ηλεκτρονικό υπολογιστή έδειξαν ότι η λόξωση του Ερμή, της Αφροδίτης και του Άρη μεταβάλλεται ακανόνιστα και σε μεγάλο διάστημα τιμών, ενώ η λόξωση της Γης είναι εξαιρετικά σταθερή. Η σταθερότητα αυτή φαίνεται ότι οφείλεται στην παρουσία της Σελήνης. Είναι πιθανό ότι η ύπαρξη ενός δορυφόρου με μεγάλη μάζα -ως προς αυτήν του μητρικού πλανήτη του- να είναι ένας σημαντικός σταθεροποιητικός παράγοντας της λόξωσης, τον οποίο στερούνται ο Ερμής και η Αφροδίτη, που δεν έχουν δορυφόρους, και ο Άρης, που έχει μεν δύο δορυφόρους αλλά με μικρή σχετικά μάζα.

4. Μαγνητικό πεδίο, για να εκτρέπονται τα σωματίδια της κοσμικής ακτινοβολίας που είναι δυνατόν να προκαλούν μεταλλάξεις στο γενετικό υλικό. Για να υπάρχει μαγνητικό πεδίο θα πρέπει ο πλανήτης να έχει ρευστό πυρήνα και να περιστρέφεται με σχετικά μεγάλη ταχύτητα, όπως απαιτεί η θεωρία της μαγνητικής γεννήτριας του Γιουτζίν Πάρκερ (Eugene Parker).

5. Ασφαλή απόσταση από τον αστέρα, για την αποφυγή του φαινομένου του “παλιρροϊκού κλειδώματος” (tidal locking). Σε αυτό το φαινόμενο η περίοδος περιφοράς του πλανήτη γύρω από το μητρικό αστέρα εξισώνεται με την περίοδο περιστροφής του. Αποτέλεσμα είναι ότι ότι η μία πλευρά του πλανήτη είναι μόνιμα φωτισμένη και έχει υψηλή θερμοκρασία ενώ η αντίθετη έχει μόνιμα σκοτάδι και πολύ χαμηλή θερμοκρασία. Κάτι παρόμοιο συμβαίνει με τη Σελήνη, που “δείχνει” πάντα την ίδια πλευρά της στη Γη.

6. Ασφαλή απόσταση από τον αστέρα, στην περίπτωση που αυτός έχει δραστηριότητα εκλάμψεων και εκτεταμένο στέμμα. Και τα δύο αυτά χαρακτηριστικά οφείλονται στην παρουσία ισχυρού μαγνητικού πεδίου, το οποίο υπάρχει στους ερυθρούς νάνους αστέρες. Το στέμμα εκπέμπει ακτίνες-Χ και αστρικό άνεμο, οι δε εκλάμψεις εκπέμπουν τόσο ακτίνες-Χ όσο και κοσμικές ακτίνες. Όλα αυτά τα φαινόμενα είναι ιδιαίτερα επιβλαβή για τα κύτταρα των ζωντανών οργανισμών αν δεν υπάρχουν προστατευτικές “ασπίδες”, που για τη Γη μας είναι η μαγνητόσφαιρα και η ατμόσφαιρα. Θα πρέπει να σημειωθεί ότι ένας ισχυρός αστρικός άνεμος μπορεί να παρασύρει την ατμόσφαιρα ενός πλανήτη, και έτσι να τον κάνει αφιλόξενο για ζωή.

This artist's concept depicts select planetary discoveries made to date by NASA's Kepler space telescope. Credits: NASA/W. Stenzel

Με βάση τα δύο τελευταία από τα παραπάνω σημεία, θα έπρεπε ίσως να αναθεωρήσουμε προς τα κάτω τη “λογική” τιμή της πιθανότητας εμφάνισης ζωής σε έναν εξωπλανήτη, αφού οι ερυθροί νάνοι αποτελούν το 75% του συνόλου των αστέρων.

