Πώς ανακαλύπτουμε εξωπλανήτες; Methods of detecting extrasolar planets

An artist's conception of two Pluto-sized dwarf planets in a collision around Vega. NASA/JPL-Caltech/T. Pyle (SSC/Caltech)

Εξωπλανήτες ονομάζονται οι πλανήτες που περιφέρονται γύρω από μακρινά άστρα και, επομένως, ανήκουν σε άλλα πλανητικά συστήματα και όχι στο δικό μας ηλιακό σύστημα. Τα τελευταία 17 χρόνια έχουν ανακαλυφθεί περισσότεροι από 800 - και ο κατάλογος μεγαλώνει με ταχύ ρυθμό, δείχνοντας ότι τα άστρα με πλανητικά συστήματα είναι κάτι συνηθισμένο στον Γαλαξία μας. Η μέθοδος που χρησιμοποιήθηκε για την ανακάλυψη του πρώτου εξωπλανήτη συνεχίζει να είναι επίκαιρη ακόμη και σήμερα, αφού βρίσκεται πίσω όχι μόνο από την ανακάλυψη του μεγαλύτερου ποσοστού από τους 800, αλλά και από τον πρόσφατο εντοπισμό ενός εξωπλανήτη στο κοντινότερο σ' εμάς άστρο, το α του Κενταύρου. Υπάρχουν όμως και άλλες μέθοδοι για την αναζήτηση εξωπλανητών, που είναι μάλιστα περισσότερο κατάλληλες για το κυνήγι πλανητών στο μέγεθος της Γης και στη «σωστή» απόσταση από το μητρικό τους άστρο, ώστε να μπορούν να φιλοξενούν ζωή.

Απευθείας φωτογράφιση

Direct image of exoplanets around the star HR8799 using a Vortex coronagraph on a 1.5m portion of the Hale telescope. NASA/JPL-Caltech/Palomar Observatory

Η προφανής μέθοδος αναζήτησης εξωπλανητών είναι φυσικά και η απλούστερη: να προσπαθήσουμε να φωτογραφίσουμε τον πλανήτη με ένα τηλεσκόπιο. Το πρόβλημα με αυτή τη μέθοδο είναι ότι οι πλανήτες δεν έχουν δικό τους φως αλλά απλά ανακλούν το φως του άστρου γύρω από το οποίο περιφέρονται. Επειδή επιπλέον οι πλανήτες είναι πολύ μικρότεροι από τα άστρα, το φως τους είναι περισσότερο από ένα εκατομμύριο φορές πιο αμυδρό από των άστρων. Έτσι το φως του άστρου υπερκαλύπτει το φως του πλανήτη, και ο τελευταίος δεν φαίνεται καθόλου! Είναι σαν να προσπαθεί κάποιος να παρατηρήσει ένα άστρο, βάζοντας έναν αναμμένο αναπτήρα δίπλα στο μάτι του. Παρ' όλες τις δυσκολίες, τα τελευταία χρόνια έχουν αναπτυχθεί μέθοδοι που επέτρεψαν την απευθείας φωτογράφιση εξωπλανητών, όπως για παράδειγμα είναι το πλανητικό σύστημα των τριών πλανητών γύρω από το άστρο HR8799. Η φωτογραφία ελήφθη από το μεγάλο τηλεσκόπιο του όρους Πάλομαρ των ΗΠΑ, με τη βοήθεια μιας πρωτοποριακής διάταξης, που «σβήνει» το φως του κεντρικού άστρου. Η συντριπτική πλειονότητα όμως των γνωστών εξωπλανητών έχει ανακαλυφθεί με άλλες μεθόδους, τις πιο σημαντικές από τις οποίες αναφέρω στη συνέχεια.

Με την ταχύτητα της κίνησης

Animation of a transiting planet. The lower panel shows real data of a transit of the planet of the star HD209458. (Observations were performed in the night of 26-27 July 2000 by Deeg and Garrido at the 0.9m Sierra Nevada Telescope of IAA, Granada). The upper panel shows a simulation of the transit, with realistic size-relations between the planet and the star.

Οι περισσότεροι ως σήμερα εξωπλανήτες έχουν ανακαλυφθεί με μια μέθοδο η οποία ανιχνεύει την ταχύτητα της κίνησης του κεντρικού άστρου, εξαιτίας της περιφοράς του εξωπλανήτη γύρω από αυτό. Επειδή κανένα σώμα στο Σύμπαν δεν είναι «καρφωμένο» στη θέση του, τόσο ο πλανήτης όσο και το μητρικό άστρο κινούνται γύρω από το κέντρο μάζας του πλανητικού συστήματος. Οι αστρονόμοι από τη Γη καταγράφουν το φάσμα του φωτός του άστρου και μετρούν με ακρίβεια τη θέση των φασματικών γραμμών, οι οποίες οφείλονται στην απορρόφηση του φωτός της φωτόσφαιρας του άστρου από την ατμόσφαιρά του. Όταν κατά την κίνησή του γύρω από το κέντρο μάζας το άστρο απομακρύνεται από εμάς, τότε οι φασματικές γραμμές φαίνονται σε μεγαλύτερα μήκη κύματος από το πραγματικό και όταν το άστρο πλησιάζει, φαίνονται σε μικρότερα. Είναι το ίδιο φυσικό φαινόμενο που κάνει την κόρνα ενός αυτοκινήτου όταν αυτό πλησιάζει να ακούγεται πιο «πρίμα» και όταν απομακρύνεται πιο «μπάσα» από το κανονικό. Από αυτή την περιοδική «ταλάντωση» των φασματικών γραμμών ανιχνεύεται η παρουσία του εξωπλανήτη, του οποίου μπορούμε να μετρήσουμε την περίοδο περιφοράς γύρω από το μητρικό άστρο καθώς και να εκτιμήσουμε τη μάζα του. Το μεγάλο τηλεσκόπιο των 3,6 μέτρων του Ευρωπαϊκού Αστεροσκοπείου του Νότου έχει εξοπλισθεί με έναν εξελιγμένο φασματογράφο, ο οποίος μπορεί να μετρήσει ταχύτητα κίνησης του άστρου μόλις 3,5 χιλιομέτρων την ώρα, δηλαδή όση είναι η ταχύτητα ενός ανθρώπου που περπατάει. Με αυτό το υπερευαίσθητο όργανο έχουν ανακαλυφθεί ως σήμερα 75 εξωπλανήτες.

