Παγκόσμιο ρεκόρ υπερθέρμανσης νερού από Έλληνες επιστήμονες. World's fastest water heater—100,000 degrees in under a 10th of a picosecond

Ανέβασαν την θερμοκρασία του στους 100.000 βαθμούς Κελσίου. Scientists have used a powerful X-ray laser to heat water from room temperature to 100,000 degrees Celsius in less than a 10th of a picosecond (millionth of a millionth of a second). The experimental setup, which can be seen as the world's fastest water heater, produced an exotic state of water from which researchers hope to learn more about the peculiar characteristics of water. The observations also have practical use for the probing biological and many other samples with X-ray lasers. After about 70 femtoseconds (quadrillionths of a second) most water molecules have already split into hydrogen (white) and oxygen (red). Credit: Carl Caleman, DESY/Uppsala University

Το νερό φαίνεται πως ταιριάζει στους Έλληνες επιστήμονες. Δύο ερευνητές της διασποράς συμμετείχαν σε πρωτοποριακές έρευνες που αφορούν το πιο σημαντικό υγρό του πλανήτη μας.

Ερευνητές από τις ΗΠΑ και την Ευρώπη, μεταξύ των οποίων ένας Έλληνας επιστήμονας της διασποράς, πέτυχαν παγκόσμιο ρεκόρ ταχύτητας θέρμανσης του νερού. Χρησιμοποιώντας ένα ισχυρό λέιζερ ακτίνων-Χ, κατάφεραν να ανεβάσουν τη θερμοκρασία του νερού, από τη θερμοκρασία δωματίου στους 100.000 βαθμούς Κελσίου, μέσα σε μόλις ένα πικοδευτερόλεπτο (εκατομμυριοστό του εκατομμυριοστού του δευτερολέπτου).

Simulated paths of the atoms in the hot plasma. Credit: Carl Caleman, CFEL/DESY/Uppsala University

Με τον τρόπο αυτό, παρήγαγαν μια «εξωτική» μορφή του νερού, την οποία θα μελετήσουν περισσότερο στο μέλλον, ώστε να μάθουν περισσότερα πράγματα για τις ιδιότητές του. Η απότομη θέρμανση του νερού με τις ακτίνες-Χ υψηλής ενέργειας «σπρώχνει» τα ηλεκτρόνια έξω από τα μόρια του νερού, με συνέπεια το νερό να μετατρέπεται αστραπιαία από υγρό σε πλάσμα, μια κατάσταση της ύλης όπου τα ηλεκτρόνια έχουν απομακρυνθεί από τα άτομα, οδηγώντας σε ένα είδος ηλεκτρικά φορτισμένου αερίου.

Παρόλο, όμως, που το νερό μεταμορφώνεται από υγρό σε πλάσμα, διατηρεί την πυκνότητα του υγρού νερού, με αποτέλεσμα να προκύπτει μια «εξωτική» κατάσταση ύλης, που δεν συναντάται με φυσικό τρόπο στη Γη και στην οποία η θερμοκρασία είναι υψηλότερη και από τον πυρήνα της Γης.

Simulation of the movement of the water molecules and atoms in the first 70 femtoseconds of the intense X-ray pulse. The experimental data were used to validate the theoretical modelling of the dynamics. Credit: Carl Caleman, CFEL/DESY and Uppsala University

Οι ερευνητές του γερμανικού ερευνητικού κέντρου-συγχρότρου DESY και του σουηδικού Πανεπιστημίου της Ουψάλα χρησιμοποίησαν για τα πειράματά τους το λέιζερ του επιταχυντή SLAC των ΗΠΑ. Μεταξύ των επιστημόνων, που έκαναν τη σχετική δημοσίευση στο επιστημονικό έντυπο (PNAS), είναι ο Έλληνας Δημοσθένης Σοκαράς, ερευνητής από το 2015 του Εργαστηρίου SLAC του Πανεπιστημίου Στάνφορντ της Καλιφόρνια, ο οποίος έχει αποφοιτήσει από το ΕΜΠ και έχει πάρει το διδακτορικό του από το «Δημόκριτο».

Φως στον «χορό» του νερού

Typically we consider that water molecules in the liquid state move randomly on ultrafast timescales due to thermal fluctuations. Now, scientists have discovered correlated motion in water dynamics on a sub-100 femtoseconds timescale. This appears as 'caging effects' due to buildup of tetrahedral structures upon supercooling. The results are based on a combination of experimental studies using x-ray lasers and theoretical simulations. A schematic of the approach used to capture water dynamics on the ultrafast timescale. If one were able to photograph the molecules in real space with different exposure times, the image would become gradually blurry because of the motion of the molecules. This is done with x-ray scattering in the so-called reciprocal space, where the diffraction pattern is gradually smoother for longer pulse durations. Credit: Stockholm University

Μια άλλη έρευνα, με επικεφαλής έναν Έλληνα φυσικό της διασποράς, τον δρα Φοίβο Περάκη του Πανεπιστημίου της Στοκχόλμης, για πρώτη φορά χρησιμοποίησε ένα ισχυρό λέιζερ ακτίνων-Χ για να αποκαλύψει την υπερταχεία κίνηση των μορίων του υγρού νερού.