Λίγον καιρό πριν γραφεί αυτό το κείμενο έκανε μεγάλη αίσθηση στη διεθνή κοινή γνώμη η ανακοίνωση της ανακάλυψης ενός -κατά τεκμήριο- στερεού πλανήτη με μάζα περίπου 1,5 φορές τη μάζα της Γης. Αυτός βρίσκεται μέσα στη ζώνη βιωσιμότητας του Εγγύτατου του Κενταύρου, που είναι ο πλησιέστερος προς τη Γη αστέρας, σε απόσταση “μόνο” τεσσάρων ετών φωτός. Πολλοί έσπευσαν να προβάλουν την πιθανότητα να υπάρχει ζωή σε αυτόν τον πλανήτη, που ονομάστηκε Εγγύτατος του Κενταύρου b. Δυστυχώς όμως ο Εγγύτατος του Κενταύρου είναι ένας ερυθρός νάνος, με φωτεινότητα μόλις το 1/600 της φωτεινότητας του Ήλιου. Με τόση χαμηλή ακτινοβολία η ζώνη βιωσιμότητας είναι επικίνδυνα κοντά στον αστέρα, μόλις 7,5 εκατομμύρια χιλιόμετρα από αυτόν. Για σύγκριση αναφέρω ότι ο Ερμής, ο πλησιέστερος προς τον Ήλιο πλανήτης, απέχει 58 εκατομμύρια χιλιόμετρα από το μητρικό αστέρι μας. Πέρα από τη μικρή απόσταση του πλανήτη, που κάνει πολύ πιθανό το φαινόμενο του  “παλιρροϊκού κλειδώματος”, ο Εγγύτατος του Κενταύρου είναι ένας γνωστός αστέρας εκλάμψεων με ισχυρό μαγνητικό πεδίο και εκτεταμένο στέμμα. Όπως ήδη ανέφερα, η ακτινοβολία από τις εκλάμψεις και το στέμμα καθιστούν αυτόν τον πλανήτη ιδιαίτερα αφιλόξενο για την ανάπτυξη ζωής.

Απομένουν τρία σημαντικά ερωτήματα προς απάντηση, για να μπορέσουμε να εκτιμήσουμε την πιθανότητα να “σπάσει” η μοναξιά μας στο Σύμπαν.

• Το Ηλιακό Σύστημα, από άποψη αρχιτεκτονικής, είναι ένα “τυπικό” πλανητικό σύστημα ή είναι η εξαίρεση στον κανόνα;
• Ποιος  είναι ο τρόπος εμφάνισης ζωής σε έναν “κατοικήσιμο” πλανήτη;
• Πόση είναι η μέση διάρκεια της ζωής ενός τεχνολογικά προηγμένου πολιτισμού;

Στο πρώτο ερώτημα, που είναι θέμα Αστρονομίας, πιστεύω ότι θα έχουμε απάντηση στις προσεχείς δεκαετίες, μέσω του συνδυασμού των παρατηρήσεων, που γίνονται ολοένα και πιο αποτελεσματικές, με τα θεωρητικά μοντέλα, που γίνονται ολοένα και πιο λεπτομερή – στα τελευταία μάλιστα συμμετέχει ενεργά και το Σπουδαστήριο Μηχανικής του Πανεπιστημίου της Θεσσαλονίκης.