Με την ανίχνευση της έκλειψης

The Kepler Mission, A NASA mission which is able to detect extrasolar planets

Μια άλλη μέθοδος ανακάλυψης εξωπλανητών είναι η ανίχνευση της «έκλειψης» που προκαλεί η διέλευσή τους μπροστά από το μητρικό άστρο. Η μέθοδος αυτή είναι δυνατό να εφαρμοστεί αυτοματοποιημένα και «μαζικά», με τη συνεχή φωτογράφιση μιας περιοχής του ουρανού που έχει χιλιάδες άστρα. Στη συνέχεια ένας υπολογιστής συγκρίνει τις φωτογραφίες των άστρων στις διάφορες χρονικές στιγμές, αναζητώντας ανεπαίσθητες μειώσεις της λαμπρότητάς τους. Το ποσοστό μείωσης της λαμπρότητας εξαρτάται από τη διάμετρο του πλανήτη, οπότε η μέθοδος αυτή έχει το πλεονέκτημα ότι μας δίνει μια πληροφορία που δεν μπορεί να δώσει η προηγούμενη, δηλαδή την ακτίνα του εξωπλανήτη. Επιπλέον, επειδή στο φάσμα του άστρου προστίθεται και το φάσμα της ατμόσφαιρας του πλανήτη, μπορούμε να διαπιστώσουμε τη χημική της σύσταση. Με τη μέθοδο αυτή έχουν ανακαλυφθεί ως σήμερα χιλιάδες εξωπλανήτες, αλλά επειδή η μείωση της παρατηρούμενης λαμπρότητας μπορεί να οφείλεται και σε άλλους παράγοντες, απαιτείται η επιβεβαίωση της ανακάλυψης με άλλες μεθόδους προτού θεωρηθεί οριστική.

Οι βαρυτικοί φακοί «πιάνουν» και τους ελεύθερους

Gravitational Microlensing

Μια από τις πιο σύγχρονες μεθόδους αναζήτησης εξωπλανητών είναι αυτή που στηρίζεται στο φαινόμενο των βαρυτικών φακών. Σύμφωνα με τη Γενική Θεωρία της Σχετικότητας, το βαρυτικό πεδίο ενός σώματος «κάμπτει» τις φωτεινές ακτίνες, ακριβώς όπως και ένας φακός. Με αυτό το φαινόμενο έχουν παρατηρηθεί πολύ απομακρυσμένοι γαλαξίες, επειδή το φως τους «συγκεντρώνεται» προς την κατεύθυνση της Γης από το βαρυτικό πεδίο μεγάλων σμηνών άλλων γαλαξιών, οι οποίοι βρίσκονται σε μικρότερη απόσταση. Το ίδιο φαινόμενο, αλλά σε μικρότερη κλίμακα, μπορεί να προκαλέσει την ανεπαίσθητη μείωση της λαμπρότητας ενός άστρου, λόγω της διέλευσης κάποιου πλανήτη μεταξύ του άστρου και της Γης. Με αυτή τη μέθοδο έχουν ανακαλυφθεί ως σήμερα μόνο 13 εξωπλανήτες, αλλά η απόδοσή της αναμένεται να αυξηθεί στο μέλλον, επειδή μπορεί να ανιχνεύει όχι μόνο πλανήτες σε μεγάλες αποστάσεις από το μητρικό τους άστρο, αλλά ακόμη και ελεύθερους πλανήτες, οι οποίοι δεν ανήκουν σε κάποιο πλανητικό σύστημα αλλά κινούνται ελεύθεροι στον διαστρικό χώρο. Σύμφωνα με πρόσφατες εκτιμήσεις, στον Γαλαξία μας οι ελεύθεροι πλανήτες είναι δύο φορές περισσότεροι από ό,τι τα άστρα και ο πρώτος απ' αυτούς ανιχνεύτηκε πριν από λίγες ημέρες («Ο πλανήτης Ολιβερ Τουϊστ»).

Είναι φανερό ότι οι διάφορες μέθοδοι αναζήτησης εξωπλανητών είναι κατά βάση αλληλοσυμπληρωματικές, γεγονός που εξασφαλίζει ότι μπορούμε πια να ανακαλύψουμε εξωπλανήτες όλων των κατηγοριών: μικρούς ή μεγάλους και κοντά ή μακριά από το μητρικό τους άστρο. Οι αστρονόμοι περιμένουν πολύ σύντομα την ανακάλυψη ενός εξωπλανήτη με τα χαρακτηριστικά της Γης, δηλαδή με παρόμοια μάζα και σε παρόμοια απόσταση από το μητρικό άστρο, το οποίο θα έχει παρόμοια θερμοκρασία με τον Ήλιο. Ένας τέτοιος πλανήτης θα βρίσκεται στη ζώνη βιωσιμότητας του μητρικού άστρου, έτσι ώστε να είναι δυνατή η ανάπτυξη ζωής σε αυτόν.

