Έλληνες επιστήμονες ανακάλυψαν νέα ζώνη ακτινοβολίας πρωτονίων στον Κρόνο. Groundbreaking Science Emerges from Ultra-Close Orbits of Saturn

Στη νέα μελέτη περιγράφεται η ανακάλυψη μίας νέας ζώνης ακτινοβολίας πρωτονίων, που σχηματίζεται σε κοντινή απόσταση από τον πλανήτη, συνυπάρχει με τον δακτύλιο D και βρίσκεται σε σχεδόν πλήρη απομόνωση από την υπόλοιπη μαγνητόσφαιρα του Κρόνου. A new analysis of Cassini data could shed light on the origins of the massive belts. A few of the findings from Cassini's direct sampling: complex organics rain down from Saturn's rings; inner-ring particles take on electric charges and travel along magnetic-field lines; newly revealed electric-current system and radiation belt; and up-close measurement of Saturn's near-zero magnetic-field tilt. Credits: NASA/JPL-Caltech

Μία ζώνη ακτινοβολίας πρωτονίων πολύ υψηλής ενέργειας μεταξύ του Κρόνου και των πυκνών δακτυλίων του, ανακάλυψαν Έλληνες επιστήμονες, αναλύοντας τα πρώτα αποτελέσματα από την τελική φάση της αποστολής του διαστημικού σκάφους Cassini.

Στη νέα μελέτη, στην οποία συμμετέχει το Γραφείο Διαστημικής Έρευνας και Τεχνολογίας της Ακαδημίας Αθηνών και η ομάδα του ακαδημαϊκού καθηγητή Σταμάτη Κριμιζή, περιγράφεται η ανακάλυψη μίας νέας ζώνης ακτινοβολίας πρωτονίων, που σχηματίζεται σε κοντινή απόσταση από τον πλανήτη, συνυπάρχει με τον δακτύλιο D και βρίσκεται σε σχεδόν πλήρη απομόνωση από την υπόλοιπη μαγνητόσφαιρα του Κρόνου.

Η ζώνη ακτινοβολίας δημιουργείται από την πρόσπτωση γαλαξιακής κοσμικής ακτινοβολίας στους δακτυλίους. Τα πρωτόνια που παράγονται με αυτόν τον τρόπο, αλληλεπιδρούν στη συνέχεια με την ατμόσφαιρα του Κρόνου, τον αμυδρό δακτύλιο D και τους υποδακτυλίους του D68 και D73.

Illustration: NASA's Cassini spacecraft dives between Saturn and its innermost rings, as part of the mission's Grand Finale. Credits: NASA/JPL-Caltech

Η ανακάλυψη παρουσιάσθηκε στο περιοδικό «Science» μαζί με άλλα άρθρα ξένων επιστημόνων σχετικά με τα πρώτα επιστημονικά αποτελέσματα της τελικής φάσης της αποστολής. Στις 15 Σεπτεμβρίου 2017 το Cassini ολοκλήρωσε, με μια εντυπωσιακή ‘βουτιά αυτοκτονίας’ στην πυκνή ατμόσφαιρα του Κρόνου, την ερευνητική αποστολή του που διήρκησε 13 χρόνια.

Illustration: NASA's Cassini spacecraft in orbit around Saturn. Credits: NASA/JPL-Caltech

Νωρίτερα το Cassini είχε διέλθει 22 φορές ανάμεσα στους δακτυλίους και στην επιφάνεια του γιγάντιου πλανήτη. Η περιοχή αυτή, που ήταν μέχρι τότε ανεξερεύνητη, περιλαμβάνει και τον δακτύλιο D, τον εσώτερο και πιο αμυδρό από τους δακτυλίους του Κρόνου.

The ring rain that Cassini’s Ion Neutral Mass Spectrometer caught falling from Saturn’s rings into its atmosphere is only about 24 percent water — a major surprise, given that Saturn’s ring system is almost entirely water ice. The rest of the ring rain is composed of organic material and other molecules. Credit: J.H. WAITE JR. ET AL/SCIENCE 2018

Όταν το Cassini είχε εισέλθει σε τροχιά γύρω από τον Κρόνο τον Ιούλιο 2004, οι ανιχνευτές του επιστημονικού πειράματος MIMI (Magnetospheric IΜaging Instrument), που μετράει πολύ υψηλής ενέργειας φορτισμένα και ουδέτερα σωμάτια, εστίασε στην περιοχή μεταξύ του πλανήτη και του δακτυλίου D. Οι μετρήσεις «φωτογράφισαν» έναν πληθυσμό φορτισμένων σωματιδίων, η ακριβής σύσταση και ιδιότητες του οποίου ωστόσο παρέμειναν ασαφείς. Η μοναδική ευκαιρία να επαναληφθούν οι πρώτες μετρήσεις του 2004, παρουσιάσθηκε μετά τον Απρίλιο του 2017, αυτή τη φορά υπό καλύτερη γεωμετρία παρατήρησης.

Observations from Cassini’s final few months revealed a radiation belt composed of high-energy protons tucked inside the gas giant’s ring system. This belt (bright colors below) passes through Saturn’s thin, innermost D ring, and might be stripping water out of the ring material closest to Saturn. Credit: E. ROUSSOS ET AL/SCIENCE 2018

«Με το Cassini να πλησιάζει τόσο κοντά στον Κρόνο, μας δόθηκε η δυνατότητα να παρατηρήσουμε τα σωματίδια, τα οποία ίσως σχημάτιζαν τον πληθυσμό που το ΜΙΜΙ είχε ‘φωτογραφίσει’ το 2004, καθώς και άλλα, πολύ υψηλότερης ενέργειας, που δεν μπορούσαμε να μετρήσουμε από απόσταση», δήλωσε ο επικεφαλής της μελέτης Δρ. Ηλίας Ρούσσος από το Ινστιτούτο Μαξ Πλανκ για την Έρευνα του Ηλιακού Συστήματος στο Γκέτινγκεν της Γερμανίας.