Στο δεύτερο, που είναι θέμα Βιολογίας, η κατάσταση φαίνεται προς το παρόν πιο ασαφής. Είναι άραγε η ζωή “ενδημικό” φαινόμενο, που αναπτύσσεται σε κάθε πλανήτη ανεξάρτητα, ή μήπως εμφανίστηκε κάποτε στο Σύμπαν και από τότε “διαδίδεται” με κάποιο άγνωστο -σήμερα- μηχανισμό; Η δεύτερη περίπτωση είναι γνωστή και ως “Θεωρία της Πανσπερμίας”, η οποία την εποχή που πρωτοδιατυπώθηκε από τον Σουηδό χημικό  Σβάντε Αρένιους (Svante Arrhenius) αντιμετωπίστηκε με δυσπιστία -αν όχι με ειρωνεία. Σήμερα γνωρίζουμε ότι υπάρχουν “οχήματα” που θα μπορούσαν να μεταφέρουν τη ζωή από πλανήτη σε πλανήτη και από πλανητικό σύστημα σε πλανητικό σύστημα. Μέσα στο ίδιο πλανητικό σύστημα είναι σώματα γνωστά εδώ και πολλές εκατονταετίες, οι κομήτες, που είναι δυνατό να μεταφέρουν στο παγωμένο εσωτερικό τους τα “σπέρματα” της οικοδόμησης του RNA και του DNA, των μορίων που αποτελούν τη βάση της ζωής όπως την γνωρίζουμε στη Γη. Από πλανητικό σύστημα σε πλανητικό σύστημα είναι οι ελεύθεροι πλανήτες, που ανακαλύφθηκαν μόλις πριν δέκα χρόνια. Αυτοί είναι σώματα πλανητικού μεγέθους που δεν κινούνται σε τροχιές γύρω από κάποιο μητρικό αστέρα αλλά “πλέουν” ελεύθερα στο Γαλαξία μας -και προφανώς και στους υπόλοιπους γαλαξίες του Σύμπαντος. Δεν γνωρίζουμε ακόμη πώς δημιουργήθηκαν αυτά τα σώματα και πώς κινούνται, γνωρίζουμε όμως ότι είναι πολλά: στο Γαλαξία μας εκτιμάται ότι ο αριθμός τους είναι διπλάσιος ή τριπλάσιος του αριθμού των αστέρων. Έτσι η ύπαρξή τους δίνει λαβή στη διατύπωση μιας παρακινδυνευμένης -αλλά εξεταστέας- υπόθεσης. Αν αυτοί οι ελεύθεροι πλανήτες δημιουργήθηκαν σε κάποιο πλανητικό σύστημα και για κάποιον λόγο, που σήμερα δεν είναι γνωστός διέφυγαν από τη βαρυτική έλξη του μητρικού αστέρα, είναι δυνατό να είναι “μπολιασμένοι” με τη ζωή που είχε αναπτυχθεί στο πλανητικό σύστημα της προέλευσής τους. Στη συνέχεια είναι επίσης δυνατό να διήλθαν μέσα από ένα άλλο πλανητικό σύστημα και να “δεσμεύθηκαν” από αυτό, είτε προσωρινά είτε μόνιμα.  Κατά το διάστημα της δέσμευσής τους θα μπορούσαν να “απελευθερώσουν” στο πλανητικό σύστημα του προορισμού τους τα σπέρματα ζωής που μετέφεραν, και έτσι να εμφυτεύσουν το “μπόλι”της ζωής στη νέα τους γειτονιά. Το Σπουδαστήριο Μηχανικής του Α.Π.Θ. έχει συνεισφέρει και σε αυτόν τον ερευνητικό τομέα.

Τέλος για το τρίτο ερώτημα, που αφορά τη διάρκεια ζωής ενός τεχνολογικού πολιτισμού, μόνο ατεκμηρίωτες υποθέσεις μπορούμε να κάνουμε. Γνωρίζουμε μόνο ένα τεχνολογικό πολιτισμό ικανό να εκπέμπει ραδιοσήματα και να εκτοξεύει διαστημικές αποστολές, τον δικό μας. Η διάρκεια ζωής του μέχρι σήμερα είναι εξαιρετικά σύντομη, όποια χρονική στιγμή και αν θεωρήσει κανείς ως αρχή του τεχνολογικού πολιτισμού. Αν για παράδειγμα ως αρχή του θεωρήσουμε την εφεύρεση της ατμομηχανής και την συνακόλουθη βιομηχανική επανάσταση, η ηλικία του είναι 300 χρόνια ενώ, αν ως αρχή του θεωρήσουμε την εφεύρεση των ηλεκτρονικών υπολογιστών, η ηλικία του είναι μόλις 70 χρόνια. Και όμως, σε αυτό το μικρό, σε σχέση με την ηλικία της Γης (4,5 δισεκατομμύρια χρόνια) και την ηλικία του ανθρώπινου γένους (100.000 χρόνια) βρεθήκαμε αρκετές φορές στο χείλος του πυρηνικού πολέμου και καταφέραμε να αλλοιώσουμε τόσο το κλίμα της Γης, ώστε να υπάρχουν σοβαρές ανησυχίες για το μέλλον της ανθρωπότητας. Η εξίσωση Ντρέικ έχει ως παράγοντα τη μέση διάρκεια ζωής ενός τεχνολογικού πολιτισμού και η τιμή αυτής της ποσότητας επηρεάζει σημαντικά το αποτέλεσμα. Έτσι αν θεωρήσουμε ως “αισιόδοξη” τιμή το 1.000.000.000 (οι τεχνολογικοί πολιτισμοί δεν πεθαίνουν ποτέ, και η μέση ηλικία τους ισούται με την ηλικία του Σύμπαντος) και ως “απαισιόδοξη” τα 1.000 χρόνια, τα δύο αποτελέσματα που θα πάρουμε διαφέρουν κατά ένα παράγοντα 1.000.000, δηλαδή κατά έξι τάξεις μεγέθους! Με τέτοια αβεβαιότητα μόνο από έναν από τους παράγοντες της εξίσωσης Ντρέικ, είναι συζητήσιμο πόση αξία έχει ο ακριβέστερος προσδιορισμός των παραγόντων αστρονομικού ενδιαφέροντος, που είναι σίγουρα γνωστοί με αβεβαιότητα μικρότερη από μία τάξη μεγέθους.