Χάρης Βάρβογλης 

Οι Νεάντερταλ «όντως εφηύραν τις κρουαζιέρες στη Μεσόγειο», Anthropologist suggests Mediterranean islands inhabited much earlier than thought

Early occupation. Sites such as Akrotiri Aetokremnos on the southern coast of Cyprus [(A), overview and hearth feature] are providing evidence for pre-Neolithic occupation of Mediterranean islands. Other sites, including PPNB Ais Giorkis [(B), overview and female stone figurine] and PPNA Klimonas [(C), communal building and projectile point], demonstrate their occupation during the early Neolithic. The scale bars correspond to 0.5 m for the hearth, 10 cm for the figurine, and 5 cm for the projectile point.

Η πρόσφατη ελληνική μελέτη που έδειχνε ότι οι Νεάντερταλ όργωναν τη Μεσόγειο δείχνει να επιβεβαιώνεται από νέα έρευνα στο περιοδικό Science, σύμφωνα με την οποία η Κρήτη, η Κύπρος και άλλα απομακρυσμένα νησιά αποικίστηκαν πολύ νωρίτερα από ό,τι είχε εκτιμηθεί, πριν ακόμα φτάσει στην περιοχή ο σύγχρονος άνθρωπος.

Ένα δόντι από το Γύθειο αποκαλύπτει τις μετακινήσεις των Νεάντερταλ. Το δόντι 40.000 ετών βρέθηκε μέσα σε παράκτια σπηλιά και διατηρείται σε άριστη κατάσταση  

Οι Νεάντερταλ (Homo neanderthalensis) ήταν ξάδελφοι του σύγχρονου ανθρώπου που πρόλαβαν να κατακτήσουν μεγάλο μέρος της Ευρώπης πριν εξαφανιστούν πριν από περίπου 30.000 χρόνια. Είναι γνωστό ότι ζούσαν στην ηπειρωτική Ελλάδα, όπως για παράδειγμα στο Γύθειο, όχι όμως και σε απομακρυσμένα νησιά.

Μέχρι πριν από 20 χρόνια, αρχαιολόγοι και ανθρωπολόγοι εκτιμούσαν ότι τα νησιά του Αιγαίου αποικίστηκαν για πρώτη φορά πριν από περίπου 9.000 χρόνια από κτηνοτρόφους και γεωργούς Homo sapiens.

Anthropologist Alan Simmons of the University of Nevada has published a perspective piece in the journal Science suggesting that the Mediterranean islands were inhabited far earlier than has been thought. Rather than the first inhabitation of such islands as Cyprus and Crete occurring roughly 9,000 years ago, he suggests it might have been as many as 170,000. NASA photograph of Crete. Credit: NASA

Τα τελευταία χρόνια, όμως, συσσωρεύονται ενδείξεις ότι οι πρώτοι άνθρωποι έφτασαν στα ελληνικά νησιά πολύ νωρίτερα. Για παράδειγμα, ελληνική γεωλογική μελέτη που δημοσιεύτηκε φέτος το Μάρτιο στο Journal of Archaeological Science έδειχνε ότι οι ίσως Νεάντερταλ μετακινούνταν ανάμεσα σε νησιά της Μεσογείου -είτε με πλοία είτε κολυμπώντας- πριν από 100.000 χρόνια.

Τα ευρήματα στα ελληνικά νησιά είναι δύσκολο να χρονολογηθούν, φαίνεται όμως ότι είναι τόσο αρχαία ώστε είναι απίθανο να προέρχονται από τον σύγχρονο άνθρωπο, ο οποίος εμφανίστηκε στην Αφρική πριν από 200 με 100 χιλιάδες χρόνια και εισήλθε στην Ευρώπη πριν από περίπου 35.000 χρόνια.

Η θεωρία ότι οι Νεάντερταλ -ή κάποιος άλλος πρώιμος συγγενής του ανθρώπου- ήταν θαλασσοπόροι ενισχύεται τώρα από μελέτη του Άλαν Σίμονς του Πανεπιστημίου της Νεβάδα στο Λας Βέγκας. 

Άποψη του Σπηλαίου Φράγχθι από το χωριό της Κοιλάδας, Franchthi Cave in Argolida, Greece

Η μελέτη αναφέρεται σε εργαλεία από οψιδιανό λίθο που προερχόταν από τη Μήλο αλλά βρέθηκαν στο σπήλαιο Φράγθχι στην Πελοπόννησο και χρονολογήθηκαν στα 11.000 χρόνια.

Στην περίπτωση της Κύπρου, «βρέθηκαν ενδείξεις ότι οι κυνηγοί ενδέχεται να οδήγησαν στην εξαφάνιση των πυγμαίων ιπποποτάμων πριν από περίπου 12.000 χρόνια» αναφέρει ο Δρ Σίμονς. Αυτό, επισημαίνει, δείχνει ότι οι πρώτοι άποικοι του νησιού ήταν κυνηγοί-τροφοσυλλέκτες και όχι γεωργοί και κτηνοτρόφοι όπως θέλει η κρατούσα θεωρία.

Ακόμα αρχαιότερα, ηλικίας περίπου 110.000 ετών, είναι τα λίθινα εργαλεία σε νησιά του νότιου Ιονίου, ενώ στην Κρήτη έχουν βρεθεί εργαλεία από χαλαζία έως και 170.000 ετών. Δεδομένου ότι η Κρήτη απέχει περίπου 160 χιλιόμετρα από την ηπειρωτική Ελλάδα, το ταξίδι πρέπει να ήταν πραγματικός άθλος.

Ο Δρ Σίμονς παραδέχεται ότι η χρονολόγηση των ευρημάτων μπορεί να θεωρηθεί αμφισβητήσιμη. Τα ευρήματα είναι τόσο παλιά ώστε ξεπερνούν τις δυνατότητες χρονολόγησης με τη μέθοδο του άνθρακα-14, και η ηλικία τους συμπεραίνεται από τα στρώματα ανάμεσα στα οποία βρέθηκαν.

