Κβάζαρς – Τα κοσμικά τέρατα του Σύμπαντος. Quasars - The cosmic monsters of the Universe

Artist’s impression of a quasar like 3C 273; a super-massive black hole in the centre is being fed by a disc of gas and dust, producing collimated jets of ejected material moving at nearly the speed of light. Illustration credit: © Wolfgang Steffen, Institute for Astronomy, UNAM, Mexico.

Το 1959, μια ομάδα Βρετανών αστρονόμων δημοσίευσε τον τρίτο κατάλογο του Cambridge (Third Cambridge Catalog ή 3C εν συντομία), ο οποίος περιείχε εκατοντάδες καινούργιες λαμπρές ραδιοπηγές που ήταν ορατές από το Βόρειο Ημισφαίριο. Οι περισσότερες από αυτές τις πηγές ήταν ελλειπτικοί γαλαξίες σε αποστάσεις μέχρι περίπου τα τρία δισεκατομμύρια έτη φωτός μακριά.

Η ανακάλυψη των Κβάζαρς

Chandra X-Ray Observatory image of quasar 3C273. Its extremely powerful jet probably originates from gas that is falling toward a supermassive black hole. Today, this quasar is known to lie at the center of a giant elliptical galaxy. Image via Chandra.

Φεβρουάριος 1963. Ο αστρονόμος Maarten Schmidt λύνει το αίνιγμα της μυστηριώδους αστροφυσικής πηγής 3C273 που είχε πρόσφατα παρατηρηθεί στα ραδιοκύματα. Τη δεκαετία του 1950, μετά τον Δεύτερο Παγκόσμιο Πόλεμο, η ραδιοαστρονομία ανθούσε. Και ο λόγος που συνέβαινε αυτό είχε να κάνει εν μέρει με το τραγικό γεγονός του πολέμου αυτό καθεαυτό. Οι ραδιοαντένες Würzburg χρησιμοποιήθηκαν εκτενώς από τον γερμανικό στρατό για τη στόχευση πυροβόλων όπλων. Άρχισαν να κατασκευάζονται το 1940 και μέσα σε λίγα χρόνια σχεδόν 4.000 τέτοιες αντένες είχαν παραχθεί. Μετά το τέλος του πολέμου πολλά από αυτά τα ράδιο ραντάρ επανατοποθετήθηκαν για αστρονομικές παρατηρήσεις, όπως για παράδειγμα στο Kootwijk της Ολλανδίας και στο εργαστήριο Cavendish του πανεπιστημίου του Cambridge, όπου χρησιμοποιήθηκαν για την απεικόνιση των σπειρών του Γαλαξία μας και την παρατήρηση των ηλιακών κηλίδων. Η ανακάλυψη νέων αστροφυσικών πηγών στα ραδιοκύματα εξελισσόταν ραγδαία, δίνοντας ισχυρή ώθηση στον τομέα της Ράδιοαστρονομίας.

Το 1959, μια ομάδα Βρετανών αστρονόμων δημοσίευσε τον τρίτο κατάλογο του Cambridge (Third Cambridge Catalog ή 3C εν συντομία), ο οποίος περιείχε εκατοντάδες καινούργιες λαμπρές ραδιοπηγές που ήταν ορατές από το Βόρειο Ημισφαίριο. Οι περισσότερες από αυτές τις πηγές ήταν ελλειπτικοί γαλαξίες σε αποστάσεις μέχρι περίπου τα τρία δισεκατομμύρια έτη φωτός μακριά. Η εικόνα τους μοιάζει με διάχυτες, φωτεινές “μουτζούρες” (σε αντίθεση με τα άστρα, τα οποία εμφανίζονται σαν σημεία λόγω του πολύ μικρότερου μεγέθους τους). Μία από αυτές τις πηγές ήταν και η 3C273, η οποία είχε αρχίσει να προβληματίζει έντονα τις ομάδες των αστρονόμων. Έμοιαζε περισσότερο με άστρο καθότι εμφανιζόταν σημειακή, το φάσμα της όμως δεν θύμιζε καθόλου τα τυπικά φάσματα των άστρων.

Οι αστρονόμοι χρησιμοποιούν κατά κόρον τα φάσματα των παρατηρούμενων πηγών για να μάθουν τη χημική τους σύσταση, τη θερμοκρασία τους, την ταχύτητα με την οποία κινούνται και εν γένει τις φυσικές διαδικασίες που είναι υπεύθυνες για την εκπομπή του φωτός. Το φάσμα είναι ουσιαστικά η ανάλυση του φωτός στα διάφορα μήκη κύματος και είναι αντιπροσωπευτικό του είδους του αστροφυσικού αντικειμένου. Τα φάσματα των άστρων, για παράδειγμα, μοιάζουν όλα μεταξύ τους κι έχουν κοινές ιδιότητες, όπως συμβαίνει και με τα φάσματα διάφορων άλλων πηγών, των πάλσαρς, των λευκών νάνων, των γαλαξιών και ούτω κάθε εξής. Παράλληλα, κάθε χημικό στοιχείο αφήνει το “αποτύπωμά” του πάνω στο φάσμα, τις λεγόμενες φασματικές γραμμές οι οποίες εμφανίζονται σε πολύ συγκεκριμένες θέσεις, ανάλογα με το αν προέρχονται από υδρογόνο, ήλιο κ.τ.λ., δίνοντάς μας έτσι τη δυνατότητα να μάθουμε ποια χημικά στοιχεία ακριβώς υπάρχουν σε κάθε παρατηρούμενη πηγή.

Η -μέχρι τότε- μυστηριώδης πηγή 3C273 παρουσίαζε ιδιαίτερα έντονη εκπομπή στα ραδιοκύματα, αρκετά μεγαλύτερη από αυτή που αναμένεται από ένα άστρο. Το πιο αινιγματικό όμως δεδομένο ήταν οι φασματικές της γραμμές, οι οποίες δεν μπορούσαν να ταυτοποιηθούν με κανένα γνωστό χημικό στοιχείο! Αργότερα ανακαλύφθηκαν κι άλλες τέτοιες παρόμοιες πηγές, πραγματικές ντίβες του ουρανού, των οποίων τα φάσματα δεν μπορούσαν να αποκρυπτογραφηθούν και, ακόμα χειρότερα, δεν μπορούσαν να συνδυαστούν καν μεταξύ τους. Καθεμία ήταν διαφορετική, μοναδική.

Ονομάστηκαν Κβάζαρς (Quasars), δηλαδή Quasi-stellar-radio-sources ή “σχεδόν αστρικές ραδιοπηγές”.

Η λύση στο αίνιγμα των Κβάζαρς

Maarten Schmidt is a Dutch astronomer who, in 1963, recognized that quasars are located in the very distant universe, and therefore must be extremely powerful energy sources.