Όλα τα παραπάνω χαρακτηριστικά είναι βέβαια θεωρητικές εκτιμήσεις, και μπορεί να μην είναι καθόλου απαραίτητα για τη διατήρηση κάποιου είδους ζωής, που μπορεί να μην συλλαμβάνει καν η φαντασία μας. Η “απόδειξη” της ύπαρξης ζωής πέρα από τη Γη θα πρέπει να προέρχεται είτε από την παρατήρηση κάποιου χαρακτηριστικού βιολογικού “παραπροϊόντος” της, όπως για παράδειγμα είναι το διοξείδιο του άνθρακα και το μεθάνιο στην ατμόσφαιρα της Γης, είτε από την ανίχνευση κάποιου “ραδιοσήματος επαφής”. Αλλά το πρώτο εξαρτάται από το είδος της ζωής, που μπορεί να μη μοιάζει με τη γήινη, ενώ το δεύτερο προϋποθέτει ότι “ακούμε” τη σωστή στιγμή και προς τη σωστή κατεύθυνση. Πιστεύω ότι έχουμε πολύ δρόμο ακόμη μπροστά μας στην αναζήτηση κάποιου πολιτισμού που θα “σπάσει” τη μοναξιά μας.

Χάρης Βάρβογλης

Θεσσαλονίκη – Άγιος Γεώργιος Νηλείας

Σεπτέμβριος 2016

Πηγή: http://www.anixneuseis.gr/?p=154753

Οι ιοί δείχνουν «προτίμηση» στους άνδρες. Viruses may target men and women differently

Edvard Munch, Autoportrait après la grippe, 1919. Οι άνδρες νοσούν συχνότερα και σοβαρότερα σε σύγκριση με τις γυναίκες από παθογόνους μικροοργανισμούς. A study has found some diseases may have evolved to be more harmful to men.

Ανίσχυρο αποδεικνύεται τελικά το «ισχυρό» φύλο απέναντι στους παθογόνους μικροοργανισμούς, καθώς σύμφωνα με βρετανική μελέτη οι άνδρες αρρωσταίνουν συχνότερα και σοβαρότερα, συγκριτικά με τις γυναίκες.

Όπως αναφέρει σχετικό δημοσίευμα της επιστημονικής επιθεώρησης Nature Communications, ερευνητές του Πανεπιστημίου Royal Holloway του Λονδίνου, με επικεφαλής τον δρα Φρανσίσκο Ουμπέδα της Σχολής Βιολογικών Επιστημών, μελέτησαν τις διαφορές ανάμεσα στα δύο φύλα στις περιπτώσεις διαφόρων λοιμώξεων, π.χ. του ιού HTLV-1 που μπορεί να οδηγήσει στην εκδήλωση λευχαιμίας.

Επιθετικότητα προς τους άνδρες

Από την επεξεργασία των δεδομένων προέκυψε ότι, ορισμένοι παθογόνοι μικροοργανισμοί είναι πιο επιθετικοί, όταν μολύνουν τους άνδρες, ενώ είναι πιο ήπιοι στις γυναίκες. Έτσι, προκαλούν συχνότερα σοβαρές ασθένειες και θάνατο στους άνδρες από ό,τι στις γυναίκες.

Οι επιστήμονες ήξεραν ότι όχι σπάνια οι άνδρες και γυναίκες αντιδρούν διαφορετικά στις ασθένειες. Αλλά φαίνεται πως και τα ίδια τα μικρόβια έχουν προσαρμοσθεί να επιδρούν διαφορετικά στα δύο φύλα.

Πιο χρήσιμα «οχήματα» οι γυναίκες

The better to infect you with, my dear... Some viruses might take it easier on women—to get to their children. (Choreograph / iStock)

Οι επιστήμονες πιστεύουν ότι υπάρχει μια εξελικτική αιτία πίσω από αυτό: οι γυναίκες που γεννούν παιδιά, στα οποία μπορούν να μεταφέρουν τους μικροοργανισμούς μέσω του τοκετού ή του θηλασμού, είναι πιο χρήσιμες για την εξάπλωση των μικροβίων. Συνεπώς τα τελευταία έχουν κάθε λόγο να μη σκοτώσουν τις γυναίκες.