Homo neanderthalensis. Image from the Smithsonian Museum of Natural History

Ο ερευνητής πιστεύει πάντως ότι τα νησιά κατακτήθηκαν από θαλασσοπόρους Νεάντερταλ, ή ακόμα και από τους Homo erectus, ακόμα αρχαιότερους προγόνους του σύγχρονου ανθρώπου.

Όπως λέει ο ίδιος, «αν τα αρχαία ευρήματα στη Μεσόγειο μπορέσουν να επιβεβαιωθούν, θα είναι πια σαφές ότι οι Homo erectus, οι Νεάντερταλ, ή και οι δύο, είχαν τις ικανότητες και τη νοημοσύνη να κατασκευάζουν βάρκες».

Πύραυνος - Χύτρα ταχύτητος... 2.700 ετών

Ο πρώτος πλήρως σωζόμενος αρχαίος πύραυνος βρέθηκε σε τάφο... νοικοκυράς κατά τη διάρκεια των ανασκαφών στο νεκροταφείο της Αξιούπολης στην Μακεδονία.

Κάποια αρχαία νοικοκυρά πήρε μαζί της στον άλλο κόσμο την αγαπημένη της χύτρα και έτσι έφτασε μέχρι τις μέρες μας η πρώτη πλήρως σωζόμενη «χύτρα ταχύτητας» ηλικίας 2.700 χρόνων, που βρέθηκε σε νεκροταφείο της περιοχής Αξιούπολη Κιλκίς και πρόκειται να παρουσιαστεί σε συνέδριο για την Κεραμική της Αρχαϊκής Εποχής που αρχίζει την Πέμπτη στη Θεσσαλονίκη.

Ο αρχαίος πύραυνος -όπως είναι η ονομασία του αρχαίου σκεύους, προδρομική μορφή της χύτρας ταχύτητας της εποχής μας- εντοπίστηκε σε νεκροταφείο που ανέσκαψε και τα ευρήματά του θα παρουσιάσει η αρχαιολόγος της 16ης Εφορίας Κλασικών και Προϊστορικών Αρχαιοτήτων, Θ. Σαββοπούλου.

Κατά τη διάρκεια των ανασκαφών ανακαλύφθηκαν συνολικά πέντε πύραυνοι, μόνο ένας όμως σε κατάσταση τέτοια που μπορούσε να αποκατασταθεί η αρχική του εικόνα και να συντηρηθεί, αποτελώντας το πιο ολοκληρωμένο παράδειγμα αυτού του τύπου μαγειρικών σκευών. Οι πύραυνοι είναι μεγάλα αγγεία με ειδική κατασκευή, απαραίτητα για την κατασκευή του φαγητού. Η κατασκευή είναι εντυπωσιακή, λαμβάνοντας υπόψη ότι το ύψος του αγγείου είναι 0,38μ., το βάρος του 14 κιλά -υπολογίζεται ότι με τα τμήματα που λείπουν θα έφτανε τα 15 κιλά- ενώ η χωρητικότητά του είναι περίπου 20 λίτρα.

Όπως εξηγεί η κ. Σαββοπούλου, αποτελείται «από ένα εσωτερικό πιθόσχημο αγγείο με μικρή κυκλική επίπεδη βάση και έχει συγκολλημένη στο ύψος του ώμου εξωτερική περιμετρική `ποδιά' με οπές εξαερισμού σε δύο σειρές.

Η επάνω έχει 4 οπές και η κάτω 2 για την κυκλοφορία του αέρα και την αναζωπύρωση της φωτιάς. Δύο λαβές συγκρατούν ταυτόχρονα το εσωτερικό αγγείο και το εξωτερικό τμήμα για την τοποθέτησή του στην εστία».

Στον πύραυνο της Αξιούπολης κατά την κ. Σαββοπούλου «συμπυκνώνεται όλη η τεχνογνωσία της εποχής και η επιδεξιότητα του τεχνίτη και σχετίζεται με τις διατροφικές συνήθειες της κοινωνίας που χρησιμοποιούσε το σκεύος για την προετοιμασία της καθημερινής του διατροφής.

ΣΥΝΕΔΡΙΟ ΚΕΡΑΜΙΚΗΣ

Το συνέδριο για την Κεραμική των Αρχαϊκών Χρόνων στο Βόρειο Αιγαίο και την περιφέρειά του διοργανώνεται από τον τομέα αρχαιολογίας του τμήματος Iστορίας και Aρχαιολογίας του ΑΠΘ και το Αρχαιολογικό Ινστιτούτο Μακεδονικών και Θρακικών Σπουδών του ΥΠΠΟ με τη συμμετοχή 54 ερευνητών από την Ελλάδα και το εξωτερικό, με συνολικά 42 πρωτότυπες ανακοινώσεις και παρουσίαση ευρημάτων από την ΠΓΔΜ και τη Βουλγαρία. Ανάμεσα στους εισηγητές είναι οι Λίλλιαν Αχειλαρά, Γεώργιος Ζάχος, Γεωργία Καραμήτρου-Μεντεσίδη, Βασιλική Μισαηλίδου-Δεσποτίδου, Μιχάλης Τιβέριος.

Τεχνητοί μύες - «προϊόντα» νανοτεχνολογίας. Researchers Create Carbon Nanotube Muscles

Οι τεχνητοί μύες που δημιούργησε η διεθνής ερευνητική ομάδα παράγουν 85 φορές περισσότερη ενέργεια σε σύγκριση με έναν ανθρώπινο μυ αντίστοιχου μεγέθους

Ερευνητές από το Πανεπιστήμιο του Τέξας στο Ντάλας δημιούργησαν τεχνητούς, σούπερ-ισχυρούς μυς οι οποίοι υπόσχονται να μεταφέρουν την επιστημονική φαντασία στην πραγματική ζωή.