Το μαγνητικό πεδίο του Κρόνου είναι περισσότερο από δέκα φορές ισχυρότερο κοντά στον πλανήτη απ’ ό,τι εκτός των δακτυλίων. Αυτό καθιστά την παγίδευση των πρωτονίων εκεί τόσο αποτελεσματική, ώστε αυτά να παραμένουν δεσμευμένα στην ίδια περιοχή για χρόνια, αλληλεπιδρώντας συνεχώς με το δακτύλιο D και την ατμόσφαιρα του Κρόνου, έως ότου χάσουν όλη τους την ενέργεια. Ωστόσο, ο ρυθμός με τον οποίο τα πρωτόνια χάνουν ενέργειά ήταν άγνωστος, κυρίως γιατί η ποσότητα του υλικού στον αμυδρό δακτύλιο D ήταν επίσης άγνωστη.

«Χαμηλή ποσότητα σκόνης στο δακτύλιο D θα επέτρεπε να αναπτυχθούν τεράστιες εντάσεις σωματιδιακής ακτινοβολίας που θα μπορούσαν να δημιουργήσουν πρόβλημα στο Cassini», ανέφερε στο Αθηναϊκό και Μακεδονικό Πρακτορείο Ειδήσεων ο Δρ. Νίκος Σέργης, επιστημονικός συνεργάτης του Γραφείου Διαστημικής Έρευνας και Τεχνολογίας και συν-συγγραφέας του άρθρου. «Το αντίθετο, δηλαδή ένας σχετικά πυκνός δακτύλιος D που θα απορροφούσε γρήγορα τα πρωτόνια, θα είχε ως αποτέλεσμα να μην δημιουργηθεί τέτοια ζώνη», πρόσθεσε.

Οι μετρήσεις αποκάλυψαν μια αξιοσημείωτη και σταθερή συσσώρευση ενεργειακών πρωτονίων σε μία ζώνη ακτινοβολίας, που εκτείνεται από τα ανώτερα στρώματα της ατμόσφαιρας του Κρόνου και κατά μήκος όλου του δακτυλίου D. Αν και αρκετά από τα πρωτόνια που τη συγκροτούν, είχαν εξαιρετικά υψηλές ενέργειες, δέκα φορές υψηλότερη από ό,τι το ΜΙΜΙ ανέμενε να μετρήσει, τα επίπεδα σωματιδιακής ακτινοβολίας δεν ήσαν επικίνδυνα για το Cassini.

Πέραν του δακτυλίου D, εκτείνονται οι τρεις δακτύλιοι Α, Β και C, που λόγω της μεγάλης πυκνότητάς τους είναι ευδιάκριτοι στις φωτογραφίες του Κρόνου. Οι δακτύλιοι αυτοί σχηματίζουν ένα αδιαπέραστο εμπόδιο ακτίνας 62.000 χιλιομέτρων, όπου η παγίδευση φορτισμένων σωματιδίων είναι απαγορευτική. Αυτό σημαίνει πως η νέα ζώνη ακτινοβολίας στον Κρόνο δεν θα μπορούσε να επεκταθεί εκτός του δακτυλίου D, κάτι το οποίο οι μετρήσεις του ΜΙΜΙ επιβεβαίωσαν.

«Η τεράστια αποτελεσματικότητα των δακτυλίων Α-C να απορροφούν φορτισμένα σωματίδια δημιουργεί μια ζώνη ακτινοβολίας, που είναι εντελώς απομονωμένη από την υπόλοιπη, ευμετάβλητη μαγνητόσφαιρα του Κρόνου», δήλωσε στο ΑΠΕ-ΜΠΕ ο δρ. Κωνσταντίνος Διαλυνάς, συνεργάτης του Γραφείου Διαστημικής Έρευνας και Τεχνολογίας και συν-συγγραφέας του άρθρου.

Η απομόνωση αυτή της ζώνης ακτινοβολίας είναι χαρακτηριστικό που δεν συναντάται πουθενά αλλού στο ηλιακό μας σύστημα. Αυτό προσφέρει τη δυνατότητα να εξεταστεί μια ζώνη ακτινοβολίας υπό σχεδόν «εργαστηριακές συνθήκες» και αυτό γιατί ο μηχανισμός δημιουργίας της καθορίζεται μόνο από την εισροή κοσμικής ακτινοβολίας στο σύστημα του Κρόνου, μια φυσική διεργασία που είναι αμετάβλητη στο χρόνο. Στη Γη οι συνθήκες είναι πολύ πιο περίπλοκες, καθώς δεν υπάρχουν δακτύλιοι που θα μπορούσαν να σταματήσουν την απρόβλεπτα μεταβλητή εισροή σωματιδίων υψηλής ενέργειας από τον Ήλιο προς τις ζώνες ακτινοβολίας του πλανήτη μας.

This illustration imagines the view from NASA's Cassini spacecraft during one of its final dives between Saturn and its innermost rings, as part of the mission's Grand Finale. Credits: NASA/JPL-Caltech

Η παρατήρηση της νέας ζώνης ακτινοβολίας στον Κρόνο προστίθεται στην πληθώρα ανακαλύψεων της αποστολής Cassini, στην οποία συνέβαλε το πείραμα MIMI, με τη συμμετοχή και του Γραφείου Διαστημικής Έρευνας και Τεχνολογίας της Ακαδημίας Αθηνών.