Έτσι, ιοί που μεταδίδονται από τη μητέρα στο παιδί, όπως της ερυθράς, της ανεμοβλογιάς, της ηπατίτιδας αλλά και ο ιός Ζίκα, τείνουν να είναι πιο ήπιοι για τις γυναίκες και πιο επιβαρυντικοί για τους άνδρες.

Οι άνδρες που νοσούν από φυματίωση, έχουν μιάμιση φορά μεγαλύτερη πιθανότητα να πεθάνουν από ό,τι οι γυναίκες. Επίσης, όταν μολύνονται με τον ιό των ανθρωπίνων θηλωμάτων (HPV), έχουν πενταπλάσια πιθανότητα να εμφανίσουν καρκίνο σε σχέση με τις γυναίκες. Τέλος, οι άνδρες που μολύνονται με τον ιό Epstein-Barr (EBV), έχουν διπλάσιο κίνδυνο να εμφανίσουν λέμφωμα Hodgkin σε σχέση με τις γυναίκες.

Τίθεται λοιπόν το ερώτημα πώς ξέρει ο ιός ότι βρίσκεται σε ανδρικό ή γυναικείο σώμα. Αν δοθεί απάντηση σ' αυτό τότε ίσως στο μέλλον οι επιστήμονες να μπορούν να «κοροϊδέψουν» τους ιούς και τα βακτήρια και να τα κάνουν να νομίζουν ότι βρίσκονται σε γυναικείο σώμα, ώστε και οι άνδρες να νοσούν σπανιότερα και ελαφρύτερα.

Ο Αυστραλοπίθηκος είχε χαρέμι! Human ancestor stood tall, had harem

Οι πατημασιές του Αυστραλοπίθηκου αφαρένσις αποκαλύπτουν άγνωστες πτυχές της ζωής του. Footprints discovered in Laetoli, in Tanzania, suggest that 3.66 million years ago the species that "Lucy" belongs to, Australopithecus afarensis was polygynous. Credit: David A. Lurino

Οι επιστήμονες ανακάλυψαν στην Τανζανία της Αφρικής απολιθώματα από πατημασιές που έκαναν πρόγονοι του ανθρώπου πριν από 3.66 εκατ. χρόνια και η μελέτη τους αποκαλύπτει πολύ ενδιαφέροντα στοιχεία.

Κυρίαρχο αρσενικό

The footprints belonging to Australopithecus afarensis were found at Laetoli, in Tanzania. Credit: Raffaello Pellizzon

Η ανακάλυψη έγινε κοντά στην τοποθεσία Λαετόλι, σε απόσταση μόνο 150 μέτρων από εκεί όπου είχαν βρεθεί παρόμοιες απολιθωμένες πατημασιές το 1976. Και στις δύο περιπτώσεις τα αποτυπώματα πιθανότατα δημιουργήθηκαν από μέλη του δίποδου είδους «Αυστραλοπίθηκος αφαρένσις», στο οποίο ανήκε και η διάσημη «Λούσι». Η νέα ανακάλυψη έγινε τυχαία, από ομάδα επιστημόνων , με επικεφαλής τον καθηγητή Τζιόρτζιο Μάντζι του Πανεπιστημίου Σαπιέντσα της Ρώμης, στη διάρκεια ανασκαφών για την κατασκευή μουσείου.

Οι νέες πατημασιές μάλλον προέρχονται από ένα αρσενικό, τρία θηλυκά και ένα παιδί οι οποίοι όπως φαίνεται μετακινούνταν όλοι μαζί. Το αρσενικό πήρε το παρατσούκλι «Τσούι» και οι πατημασιές του είναι οι μεγαλύτερες από όποια άλλη έχει βρεθεί. Παραπέμπουν σε άτομο βάρους 48 κιλών και ύψους περίπου 1,65 μέτρων, τον ψηλότερο Αυστραλοπίθηκο μέχρι σήμερα. Οι τέσσερις ενήλικοι και το παιδί περπατούσαν πάνω πάνω σε βρεγμένη ηφαιστειακή στάχτη, η οποία στη συνέχεια στερεοποιήθηκε. Οι ερευνητές δημοσίευσαν τα ευρήματα τους στην επιθεώρηση «eLife» και εκτιμούν ότι τα αρσενικά διέθεταν πολλές συζύγους και όλη η… φαμίλια κινούνταν μαζί.

Πηγή: http://dx.doi.org/10.7554/eLife.19568.002