Πλήθος εφαρμογών

Το νέο επίτευγμα αναμένεται να «γεννήσει» μεταξύ άλλων υπερ-ρομπότ, ρούχα τα οποία θα γίνονται από μόνα τους πιο ζεστά όταν κάνει κρύο αλλά και περσίδες που θα κλείνουν με… δική τους πρωτοβουλία όταν έχει ήλιο.

ARTIFICIAL MUSCLE: This scanning electron micrograph shows a carbon nanotube sheet being drawn from a cluster of nanotubes (also referred to as a nanotube forest). An artificial muscle made from a sheet of these carbon nanotubes can operate at extreme low temperatures that would cause other artificial muscle systems to freeze and at very high temperatures that would cause other muscle systems to decompose. Image: © MEI ZHANG

Οι τεχνητοί μύες είναι φτιαγμένοι από νήματα-«προϊόντα» της νανοτεχνολογίας τα οποία δημιουργούν ένα κυλινδρικό σχήμα και γεμίζουν με κερί παραφίνης. Μπορούν να σηκώσουν βάρος 100.000 φορές μεγαλύτερο από το δικό τους και να παραγάγουν 85 φορές περισσότερη ενέργεια σε σύγκριση με έναν αντίστοιχου μεγέθους ανθρώπινο μυ.

Το υλικό το οποίο μπορεί να υφανθεί, να ραφτεί ή να πλεχτεί είναι δυνατόν να χρησιμοποιηθεί σε «έξυπνα» υλικά και υφάσματα.

Σύμφωνα με τον δρα Ρέι Μπάουγκμαν, επικεφαλής της διεθνούς ερευνητικής ομάδας η οποία αποτελείται από ειδικούς στην Αυστραλία, στην Κίνα, στη Νότια Κορέα, στον Καναδά και στη Βραζιλία, ρούχα τα οποία θα είναι φτιαγμένα από το νανονήμα θα μπορούν να γίνονται πιο ζεστά «αποκρινόμενα» στις αλλαγές θερμοκρασίας ή και να προσφέρουν περισσότερη προστασία όταν στο περιβάλλον υπάρχουν επικίνδυνα χημικά.

To σχήμα των νανονημάτων από τα οποία δημιουργούνται οι τεχνητοί μύες

Ουσιαστικώς οι τεχνητοί μύες αποτελούν νήματα κατασκευασμένα από νανοσωλήνες άνθρακα – κενούς κυλίνδρους φτιαγμένους από τον ίδιο τύπο στρωμάτων γραφίτη που βρίσκει κάποιος στο εσωτερικό των συμβατικών μολυβιών. Παρ' ότι οι νανοσωλήνες αυτοί μπορεί να είναι 10.000 φορές πιο λεπτοί από τη διάμετρο μιας ανθρώπινης τρίχας, την ίδια στιγμή είναι 100 φορές πιο ανθεκτικοί από το ατσάλι.

Όχι για αντικατάσταση στο ανθρώπινο σώμα

Robot  artificial muscles

Ο δρ Μπάουγκμαν τόνισε ότι οι υπερ-ισχυροί τεχνητοί μύες έχουν ένα μεγάλο εύρος εφαρμογών αλλά – τουλάχιστον βραχυπρόθεσμα – δεν είναι κατάλληλοι για την αντικατάσταση μυών στο ανθρώπινο σώμα. «Οι τεχνητοί μύες που αναπτύξαμε μπορούν να προσφέρουν μεγάλες, πολύ γρήγορες συσπάσεις σηκώνοντας βάρη που είναι 200 φορές πιο μεγάλα από εκείνα που θα μπορούσε να σηκώσει ένας ανθρώπινος μυς αντίστοιχου μεγέθους. Παρ' ότι είμαστε ενθουσιασμένοι σχετικά με τις δυνατότητες εφαρμογών των τεχνητών μυών οι οποίες εκτείνονται από τα ρομπότ, τους καθετήρες, τους μικροκινητήρες, τα οπτικά συστήματα, τις μικροβαλβίδες ως και τα παιχνίδια, πρέπει να αναφέρουμε ότι αυτή τη στιγμή δεν είναι κατάλληλοι για την άμεση αντικατάσταση μυών στο ανθρώπινο σώμα».

Όπως περιγράφεται σε μελέτη που δημοσιεύεται online στην επιθεώρηση «Science» οι νέοι τεχνητοί μύες που είναι φτιαγμένοι από το νήμα των νανοσωλήνων άνθρακα γεμίζουν με ένα υλικό που αλλάζει τον όγκο, όπως το κερί παραφίνης.

Θερμαίνοντας το νήμα, είτε με χρήση ηλεκτρισμού είτε με παλμούς φωτός, οι ειδικοί καταφέρνουν να αυξήσουν τον όγκο του κεριού και μαζί του τον όγκο του κυλίνδρου από νανονήμα – σημειώνεται ότι το υλικό μπορεί να αντέξει σε θερμοκρασίες ως και 1000 βαθμών Κελσίου πάνω από το σημείο τήξεως του ατσαλιού. Έτσι προκαλούνται οι συσπάσεις των τεχνητών μυών οι οποίες είναι πολύ γρήγορες – λαμβάνουν χώρα σε 25 χιλιοστά του δευτερολέπτου.

Γρήγορες συσπάσεις με μεγάλη παραγωγή ενέργειας

Συγχρόνως οι συσπάσεις αυτές παράγουν ενέργεια 4,2 KW ανά κιλό μυός – πρόκειται για τετραπλάσια πυκνότητα ενέργειας σε σύγκριση με εκείνη που παράγει ένας κοινός καυστήρας.

