Με «πυροτεχνήματα» υποδέχεται ο Δίας το σκάφος Juno. Hubble Captures Vivid Auroras in Jupiter's Atmosphere

Το διαστημικό τηλεσκόπιο Hubble κατέγραψε ένα εντυπωσιακό σέλας στο βόρειο πόλο του πλανήτη. Astronomers are using NASA's Hubble Space Telescope to study auroras — stunning light shows in a planet's atmosphere — on the poles of the largest planet in the solar system, Jupiter. Credits: NASA, ESA, and J. Nichols (University of Leicester)

Με ένα εντυπωσιακό φαινόμενο υποδέχτηκε ο Δίας την αποστολή Juno. Την ώρα που το σκάφος της αποστολής εισερχόταν στο μαγνητικό πεδίο του γίγαντα αερίων στο βόρειο πόλο του πλανήτη εξελισσόταν ένα εντυπωσιακό σέλας.

Το φαινόμενο παρατήρησαν και κατέγραψαν με το διαστημικό τηλεσκόπιο Hubble επιστήμονες του Πανεπιστημίου του Λέστερ. «Μοιάζει σαν ο Δίας να ξεκίνησε ένα πάρτυ με πυροτεχνήματα για την άφιξη του Juno» αναφέρει ο επικεφαλής της ερευνητικής ομάδας Τζόναθαν Νίκολς.

H αποστολή

This illustration depicts NASA's Juno spacecraft approaching Jupiter. Credits: NASA/JPL-Caltech

Το σκάφος Juno (Ήρα) της αμερικανικής NASA πλησιάζει, μετά από πενταετές ταξίδι, στο τέρμα της αποστολής του, στον μυστηριώδη αέριο γίγαντα Δία. Το «ραντεβού» με τον μεγαλύτερο πλανήτη του ηλιακού συστήματος προγραμματίζεται για τις 4 Ιουλίου και ο ενθουσιασμός στους επιστήμονες κορυφώνεται με την ελπίδα πως ο Δίας θα αποκαλύψει κάποια από τα μυστικά του.

Infographic: Juno, Built to Withstand Intense Radiation Environments. Juno has been headed for Jupiter since 2011 to study the gas giant’s atmosphere, aurora, gravity and magnetic field. This infographic illustrates the radiation environments Juno has traveled through on its journey near Earth and in interplanetary space. All of space is filled with particles, and when these particles get moving at high speeds, they’re called radiation. NASA studies space radiation to better protect spacecraft as they travel through space, as well as to understand how this space environment influences planetary evolution. After Jupiter orbit insertion on July 4, 2016, Juno will have the chance to study one of the most intense radiation environments in our solar system. Credits: NASA/JPL-Caltech

Η φιλόδοξη και πανάκριβη αποστολή, κόστους 1,1 δισ. δολαρίων, θα μελετήσει εκτενώς τη δομή και σύνθεση του πλανήτη. Αντίθετα με προηγούμενες πυρηνοκίνητες αποστολές, το Juno, το οποίο κατασκευάσθηκε από την εταιρεία Lockheed Martin Space Systems, κινείται με ηλιακή ενέργεια, καθώς διαθέτει τρία τεράστια ηλιακά πάνελ, πράγμα που του προσδίδει μέγεθος όσο ένα γήπεδο μπάσκετ.

NASA is sending the Juno spacecraft to Jupiter, to peer beneath its cloudy surface and explore the giant planet's structure and magnetic field. Juno's twin magnetometers, built at Goddard Space Flight Center, will give scientists their first look within Jupiter at the powerful dynamo that drives its magnetic field. Credit: NASA/Goddard/Daniel Gallagher

Το σκάφος, που εκτοξεύθηκε τον Αύγουστο του 2011, αναμένεται να τεθεί σε τροχιά γύρω από τον Δία την 4η Ιουλίου. Στη συνέχεια, προγραμματίζεται να κάνει 37 κοντινά «περάσματα» για να μελετήσει την ατμόσφαιρα, την μαγνητόσφαιρα και το βαρυτικό πεδίο του πλανήτη.

Ανακαλύφτηκαν αρχαίοι τάφοι που ήταν και τηλεσκόπια! Neolithic tombs were telescopes to view the stars

Βρίσκονται στην Πορτογαλία και έχουν ηλικία έξι χιλιάδων ετών. Photographs of the megalithic cluster of Carregal do Sal: a) Dolmen da Orca, a typical dolmenic structure in western Iberia; b) view of the passage and entrance while standing within the dolmen’s chamber: the ‘window of visibility’; c) Orca de Santo Tisco, a dolmen with a much smaller passage or corridor. Click the montage for a larger version. Image credit: F. Silva

Προϊστορικοί τάφοι στην Πορτογαλία, ηλικίας περίπου 6.000 ετών, πιθανότατα είχαν διπλή λειτουργία και ως ένα είδος μυητικών «τηλεσκόπιων» χωρίς φακό, σύμφωνα με τους επιστήμονες που έκαναν τις σχετικές μελέτες.

Το τελετουργικό

The view towards the east from the Carregal do Sal megalithic cluster, at dawn at the end of April around 4,000 BCE, as reconstructed using a Digital Elevation Model and Stellarium. Aldebaran, the last star to rise before the Sun, is rising directly above Serra da Estrela, the “mountain range of the star.” Image credit: F. Silva

Ομάδα επιστημόνων, με επικεφαλής τον πορτογαλικής καταγωγής δρ. Φάμπιο Σίλβα του Πανεπιστημίου της Ουαλίας Trinity Saint David, έκαναν τη σχετική ανακοίνωση στο συνέδριο Βασιλικής Αστρονομικής Εταιρείας της Βρετανίας που διεξάγεται στο Νότιγχαμ.