Ήταν ο αστρονόμος Maarten Scmidt που έδωσε τη λύση στο αίνιγμα. Συνειδητοποίησε ότι οι περίεργες φασματικές γραμμές που έβλεπε δεν ήταν από κάποιο καινούργιο, εξωτικό χημικό στοιχείο, αλλά από το γνωστό μας υδρογόνο, απλώς ήταν πάρα πολύ μετατοπισμένες πάνω στο φάσμα. Εν γένει, η θέση των φασματικών γραμμών είναι μεν συγκεκριμένη ανάλογα με το χημικό στοιχείο, μπορούν όμως να εμφανίζονται ελαφριά μετατοπισμένες αν η αστροφυσική πηγή κινείται με μεγάλες ταχύτητες μακριά από εμάς και κατά συνέπεια βρίσκεται σε πολύ μεγάλη απόσταση από τον παρατηρητή. Στην περίπτωση του 3C273, η μετατόπιση ήταν ακραία, υποδεικνύοντας μια απόσταση της τάξης των 3 δισεκατομμυρίων ετών φωτός μακριά από το ηλιακό μας σύστημα! Οι Κβάζαρς ήταν τα πιο απομακρυσμένα αντικείμενα που είχαν ποτέ παρατηρηθεί.

Light from the most distant quasar yet seen reveals details about the chemistry of the early universe. Credit: ESO/M. Kornmesser

Φυσικά, στην Αστροφυσική, όπως και σε κάθε άλλη επιστήμη, μία απάντηση συνήθως εγείρει πολλαπλά καινούργια ερωτήματα. Και στην περίπτωση των Κβάζαρς αυτά ήταν αρκετά και αποτελούσαν ισχυρή πρόκληση για τις υπάρχουσες θεωρείς. Για να βρίσκεται ο 3C273 τόσο μακριά κι όμως να είναι ορατός από τη Γη, σήμαινε ότι παρήγαγε τεράστια ποσά λαμπρότητας. Για την ακρίβεια, έπρεπε να εκπέμπει φως όσο 2 τρισεκατομμύρια άστρα σαν τον Ήλιο, ξεπερνώντας ακόμα και τη λαμπρότητα ολόκληρου του Γαλαξία μας κατά εκατοντάδες φορές. Κι επειδή η ταχύτητα του φωτός είναι πεπερασμένη και κατά συνέπεια όσο πιο μακριά κοιτάμε τόσο πιο πίσω στον χρόνο κοιτάμε, αυτοί οι κοσμικοί “φάροι” προσέφεραν μια εντυπωσιακή ματιά στο πολύ πρώιμο σύμπαν – κι έτσι, ένα παράθυρο στην εξέλιξή του.

Η ανακάλυψη των Κβάζαρς αποτέλεσε την πρώτη ισχυρή αμφισβήτηση της θεωρίας του Στατικού Σύμπαντος του Fred Hoyle. Κατά τον Hoyle, το Σύμπαν υπήρχε πάντα και θα υπάρχει για πάντα με την ίδια μορφή. Παρόλο που διαστέλλεται, η πυκνότητά του δεν αλλάζει, καθώς καινούργια ύλη δημιουργείται διαρκώς και νέοι γαλαξίες αντικαθιστούν τους παλιούς. Οι Κβάζαρς όμως παρατηρούνταν σε μεγάλες αποστάσεις και άρα στο μακρινό παρελθόν, αλλά όχι στην εποχή μας.  Για την ακρίβεια, όταν ακολούθησαν και άλλες ανακαλύψεις παρόμοιων αντικειμένων έγινε φανερό ότι οι Κβάζαρς ήταν τουλάχιστον κατά 100 φορές πιο πολλοί στο παρελθόν από ό,τι τώρα. Εν ολίγοις, οι Κβάζαρς έδειξαν ότι το Σύμπαν αλλάζει. Η ανακάλυψή τους αποτέλεσε πρόβλημα για τη θεωρία του Hoyle, ενισχύοντας έτσι την κοσμολογία τής Μεγάλης Έκρηξης (Big Bang) που πιστεύουμε σήμερα ότι ισχύει για την εξέλιξη του Σύμπαντος. Δεν θα ήταν υπερβολή να πούμε ότι οι Κβάζαρς, πέρα από τα αστροφυσικά ερωτήματα που έθεσαν, επηρέασαν τον τρόπο που σκεφτόμαστε το Σύμπαν ολόκληρο.

Δεν ήταν όμως μόνο οι τεράστιες αποστάσεις των Κβάζαρς που εντυπωσίαζαν τους αστρονόμους της εποχής. Αυτά τα κοσμικά “τέρατα” παρήγαν λαμπρότητα 100 φορές μεγαλύτερη από τους συνήθεις γαλαξίες, όμως όλη αυτή η λαμπρότητα φαινόταν να εκπέμπεται από μια πολύ μικρή περιοχή της τάξης του 1 έτους φωτός, υπερβολικά μικρή αν τη συγκρίνουμε με τις διαστάσεις του Γαλαξία μας που είναι περίπου 100 χιλιάδες έτη φωτός*. Ποιος μηχανισμός θα μπορούσε να παράγει αυτά τα τεράστια ποσά ενέργειας από μια τόσο συμπαγή περιοχή; Ενέργεια εκατονταπλάσια από αυτή ολόκληρου του Γαλαξία, προερχόμενη από μια περιοχή κατά 100 χιλιάδες φορές μικρότερη του Γαλαξία μας. Οι Κβάζαρς έδωσαν τις πρώτες ενδείξεις ότι ζούμε σε έναν κόσμο βίαιων και εκρηκτικών φαινομένων, ακραίων θερμοκρασιών και λαμπροτήτων.

Έκτοτε, πολλοί Κβάζαρς έχουν ανακαλυφθεί, ακόμα πιο λαμπροί από τον 3C273, με ποικίλες ιδιότητες και χαρακτηριστικά, παίρνοντας έτσι και διαφορετικά ονόματα όπως Blazars, BL Lacs, Seyferts κ.ά. Στο σύνολό τους ονομάστηκαν Ενεργοί Γαλαξιακοί Πυρήνες, μια ονομασία που έχει να κάνει με τη φυσική εξήγηση αυτών των αστροφυσικών αντικειμένων.