Ray Baughman creates artificial muscles

Ο δρ Μπάουγκμαν ανέφερε ότι οι μύες είναι περιελιγμένοι (όπως τα ελατήρια ή τα πηνία). Όταν τα νανονήματα με κερί θερμανθούν είτε με ηλεκτρική ενέργεια είτε με έναν παλμό φωτός, ξετυλίγονται με πολύ μεγάλη ταχύτητα και ξανατυλίγονται με αντίθετη φορά όταν σταματήσουν να θερμαίνονται και ψυχρανθούν.

Το επόμενο βήμα για τον δρα Μπάουγκμαν και την ομάδα του είναι να εφαρμόσουν την τεχνολογία τους σε μεγαλύτερη κλίμακα.

Παγκόσμιο αρχείο θαλάσσιων ειδών. Towards a World Register of Marine Species

Hermodice carunculata, Milos (Greece). Στην ιστοσελίδα WoRMS που δημιούργησαν οι επιστήμονες βρίσκονται όλα τα καταγεγραμμένα είδη θαλάσσιας χλωρίδας και πανίδας που έχουν ανακαλυφθεί μέχρι σήμερα.

Το πρώτο επίσημο αρχείο των όντων που ζουν στους ωκεανούς του πλανήτη μας δημιούργησαν οι επιστήμονες. Σύμφωνα με τις πρώτες εκτιμήσεις, το θαλάσσιο περιβάλλον θα μπορούσε  να φιλοξενεί περί το ένα εκατομμύριο είδη, εκ των οποίων μέχρι τώρα μόλις στο 1/3 έχει γίνει επίσημη καταγραφή.

Χταποδάκι του... ρηχού νερού. Το είδος Megaleledone setebos ζει στα ρηχά νερά της Ανταρκτικής και πρόκειται για τον κοντινότερο «συγγενή» των χταποδιών που ζουν σε μεγάλα βάθη. Εδώ, ένα χαριτωμένο ανήλικο M. setebos το οποίο όταν μεγαλώσει θα φτάσει σε μήκος το ένα μέτρο.

Παρά το γεγονός ότι κατά τη διάρκεια της τελευταίας δεκαετίας οι ειδικοί έχουν εντοπίσει περισσότερα είδη από κάθε άλλη περίοδο, πιστεύεται ότι υπάρχουν χιλιάδες ζώα και φυτά τα οποία εξακολουθούν να παραμένουν άγνωστα για την επιστήμη. Υπολογίζεται ότι περίπου 65.000 νεοανακαλυφθέντα είδη δεν έχουν λάβει ακόμα επίσημη επιστημονική ονομασία.

Διαδικτυακή «βουτιά» στον πλούτο των θαλασσών

Το Παγκόσμιο Αρχείο Θαλάσσιων Ειδών (http://www.marinespecies.org/), αποτελεί μια παγκόσμια διαδικτυακή βάση δεδομένων, έργο 270 θαλάσσιων βιολόγων από 146 ιδρύματα σε 32 χώρες. Μέσα από την κολοσσιαία προσπάθεια οι επιστήμονες ελπίζουν να καταφέρουν να δώσουν επιτέλους μια απάντηση στο ερώτημα-«γρίφο», του «τι ζει στη θάλασσα;».

Πατέρας-«κουβαλητής». Αρσενική θαλάσσια αράχνη κουβαλά τα αβγά στο κάτω μέρος του σώματός της, μέχρις ώτου αυτά εκκολαφθούν.

Περίπου 226.000 είδη έχουν καταγραφεί επισήμως, από τα οποία τα 20.000 αφορούν ανακαλύψεις που πραγματοποιήθηκαν κατά την τελευταία δεκαετία.

Κάβουρας... γέτι. Το γουνοφόρο είδος κάβουρα Kiwa hisuta kiwa ανακαλύφθηκε στη Μεσο-Ατλαντική ωκεάνια ράχη, στον Νότιο Ειρηνικό Ωκεανό. Έλαβε την ονομασία του από την πολυνησιακή μυθολογία και συγκεκριμένα από τη θεότητα των οστρακόδερμων Κίουα.

«Ετησίως λαμβάνουν επιστημονική ονομασία περισσότερα είδη από κάθε άλλη φορά. Αν ο ρυθμός αυτός συνεχιστεί, τότε τα περισσότερα είδη θα ανακαλυφθούν μέσα στον 21ο αιώνα» αναφέρουν χαρακτηριστικά οι επιστήμονες σε δημοσίευσή τους στην επιθεώρηση «Current Biology».

«Ψαλίδα» των βυθών. Το παράξενο είδος Ceratonotus steiningeri ανήκει στην οικογένεια των κωπηπόδων. Εντοπίστηκε από επιστήμονες για πρώτη φορά το 2006 σε βάθος 5.400 μέτρων στη λεκάνη της Ανγκόλας.

Ένα από τα μεγαλύτερα εμπόδια στη διαδικασία της καταγραφής των θαλάσσιων ειδών, υποστηρίζουν οι επιστήμονες, αποτελεί το πρόβλημα της συνωνυμίας ορισμένων μεταξύ τους – πολλά είδη ζώων και φυτών έχουν λάβει περισσότερες από μια ονομασίες.

Ντάμπο, το... χταπόδι. Το «φτερωτό» χταπόδι του είδους Grimpoteuthis discoveryi, γνωστό και ως «Ντάμπο» (από το φτερωτό ελεφαντάκι της Ντίσνεϊ) εντοπίστηκε από επιστήμονες το 2009 στη Μεσο-Ατλαντική ωκεάνια ράχη, την υποβρύχια οροσειρά που βρίσκεται στον πυθμένα του Ατλαντικού ωκεανού.

«Πρόκειται για ένα από τα πιο συχνά προβλήματα που υπάρχουν ως προς την εκτίμηση του πραγματικού αριθμού των “βαπτισμένων” ειδών» αναφέρεται στη μελέτη.