«Η ομάδα MIMI έχει δημοσιεύσει σχεδόν 200 άρθρα σε περιοδικά και βιβλία τα τελευταία 14 χρόνια, 45 εκ των οποίων είχαν ως επικεφαλής Έλληνες ερευνητές της ομάδας. Τα άρθρα αυτά δεν αφορούν μόνο σε σημαντικές ανακαλύψεις για την μαγνητόσφαιρα του Κρόνου, αλλά και για τα φεγγάρια του, τους δακτυλίους του, έως και την ηλιόσφαιρα», δήλωσε ο καθηγητής Σ. Κριμιζής, επικεφαλής του πειράματος MIMI και συν-συγγραφέας του άρθρου. «Αυτό είναι ένα τεράστιο επίτευγμα για μια πολυεθνική ομάδα, η οποία συντονίζεται από τις ΗΠΑ, αλλά συμπεριλαμβάνει μέλη από τη Γερμανία, τη Γαλλία, και την Ελλάδα», πρόσθεσε

Πηγές: E. Roussos et al. A radiation belt of energetic protons located between Saturn and its rings. Science. Vol. 361, October 5, 2018, p. 47. doi:10.1126/science.aat1962. - J.H. Waite Jr. et al. Chemical interactions between Saturn’s atmosphere and its rings. Science. Vol. 361, October 5, 2018, p. 51. doi:10.1126/science.aat2382. - https://www.nasa.gov/feature/jpl/groundbreaking-science-emerges-from-ultra-close-orbits-of-saturn - https://www.sciencenews.org/article/saturn-ring-rain-surprising-cocktail-chemicals - http://www.kathimerini.gr/988208/article/epikairothta/episthmh/ellhnes-episthmones-anakalyyan-nea-zwnh-aktinovolias-anamesa-ston-krono-kai-stoys-daktylioys-toy

Βρέθηκε αρχαίο «κόμικ» με ελληνικά γράμματα σε τάφο του 1ου αιώνα μ.Χ. στην Ιορδανία. Archaeologists Find Ancient 'Comics' Decorating Roman Tomb in Jordan

Στον τάφο υπάρχουν ζωγραφισμένες 260 φιγούρες ανθρώπων, θεών και ζώων, με λεζάντες δίπλα από τα κεφάλια τους που περιγράφουν τι λένε ή τι κάνουν. Rudimentary speech bubbles illustrate scenes from the Hellenistic frontier town Capitolias 2,000 years ago – in an incongruous combination of Greek and Aramaic. The clearing of the site of Capitolias, with the assistance of Dionysos and other gods. Credit: CNRS News

Μια αρχαία μορφή κόμικ, με... ελληνικά γράμματα, ανακάλυψαν αρχαιολόγοι σε έναν τάφο στη βόρεια Ιορδανία.

Map of the decapolises, a group of ten cities along the eastern frontier of the Roman Empire in the southeastern Levant. Credit: Nichalp

Ο αρχαίος αυτός τάφος που χρονολογείται από τον 1ο αιώνα μ.Χ. εντοπίστηκε κατά λάθος το Νοέμβριο του 2016, κατά τη διάρκεια οδικών εργασιών στην πόλη Μπάιτ Ρας της Ιορδανίας.

Έκτοτε οι αρχαιολόγοι ερευνούν το συγκρότημα αυτό που αποτελείται από δύο μεγάλους ταφικούς θαλάμους, στους οποίους υπάρχει μια σαρκοφάγος από βασάλτη.

Όμως η ομάδα του Γάλλου αρχαιολόγου Ζουλιέν Αλικό θεώρησε ιδιαίτερα ενδιαφέρουσες τις τοιχογραφίες που στολίζουν τους τοίχους και την οροφή του τάφου.

Αυτές παρουσιάζουν εικόνες από την καθημερινή ζωή, αλλά και από τον κόσμο των θεών. Διακόσιες εξήντα φιγούρες ανθρώπων, θεών και ζώων, κάποιες από τις οποίες συνοδεύονται από περίπου 60 μικρές λεζάντες δίπλα από τα κεφάλια διάφορων χαρακτήρων, σε μια τεχνική που θυμίζει τα σύγχρονα κόμιξ.

Όπως και στα κόμιξ οι λεζάντες αυτές περιγράφουν τι λένε ή τι κάνουν οι διάφοροι χαρακτήρες.

The theatre unearthed in the Hellenistic city of Capitolias, one of the ten Decapolises. Credit: Zachchan2015

Σύμφωνα με τους αρχαιολόγους, οι σκηνές αυτές του αρχαίου κόμικ παρουσιάζουν την κατασκευή της πόλης Καπιτωλίας στην άκρη της Ρωμαϊκής Αυτοκρατορίας.

Ωστόσο αν και ο συνδυασμός εικόνας - κειμένου είναι εκπληκτικός για τους αρχαιολόγους στην Ιορδανία, η παρουσίαση αυτή σε στυλ κόμικ δεν είναι μοναδική.

Ακόμα και οι αρχαίοι Αιγύπτιοι έβαζαν λεζάντες σε κάποιες τοιχογραφίες τους προκειμένου να διηγηθούν μια ιστορία.

A mural of stonecutters at work is accompanied by rudimentary speech bubbles written in Aramaic using Greek letters, decorating a tomb in Capitolias. Credit: CNRS News

Οι επιγραφές στην Ιορδανία έχουν πάντως ακόμα ένα ξεχωριστό χαρακτηριστικό. «Τα περίπου 60 κείμενα είναι στα αραμαϊκά, τη γλώσσα της περιοχής, όμως είναι γραμμένα με ελληνικά γράμματα», εξήγησε ο αρχαιολόγος Ζαν-Μπαπτίστ Ιόν που συμμετείχε στην ανασκαφή.