Ο φυσικός μηχανισμός των Κβάζαρς- Η δύναμη των Μελανών Οπών

This is an artist's impression of a quasar with a supermassive black hole in the distant universe. Credit: Zhaoyu Li/NASA/JPL-Caltech/Misti Mountain Observatory

Λίγα χρόνια αργότερα, οι πρώτες προσεγγίσεις για την ερμηνεία αυτών των αντικειμένων άρχισαν να αναπτύσσονται. Ο Donald Lynden-Bell, ένας πρώην μεταδιδακτορικός ερευνητής του Maarten Schmidt, έδειξε ότι οι Κβάζαρς δεν ήταν άστρα, όπως θεωρούταν αρχικά, αλλά ασυνήθιστοι Γαλαξίες των οποίων η κεντρική περιοχή ήταν εξαιρετικά λαμπρή και βίαιη (εξ ου και το όνομα Ενεργοί Γαλαξιακοί Πυρήνες). Οι Γαλαξίες αυτοί διέφεραν σημαντικά από τον δικό μας διότι το φως που παράγει η κεντρική τους περιοχή είναι τόσο έντονο, ώστε να επισκιάζει το φως όλων των άστρων του Γαλαξία. Αν ανεβαίνατε ένα βράδυ στον λόφο της Ακρόπολης και θέλατε να νιώσετε όπως ένας Κβάζαρ, θα πρεπε να ανάψετε μια λάμπα, μικρή μεν, αλλά τόσο ισχυρή, που το φως της θα κάλυπτε το φως όχι μόνο της Αθήνας, αλλά ολόκληρης της Γης και του ηλιακού μας συστήματος.

Illustration of a young black hole, such as the two distant dust-free quasars spotted recently by the Spitzer Space Telescope. Credit: NASA/JPL-Caltech

Ποια ήταν όμως η μηχανή παραγωγής αυτής της τρομακτικής ενέργειας από μια τόσο μικρή περιοχή; Ο Lynden-Bell έδειξε ακόμα ότι αυτή η τεράστια και βίαιη έκλυση ενεργείας πήγαζε από ένα αστροφυσικό αντικείμενο (στην καρδιά του Γαλαξία) που έχουμε συνηθίσει να σκεφτόμαστε ως σκοτεινό, ήσυχο και αμετάβλητο. Μια υπερμεγέθης και περιστρεφόμενη Μαύρη Τρύπα! Αυτή η Μαύρη Τρύπα είναι υπεύθυνη για την τεράστια λαμπρότητα με τον εξής μηχανισμό: Γύρω από τη Μαύρη Τρύπα υπάρχει ένας δίσκος προσαύξησης, ένας λεπτός δίσκος υλικού που περιστρέφεται και αυτός γύρω από τη μαύρη τρύπα και την “ταΐζει” διαρκώς με άστρα, σκόνη και αέριο. Όσο πιο κοντά στη Μαύρη Τρύπα πάμε, τόσο αυξάνεται η ταχύτητα με την οποία κινείται το υλικό του δίσκου (φτάνοντας τα 10.000 Km/sec), το οποίο λόγω τριβής θερμαίνεται σε τρομακτικές θερμοκρασίες της τάξης του ενός εκατομμυρίου βαθμών Kelvin (ο Ήλιος μας, για παράδειγμα, έχει θερμοκρασία γύρω στους 5.000 βαθμούς Kelvin). Λόγω της θέρμανσής του σε αυτές τις ακραίες θερμοκρασίες, το υλικό του δίσκου ακτινοβολεί.

Η εντυπωσιακή δομή των Κβάζαρς δεν σταματά εδώ. Δύο πίδακες υλικού εκτοξεύονται από την περιοχή της Μελανής Οπής που κινούνται με ταχύτητα κοντά σε αυτή του φωτός, είναι εξαιρετικά εστιασμένοι και λεπτοί και συχνά τόσο μεγάλοι, που μπορεί να εκτείνονται και πέρα από τον ίδιο τον Γαλαξία. Η εστίασή τους είναι εκπληκτική, μοιάζει σαν να εκτοξεύουμε νερό από ένα λάστιχο κήπου και αυτό να φτάνει μέχρι τον μακρινότερο πλανήτη του ηλιακού μας συστήματος κι ακόμη παραπέρα. Δείτε, για παράδειγμα, τους σχετικιστικούς πίδακες του Ενεργού Γαλαξία Hercules A. Η μελανή οπή, ο δίσκος και οι πίδακες αποτελούν τα κύρια συστατικά αυτής της τρομακτικής μηχανής παραγωγής ενέργειας που βρίσκεται στο κέντρο των ενεργών γαλαξιών και τους καθιστά ορατούς από τόσο μεγάλες αποστάσεις. Και, από ό,τι φαίνεται, οι Μελανές Οπές, όταν υπάρχει γύρω τους άφθονο “καύσιμο” όπως το υλικό του δίσκου, δεν είναι καθόλου σιωπηλές και σκοτεινές, αλλά -εν αντιθέσει- αποτελούν τις πιο βίαιες και ακραίες μηχανές παραγωγής ενέργειας και ακτινοβολίας.

Οι Κβάζαρς άνοιξαν το πρώτο παράθυρο παρατήρησης του μακρινού και πρώιμου Σύμπαντος, μας έδειξαν ότι το Σύμπαν είναι γεμάτο από βίαια και εκρηκτικά φαινόμενα, έδωσαν ώθηση στην κοσμολογία της Μεγάλης Έκρηξης και απέδειξαν έμμεσα την ύπαρξη των υπερμεγεθών Μελανών Οπών. Σύμφωνα μάλιστα με κάποια εξελικτικά σενάρια, είναι πιθανό και οι “συνήθεις” Γαλαξίες όπως ο δικός μας να περάσαν από μια τέτοια ενεργή φάση, ώσπου το υλικό γύρω από την κεντρική Μελανή Οπή τελείωσε και η εκπληκτική αυτή μηχανή “έσβησε”, αφήνοντας πίσω της έναν “κανονικό” Γαλαξία, που το φως του αποτελεί απλά το άθροισμα του φωτός που ακτινοβολούν τα άστρα τους. Ίσως οι Κβάζαρς να είναι η εφηβική περίοδος όλων των Γαλαξιών.

(*)Έτος φωτός: Μονάδα μέτρησης μεγάλων αποστάσεων στην Αστροφυσική. Αντιστοιχεί στην απόσταση που διανύει το φως όταν ταξιδεύει στο κενό για ένα έτος και ισούται περίπου με 9,5 τρισεκατομμύρια χιλιόμετρα. Αυτό σημαίνει ότι αν θέλαμε, για παράδειγμα, να διασχίσουμε το Γαλαξία μας, που έχει διάμετρο 100.000 έτη φωτός, θα έπρεπε να ταξιδεύουμε με την ταχύτητα του φωτός για 100 χιλιάδες χρόνια.

Εύα Λέφα,  Διδάκτωρ Αστροφυσικής του Πανεπιστημίου της Χαιδελβέργης.