Οι επιστήμονες πιστεύουν ότι οι σκοτεινοί στενοί είσοδοι που οδηγούσαν στους υπόγειους νεολιθικούς τάφους, βοηθούσαν τους ανθρώπους εκείνης της εποχής -στο πλαίσιο κάποιου μυητικού τελετουργικού- να στρέφουν το βλέμμα τους στον ουρανό και να βλέπουν, την αυγή προς το τέλος Απριλίου ή τις αρχές Μαΐου, την εμφάνιση του λαμπρού άστρου Αλδεβαράν, του πιο φωτεινού στον αστερισμό του Ταύρου.    

«Φανταστείτε ένα νεαρό αγόρι που υποχρεωνόταν να περάσει όλη τη νύχτα σε αυτό το διάδρομο του τάφου, πιθανώς τρομαγμένο μέχρι θανάτου, και το πρωί μπορούσε να δει το εν λόγω άστρο να ανατέλει, αρκετές μέρες προτού μπορέσει να το δει η υπόλοιπη φυλή του. Κάτι τέτοιο θα ήταν ένα είδους μυστική γνώση» ανέφερε ο Σίλβα.

Οι διάδρομοι

The passage tomb at Newgrange in Country Meath, Ireland. CREDIT: ALAMY

Παρόμοιοι πανάρχαιοι τάφοι με στενές και μακριές εισόδους έχουν ανακαλυφθεί σε πολλά μέρη της Δυτικής Ευρώπης, από την Πορτογαλία έως τη Σκανδιναβία. Το ερώτημα είναι κατά πόσο πολλοί από αυτούς λειτουργούσαν και ως αστρονομικά παρατηρητήρια, χιλιάδες χρόνια πριν την εφεύρεση του τηλεσκοπίου.

Οι αρχαιοαστρονόμοι θεωρούν πολύ πιθανό ότι αυτοί οι διάδρομοι χρησιμοποιούνταν για τον πρόωρο εντοπισμό άστρων, όταν ακόμη τα αυτά ήσαν πολύ αχνά. Η βελτιωμένη όραση οφείλεται στο ότι όταν κανείς κοιτάζει προς τα έξω μέσα από ένα σκοτεινό άνοιγμα, μπορεί να δει καλύτερα κάτι στον ουρανό. Αυτό θα επέτρεπε στους ανθρώπους να διακρίνουν πρώτοι κάποια άστρα, όταν αυτά πρωτοεμφανίζονταν μέσα στο έτος, ενώ έως τότε ήσαν κάτω από τη γραμμή του ορίζοντα.

Πολλές αρχαίες κοινωνίες ρύθμιζαν διάφορες δραστηριότητές τους, από τις γεωργικές καλλιέργειες ως τις μεταναστεύσεις με τα κοπάδια τους, με βάση ορισμένα αστρονομικά συμβάντα, ιδίως την εμφάνιση συγκεκριμένων άστρων στον ουρανό όπως ο Αλδεβαράν. Σύμφωνα με τον Σίλβα, η αστροπαρατήρηση συνδυαζόταν με την τελετή μύησης των εφήβων, οι οποίοι έπρεπε να περάσουν τη νύχτα τους έξω από ένα τάφο. Υποτίθεται πως ήταν οι πρόγονοι εκείνοι που «χάριζαν» το προνόμιο της παρατήρησης του άστρου. Η σχέση αρχαίων μνημείων και αστρονομίας είναι πολύπλοκη και φαίνεται, μεταξύ άλλων, να αφορά διάσημα μνημεία όπως το Στόουνχετζ και οι πυραμίδες.

LEDA 36252, ένας κοσμικός «βατραχάκος». Hubble nets a cosmic tadpole

Πυροτεχνήματα δεν συμβαίνουν μόνο στον ουρανό της Γης, αλλά μπορεί να έχουν και κοσμικές διαστάσεις. Το διαστημικό τηλεσκόπιο «Χαμπλ» ανακάλυψε ένα τέτοιο αστρικό «σόου» σε ένα σπάνιο γαλαξία-γυρίνο, που λέγεται έτσι επειδή μοιάζει με το προστάδιο του βατράχου. In this new image from the NASA/ESA Hubble Space Telescope, a firestorm of star birth is lighting up one end of the diminutive galaxy LEDA 36252 — also known as Kiso 5649. The galaxy is a member of a class of galaxies called “tadpoles” because of their bright heads and elongated tails. This galaxy resides relatively nearby, at a distance of 80 million light-years. Tadpoles are rare in the local Universe but common in the distant Universe, suggesting that many galaxies pass through a phase like this as they evolve. Credit: NASA, ESA, and D. Elmegreen (Vassar College), B. Elmegreen (IBM’s Thomas J. Watson Research Center), J. Almeida, C. Munoz-Tunon, and M. Filho (Instituto de Astrofisica de Canarias), J. Mendez-Abreu (University of St. Andrews), J. Gallagher (University of Wisconsin-Madison), M. Rafelski (NASA Goddard Space Flight Center), and D. Ceverino (Center for Astronomy at Heidelberg University)

Ο κοσμικός «βατραχάκος» έχει ένα πολύ φωτεινό κεφάλι και μια επιμήκη ουρά, διαφέροντας εξωτερικά από τους συνήθεις σπειροειδείς και ελλειπτικούς (οβάλ) γαλαξίες. Στο «κεφάλι» του, που έχει μήκος 2.700 ετών φωτός, αποκαλύφθηκε μια «έκρηξη» δημιουργίας δεκάδων νέων σμηνών άστρων, που θυμίζει εκτόξευση πυροτεχνημάτων, αντίθετα με την πολύ πιο ήσυχη «ουρά» του.