Μέδουσα της Αβύσσου. Το νεοανακαλυφθέν είδος Abyssobenthic ctenophore ζει σε βάθη που ξεπερνούν τα 7.000 μέτρα.

«Για πρώτη φορά, προσφέρουμε μια αναλυτική επισκόπηση σε ό,τι αφορά τον πλούτο των ειδών που ανήκουν στα κυριότερα γένη θαλάσσιας ζωής. Πρόκειται για ένα έργο τέχνης των όσων γνωρίζουμε και των όσων δεν γνωρίζουμε γύρω από τη θαλάσσια ζωή» λέει από την πλευρά του ο Γουόρντ Άπελντανς από την Διακυβερνητική Ωκεανογραφική Επιτροπή (IOC).

Αϊνστάιν: ένας ιδιαίτερος εγκέφαλος, Einstein’s Brain: New Insights into the Roots of Genius

Einstein 1921 by F. Schmutzer

Ο εγκέφαλος του Αϊνστάιν πέρασε μια μεγάλη περιπέτεια μετά το θάνατο της μεγαλοφυΐας -ακόμα και σήμερα, μεγάλα τμήματά του παραμένουν αγνοούμενα. Τώρα, όμως, φωτογραφίες που είχαν μείνει ξεχασμένες για δεκαετίες επιβεβαιώνουν ότι ο ιδιαίτερος Δρ Αϊνστάιν είχε και ανατομικά ιδιαίτερο μυαλό.

Μεταθανάτια απαγωγή

Η ιστορία ξεκίνησε το 1955, όταν ο Αϊνστάιν πέθανε στο Πρίνστον του Νιού Τζέρσι σε ηλικία 76 ετών. Πριν ακόμα πάρει έγκριση από την οικογένεια και τον διαχειριστή της διαθήκης του καθηγητή, ο αμφιλεγόμενος παθολόγος Τόμας Χάρβεϊ αφαίρεσε τον εγκέφαλο για εξέταση. Τον χώρισε σε 240 κομμάτια, τα οποία εμβαπτίστηκαν σε ρητίνη και κόπηκαν σε χιλιάδες φέτες για εξέταση στο μικροσκόπιο. Ο Χάρβεϊ έστειλε αρκετές φέτες σε επιστήμονες σε όλο τον κόσμο, κράτησε όμως τον υπόλοιπο εγκέφαλο σε ένα κουτί στο γραφείο του.

Τις δεκαετίες που ακολούθησαν, ο Χάρβεϊ κρατούσε στην ιδιοκτησία του ό,τι είχε μείνει από τον εγκέφαλο του Αϊνστάιν - φέρεται μάλιστα να τον μετέφερε ακόμα και στο πορτμπαγκάζ του αυτοκινήτου του.

Το 1998, λίγα χρόνια πριν από τον θάνατό του, ο Χάρβεϊ αποφάσισε τελικά να παραδώσει τον απαχθέντα εγκέφαλο στο Εθνικό Μουσείο Υγείας και Ιατρικής του αμερικανικού στρατού, το οποίο βρίσκεται στο Μέριλαντ. Πολλές όμως από τις φέτες που είχε στείλει σε άλλους ερευνητές παραμένουν σήμερα αγνοούμενες.

Ιδιαίτερο μυαλό

Normal brain - contains a sulcus called the parietal operculum and the inferior parietal lobe; the latteris the seat of mathematical and visual reasoning.  Einstein brain - was no longer than most, but the parietal operculum region was missing. This allowed the inferior parietal lobe to grow 15% wider than normal

Η απίστευτη περιπέτεια του εγκεφάλου του Αϊνστάιν ίσως είναι ο λόγος που μέχρι σήμερα είχαν δημοσιευτεί μόνο έξι επιστημονικές μελέτες για το θέμα. Μία από αυτές είχε παρουσιαστεί το 1998 από τον ανθρωπολόγο Ντικ Φοκ του Πολιτειακού Πανεπιστημίου της Φλόριδας, ο οποίος διαπίστωνε ότι ο βρεγματικός λοβός, ο οποίος σχετίζεται με την αντίληψη των μαθηματικών και του χώρου, παρουσίαζε ιδιαιτερότητες στις έλικες και τις αύλακες (τα αυλάκια του εγκεφάλου και τις προεξοχές ανάμεσα στα αυλάκια).

Τώρα, ο Δρ Φοκ επανέρχεται με νέα μελέτη σε 12 φωτογραφίες που είχαν τραβηχτεί από τον Χάρβεϊ το 1955 και βρίσκονταν ως σήμερα ξεχασμένες στο Εθνικό Μουσείο Υγείας και Ιατρικής. Αρκετές από αυτές δείχνουν περιοχές του εγκεφάλου που δεν είχαν μελετηθεί ποτέ ως σήμερα.

Το πιο εντυπωσιακό χαρακτηριστικό, αναφέρει ο Φολ στην επιθεώρηση «Brain», είναι η περιπλοκότητα και το ασυνήθιστο μοτίβο στις αύλακες και τις έλικες όχι μόνο του βρεγματικού λοβού αλλά και του προμετωπιαίου φλοιού και του οπτικού φλοιού.

Ο προμετωπιαίος φλοιός, ιδιαίτερα διογκωμένος στον Αϊνστάιν  ευθύνεται για ανώτερες νοητικές λειτουργίες όπως ο προγραμματισμός, η επίλυση προβλημάτων και η αφηρημένη σκέψη που χρειαζόταν ο νομπελίστας για να απεικονίζει στο μυαλό του παραμορφώσεις του χωροχρόνου και άλλα φαινόμενα της Φυσικής.