Πηγή: www.avgi.gr

«Κακή σύμπτωση» η εξαφάνιση των δεινοσαύρων. Dinosaur asteroid hit 'worst possible place'

Ο αστεροειδής που προκάλεσε την εξαφάνιση των δεινοσαύρων έπεσε στο χειρότερο σημείο όπου θα μπορούσε να πέσει στη Γη, λένε επιστήμονες. Artwork: The impact hit with the energy equivalent to 10 billion Hiroshima bombs. BARCROFT PRODUCTIONS/BBC

Όλα τα μέχρι τώρα ευρήματα σχετικά με τον αστεροειδή που πέφτοντας στη Γη, οδήγησε στην εξαφάνιση των δεινοσαύρων συγκεντρώθηκαν σε ένα ντοκιμαντέρ που προβάλλεται από το βρετανικό δίκτυο BBC. Σύμφωνα με τους επιστήμονες που το παρουσιάζουν, η πτώση του αστεροειδούς και η καταστροφή που προκάλεσε μπορούν να αποδοθούν στην «κακιά ώρα»: αν δεν είχε πέσει τη συγκεκριμένη χρονική στιγμή στο συγκεκριμένο σημείο, ίσως όλα σήμερα να ήταν διαφορετικά.

Η μέρα που πέθαναν οι δεινόσαυροι

Documentary investigating the greatest vanishing act in the history of our planet - the sudden disappearance of the dinosaurs 66 million years ago.

Το ντοκιμαντέρ με τίτλο «The Day the Dinosaurs Died» βασίζεται σε μεγάλο βαθμό στις έρευνες της επιστημονικής ομάδας που μελετά για πρώτη φορά δείγματα πετρωμάτων από τον πυθμένα του Κόλπου του Μεξικού – δηλαδή από τον εσωτερικό δακτύλιο του κρατήρα που «άνοιξε» ο αστεροειδής πέφτοντας πριν από 65 εκατομμύρια χρόνια στις ακτές της χερσονήσου του Γιουκατάν, κοντά στο Τσικχουλούμπ.

The fractured rocks were subjected to immense pressures. BARCROFT PRODUCTIONS/BBC

Τα ευρήματα που έρχονται σιγά σιγά στο φως δείχνουν, όπως τονίζουν οι επιστήμονες, ένα και μόνο πράγμα: ότι ο… ουρανοκατέβατος βράχος των 15 χλμ. δεν θα μπορούσε να είχε πέσει σε χειρότερο σημείο επάνω στη Γη. Καθώς τα νερά ήταν ρηχά στη συγκεκριμένη περιοχή, οι κολοσσιαίες ποσότητες θείου που παρήχθησαν από την εξάτμιση του γύψου και των άλλων πετρωμάτων του εδάφους εκλύθηκαν μαζικά στην ατμόσφαιρα. Έτσι ήρθαν να εντείνουν και να παρατείνουν σημαντικά την περίοδο του «πλανητικού χειμώνα» που προκάλεσαν τα βαριά νέφη από τις πυρκαγιές που ξέσπασαν με την πτώση του αστεροειδούς.

The outer rim (white arc) of the crater lies under the Yucatan Peninsula itself, but the inner peak ring is best accessed offshore. NASA

«Αυτή είναι η μεγάλη ειρωνεία στην όλη ιστορία. Γιατί τελικά δεν ήταν το μέγεθος του αστεροειδούς, η κλίμακα της έκρηξης ή ακόμη και η πλανητική εμβέλειά της αυτά που εξαφάνισαν τους δεινοσαύρους. Ήταν το πού σημειώθηκε η πρόσκρουση» δήλωσε στο BBC ο βιολόγος Μπεν Γκάροντ ο οποίος παρουσιάζει το ντοκιμαντέρ μαζί με την ανθρωπολόγο και οστεοαρχαιολόγο Άλις Ρόμπερτς. «Αν ο αστεροειδής είχε χτυπήσει μερικές στιγμές νωρίτερα ή αργότερα θα μπορούσε, αντί να προσκρούσει σε ρηχά παράκτια νερά, να πέσει στον βαθύ ωκεανό».

Όλα μπορεί να ήταν αλλιώς

Co-lead scientists Jo Morgan (Imperial College London) and Sean Gulick (University of Texas). MAX ALEXANDER/B612/ASTEROID DAY

Αν ο αστεροειδής είχε πέσει στα βαθιά, η κατάσταση θα ήταν περισσότερο διαχειρίσιμη, εξήγησε ο κ. Γκάροντ. «Μια πρόσκρουση εκεί δίπλα στον Ατλαντικό ή στον Ειρηνικό ωκεανό θα σήμαινε πολύ λιγότερα εξατμισμένα πετρώματα, συμπεριλαμβανομένου του δολοφονικού γύψου. Το νέφος θα ήταν λιγότερο πυκνό και το φως του ήλιου θα μπορούσε να φθάσει στην επιφάνεια του πλανήτη, κάτι το οποίο σημαίνει ότι τα όσα ακολούθησαν θα μπορούσαν να είχαν αποφευχθεί» τόνισε. «Σε εκείνον τον ψυχρό, σκοτεινό κόσμο η τροφή εξαντλήθηκε στους ωκεανούς μέσα σε μια εβδομάδα και λίγο μετά και στην ξηρά. Μη έχοντας να φάνε τίποτε πουθενά στον πλανήτη οι τρομεροί δεινόσαυροι είχαν ελάχιστες πιθανότητες επιβίωσης».

Alice visited a New Jersey quarry with palaeontologist Ken Lacovara. BARCROFT PRODUCTIONS/BBC

Ο Μπεν Γκάροντ έμεινε πέρυσι την άνοιξη στις εγκαταστάσεις της εξόρυξης πυρήνων πετρωμάτων από τον εσωτερικό δακτύλιο του κρατήρα του Τσικχουλούμπ στο Μεξικό ώστε να έχει μια ολοκληρωμένη εικόνα των μελετών που διεξάγουν εκεί οι καθηγητές Τζοάνα Μόργκαν από το Imperial College του Λονδίνου και Σον Γκούλικ από το Πανεπιστήμιο του Τέξας. Η Άλις Ρόμπερτς επισκέφθηκε θέσεις απολιθωμάτων στην αμερικανική ήπειρο για να δει πώς η ζωή επηρεάστηκε από την πρόσκρουση. Η πρώτη προβολή του «The Day the Dinosaurs Died» ήταν προγραμματισμένη για τις 23.00 (21.00 ώρα Αγγλίας) της Δευτέρας 15ης Μαΐου του 2017 από το κανάλι BBC 2 ενώ στη συνέχεια θα είναι διαθέσιμο για μια εβδομάδα στο iPlayer του BBC.

Πηγές: BBC News - http://www.tovima.gr/science/technology-planet/article/?aid=879988

Τεράστια κύματα λάβας σαρώνουν τον δορυφόρο Ιώ του Δία. Enormous lava waves spotted on Jupiter moon Io

Geological forces unleash waves on fourth largest Jovian moon, where hugely powerful active volcano has produced 8,300 square mile dent in the surface. Jupiter’s moon, Io, has such violent volcanic activity that clouds of sulphur and sulphur dioxide are blasted 300 miles into the sky. Photograph: AP

Αμερικανοί αστρονόμοι για πρώτη φορά παρατήρησαν δύο τεράστια κύματα λάβας, το καθένα μεγάλο όσο η Ουαλία, να σαρώνουν από αντίθετες κατευθύνσεις τον μεγάλο ενεργό ηφαιστειακό κρατήρα Λόκι Πατέρα του δορυφόρου Ιώ του Δία.