This ground-based image shows the tadpole galaxy LEDA 36252 and its surroundings. Credit: NASA, ESA, Digitized Sky Survey 2

Ο εν λόγω μικρός γαλαξίας-γυρίνος λέγεται LEDA 36252 ή Kiso 5639, βρίσκεται σε απόσταση 82 εκατομμυρίων ετών φωτός από τη Γη και τα περισσότερα άστρα της ουράς του είναι πολύ «γέρικα». Μάλιστα το «κεφάλι» του μοιάζει και με ελβετικό τυρί, καθώς περιέχει ουκ ολίγες τρύπες, κενά που πιθανότατα προκλήθηκαν από πολυάριθμες εκρήξεις υπερκαινοφανών αστέρων (σούπερ-νόβα).

Πριν χρόνια οι αστρονόμοι είχαν ανακαλύψει ένα γαλαξία που του είχαν δώσει το όνομα Γυρίνος, όπως και λέγεται ακόμη, όμως στην πραγματικότητα είναι σπειροειδής γαλαξίας και δεν ανήκει στη σπάνια κατηγορία των γαλαξιών-γυρίνων.

Οι γαλαξίες-γυρίνοι ήσαν πιο συνήθεις στο πρώιμο σύμπαν, όπου αποτελούσαν το 10% περίπου των γαλαξιών, αλλά είναι πολύ πιο ασυνήθιστοι στο τοπικό «σύγχρονο» σύμπαν. Εκτιμάται ότι για κάθε 10.000 κοντινούς γαλαξίες, δεν υπάρχουν περισσότεροι από 20 γαλαξίες-γυρίνοι.

Το διαστημικό τηλεσκόπιο Hubble αποτελεί συνεργασία της Αμερικανικής Διαστημικής Υπηρεσίας (NASA) και του Ευρωπαϊκού Οργανισμού Διαστήματος (ESA).

Οι ερευνητές, με επικεφαλής τη Ντέμπρα Έλμεργκριν του Κολλεγίου Βασάρ της Νέας Υόρκης, έκαναν τη σχετική δημοσίευση για την ανακάλυψή τους στο περιοδικό αστροφυσικής «The Astrophysical Journal».

Πηγή: www.spacetelescope.org

Από το Άλφα μέχρι το Ωμέγα στον ουρανό της Κρήτης. From Alpha to Omega in Crete

This beautiful telephoto composition spans light-years in a natural night skyscape from the island of Crete. Looking south, exposures both track the stars and record a fixed foreground in three merged panels that cover a 10×12 degree wide field of view. The May 15 waxing gibbous moonlight illuminates the church and mountainous terrain. A mere 18 thousand light-years away, huge globular star cluster Omega Centauri (NGC 5139) shining above gives a good visual impression of its appearance in binoculars on that starry night. Active galaxy Centaurus A (NGC 5128) is near the top of the frame, some 11 million light-years distant. Also found toward the expansive southern constellation Centaurus and about the size of our own Milky Way is edge on spiral galaxy NGC 4945. About 13 million light-years distant it’s only a little farther along, and just above the horizon at the right. Image Credit & Copyright: Johannes Schedler (Panther Observatory)

Ο Κένταυρος Α (ή NGC 5128) είναι ένας φακοειδής ενεργός γαλαξίας στον αστερισμού του Κενταύρου και ένας από τους κοντινότερους στη Γη ραδιογαλαξίες. Βρίσκεται σε απόσταση περίπου 11 εκατομμύρια έτη φωτός. Είναι ο πέμπτος λαμπρότερος γαλαξίας στον ουρανό.

The globular cluster Omega Centauri — with as many as ten million stars — is seen in all its splendour in this image captured with the WFI camera from ESO's La Silla Observatory. The image shows only the central part of the cluster — about the size of the full moon on the sky (half a degree). North is up, East is to the left. This colour image is a composite of B, V and I filtered images. Note that because WFI is equipped with a mosaic detector, there are two small gaps in the image which were filled with lower quality data from the Digitized Sky Survey. Credit ESO

Ο Ωμέγα Κενταύρου (ή NGC 5139) είναι σφαιρωτό σμήνος, επίσης στον αστερισμό του Κενταύρου, σε απόσταση 15.800 έτη φωτός από τη Γη. Είναι το μεγαλύτερο σφαιρωτό σμήνος στον Γαλαξία, με διάμετρο περίπου 150 έτη φωτός. Συνίσταται από 10 εκατομμύρια άστρα και έχει συνολική μάζα ίση με 4 εκατομμύρια ηλιακές μάζες.

This photograph shows a sky field around the spiral galaxy NGC 4945 . It is assembled from five 15-minute R(ed)-narrowband (shown in red), four 5-minute B(lue)-band (shown in green), and five 1000-second U(ltraviolet)-band (shown in blue) exposures, obtained in January 1999 during the Science Verification phase with the Wide-Field-Imager (WFI) at the MPG/ESO 2.2-m telescope at La Silla. At the recession velocity of NGC 4945, the red filter, centred at 665 nm with an FWHM (full width at half maximum) of only 1.2 nm, does not include the H-alpha emission line of interstellar hydrogen in this galaxy. The original resolution of about 1 arcsec corresponds to roughly 62 light-years at the distance of NGC 4945 (13 million light-years). In addition to NGC 4945 itself, some much more distant galaxies can be recognized as faint, slightly red light patches in the field. The vast majority of the point-like sources are stars in the Milky Way. However, a fair number of those near NGC 4945 are globular clusters belonging to this galaxy. Each frame records 8184 x 8196 = 67,076,064 pixels, and thus the total number of data points (pixels) of the 14 CCD frames used to make this photo is almost 10 9. Their collective information content corresponds to more than 70 x 10 9 photons (not counting those from the Earth's upper atmosphere that were recorded simultaneously). The field covers 32 x 32 arcmin 2. East is to the left and North to the top. Credit ESO

Κάτω δεξιά διακρίνεται και ο σπειροειδής γαλαξίας NGC 4945 που ανακάλυψε ο αστρονόμος James Dunlop το 1826.