Ο συνδυασμός των δύο αυτών γλωσσών είναι πολύ σπάνιος και γι’ αυτό το λόγο ο Ιόν πιστεύει ότι οι στιχομυθίες που εντοπίστηκαν μπορούν να βελτιώσουν την κατανόησή μας της δομής και της εξέλιξης των αραμαϊκών.

Πηγές: https://www.haaretz.com/archaeology/MAGAZINE-archaeologists-find-ancient-comics-decorating-roman-tomb-in-jordan-1.6494732 - https://www.newsbomb.gr/kosmos/story/922116/vrethike-arxaio-komik-me-ellinika-grammata-se-tafo-toy-1oy-aiona-m-x-stin-iordania-vid

Παρατηρήθηκε για πρώτη φορά δορυφόρος ενός εξωπλανήτη. Astronomers discover first suspected 'exomoon' 8,000 light years away

Καλλιτεχνική απεικόνιση του εξωπλανήτη Kepler-1625b να περιφέρεται μαζί με τον δορυφόρο του γύρω από το άστρο Kepler-1625. Neptune-sized body would be the first known moon outside solar system and the largest moon yet discovered. Artist’s impression of the planet Kepler-1625b transiting its star with the suspected exomoon in tow. Photograph: Dan Durda/Science

Αμερικανοί αστρονόμοι πιστεύουν ότι ανακάλυψαν το πρώτο εξωφεγγάρι ή εξωδορυφόρο, δηλαδή τον δορυφόρο ενός εξωπλανήτη. Ο εξωδορυφόρος βρίσκεται σε απόσταση περίπου 8.000 ετών φωτός από τη Γη και είναι τεράστιος όσο ο Ποσειδώνας.

Η αναλογία μεγεθών (διαμέτρου και μάζας) μεταξύ του εξωδορυφόρου και του εξωπλανήτη του είναι περίπου ίδια με εκείνη μεταξύ Γης-Σελήνης, αλλά στο 11πλάσιο. Μέχρι στιγμής δεν είχε υπάρξει εντοπισμός κανενός εξωδορυφόρου.

Η ανακάλυψη -η οποία αν επιβεβαιωθεί με περαιτέρω παρατηρήσεις, θα είναι ιστορική για την αστρονομία- έγινε με τη βοήθεια των διαστημικών τηλεσκοπίων «Χαμπλ» και «Κέπλερ» της NASA και παρουσιάζεται σε σχετική επιστημονική δημοσίευση στο περιοδικό «Science Advances», με επικεφαλής τους αστρονόμους Άλεξ Τίτσι και Ντέηβιντ Κίπινγκ του Πανεπιστημίου Κολούμπια της Νέας Υόρκης.

Artist’s impression of the exoplanet Kepler-1625b with its suspected moon. The pair would have a similar mass and radius ratio to the Earth and its moon but scaled up by a factor of 11. Photograph: Dan Durda/Science

Ο εξωδορυφόρος κινείται πέριξ ενός αέριου γίγαντα πλανήτη, του Kepler 162b. Οι επιστήμονες έχουν μείνει έκπληκτοι με το μέγεθος του εξωδορυφόρου, καθώς στο ηλιακό μας σύστημα, όπου υπάρχουν σχεδόν 200 δορυφόροι πλανητών (με πιο γνωστή τη Σελήνη), δεν υπάρχουν τέτοια γιγάντια φεγγάρια.

Το εξωφεγγάρι εκτιμάται ότι έχει μόνο το 1,5% της μάζας του πλανήτη γύρω από τον οποίο περιφέρεται, ο οποίος με τη σειρά του έχει μάζα αρκετές φορές μεγαλύτερη από εκείνη του Δία, του μεγαλύτερου πλανήτη του δικού μας ηλιακού συστήματος. Η θερμοκρασία του εξωφεγγαριού εκτιμάται περίπου στους 80 βαθμούς Κελσίου, αν και με μεγάλα περιθώρια σφάλματος, ενώ η απόστασή του από τον πλανήτη πέριξ του οποίου περιφέρεται, υπολογίζεται σε τρία εκατομμύρια χιλιόμετρα.

Γενικά οι εξωδορυφόροι είναι προς το παρόν πολύ δύσκολο να εντοπισθούν, επειδή είναι μικρότεροι από τον εξωπλανήτη τους. Όμως το επόμενο μεγάλο διαστημικό τηλεσκόπιο James Webb της NASA, μετά το 2021, θα μπορεί να βρει περισσότερα εξωφεγγάρια.

Το συγκεκριμένο ζευγάρι βρίσκεται στο σύστημα του μητρικού άστρου Kepler 1625 και μάλιστα, όπως εκτιμάται, στη θεωρούμενη ως κατοικήσιμη ζώνη του, δηλαδή ούτε πολύ κοντά ούτε πολύ μακριά από το άστρο του οποίο είναι σχεδόν διπλάσιο από τον Ήλιο.

Όμως, όπως είπε ο Κίπινγκ, «και τα δύο σώματα, εξωπλανήτης και δορυφόρος του, εκτιμάται ότι είναι αέριοι, συνεπώς ακατάλληλοι για τη ζωή όπως την ξέρουμε».