On March 8, 2015, Jupiter’s moon Europa passed in front of Io, allowing detailed mapping of the bright volcanic crater called Loki Patera (upper left). (Katherine de Kleer image.)

Η Ιώ είναι το πιο ηφαιστειακά ενεργό σώμα του ηλιακού μας συστήματος. Ο κρατήρας Λόκι Πατέρα, διαμέτρου 200 χιλιομέτρων, είναι ουσιαστικά μια λίμνη λιωμένης λάβας, η οποία κατά περιόδους σαρώνεται από καυτά κύματα.

A simulation of two resurfacing waves sweeping around Loki Patera at different rates and converging in the southeast corner. (Katherine de Kleer video)

Οι ερευνητές του Πανεπιστημίου της Καλιφόρνια-Μπέρκλεϊ και του Εργαστηρίου Αεριοπροώθησης (JPL) της NASA, που έκαναν τη σχετική δημοσίευση στο περιοδικό "Nature", χρησιμοποίησαν το τηλεσκόπιο Large Binocular Telescope της Αριζόνα για να τραβήξουν υπέρυθρες φωτογραφίες, που αποκαλύπτουν τις διαφορές θερμοκρασίας στην επιφάνεια του δορυφόρου (από μείον τρεις βαθμούς σε 56 βαθμούς Κελσίου), καθώς επεκτείνονται σταδιακά τα κύματα της λάβας.

Animation of Europa sweeping across Loki Patera and obscuring different portions of its floor. The lower panels show the infrared intensity of the lava lake as a function of time as it is covered (ingress) and uncovered (egress) by Europa. The red curve is the best-fit map to the observations. (Katherine de Kleer video)

Σύμφωνα με τους υπολογισμούς, τα κύματα προχωρούσαν με ταχύτητα ενός έως δύο χιλιομέτρων τη μέρα. Δημιουργούνται όταν η λάβα στην επιφάνεια της λίμνης ψύχεται, στερεοποιείται και βυθίζεται, προκαλώντας έτσι κύματα λιωμένου μάγματος να εξαπλώνονται στην επιφάνεια της λίμνης.

A heat map of Io’s lava lake Loki Patera, showing how the surface is cooler in the northwest (1 and 2) where the lava overturn began, and hottest in the southeast (3), where the hotter magma was more recently exposed. The entire lake surface overturned in about three months time. Katherine de Kleer graphic.

Αυτή η διαδικασία διαρκεί για μήνες, έπειτα σταματά και ξαναρχίζει μετά από περίπου 18 μήνες. Αυτός ο μηχανισμός εξηγεί και την περιοδική αυξομείωση της φωτεινότητας της λίμνης Λόκι Πατέρα.

Πηγές: www.amna.gr - Berkeley News

Μια σύνθεση τζαζ από το σύστημα εξωπλανητών ΤRAPPIST-1. Exoplanet Puzzle Cracked by Jazz Musicians

A system of seven Earth-like exoplanets appeared to be unstable. Now their orbits have been rewritten in the music of the spheres.

Πριν από τρεις μήνες περίπου ανακοινώθηκε η ανακάλυψη του πλανητικού συστήματος TRAPPIST-1, το οποίο διαθέτει επτά εξωπλανήτες στο μέγεθος της Γης. Το σύστημα απέχει περίπου 40 έτη φωτός από τη Γη και βρίσκεται στον Αστερισμό του Υδροχόου. Τουλάχιστον τρεις από αυτούς τους εξωπλανήτες μπορεί να διαθέτουν ωκεανούς νερού στην επιφάνειά τους, συνεπώς θεωρούνται  ιδανικοί «στόχοι» για την αναζήτηση εξωγήινης ζωής στο μέλλον.

Ο Daniel Tamayo από το Πανεπιστημίου του Toronto και οι συνεργάτες του μελέτησαν τις συντονισμένες τροχιές των πλανητών του πολύπλοκου συστήματος TRAPPIST-1. Οι πλανήτες ενός συστήματος λέμε ότι κινούνται σε «συντονισμένες» τροχιές» όταν οι λόγοι των περιόδων περιφοράς τους έχουν το ιδιαίτερο χαρακτηριστικό να βρίσκονται πολύ κοντά σε αναλογίες ακεραίων αριθμών (π.χ. 3:2, 4:3). Υπολόγισαν ότι το σύστημα σε περίπου ένα εκατομμύριο χρόνια θα γίνει ασταθές, ένα χρονικό διάστημα πολύ μικρότερο από τα δισεκατομμύρια έτη που πέρασαν από τον σχηματισμό του! Σε μια νέα δημοσίευση οι προσομοιώσεις τους δείχνουν ότι τελικά το σύστημα θα παραμείνει σταθερό για περίπου 50 εκατομμύρια χρόνια. Όμως ακόμα κι αυτό το νούμερο δεν μπορεί εξηγήσει το γιατί εμείς βλέπουμε ακόμα μια σταθερή διάταξη.

Ενώ λοιπόν ο Tamayo επεξεργαζόταν τις προσομοιώσεις του για το εξωπλανητικό σύστημα TRAPPIST-1, προσεγγίστηκε από τον Matt Russo, έναν συνάδελφο ερευνητή αλλά και κιθαρίστα της τζαζ, ο οποίος παρατήρησε ότι οι συντονισμοί του TRAPPIST-1 έδειχναν οικείοι με την μουσική θεωρία. Έτσι, οι Tamayo, Russo, και ο μουσικός Andrew Santaguida συνεργάστηκαν μεταξύ τους για να μετατρέψουν τις κινήσεις των εξωπλανητών του συστήματος TRAPPIST-1 σε μουσική σύνθεση.

Ο έβδομος πλανήτης h ολοκληρώνει μια περιφορά γύρω από το άστρο του κάθε 3 εβδομάδες. Αυξάνοντας την συχνότητα περιφοράς του 200 εκατομμύρια φορές και εκφράζοντας την σε ηχητικά κύματα, τότε παίρνουμε τη νότα ντο. Στη συνέχεια, εφόσον ο λόγος των περιόδων των εξωπλανητών είναι γνωστός (και μάλιστα σε αναλογία ακεραίων αριθμών), η συχνότητα περιφοράς του κάθε εξωπλανήτη αντιστοιχείται με κάποια νότα του πενταγράμμου. Όλες αυτές οι νότες μαζί σχηματίζουν την ματζόρε ένατη συγχορδία.