Η φωτογραφία λήφθηκε από τον Johannes Schedler στις 15 Μαΐου 2016 από μια ορεινή περιοχή της ανατολικής Κρήτης. Αναγνωρίζει κανείς την περιοχή;

Πηγή: http://panther-observatory.com

Ο Δίας φλέγεται! Glorious, glowing Jupiter awaits Juno's arrival

Μια από τις μοναδικές εικόνες του Δία που τον δείχνει σαν μια πύρινη διαστημική μπάλα. In preparation for the imminent arrival of NASA’s Juno spacecraft in July 2016, astronomers used ESO’s Very Large Telescope to obtain spectacular new infrared images of Jupiter using the VISIR instrument. They are part of a campaign to create high-resolution maps of the giant planet to inform the work to be undertaken by Juno over the following months, helping astronomers to better understand the gas giant. This false-colour image was created by selecting and combining the best images obtained from many short VISIR exposures at a wavelength of 5 micrometres. Credit: ESO/L. Fletcher

Λίγες μέρες πριν στο σκάφος της φιλόδοξης αποστολής Juno που θα εξερευνήσει τον Δία φτάσει στον μεγαλύτερο πλανήτη του ηλιακού μας συστήματος ερευνητές που χρησιμοποίησαν το τηλεσκόπιο VLT στο Νότιο Ευρωπαϊκό Παρατηρητήριο στη Χιλή έδωσαν στη δημοσιότητα μια σειρά από εκπληκτικές εικόνες του γίγαντα αερίων.

False colour images generated from VLT observations in February 2016 (left) and March 2016 (right), showing two different faces of Jupiter. The bluer areas are cold and cloud-free, the orangey areas are warm and cloudy, more colourless bright regions are warm and cloud-free, and dark regions are cold and cloudy (such as the Great Red Spot and the prominent ovals). The wave pattern over the North Equatorial Band shows up in orange. These views were created from VLT/VISIR infrared images. The orange images were obtained at 10.7 micrometres wavelength and highlight the different temperatures and presence of ammonia. The blue images at 8.6 micrometres highlight variations in cloud opacity. Image credit: ESO/L. Fletcher

Πρόκειται για εικόνες υψηλής ανάλυσης στην υπέρυθρη θερμική περιοχή του φάσματος.

This view compares a lucky imaging view of Jupiter from VISIR (left) at infrared wavelengths with a very sharp amateur image in visible light from about the same time (right). Image credit: ESO/L. Fletcher/Damian Peach

Εκτός από εντυπωσιακές οι εικόνες προσφέρουν στους επιστήμονες πλήθος πολύτιμων δεδομένων όπως τις θερμοκρασίες που επικρατούν στον πλανήτη, την πυκνότητα και την σύνθεση των νεφών αλλά και το πώς οι τεράστιες καταιγίδες, οι αεροστρόβιλοι και οι κυματισμοί των νεφών επηρεάζουν την εικόνα του πλανήτη.

Νέα μορφή ζωής που «τρέφεται με ηλεκτρόνια». New Life Found That Lives Off Electricity

Οι επιστήμονες κατανόησαν τον τρόπο με τον οποίο μικρόβια απορροφούν ενέργεια από πετρώματα – Αυτές οι μορφές ζωής ίσως είναι πιο διαδεδομένες απ’ ότι νομίζαμε μέχρι τώρα. Οι επιστήμονες χρησιμοποιούν ηλεκτρόδια από ανθρακόνημα (γκρι) ως δόλωμα μικροβίων που τρέφονται με «ηλεκτρισμό» (πορτοκαλί). Scientists have figured out how microbes can suck energy from rocks. Such life-forms might be more widespread than anyone anticipated. Scientists use carbon-fiber electrodes (gray) to lure electricity-eating microbes (orange). These microbes grow incredibly slowly, so attracting them can take time. Researchers left this electrode underground for five months. Credit: Yamini Jangir and Moh El-Naggar

Οι βιοφυσικοί Moh El-Nagga και Yamini Jangir κατέβηκαν σ’ ένα παλιό ορυχείο χρυσού των Mαύρων Λόφων στη Νότια Ντακότα, όπου φιλοξενείται ένας ανιχνευτής σκοτεινής ύλης, όχι για την αναζήτηση σωματιδίων αλλά για την αναζήτηση ζωής. Ψάχνουν μικρόβια που «τρέφονται με ηλεκτρισμό», μια κατηγορία οργανισμών που οι επιστήμονες μόλις τώρα άρχισαν να κατανοούν.

Geobacter metallireducens takes electrons from chemicals (Credit: Derek Lovley/Science Photo Library)

Αυτοί οι μικροβιακοί οργανισμοί ζουν σε ανεξερεύνητα μέρη: σε βαθιά υπόγεια πηγάδια, κάτω από την επιφάνεια της γης εκεί όπου υπάρχουν πλούσιες φλέβες μετάλλων, στα ιζήματα στα βάθη των ωκεανών μερικές ίντσες κάτω από τον θαλάσσιο πυθμένα. Αντιπροσωπεύουν ένα είδος ζωής που δεν είχε ερευνηθεί αρκετά, αφενός μεν διότι ζουν σε εξωτικούς  βιότοπους και αφετέρου είναι πολύ δύσκολο να αναπτυχθούν στο εργαστήριο.