Πηγές: http://advances.sciencemag.org/content/4/10/eaav1784 - https://www.theguardian.com/science/2018/oct/03/astronomers-discover-first-suspected-exomoon-8000-light-years-away -  http://www.amna.gr/home/article/298069/Basimes-endeixeis-oti-anakalufthike-to-proto-exofeggari-kai-einai-terastio 

Στους Φράνσις Χ. Άρνολντ, Τζορτζ Π. Σμιθ και Γκρέγκορι Π. Ουίντερ το Νόμπελ Χημείας 2018. Nobel prize in chemistry awarded for pioneering work on proteins

Οι τρεις ερευνητές τιμώνται για τις έρευνές τους στις πρωτεΐνες και τη χρήση αυτών σε όλα τα πεδία της Επιστήμης, από τα βιοκαύσιμα μέχρι τα φάρμακα και τον καρκίνο. Two Americans and a Briton are honored for their word toward solving ‘humankind’s chemical problems’. From left to right, Gregory P. Winter, George P. Smith and Frances H. Arnold, winners of the Nobel Prize in Chemistry 2018. PHOTO: (L TO R) AGA MACHAJ/UNIVERSITY OF CAMBRIDGE, MARJORIE SABLE/ASSOCIATED PRESS, HEIKKI SAUKKOMAA/LEHTIKUVA/ASSOCIATED PRESS

Με το βραβείο Νόμπελ Χημείας 2018 τιμήθηκαν η Αμερικανίδα Φράνσις Χ. Άρνολντ και ο επίσης Αμερικανός Τζορτζ Π. Σμιθ, καθώς και ο Βρετανός Γκρέγκορι Π. Ουίντερ.

Frances H Arnold, George P Smith and Gregory P Winter have been named the winners of the 2018 Nobel prize for chemistry. Photograph: Jonas Ekstromer/EPA

«Οι φετινοί Νομπελίστες Χημείας εμπνεύσθηκαν από τη δύναμη της εξέλιξης και χρησιμοποίησαν τις ίδιες αρχές -γενετική αλλαγή και επιλογή- για να αναπτύξουν πρωτεΐνες που λύνουν χημικά προβλήματα της ανθρωπότητας», αναφέρει η Σουηδική Βασιλική Ακαδημία Επιστημών σε δήλωσή της για το βραβείο, το οποίο συνοδεύεται από χρηματικό έπαθλο 9 εκατομμυρίων κορωνών Σουηδίας (1 εκατομμύριο δολάρια).

Οι βραβευθέντες «τιθάσσευσαν τις αρχές εξέλιξης» ανοίγοντας τον δρόμο για την παραγωγή νέων υλικών ή πιο καθαρών βιοκαυσίμων, και για καινοτόμες θεραπείες, τονίζει η Ακαδημία.

Το βραβείο απονέμεται κατά το ήμισυ στην Αμερικανίδα Φράνσις Χ. Άρνολντ και κατά το έτερο ήμισυ στον συμπατριώτη της Τζορτζ Π. Σμιθ και στον Βρετανό Γκρέγκορι Π. Ουίντερ.

Η Άρνολντ είναι η δεύτερη γυναίκα που κερδίζει φέτος βραβείο Νόμπελ, μετά την Καναδέζα Ντόνα Στρίκλαντ που μοιράσθηκε χθες Τρίτη το Νόμπελ Φυσικής.

Frances Arnold is a pioneer of directed evolution, a process for ‘breeding’ scientifically interesting or technologically useful proteins by mutating and recombining their DNA sequences and screening for desired properties.

H Φράνσις Χ. Άρνολντ πραγματοποίησε την πρώτη «κατευθυνόμενη ανάπτυξη» ενζύμων, δηλαδή πρωτεϊνών που δρουν ως καταλύτες στις χημικές αντιδράσεις. Τα ένζυμα παράγονται μέσω κατευθυνόμενης ανάπτυξης για να δομηθεί οτιδήποτε, από βιοκαύσιμα έως φαρμακευτικές ουσίες.

Ο Τζορτζ Π. Σμιθ ανέπτυξε μια μέθοδο όπου ένα βακτηριοφάγο, ένας ιός δηλαδή που μολύνει τα βακτήρια μπορεί να χρησιμοποιηθεί για την ανάπτυξη νέων πρωτεϊνών.

Sir Greg Winter recalls his activity of serial entrepreneur who has been exploiting invention for 20 years and the way the environment has changed for start-ups.

Ο Σερ Γκρέγκορι Π. Ουίντερ χρησιμοποίησε τη μέθοδο του Δρ Σμιθ για να παράγει νέες φαρμακευτικές ουσίες, όπως αντισώματα που μπορούν να εξουδετερώσουν τοξίνες, αυτοάνοσες ασθένειες και να θεραπεύσουν τον μεταστατικό καρκίνο.

Στους καρπούς της δουλειάς αυτής περιλαμβάνεται το κορυφαίο παγκοσμίως σε πωλήσεις συνταγογραφούμενο φάρμακο adalimumab (αδαλιμουμπάμπη) για τη θεραπεία της ρευματοειδούς αρθρίτιδας και άλλων αυτοάνοσων ασθενειών.

Η δραστική ουσία αδαλιμουμπάμπη ήταν το πρώτο βασισμένο στην έρευνα του Δρ Ουίντερ φάρμακο, το οποίο εγκρίθηκε το 2002 από τον Αμερικανικό Οργανισμό Τροφίμων και Φαρμάκων (FDA) και εν συνεχεία από τον Ευρωπαϊκό Οργανισμό Φαρμάκων (ΕΜΑ).