Η αριστερή πλευρά του εγκεφάλου του Αϊνστάιν σε φωτογραφία που τραβήχτηκε λίγο μετά το θάνατό του το 1955 (Πηγή: US National Museum of Health and Medicine)

Άλλες ιδιαιτερότητες καταγράφονται σε περιοχές όπως ο σωματοαισθητικός φλοιός που επεξεργάζεται ερεθίσματα από το σώμα. Ιδιαίτερα διογκωμένη ήταν μάλιστα η περιοχή που αντιστοιχεί στο αριστερό χέρι, ιδιαιτερότητα που ίσως σχετίζεται με το ταλέντο του Αϊνστάιν ως βιολιστή.

Εγκέφαλος μικρότερος από τον μέσο όρο

Parts of famed physicist Albert Einstein's brain were "extraordinary," according to a new study. (Photo: AP)

Τα ευρήματα της τελευταίας μελέτης έρχονται να προστεθούν στις προηγούμενες έρευνες, οι οποίες έδειχναν ότι ο εγκέφαλος του Αϊνστάιν περιείχε ασυνήθιστα πολλά νευρογλοιακά κύτταρα που προστατεύουν τους νευρώνες. Η σημασία της υψηλής αναλογίας νευρογλοιακών κυττάρων παραμένει ωστόσο άγνωστη.

Θα φανταζόταν κανείς με βάση τα ευρήματα ότι ο Αϊνστάιν ήταν μεγαλοφυΐα επειδή διέθετε ασυνήθιστο εγκέφαλο. Οι ερευνητές όμως επισημαίνουν ότι κανείς δεν μπορεί να γνωρίζει με βεβαιότητα αν ισχύει το αντίστροφο, αν δηλαδή ο εγκέφαλος του φυσικού ανέπτυξε ιδιαίτερα χαρακτηριστικά λόγω του περιβάλλοντος στο οποίο μεγάλωσε και λόγω των περίπλοκων προβλημάτων της Φυσικής με τα οποία καταπιάστηκε.

The Secrets of Einstein's Brain

Το πιθανότερο πάντως είναι ότι η μεγαλοφυΐα του Αϊνστάιν βασιζόταν και στους δύο παράγοντες ταυτόχρονα.

Ένα όμως είναι σίγουρο: ο εγκέφαλος του Αϊνστάιν ζύγιζε 1.230 γραμμάρια, λίγο λιγότερο από το μέσο όρο. Και η διαπίστωση αυτή διέψευσε οριστικά τη θεωρία ότι η νοημοσύνη σχετίζεται με το μέγεθος του εγκεφάλου.

Καλός γάμος+σκύλος=ευτυχία. Good marriage and a puppy the secret to a happy life

Pablo Picasso, Jacqueline avec son chien afghan Kaboul, Jacqueline with her Afghan dog Kabul, 1962

Ένας επιτυχημένος γάμος, μια όμορφη οικογένεια, στενές φιλικές σχέσεις και… ένας σκύλος θα μπορούσαν να αποτελούν το «κλειδί» για την παντοτινή ευτυχία υποστηρίζουν αμερικανοί ερευνητές από το Πανεπιστήμιο του Χάρβαρντ.

Η «ελπιδοφόρα» μελέτη

Εξετάζοντας δεδομένα από τη μελέτη τους Γκραντ (Grand Study), που ξεκίνησε το 1940, οι ειδικοί προχώρησαν στην ανάλυση δεδομένων 268 ανδρών οι οποίοι βρίσκονταν υπό παρακολούθηση από νεαρή ηλικία μέχρι τα βαθιά γεράματα. Είδαν λοιπόν, ότι ένας επιτυχημένος γάμος και οι στενές φιλικές σχέσεις οδηγούν σε μια ευτυχισμένη ζωή.

H συναισθηματική νοημοσύνη, οι σχέσεις, η χαρά και η ευθυμία σχηματίζουν την ευτυχία σύμφωνα με αμερικανούς επιστήμονες

Μάλιστα το δέσιμο με φίλους και συγγενείς φάνηκε να είναι πιο πολύτιμο ακόμη και από κληρονομιές, πλούτη ή κοινωνικό κύρος. Συγκεκριμένα, οι Βρετανοί αναφέρουν ότι η οικογενειακή αγάπη και μια τρυφερή σύζυγος είναι «πολύ πιο σημαντικά από το να έχει κανείς καταθέσεις ή να είναι Λόρδος». Κατά μέσο όρο, οι άνδρες που δήλωναν ότι βρίσκονταν σε μια καλή σχέση ζούσαν περισσότερο από τους υπόλοιπους.

«Τα ευρήματα γύρω από την ευτυχία δείχνουν, ότι η λέξη “ευτυχία”  ίσως να μην είναι απόλυτα σωστή» εξηγεί ο επικεφαλής της μελέτης της Ιατρικής Σχολής του Χάρβαρντ, δρ Τζορτζ Βάιλαντ. «Οι σωστές λέξεις για την έννοια της ευτυχίας είναι η συναισθηματική νοημοσύνη, οι σχέσεις, η χαρά και η ευθυμία. Η ευτυχία βρίσκεται, δηλαδή, πολύ κοντά στον ηδονισμό και στην τύχη».

Ο ίδιος υποστηρίζει ότι δεν είναι ποτέ αργά για να βρει κανείς την ευτυχία. «Το να έχει κανείς μια οικογένεια γεμάτη αγάπη είναι πολύ σημαντικό, αλλά από τα 70-90 έτη και μετά είναι πραγματικά εντυπωσιακό το πώς παρά την οργανική φθορά είναι αρκετοί εκείνοι που καταφέρνουν να βρουν το έρωτα».

«Αν θέλετε να είστε ευτυχισμένοι και δεν έχετε ένα μωράκι για να ανταλλάσσετε χαμόγελα μαζί του, τότε πάρτε ένα σκυλάκι» συνιστά ο ειδικός. «Η συγκεκριμένη μελέτη με γέμισε ελπίδα».