Μια πρόσφατη δειγματοληψία μικροβίων από τον θαλάσσιο πυθμένα κοντά στο νησί Σάντα Καταλίνα, ανοικτά των ακτών της Νότιας Καλιφόρνιας, ανακάλυψαν μια εκπληκτική ποικιλία μικροβίων που καταναλώνουν ή αποβάλλουν ηλεκτρόνια τρώγοντας ή αναπνέοντας ορυκτά ή μέταλλα. Η ερευνητική ομάδα του El-Naggar δεν έχει ολοκληρώσει ακόμα την ανάλυση των δεδομένων που συνέλλεξε στο ορυχείο χρυσού, αλλά τα πρώτα αποτελέσματα δείχνουν να συμφωνούν με την έρευνα στο νησί Καταλίνα. Οι οργανισμοί που «τρώνε» ηλεκτρόνια  βρίσκονται σε μέρη όπου υπάρχουν αρκετά ορυκτά αλλά όχι πολύ οξυγόνο.

Οι επιστήμονες αρχίζουν πλέον να καταλαβαίνουν πως ακριβώς λειτουργούν αυτοί οι περίεργοι οργανισμοί. Πώς καταναλώνει ηλεκτρόνια ένα μικρόβιο από ένα κομμάτι μέταλλο, ή αποθέτει πίσω στο περιβάλλον όταν δεν τα «χρειάζεται» πλέον; Μια μελέτη που δημοσιεύθηκε πέρυσι έδειξε τον τρόπο με τον οποίο τέτοιου είδους μικρόβια καταναλώνουν την ηλεκτρική λεία τους. Αλλά δεν έχουν ακόμη δημοσιευθεί εργασίες που να αποδεικνύουν ότι μερικοί καταναλωτές ηλεκτρονίων μεταφέρουν τα ηλεκτρόνια απευθείας διαμέσου των μεμβρανών τους – μια διαδικασία που μέχρι τώρα θεωρούνταν αδύνατη.

Τρώγοντας πέτρες

Lucy Reading-Ikkanda for Quanta Magazine

Παρότι η κατανάλωση ηλεκτρικού φορτίου από ζωντανούς οργανισμούς ακούγεται παράξενα, η ροή του ρεύματος είναι κεντρικής σημασίας για τη ζωή. Όλοι οι οργανισμοί απαιτούν μια πηγή ηλεκτρονίων για να δημιουργούν και να αποθηκεύουν ενέργεια. Ο βραβευμένος με Νόμπελ φυσιολόγος Albert Szent-Györgyi είχε πει κάποτε: «Η ζωή δεν είναι τίποτε άλλο παρά ένα ηλεκτρόνιο που ψάχνει ένα μέρος για να ξεκουραστεί.»

Electricity is the source of power for all life (Credit: B.A.E. Inc/Alamy)

Η οξειδοαναγωγή είναι μια από τις βασικότερες κατηγορίες χημικών αντιδράσεων. Χαρακτηρίζεται από τη μεταφορά ηλεκτρονίων μεταξύ των αντιδρώντων ουσιών. Οξείδωση ονομάζεται η αποβολή ηλεκτρονίων και αναγωγή η πρόσληψη ηλεκτρονίων. Η αναπνοή των αερόβιων οργανισμών, η καύση, οι βασικές μεταλλουργικές διεργασίες, η διάβρωση των μετάλλων, τα γαλβανικά στοιχεία (μπαταρίες) και πολλά άλλα είναι στην ουσία αντιδράσεις οξειδοαναγωγής. Τελικά μάλλον υπάρχουν και μικροοργανισμοί που προσλαμβάνουν ή αποβάλλουν «σκέτα» ηλεκτρόνια.

Οι άνθρωποι και πολλοί άλλοι οργανισμοί παίρνουν ηλεκτρόνια από τα τρόφιμα και τα αποβάλλουν με την διαδικασία της αναπνοής. Τα μικρόβια που μελετά η ομάδα του El-Naggar ονομάζονται λιθοαυτότροφα ή καταναλωτές πετρωμάτων, που συλλέγουν ενέργεια από ανόργανες ουσίες, όπως σίδηρος, θείο ή μαγγάνιο. Κάτω από κατάλληλες συνθήκες, μπορούν να επιβιώσουν μόνο με ηλεκτρική ενέργεια.

Η φαινομενική ικανότητα των μικροβίων να τρώνε ηλεκτρόνια  – άμεση μεταφορά ηλεκτρονίων στο εσωτερικό τους – είναι ιδιαίτερα ενδιαφέρουσα επειδή φαίνεται να αψηφά τους βασικούς κανόνες της βιοφυσικής. Οι λιπαρές μεμβράνες που περικλείουν τα κύτταρα δρουν ως μονωτές, δημιουργώντας μια ηλεκτρικά ουδέτερη ζώνη, που κάποτε εθεωρείτο αδύνατο για ένα ηλεκτρόνιο να την διασχίσει. «Κανείς δεν ήθελε να πιστέψει ότι ένα βακτήριο, θα λάβει ένα ηλεκτρόνιο από το εσωτερικό του κυττάρου και θα το μετακινήσει προς τα έξω», δήλωνε πέρυσι ο Kenneth Nealson, ένα γεωβιολόγος στο Πανεπιστήμιο της Νότιας Καλιφόρνιας, σε μια διάλεξή του στο Λονδίνο.