Στη συνέχεια, πρόσθεσαν στην σύνθεση και τον ρυθμό των τυμπάνων, που ακούγονται κάθε φορά που ένας εσωτερικός πλανήτης ξεπερνά τον εξωτερικό του γείτονα – τότε η βαρυτική δύναμη μεταξύ των δυο πλανητών παίρνει την μέγιστη τιμή της. Σε σύγκριση με τα κρουστά που παίζει ένας μουσικός, προκύπτει ένας σουπερ-δημιουργικός ντράμερ που παράγει έναν εντελώς πρωτότυπο ρυθμό. Η ίδια ερευνητική ομάδα σχεδιάζει να κάνει το ίδιο και με τους μεγάλους δορυφόρους του Δία. Αν και εκεί δεν παίρνουμε τον πλούσιο ήχο του συστήματος των εξωπλανητών.

We used a numerical simulation of TRAPPIST-1 to play a piano note every time a planet passes in front of the star (a 'transit') and a drum every time a faster inner planet overtakes its outer neighbour (a 'conjunction'). To assign pitches, we simply scaled up the orbital frequencies by 212 million times to bring them into the human hearing range. The TRAPPIST-1 system is a resonant chain which means that the periods of the planets' orbits are very close to whole number ratios (ex. 3:2, 4:3). This is exactly what makes two musical notes sound consonant when played together and as a result, TRAPPIST-1 creates a beautiful, but slightly twisted harmony. For the same reason, the transits and conjunctions occur in a steady, repeating pattern. The crackling sound heard towards the end is Kepler's K2 lightcurve data of the star's observed brightness sped up by many times. Created by Matt Russo, Dan Tamayo and Andrew Santaguida 2017.

Τελικά το πλανητικό σύστημα TRAPPIST-1, εκτός από το ενδιαφέρον που έχει από δυναμική άποψη, μας δίνει την ωραία και πρωτότυπη σύνθεση που ακούγεται στο βίντεο που ακολουθεί. Ο ήχος κροταλίσματος στο τέλος προκύπτει από την καμπύλη φωτός των δεδομένων της λαμπρότητας του μητρικού άστρου.

Άραγε θα βρεθεί εξωπλανητικό σύστημα που να αναπαράγει μια σύνθεση(*) σαν αυτή που ακούγεται στο φινάλε της ταινίας Whiplash;

(*) «Caravan» σύνθεση των Duke Ellington και Juan Tizol.

Πηγές: https://www.quantamagazine.org/exoplanet-puzzle-cracked-by-jazz-musicians/ - https://physicsgg.me/2017/05/12/

Εξωπλανήτης μοιάζει με «θερμό» Ποσειδώνα. Warm Neptune HAT-P-26b

Ο HAT-P-26b βρίσκεται πιο κοντά στο άστρο του και έχει ατμόσφαιρα με υδρατμούς και εξωτικά νέφη. Καλλιτεχνική απεικόνιση του εξωπλανήτη HAT-P-26b που έχει μέγεθος σαν του Ποσειδώνα αλλά βρίσκεται πιο κοντά στο άστρο του από ό,τι ο γίγαντας αερίων του ηλιακού μας συστήματος. The atmosphere of the Neptune-mass exoplanet HAT-P-26b is unexpectedly primitive, composed primarily of hydrogen and helium. By combining observations from Hubble and Spitzer space telescopes, Wakeford et al determined that, unlike Neptune and Uranus, the exoplanet has relatively low metallicity. Image credit: NASA’s Goddard Space Flight Center

Αμερικανοί και Βρετανοί επιστήμονες ανακάλυψαν μια πρωτόγονη ατμόσφαιρα με υδρατμούς και εξωτικά νέφη γύρω από ένα μακρινό εξωπλανήτη που έχει μέγεθος περίπου όσο και ο Ποσειδώνας του ηλιακού μας συστήματος. Είναι όμως πολύ πιο ζεστός, επειδή περιφέρεται σε τροχιά πιο κοντινή στο άστρο του από ό,τι ο παγωμένος Ποσειδώνας γύρω από τον Ήλιο.

Ένας χρόνος σε τέσσερις μέρες

Ο εξωπλανήτης HAT-P-26b βρίσκεται σε απόσταση περίπου 430 ετών φωτός από τη Γη και ολοκληρώνει μία πλήρη περιφορά γύρω από το άστρο του (η διάρκεια του έτους του) σε μόνο 4,2 γήινες μέρες.

Η ατμόσφαιρά του αποτελείται σχεδόν αποκλειστικά από υδρογόνο και ήλιο, σε ποσότητες πολύ μεγαλύτερες από ό,τι του Ποσειδώνα. Απουσιάζουν σχεδόν τα βαρύτερα χημικά στοιχεία και μέταλλα από την ατμόσφαιρά του, σε σχέση με αυτό που θα περίμεναν οι αστρονόμοι για έναν τόσο μεγάλο πλανήτη. Αυτό μάλλον σημαίνει ότι ο HAT-P-26b σχηματίστηκε κοντύτερα στο μητρικό άστρο του από ό,τι οι αέριοι γίγαντες πλανήτες στο δικό μας ηλιακό σύστημα.

Γκρίζος ουρανός

Οι ερευνητές, με επικεφαλής τον καθηγητή αστροφυσικής Ντέιβιντ Σινγκ του βρετανικού Πανεπιστημίου του Έξετερ και τη Χάνα Γουέικφορντ της αμερικανικής Διαστημικής Υπηρεσίας (NASA), που έκαναν τη σχετική δημοσίευση στο περιοδικό «Science», πραγματοποίησαν τις παρατηρήσεις τους με τα αμερικανικά διαστημικά τηλεσκόπια Hubble και Spitzer.

«Η νέα συναρπαστική ανακάλυψη δείχνει ότι υπάρχει πολύ μεγαλύτερη ποικιλία στις ατμόσφαιρες των εξωπλανητών από ό,τι νομίζαμε προηγουμένως» δήλωσε ο Σινγκ.

Όσο για τον ουρανό του εξωπλανήτη, οι επιστήμονες εκτιμούν ότι υπάρχουν διάσπαρτα ασυνήθιστα σύννεφα όχι υδρατμών αλλά από κάποια άλλη ουσία, που θα δίνει μια γκρίζα και όχι μπλε απόχρωση στον ουρανό.

Πηγές: http://science.sciencemag.org/content/356/6338/628 - http://www.tovima.gr/science/physics-space/article/?aid=879426

Ο νέος γραμμικός επιταχυντής του CERN έτοιμος να μπει στην πρίζα. CERN unveils new linear accelerator

Ο γραμμικός επιταχυντής αποτελεί το πρώτο κρίσιμο βήμα στην “αλυσίδα έγχυσης” σωματιδίων στον LHC, όπως ονομάζουν οι επιστήμονες την προετοιμασία των δεσμών που θα μπουν στη σήραγγα του LHC. Ο λόγος είναι πως αυτό το μηχάνημα αναλαμβάνει την παραγωγή και την αρχική επιτάχυνση των σωματιδίων, ενώ επίσης καθορίζει την ένταση και την πυκνότητα που θα έχουν οι δέσμες. Linac 4, CERN's newest accelerator acquisition since the Large Hadron Collider (LHC), was inaugurated today. (Image: M.Brice/CERN)

Ο Ευρωπαϊκός Οργανισμός Πυρηνικών Ερευνών (CERN) στα γαλλο-ελβετικά σύνορα εγκαινίασε το νέο γραμμικό επιταχυντή του Linac 4. Το νέο απόκτημα θα τροφοδοτήσει με ακτίνες υψηλότερης ενέργειας τον μεγάλο επιταχυντή αδρονίων (LHC), ώστε ο τελευταίος να αυξήσει σημαντικά τη φωτεινότητά του το 2021.