Πηγές: https://www.nobelprize.org/prizes/chemistry/2018/press-release/ - https://www.theguardian.com/science/live/2018/oct/03/nobel-prize-in-chemistry-2018-live - https://www.in.gr/2018/10/03/tech/stous-fransis-x-arnolnt-tzortz-p-smith-kai-gkregkori-p-ouinter-nompel-ximeias-2018/

Βραβείο Νόμπελ Φυσικής 2018 στις επαναστατικές τεχνικές των λέιζερ. Nobel physics prize winners include first female laureate for 55 years

Οι Άρθουρ Άσκιν (ΗΠΑ), Ζεράρ Μουρού (Γαλλία) και Ντόνα Στρίκλαντ (Καναδάς) βραβεύονται με το Νόμπελ Φυσικής 2018 για τις έρευνές τους στον τομέα της Φυσικής των Λέιζερ. American Arthur Ashkin, Frenchman Gérard Mourou and Canadian Donna Strickland share annual award for advances in laser physics. (Photo Credits: File Image)

Το βραβείο Νόμπελ 2018 στην Φυσική απονέμεται στους Arthur Ashkin (1/2) και στους Gérard Mourou (1/4) και Donna Strickland (1/4) (μοιράζονται το άλλο μισό) «για τις πρωτοποριακές έρευνές τους στην φυσική των λέιζερ».

A screen displays portraits of Arthur Ashkin of the United States, Gérard Mourou of France and Donna Strickland of Canada during the announcement of the winners of the 2018 Nobel prize in physics. Photograph: Hanna Franzen/AFP/Getty Images

Το πρώτο μισό του βραβείου απονέμεται στον Arthur Ashkin (Bell Laboratories, Holmdel, USA) «για την οπτική λαβίδα (ή τσιμπίδα λέιζερ) και τις εφαρμογές της σε βιολογικά συστήματα» και το δεύτερο μισό μοιράζονται οι Gérard Mourou (École Polytechnique, Palaiseau, France University of Michigan, Ann Arbor, USA) και η Donna Strickland (University of Waterloo, Canada) «για την μέθοδό τους που δημιουργεί οπτικούς παλμούς μεγάλης έντασης και πολύ μικρής διάρκειας».

H Donna Strickland είναι η πρώτη γυναίκα που βραβεύεται με Νόμπελ στη φυσική μετά από 55 χρόνια. To 1963 η Maria Goeppert-Mayer βραβεύθηκε με το Νόμπελ φυσικής για το μοντέλο των φλοιών του πυρήνα των ατόμων. Η Marie Curie είναι η τρίτη γυναίκα που τιμήθηκε με το Νόμπελ φυσικής, το 1903.

Εργαλεία φτιαγμένα από φως

Οπτική λαβίδα. Optical tweezers were invented by Ashkin in 1970. If a laser beam is focussed by a high numerical aperture objective, small objects with an index of refraction higher that the immersion medium are attracted to the focal spot. Typically, plastic beads in water will be trapped to the focal spot. This allows one to move them about and thus to manipulate micron-sized objects in a non invasive way just by using a light beam, in a manner reminiscent of the Star Wars “tractor beam”. The trapping effect results from the deflection of the laser light by the bead when it is pushed out of focus by Brownian motion. The laser power required is on the order of a few milliwatts.

Οι ανακαλύψεις που τιμήθηκαν φέτος με το Νόμπελ φυσικής έχουν φέρει επανάσταση στην φυσική των λέιζερ. O χειρισμός εξαιρετικά μικρών αντικειμένων και η παρακολούθηση απίστευτα γρήγορων διαδικασιών ανοίγει νέους δρόμους στον μικρόκοσμο, με την δυνατότητα κατασκευής προηγμένων οργάνων ακριβείας και την δημιουργία πολλών βιομηχανικών και ιατρικών εφαρμογών.

Ο Arthur Ashkin εφηύρε τις οπτικές λαβίδες (ή τσιμπίδες λέιζερ) με τις οποίες οι φυσικοί «πιάνουν» σωματίδια, άτομα, ιούς και ζωντανά κύτταρα. Αυτό το νέο εργαλείο επέτρεψε στον Ashkin να πραγματοποιήσει το παλιό όνειρο της επιστημονικής φαντασίας – την μετακίνηση φυσικών αντικειμένων χρησιμοποιώντας την ώθηση της ακτινοβολίας. Κατάφερε με το φως του λέιζερ να ωθήσει μικρά σωματίδια προς το κέντρο της δέσμης και να τα κρατήσει εκεί. Έτσι ανακαλύφθηκαν οι οπτικές λαβίδες.

Οπτική λαβίδα

Μια σημαντική ανακάλυψη έγινε το 1987, όταν ο Ashkin χρησιμοποίησε τις οπτικές λαβίδες για να συλλάβει ζωντανά βακτήρια χωρίς να τα καταστρέψει. Άρχισε αμέσως να μελετά βιολογικά συστήματα και οι οπτικές τσιμπίδες χρησιμοποιούνται ευρέως σήμερα στην έρευνα του μηχανισμού της ζωής.

Ο  Gérard Mourou και η Donna Strickland άνοιξαν το δρόμο για την δημιουργία των συντομότερων και ισχυρότερων παλμών λέιζερ που έγιναν ποτέ.

Το επαναστατικό τους άρθρο δημοσιεύθηκε το 1985 και ήταν το θέμα της διδακτορικής διατριβής της Strickland. Χρησιμοποιώντας μια έξυπνη προσέγγιση, κατάφεραν να δημιουργήσουν υπερ-βραχείς παλμούς λέιζερ με υψηλή ένταση, χωρίς την καταστροφή του υλικού ενίσχυσης.