Στη δεκαετία του 1980, ο Nealson και άλλοι ανακάλυψαν μια εντυπωσιακή ομάδα βακτηρίων που μπορούν να αποβάλουν ηλεκτρόνια απευθείας σε στερεά ορυκτά. Φτάσαμε μέχρι το 2006 για να αποκαλυφθεί ο μοριακός μηχανισμός πίσω από αυτό το επίτευγμα: Μια τριάδα εξειδικευμένων πρωτεϊνών που βρίσκονται στην κυτταρική μεμβράνη, σχηματίζουν μια αγώγιμη γέφυρα που μεταφέρει τα ηλεκτρόνια προς το εξωτερικό του κυττάρου. (Οι επιστήμονες εξακολουθούν να διαφωνούν για το αν τα ηλεκτρόνια διασχίζουν ολόκληρη την απόσταση της μεμβράνης χωρίς συνοδεία.)

Εμπνευσμένοι από τους δότες-ηλεκτρονίων, οι επιστήμονες άρχισαν να αναρωτιούνται κατά πόσον τα μικρόβια θα μπορούσαν επίσης να κάνουν το αντίθετο και να «καταπίνουν» τα ηλεκτρόνια ως πηγή ενέργειας. Οι ερευνητές επικεντρώθηκαν στην αναζήτηση μιας ομάδας μικροβίων που ονομάζονται μεθανογόνα, τα οποία είναι γνωστά για την παραγωγή μεθανίου. Τα περισσότερα μεθανογόνα δεν είναι αυστηρά καταναλωτές μετάλλων. Αλλά το 2009, ο Bruce Logan και οι συνεργάτες του, έδειξαν για πρώτη φορά ότι ένα μεθανογόνο θα μπορούσε να επιβιώσει χρησιμοποιώντας μόνο την ενέργεια από ένα ηλεκτρόδιο. Οι ερευνητές πρότειναν ότι τα μικρόβια μπορούσαν άμεσα να προσλάβουν ηλεκτρόνια, ίσως μέσω μιας μοριακής γέφυρας παρόμοια με αυτή που οι παραγωγοί-ηλεκτρονίων χρησιμοποιούν για να μεταφέρουν ηλεκτρόνια κατά μήκος της κυτταρικής μεμβράνης. Αλλά δεν είχαν μια άμεση απόδειξη.

Το περασμένο έτος, ο Alfred Spormann και οι συνεργάτες ανακάλυψαν έναν τρόπο που αυτοί οι οργανισμοί μπορούν να επιβιώσουν σε ηλεκτρόδια χωρίς να τρέφονται με γυμνά ηλεκτρόνια.

Το μικρόβιο του Spormann (ονομάζεται Methanococcus maripaludis), εκκρίνει ένα ένζυμο που κάθεται στην επιφάνεια του ηλεκτροδίου. Το ένζυμο ζευγαρώνει ένα ηλεκτρόνιο από το ηλεκτρόδιο με ένα πρωτόνιο από το νερό για να δημιουργηθεί ένα άτομο υδρογόνου, το οποίο αποτελεί μια καλή πηγή τροφής των μεθανογόνων. Σύμφωνα με τον Daniel Bond, μικροβιολόγο του πανεπιστημίου της Μινεσότα: «Αντί να έχουν ένα αγώγιμο μονοπάτι, χρησιμοποιούν ένα ένζυμο. Δεν χρειάζεται να χτίσουν μια γέφυρα από αγώγιμα υλικά.»

Αν και τα μικρόβια δεν τρώνε τα ηλεκτρόνια μόνα τους, τα αποτελέσματα είναι εκπληκτικά. Τα περισσότερα ένζυμα λειτουργούν καλύτερα μέσα στο κύτταρο και πολύ γρήγορα αποικοδομούνται έξω απ αυτό.

Σύμφωνα με τον Spormann: «Αυτό που είναι μοναδικό είναι το πόσο σταθερά είναι τα ένζυμα όταν συγκεντρωθούν στην επιφάνεια του ηλεκτροδίου. Παλαιότερα πειράματα έδειχναν ότι αυτά τα ένζυμα είναι ενεργά έξω από το κύτταρο μόνο για λίγες ώρες, αλλά αποδείξαμε ότι είναι ενεργά για έξι εβδομάδες».

Ο Spormann και άλλοι εξακολουθούν να πιστεύουν ότι τα μεθανογόνα και άλλα μικρόβια μπορούν να προσλαμβάνουν απευθείας ηλεκτρόνια. «Είναι ένας εναλλακτικός μηχανισμός για την άμεση μεταφορά ηλεκτρονίων, αλλά αυτό δεν σημαίνει πως η άμεση μεταφορά ηλεκτρονίων δεν μπορεί να υπάρξει», δήλωσε ο Largus Angenent, ένας μηχανικός περιβάλλοντος  στο πανεπιστήμιο του Cornell και πρόεδρος της Διεθνούς Εταιρείας Μικροβιακής Ηλεκτροχημείας και Τεχνολογίας. Ο Spormann είπε ότι η ομάδα του έχει ήδη βρει ένα μικρόβιο ικανό να συλλάβει σκέτα ηλεκτρόνια. Αλλά δεν έχουν δημοσιεύσει ακόμη τις λεπτομέρειες.