Μετά από μία μακρά περίοδο δοκιμών, ο Linac 4 θα συνδεθεί με τον μεγάλο επιταχυντή LHC, όταν ο τελευταίος τεθεί εκτός λειτουργίας για την καθιερωμένη τεχνική συντήρηση και αναβάθμιση τον χειμώνα της περιόδου 2019-2020.

Ο Linac 4 θα αντικαταστήσει τον γραμμικό επιταχυντή Linac 2, ο οποίος λειτουργεί από το 1978 και θα γίνει πλέον αυτός το πρώτο στάδιο στην αλυσίδα επιταχυντών του CERN, παράγοντας ακτίνες πρωτονίων για μια ευρεία γκάμα πειραμάτων.

Ο γραμμικός επιταχυντής είναι το πρώτο και θεμελιώδες βήμα στην αλυσίδα επιτάχυνσης των σωματιδίων, καθώς σε αυτόν παράγονται τα πρώτα σωματίδια και δέχονται την αρχική επιτάχυνσή τους. Ο Linac 4 έχει μήκος σχεδόν 90 μέτρων (έναντι 27 χιλιομέτρων του LHC), βρίσκεται σε βάθος 12 μέτρων κάτω από την επιφάνεια και χρειάσθηκε σχεδόν δέκα χρόνια για να ολοκληρωθεί, με κόστος περίπου 90 εκατ. ευρώ.

Linear accelerator 4 (Linac 4) is designed to boost negative hydrogen ions to high energies. It is scheduled to become the source of proton beams for the Large Hadron Collider (LHC) after the long shutdown in 2019-2020. Linac 4 will accelerate ions to 160 MeV to prepare them to enter the Proton Synchrotron Booster, which is part of the LHC injection chain. Negative hydrogen ions are pulsed through the accelerator for 400 microseconds at a time. Credit: CERN

Ο Linac 4 θα στέλνει αρνητικά ιόντα υδρογόνου, αποτελούμενα από ένα άτομο υδρογόνου με δύο ηλεκτρόνια, στο σύγχροτρο πρωτονίων (Proton Synchrotron Booster-PSB) του CERN, το οποίο θα επιταχύνει κι άλλο τα αρνητικά ιόντα, ενώ θα απομακρύνει τα ηλεκτρόνιά τους.

Η παραγόμενη ακτίνα του Linac 4 θα έχει ενέργεια έως 160 MeV, υπετριπλάσια σε σχέση με του Linac 2. Αφενός η αύξηση της ενέργειας και αφετέρου η χρήση ιόντων υδρογόνου θα διπλασιάσει την ενέργεια της ακτίνας που θα φθάνει στον μεγάλο επιταχυντή LHC, συμβάλλοντας καθοριστικά στην μελλοντική αύξηση της φωτεινότητας του τελευταίου.

Η φωτεινότητα (luminosity) είναι μια καθοριστική παράμετρος που δείχνει πόσο μεγάλος είναι ο αριθμός των σωματιδίων, τα οποία συγκρούονται σε ένα συγκεκριμένο χρονικό διάστημα. Η μέγιστη φωτεινότητα του LHC σχεδιάζεται να πενταπλασιαθεί έως το 2025, με στόχο τη δημιουργία του «Μεγάλου Επιταχυντή Αδρονίων Υψηλής Φωτεινότητας» (High-Luminosity LHC).

Έτσι, τα πειράματα του LHC θα μπορούν να συλλέξουν περίπου δέκα φορές περισσότερα δεδομένα κατά την περίοδο 2025-2035. Αυτό θα επιτρέψει στους φυσικούς να κάνουν πιο ακριβείς μετρήσεις για τα θεμελιώδη σωματίδια από ό,τι σήμερα και ίσως να ανοίξουν ένα «παράθυρο» σε άγνωστες έως τώρα διαδικασίες της φύσης πέρα από το «Καθιερωμένο Πρότυπο» (Standard Model), όπως η σκοτεινή ύλη και ενέργεια ή οι έξτρα χωροχρονικές διαστάσεις.

Από την άλλη, η τεχνολογία του γραμμικού επιταχυντή Linac 4 αναμένεται να αξιοποιηθεί σε μικρότερα, ακόμη και φορητά μηχανήματα, ώστε να έχει και άλλες πρακτικές εφαρμογές, όπως στη βιοϊατρική έρευνα (π.χ. δημιουργία ισοτόπων για τη διάγνωση του καρκίνου) και στην ανάλυση έργων τέχνης (π.χ. πινάκων στα μουσεία).

Το Λούβρο του Παρισιού είναι το μόνο μουσείο στον κόσμο που ήδη διαθέτει στο υπόγειό του τον δικό του μικρό επιταχυντή. Όταν κλείνει τις Τρίτες, διάφορα έργα τέχνης μεταφέρονται εκεί για ανάλυση, μεταξύ άλλων για να αποκαλυφθεί αν είναι γνήσια, από ποιά υλικά κατασκευάσθηκαν και πόσο παλιά είναι.

Πηγές: CERN press release - http://www.tovima.gr/science/article/?aid=878970

Οι αρχαιότερες ενδείξεις μικροβιακής ζωής στην ξηρά προ 3,48 δισ. Ετών. Earliest Signs of Microbial Life on Land Found in 3.48-Billion-Year-Old Hot Spring Deposits

Η ζωή μπορεί πράγματι να γεννήθηκε σε μία ζεστή λιμνούλα. Επιστήμονες ανακάλυψαν ίχνη απολιθωμάτων της πιο πρώιμης ζωής με «στεριανή» προέλευση. Οι σφαιρικές φυσαλίδες που διασώζονται σε βράχους ηλικίας 3,48 δισεκατομμυρίων ετών στην απομονωμένη περιοχή Πιλμπάρα της Δυτικής Αυστραλίας περιέχουν στοιχεία για τις αρχέγονες μορφές ζωής που εμφανίστηκαν στη Γη. Fossil evidence of early microbial life has been found in ancient hot spring deposits in the Dresser Formation in the Pilbara Craton, Western Australia, that date back approximately 3.48 billion years. A paper reporting this discovery is published in the journal Nature Communications. Spherical bubbles preserved in 3.48 billion-year-old hot spring deposits in the Dresser Formation provide evidence for early microbial life having lived on land. Image credit: University of New South Wales

Πού ήταν η κοιτίδα της ζωής: Στην ξηρά ή μέσα στη θάλασσα; Οι περισσότεροι επιστήμονες τείνουν προς τη δεύτερη εκδοχή, αλλά μια νέα ανακάλυψη γέρνει τη ζυγαριά προς την πρώτη - αν και σίγουρα δεν θα είναι η οριστική απάντηση στο κρίσιμο αυτό ερώτημα.