Πρώτα άπλωσαν χρονικά τους παλμούς λέιζερ για να μειώσουν την μέγιστη ισχύ τους, στη συνέχεια τους ενίσχυσαν, και τελικά τους συμπίεσαν. Αν ένας παλμός συμπιεστεί χρονικά και γίνει συντομότερος, τότε πακετάρεται περισσότερο φως στον ίδιο μικροσκοπικό χώρο, οπότε η ένταση του παλμού αυξάνεται δραματικά.

Έτσι, οι Strickland και Mourou ανακάλυψαν μια νέα τεχνική ενίσχυσης παλμών λέιζερ που ονομάζεται Chirped Pulse Amplification (CPA) και σύντομα καθιερώθηκε στα επόμενα λέιζερ υψηλής έντασης. Υπάρχουν αμέτρητοι τομείς εφαρμογών, όπως για παράδειγμα στις οφθαλμολογικές επεμβάσεις που χρησιμοποιούνται όλο και ακριβέστερες δέσμες λέιζερ.

Πηγές: https://www.nobelprize.org/prizes/physics/2018/press-release/ - https://www.theguardian.com/science/live/2018/oct/02/nobel-prize-in-physics-2018-live - https://physicsgg.me/2018/10/01/

Βραβείο Νόμπελ Ιατρικής 2018 σε έρευνα για την θεραπεία του καρκίνου. Nobel prize for medicine won by cancer researchers

Το βραβείο Νόμπελ 2018 στην Ιατρική μοιράζονται οι James P. Allison και Tasuku Honjo «για την ανακάλυψη της θεραπείας του καρκίνου με την αναστολή της αρνητικής ανοσολογικής ρύθμισης». James P Allison of the MD Anderson Cancer Center, USA, and Tasuku Honjo from the Kyoto University, Japan, have been awarded the Nobel prize for medicine. Photograph: Fredrik Sandberg/EPA

Ο καρκίνος σκοτώνει εκατομμύρια ανθρώπους κάθε χρόνο και αποτελεί μια από τις μεγαλύτερες προκλήσεις της ανθρωπότητας στον τομέα της υγείας. Μελετώντας την ικανότητα του ανοσοποιητικού μας συστήματος να επιτίθεται στα καρκινικά κύτταρα, οι φετινοί νικητές των Νόμπελ Ιατρικής ανακάλυψαν μια εντελώς νέα μέθοδο για την θεραπεία του καρκίνου.

James Allison at the MD Anderson Cancer Center in Texas talks about his work to combat cancer.

Ο James P. Allison μελέτησε μια γνωστή πρωτεΐνη που λειτουργεί ως φρένο στο ανοσοποιητικό σύστημα. Συνειδητοποίησε πως η δυναμική που προκύπτει με την απελευθέρωση αυτού του φρένου, συμπαρασύρει και την απελευθέρωση των ανοσοποιητικών κυττάρων που επιτίθενται στους καρκινικούς όγκους. Στη συνέχεια εφάρμοσε την ιδέα αυτή σε μια νέα προσέγγιση της θεραπείας των ασθενών.

Interview with Dr Tasuku Honjo, the 2016 Kyoto prize laureate in basic sciences.

Παράλληλα, ο Tasuku Honjo ανακάλυψε μια πρωτεΐνη στα κύτταρα του ανοσοποιητικού συστήματος και, μετά από προσεκτική εξερεύνηση του μηχανισμού λειτουργίας της, συνειδητοποίησε τελικά ότι λειτουργεί επίσης σαν φρένο, αλλά με ένα διαφορετικό μηχανισμό δράσης. Οι θεραπείες που βασίζονται στην ανακάλυψή του αποδείχθηκαν εντυπωσιακά αποτελεσματικές στην καταπολέμηση του καρκίνου.

Οι Allison και Honjo έδειξαν πως διαφορετικές στρατηγικές έλεγχο των πρωτεϊνών-φρένων στο ανοσοποιητικό σύστημα μπορούν να χρησιμοποιηθούν στη θεραπεία του καρκίνου. Οι εργασίες των δύο βραβευθέντων αποτελούν ένα ορόσημο στην καταπολέμηση του καρκίνου.

«Το ονειρευόμουν, αλλά δεν πίστευα ότι θα πραγματοποιηθεί. Μου φαινόταν υπερβολικά σπουδαίο», δήλωσε ο Τζέιμς Π. Άλισον 70 ετών του Κέντρου για τον Καρκίνο του Πανεπιστημίου του Τέξας.

«Θα συνεχίσω την έρευνά μου…ώστε η ανοσοθεραπεία να σώσει περισσότερους ασθενείς από ποτέ», δήλωσε από την πλευρά του ο Τασούκου Χόνζο, 76 ετών, του Πανεπιστημίου του Κιότο.

Οι δύο επιστήμονες είχαν λάβει από κοινού το 2014 το βραβείο Tang, που θεωρείται η ασιατική εκδοχή του Νόμπελ.

Η επιτροπή του Νόμπελ θα ανακοινώσει αύριο το βραβείο της Φυσικής, την Τετάρτη της Χημείας και την Πέμπτη της Οικονομίας. Το βραβείο Νόμπελ Λογοτεχνίας δεν θα ανακοινωθεί φέτος για πρώτη φορά από το 1949 εξαιτίας εσωτερικών ερίδων στην Επιτροπή και της αποχώρησης σειράς μελών που κατέστησαν αδύνατη την λειτουργία της.