Μικρόβια στον Άρη

Yamini Jangir, then a graduate student in Moh El-Naggar’s lab at the University of Southern California, collects water from a pipe at the Sanford Underground Research Facility nearly a mile underground. Credit: Connie A. Walter and Matt Kapust

Μόνο ένα μικρό κλάσμα – ίσως το 2 τοις εκατό –από όλους τους μικροοργανισμούς του πλανήτη μπορεί να καλλιεργηθεί στο εργαστήριο. Οι επιστήμονες ελπίζουν ότι οι νέες αυτές προσεγγίσεις – καλλιέργεια μικροβίων σε ηλεκτρόδια και όχι στα παραδοσιακά συστήματα καλλιέργειας – θα αναδείξει μια νέα μέθοδο μελέτης πολλών μικροβίων που μέχρι τώρα ήταν αδύνατον να καλλιεργηθούν στο εργαστήριο.

«Χρησιμοποιώντας ηλεκτρόδια ως αντικαταστάτες των ορυκτών καταφέραμε να ανοίξουμε και να επεκτείνουμε αυτό το πεδίο», δήλωσε η Annette Rowe, μια μεταδιδακτορική ερευνήτρια που συνεργάζεται με τον El-Naggar. «Τώρα έχουμε μια μέθοδο καλλιέργειας αυτών των βακτηρίων ώστε να παρακολουθείται η αναπνοή τους και η φυσιολογία τους.»

Το 2013 η Rowe αναζήτησε μικρόβια στο βυθό του νησιού Καταλίνα της Καλιφόρνιας σε ένα περιβάλλον πλούσιο σε σίδηρο. Είχε ήδη εντοπίσει τουλάχιστον 30 νέες ποικιλίες των «ηλεκτρικών» μικροβίων, όπως ανακοίνωσε σε μια μελέτη που δημοσιεύθηκε το περασμένο έτος. Όπως δήλωσε η ίδια: «Είναι από πολύ διαφορετικές ομάδες μικροβίων που είναι αρκετά συχνές σε θαλάσσια συστήματα». Πριν από το πείραμα της, κανείς δεν γνώριζε ότι αυτά τα μικρόβια θα μπορούσαν να προσλάβουν ηλεκτρόνια από ένα ανόργανο υπόστρωμα. «Αυτό είναι κάτι που δεν περιμέναμε».

Ακριβώς όπως οι ψαράδες χρησιμοποιούν διαφορετικά δολώματα για να προσελκύσουν διαφορετικά είδη ψαριών, η Rowe χρησιμοποίησε ηλεκτρόδια με διαφορετικές τάσεις ως πόλο έλξης μια πλούσιας ποικιλίας μικροβίων.

Αντιλαμβανόταν την ύπαρξη των μικροβίων από την μεταβολή του ρεύματος – οι καταναλωτές μετάλλων δημιουργούσαν ηλεκτρικό ρεύμα, καθώς τα μικρόβια απορροφούσαν τα ηλεκτρόνια από το αρνητικό ηλεκτρόδιο.

Οι διαφορετικές ποικιλίες των βακτηρίων που συλλέχθηκαν από την Rowe ευδοκιμούν κάτω από διαφορετικές ηλεκτρικές συνθήκες, γεγονός που δείχνει ότι χρησιμοποιούν διαφορετικούς τρόπους κατανάλωσης ηλεκτρονίων. Κάθε βακτήριο είχε ένα διαφορετικό ενεργειακό επίπεδο, στο οποίο άρχιζε η κατανάλωση των ηλεκτρονίων. Σύμφωνα με την Rowe, αυτό είναι ενδεικτικό των διαφορετικών τρόπων κατανάλωσης.

Η Rowe ερευνά τώρα νέα περιβάλλοντα για επιπλέον είδη μικροβίων, εστιάζοντας σε υγρά από μια βαθιά πηγή με χαμηλή οξύτητα. Βοηθά επίσης την αποστολή στο ορυχείο χρυσού του El-Naggar. Σύμφωνα με τον El-Naggar: «Προσπαθούμε να καταλάβουμε πώς λειτουργεί η ζωή κάτω από αυτές τις συνθήκες. Πλέον, γνωρίζουμε ότι υπάρχει ζωή σε αφθονία σε πολύ μεγαλύτερα βάθη από ό,τι νομίζαμε, αλλά δεν έχουμε ακόμα κατανοήσει τον τρόπο επιβίωσης».

Ο El-Naggar τονίζει πως το πεδίο είναι ακόμα στα σπάργανα, παρομοιάζοντας την τρέχουσα κατάσταση με τις πρώτες ημέρες της νευροεπιστήμης, όταν οι ερευνητές τοποθετούσαν ηλεκτρόδια σε βατράχους για να προκαλέσουν συσπάσεις των μυών τους. Έχουν περάσει μόνο 30 χρόνια από τότε που ανακαλύψαμε ότι τα μικρόβια αλληλεπιδρούν με στερεές επιφάνειες.

Bacteria can live on minerals such as magnetite (Credit: imageBROKER/Alamy)

Με δεδομένη την επιτυχία αυτών των πρώτων πειραμάτων, φαίνεται ότι οι επιστήμονες έχουν διεισδύσει ελάχιστα στην μικροβιακή ποικιλότητα που ευδοκιμεί στα βάθη του πλανήτη. Η εξέλιξη αυτής της έρευνας θα βοηθήσει στην ερμηνεία της προέλευσης της ζωής στη Γη ή και σε άλλους πλανήτες. Μία από τις θεωρίες για την προέλευση της ζωής υποστηρίζει ότι η ζωή εμφανίστηκε στις επιφάνειες ορυκτών, εκεί όπου μπορούν να συνδεθούν βιολογικά μόρια και να καταλυθούν χημικές αντιδράσεις. Η νέα έρευνα θα μπορούσε να καλύψει ένα από τα κενά αυτής της θεωρίας – τον μηχανισμό για τη μεταφορά ηλεκτρονίων από τις ορυκτές επιφάνειες στο εσωτερικό των κυττάρων.