Επιστήμονες ανακάλυψαν σε πανάρχαια κοκκινωπά ηφαιστειακά πετρώματα της Δυτικής Αυστραλίας ίχνη απολιθωμάτων της πιο πρώιμης ζωής με «στεριανή» προέλευση που έχει βρεθεί μέχρι σήμερα, καθώς χρονολογούνται προ περίπου 3,48 δισεκατομμυρίων ετών.

Την εποχή εκείνη, η συγκεκριμένη περιοχή μπορεί να ήταν ένα μικρό ηφαιστειακό νησί γεμάτο θερμοπηγές και λιμνούλες. Σε κάποια από αυτές ίσως ξεκίνησε η ζωή στη Γη.

Έως σήμερα, οι αρχαιότερες ενδείξεις μικροβιακής ζωής με προέλευση την ξηρά προέρχονταν από απολιθώματα σε πετρώματα της Νότιας Αφρικής με ηλικία 2,7 έως 2,9 δισεκατομμυρίων ετών.

Αν η ανακάλυψη στην κατάξερη και απομονωμένη περιοχή Πιλμπάρα της Αυστραλίας επιβεβαιωθεί, τότε ίσως δικαιώσει τον Κάρολο Δαρβίνο, ο οποίος το 1.871 δήλωσε ότι η ζωή πιθανότατα ξεκίνησε σε κάποια θερμή λιμνούλα της ξηράς και όχι στη θάλασσα.

Οι ερευνητές από την Αυστραλία και τη Νέα Ζηλανδία, με επικεφαλής την γεωεπιστήμονα Τάρα Ντζόκιτς του Πανεπιστημίου της Νέας Νότιας Ουαλίας (UNSW) στο Σίδνεϊ, έκαναν τη σχετική δημοσίευση στο περιοδικό Nature Communications.

Όπως είπε η Ντζόκιτς, «τα συναρπαστικά ευρήματα δεν επεκτείνουν μόνο κατά τρία δισεκατομμύρια χρόνια τις αρχαιότερες ενδείξεις ζωής σε θερμοπηγές, αλλά επίσης δείχνουν ότι η ζωή κατοικούσε στην ξηρά πολύ νωρίτερα, περίπου 580 εκατομμύρια χρόνια παλαιότερα από ό,τι θεωρούσαμε έως τώρα».

Αυτό, πρόσθεσε, «μπορεί να υποδηλώνει την προέλευση της ζωής σε θερμοπηγές γλυκού νερού στην ξηρά μάλλον, παρά την πιο ευρέως διαδεδομένη ιδέα ότι η ζωή αναπτύχθηκε αρχικά στον ωκεανό και μετά προσαρμόσθηκε στην ξηρά».

Αυτές είναι οι δύο κυριότερες σήμερα θεωρίες για το πώς ξεκίνησε η ζωή στον πλανήτη μας: είτε σε υδροθερμικές «καμινάδες» στα βάθη των θαλασσών, είτε σε μια ζεστή λιμνούλα στην ξηρά. Αν όντως ισχύει η δεύτερη θεωρία, τότε αυξάνονται οι πιθανότητες εύρεσης ιχνών ζωής και στον Άρη, όπου έχουν εντοπιστεί γεωλογικές ενδείξεις παλαιότερων θερμοπηγών.

Schematic model of active Dresser hot spring system and its fossilized mineralized remnants. Left: proximal to distal hot spring facies, with spring vent fed by subsurface hydrothermal fluids. Right: preserved sequence of hot spring facies deposits, geographically patchy in nature, with spring vent infilled by late-stage crystallization of barite. Image credit: Djokic et al, doi: 10.1038/ncomms15263

«Τα πετρώματα της Πιλμπάρα έχουν περίπου την ίδια ηλικία με τον φλοιό του Άρη, πράγμα που καθιστά τις πρώην θερμοπηγές του "κόκκινου" πλανήτη τον ιδανικό στόχο για την εύρεση απολιθωμένης ζωής εκεί» δήλωσε ο καθηγητής Βαν Κράνεντοκ, διευθυντής του Αυστραλιανού Κέντρου Αστροβιολογίας και επικεφαλής της Σχολής Βιολογικών Επιστημών και Γεωεπιστημών του UNSW.

Οι ερευνητές έκαναν αναλύσεις που δείχνουν ότι τα πετρώματα στην Πιλμπάρα σχηματίστηκαν στην ξηρά και όχι μέσα στο νερό. Συνεπώς και τα ίχνη των μικροοργανισμών που βρέθηκαν -αλλά όχι τα ίδια τα μικρόβια- όπως οι στρωματόλιθοι (διαστρωματωμένοι γεωλογικοί σχηματισμοί που δημιουργούνται από βακτήρια) και οι φυσαλίδες (πιθανώς μικροβιακής προέλευσης) μέσα σε αυτά τα πετρώματα, εκτιμάται ότι δεν έχουν θαλάσσια αλλά «στεριανή» προέλευση.

Με άλλα λόγια, η ζωή αρχικά μπορεί να γεννήθηκε στην ξηρά και μετά να διείσδυσε στη θάλασσα, από όπου, πολύ πιο εξελιγμένη πια, αναδύθηκε ξανά μετά από δισεκατομμύρια χρόνια.

Τα παλαιότερα ίχνη ζωής στη Γη, ηλικίας περίπου 3,7 δισεκατομμυρίων ετών, πιθανώς είναι αυτά που έχουν βρεθεί σε απολιθώματα στρωματολίθων (κυανοβακτηρίων) στη Γροιλανδία, όπου είχαν δημιουργηθεί σε ρηχή θάλασσα. Στο Κεμπέκ του Καναδά έχουν βρεθεί ακόμη παλαιότερες αλλά λιγότερο σίγουρες ενδείξεις για μικροοργανισμούς ηλικίας 4,28 δισεκατομμυρίων ετών (η ίδια η Γη σχηματίσθηκε πριν από περίπου 4,5 δισ. χρόνια).

Όμως, όπως συμβαίνει πάντα με ανακοινώσεις σχετικά με τόσο πρώιμες ενδείξεις ζωής στη Γη, άλλοι επιστήμονες εκφράζουν επιφυλάξεις για το αν όντως τα ίχνη στα πετρώματα έχουν δημιουργηθεί από μικρόβια (από τη στιγμή που τα ίδια είναι αδύνατο να βρεθούν) ή από άλλες διαδικασίες.

Πηγές: www.amna.gr - https://www.nature.com/articles/ncomms15263