Πηγές: https://www.nobelprize.org/prizes/medicine/2018/press-release/ - https://www.theguardian.com/science/live/2018/oct/01/the-nobel-prize-in-physiology-or-medicine-2018-live - https://physicsgg.me/2018/10/01/

Ανιχνεύθηκε υπερσυμμετρικό σωματίδιο στην Ανταρκτική; Hints of weird particles from space may defy physicists’ standard model

Ο ανιχνευτής ANITA (δεξιά) που αιωρείται πάνω από την Ανταρκτική με την βοήθεια του αεροστάτου με ήλιο (κέντρο), κατέγραψε δυο μυστηριώδη σωματίδια που δεν προβλέπονται από την θεωρία των στοιχειωδών σωματιδίων. NASA went searching for micro black holes in Antarctica. Instead, it detected cosmic rays shooting from the ground and some physicists think it could be evidence of a supersymmetric particle. The ANITA experiment (foreground, right) floated above Antarctica on a helium balloon (center). It has detected two odd particles seemingly traveling upward through the Earth. Credit: NASA

Ο ανιχνευτής ANITA (Antarctic Impulsive Transient Antenna) που αιωρείται με αερόστατο πάνω από την Ανταρκτική συνέλαβε δυο ασυνήθιστα σήματα. Τα δυο σήματα του ανιχνευτή δεν μπορούν να αποδοθούν σε κανένα γνωστό σωματίδιο σύμφωνα με την δημοσίευση των ερευνητών Fox et al «The ANITA Anomalous Events as Signatures of a Beyond Standard Model Particle, and Supporting Observations from IceCube».

Είναι πιθανό τα σήματα αυτά να δείχνουν τον δρόμο προς μια νέα φυσική θεωρία πέραν του Καθιερωμένου Προτύπου των στοιχειωδών σωματιδίων.

A team recovers NASA's Antarctic Impulsive Transient Antenna (ANITA) after a successful flight. Credit: Australian Antarctic Division

O ανιχνευτής ΑΝΙΤΑ αιωρείται με την βοήθεια ενός αεροστάτου σε ύψος 37 χιλιομέτρων για περίπου μια φορά το μήνα και αναζητά σωματίδια υψηλής ενέργειας (κοσμικές ακτίνες) από το διάστημα. Τα δύο σήματα που καταγράφηκαν αντιστοιχούν σε σωματίδια με τεράστια ενέργεια, περίπου 0,6 EeV (1 ΕeV ή 1ExaeV =10¹⁸ electronvolts = 0.1602 joules).

Και παλαιότερα είχαν καταγραφεί κοσμικές ακτίνες ενέργειας της τάξης των ΕeV, αλλά κατευθύνονταν από τον ουρανό προς την Γη. Όμως τα δυο σήματα που καταγράφηκαν είχαν κατεύθυνση από την Γη προς τον ουρανό, που σημαίνει ότι διέσχισαν ολόκληρη τη Γη μέχρι να ανιχνευθούν.

Χαμηλής ενέργειας κοσμικές ακτίνες, όπως τα ηλεκτρικά ουδέτερα σωματίδια που ονομάζονται νετρίνα, μπορούν να διασχίσουν ολόκληρο τον πλανήτη μας, χωρίς να αλληλεπιδράσουν και να παραμείνουν αόρατα.

Τα δυο αινιγματικά σήματα που καταγράφηκαν από τις κεραίες της ΑΝΙΤΑ φαίνεται να προέρχονται από εξαιρετικά μεγάλης ενέργειας νετρίνα που κατευθύνονται από την Γη προς τον ουρανό, τα οποία δεν θα μπορούσαν να διέλθουν μέσα από τόση ύλη χωρίς να αλληλεπιδράσουν όπως τα χαμηλής ενέργειας.

Σύμφωνα με τους Fox et al η θεωρητική ερμηνεία των δυο γεγονότων απαιτεί φυσική πέραν του Καθιερωμένου Προτύπου των στοιχειωδών σωματιδίων με βεβαιότητα πάνω από 5σ (5 σίγμα σημαίνει ότι το αποτέλεσμα είναι τόσο τυχαίο όσο κατά την ρίψη νομίσματος να φέρει κανείς πάνω από 20 φορές συνεχόμενες κορώνες!).

Ένα υποθετικό σωματίδιο υψηλής ενέργειας που θα μπορούσε να διασχίσει τη Γη και να ανιχνευθεί από την ΑΝΙΤΑ περιγράφεται από την θεωρία της υπερσυμμετρίας και ονομάζεται stau (υπεσυμμετρικός σύντροφος του λεπτονίου τ). Το σωματίδιο αυτό μπορεί να δημιουργηθεί από ένα νετρίνο υψηλής ενέργειας που προσκρούει στην άλλη πλευρά της Γης και να διασχίσει την Γη πριν διασπαστεί σε ελαφρύτερα σωματίδια τα οποία προκαλούν τα σήματα που ανιχνεύονται.

The surface facility for the IceCube experiment, which is located under nearly 1 mile (1.6 kilometers) of ice in Antarctica. IceCube suggests ghostly neutrinos don't exist, but a new experiment says they do. Credit: Courtesy of IceCube Neutrino Observatory

Οι Fox et al για να υποστηρίξουν την πρότασή τους υπενθυμίζουν πως τρία παρόμοια γεγονότα ανιχνεύθηκαν κι από έναν άλλον ανιχνευτή νετρίνων στην Ανταρκτική, τον IceCube.

Προς το παρόν χρειάζονται επειγόντως πολύ περισσότερα δεδομένα, γιατί με δύο ή τρία γεγονότα δεν μπορούμε να μιλάμε για πειραματική επιβεβαίωση της ύπαρξης ενός υπερσυμμετρικού σωματιδίου.

Πηγές: D.B. Fox et al. The ANITA anomalous events as signatures of a beyond standard model particle, and supporting observations from IceCube. arXiv:1809.09615. - https://www.sciencenews.org/article/hints-weird-particles-space-may-defy-physics-standard-model - physicsgg