Επιπλέον, οι καταναλωτές στις επιφάνειες των μετάλλων μπορούν να αποτελέσουν ένα υπόδειγμα για την εξωγήινη ζωή, όπου μικροβιακοί οργανισμοί μπορεί να κρύβονται κάτω από την επιφάνεια ενός πλανήτη.

«Για μένα, μια από τις πιο συναρπαστικές δυνατότητες είναι η ανακάλυψη μορφών ζωής που θα μπορούσαν να επιβιώνουν σε ακραία περιβάλλοντα, όπως στον Άρης», δηλώνει ο El-Naggar, του οποίου το πείραμα στο ορυχείο χρυσού χρηματοδοτείται από το Ινστιτούτου Αστροβιολογίας της NASA. «Ο Άρης, για παράδειγμα, είναι πλούσιος σε σίδηρο και έχει νερό κάτω από την επιφάνεια του. Αν έχετε ένα σύστημα που μπορεί να πάρει ηλεκτρόνια από σίδηρο και διαθέτει κάποιες ποσότητες νερού, τότε έχετε όλα τα συστατικά για ένα πιθανό μεταβολισμό.»

Ίσως ένα υπόγειο πρώην ορυχείο χρυσού στη Νότια Ντακότα, να μην είναι και το πιο περίεργο μέρος όπου οι ερευνητές θα βρουν ζωή που τρέφεται με ηλεκτρόνια.

Πηγή: New Life Found That Lives Off Electricity

Θαύματα της Μεσογείου. Mediterranean Wonders

Various countries in the Mediterranean Sea were captured last 10 May by the Sentinel-3A satellite, in this false-colour image. Parts of Greece, Turkey and Libya are featured, showing their distinct relief differences. In the middle of the image is the Greek island of Crete, dominated by harsh mountains rising out of the sea. Home to hundreds of migratory bird species and some small wild animals, the landscape of Crete is characterised by mountain ranges reaching some 2400 m, along with natural harbours, coastal plains and the typical Mediterranean scrub. Northwest of Crete is a large part of Greece’s mainland, showing dense vegetation and agricultural landscape, while under the clouds a small part of Italy’s ‘heel and tip’ are visible. At top right, parts of southwestern Turkey are distinct, indicating a mixture of agricultural landscape and mountainous regions, where bare soil and rock formations prevail. At the bottom of the image, Libya’s arid desert is evident, with the Saharan plateau comprising some nine-tenths of the country, making it truly a sea of sand. Launched last 16 February, Sentinel-3A carries four instruments working together, making it the most complex of all the Sentinel missions. Its Ocean and Land Colour Instrument offers a new eye on Earth, monitoring ocean ecosystems, supporting crop management and agriculture, and providing estimates of atmospheric aerosol and clouds – all of which will bring significant benefits to society. Credit: Copernicus Sentinel data [2016]/ESA

Διάφορες χώρες της Μεσογείου αιχμαλωτίστηκαν στις 10 Μαΐου από τον δορυφόρο Sentinel-3A, σε αυτή την ψευδοχρωματισμένη εικόνα.

Φαίνονται μέρη της Ελλάδας, της Τουρκίας και της Λιβύης, φανερώνοντας τις διακριτές διαφορές στο ανάγλυφό τους. Στη μέση αυτής της εικόνας είναι το ελληνικό νησί της Κρήτης που κυριαρχείται από τραχιά βουνά τα οποία υψώνονται από τη θάλασσα.

Σπίτι για εκατοντάδες μεταναστευτικά είδη πουλιών και μερικά μικρά άγρια ​​ζώα, το τοπίο της Κρήτης χαρακτηρίζεται από οροσειρές, που κάποιες φτάνουν τα 2400 μ, μαζί με φυσικά λιμάνια, παράκτιες πεδιάδες και τους τυπικούς Μεσογειακούς θαμνότοπους.

Βορειοδυτικά της Κρήτης είναι ένα μεγάλο μέρος της ηπειρωτικής Ελλάδας, παρουσιάζοντας πυκνή βλάστηση και γεωργικό τοπίο, ενώ κάτω από τα σύννεφα είναι ορατό ένα μικρό μέρος της «φτέρνας και της μύτης» της Ιταλίας.

Στην επάνω δεξιά γωνία, διακρίνονται μέρη της νοτιοδυτικής Τουρκίας, υποδεικνύοντας ένα μείγμα γεωργικού τοπίου και ορεινών περιοχών, όπου επικρατούν το γυμνό έδαφος και βραχώδεις σχηματισμοί.

Στο κάτω μέρος της εικόνας, είναι εμφανής η άνυδρη έρημος της Λιβύης, με το οροπέδιο της Σαχάρας να περιλαμβάνει περίπου τα εννέα δέκατα της χώρας, καθιστώντας την πραγματικά μια θάλασσα από άμμο.

Έχοντας εκτοξευθεί στις 16 Φεβρουαρίου, ο Sentinel-3Α φέρει τέσσερα όργανα που εργάζονται μαζί, καθιστώντας την πιο πολύπλοκη όλων των αποστολών Sentinel. Το όργανο Ocean and Land Colour προσφέρει μια νέα ματιά στη Γη, παρακολουθώντας τα οικοσυστήματα των ωκεανών, υποστηρίζοντας τη διαχείριση των καλλιεργειών και της γεωργίας, ενώ παρέχει εκτιμήσεις των ατμοσφαιρικών αερολυμάτων και νεφών - το σύνολο των οποίων θα επιφέρει σημαντικά οφέλη για την κοινωνία.

Πηγή: www.esa.int

.