Οι ερευνητές από τη Σουηδία, τις ΗΠΑ και τη Γερμανία, που έκαναν τη σχετική δημοσίευση στο Nature Communications, είναι οι πρώτοι που, με τη βοήθεια του επιταχυντικού συγχρότρου SLAC, «φωτογράφησαν» τα κινούμενα μόρια του νερού σε χρονική κλίμακα κάτω των 100 femtoseconds (εκατομμυριοστών του δισεκατομμυριοστού του δευτερολέπτου).

Foivos Perakis - Stockholm University

«Είναι μια τελείως νέα δυνατότητα να μπορούμε να χρησιμοποιούμε τα λέιζερ ακτίνων-Χ για να βλέπουμε την κίνηση των μορίων σε πραγματικό χρόνο. Αυτό μπορεί να ανοίξει ένα τελείως νέο πεδίο ερευνών σε αυτές τις χρονικές κλίμακες», δήλωσε ο Περάκης, ο οποίος έχει αποφοιτήσει από το Τμήμα Φυσικής του Πανεπιστημίου Κρήτης και έχει πάρει το διδακτορικό του από το Ινστιτούτο Φυσικής Χημείας του Πανεπιστημίου της Ζυρίχης.

Πηγές: Ultrafast non-thermal heating of water initiated by an X-ray Free-Electron Laser. Proceedings of the National Academy of Sciences, 2018; http://www.pnas.org/cgi/doi/10.1073/pnas.1711220115 - Coherent X-rays reveal the influence of cage effects on ultrafast water dynamics. Nature Communications, 2018; 9 (1) DOI: 10.1038/s41467-018-04330-5 - http://www.tovima.gr/science/article/?aid=979632 - http://www.desy.de/news/news_search/index_eng.html?openDirectAnchor=1402

Πέταξε το Robofly, το πρώτο ασύρματο ρομποτικό έντομο. The first wireless flying robotic insect takes off

Ανοίγει ο δρόμος για τα microdrones. To power RoboFly, the engineers pointed an invisible laser beam (shown here in red laser) at a photovoltaic cell, which is attached above the robot and converts the laser light into electricity. Credit: Mark Stone/University of Washington

Για πρώτη φορά ένα ρομποτικό έντομο πέταξε για λίγο στον αέρα μόνο του, χωρίς να είναι προσδεμένο σε καλώδιο. Πρόκειται για το Robofly, που έκανε μια μικρή πτήση, αλλά ένα γιγάντιο άλμα όσον αφορά τα ρομπότ.

RoboFly is slightly heavier than a toothpick. Credit: Mark Stone/University of Washington

Τα ιπτάμενα ρομπότ μεγέθους εντόμου, που ουσιαστικά είναι μικροσκοπικά drones (microdrones), κινούνται ανεβοκατεβάζοντας τις μηχανικές φερούγες τους, καθώς είναι πολύ μικρά για να διαθέτουν έλικες όπως τα μεγάλα drones.

Μέχρι σήμερα αυτά τα ρομποτικά έντομα ήσαν συνδεδεμένα με σύρμα με το έδαφος, για να παίρνουν ενέργεια, καθώς τα ηλεκτρονικά εξαρτήματα που τους επιτρέπουν να κινούνται, ήσαν πολύ βαριά για να μπορέσουν τα «έντομα» να σηκωθούν στον αέρα μόνα τους.

The University of Washington engineers who created RoboFly check out their new tiny wireless flying robot. Back row (left to right): Yogesh Chukewad, Sawyer Fuller, Shyam Gollakota; Front row: Vikram Iyer, Johannes James. Credit: Mark Stone/University of Washington

Τώρα, για πρώτη φορά, μηχανικοί του Πανεπιστημίου Ουάσιγκτον, έκοψαν τον «ομφάλιο λώρο» και πρόσθεσαν ένα «εγκέφαλο», επιτρέποντας στο RoboFly να κάνει την πρώτη ασύρματη πτήση του.

To make RoboFly wireless, the engineers designed a flexible circuit (yellow) with a boost converter (copper coil and black boxes at left) that boosts the seven volts coming from the photovoltaic cell into the 240 volts needed for flight. This circuit also has a microcontroller brain (black square box in the top right) that lets RoboFly control its wings. Credit: Mark Stone/University of Washington

Το RoboFly - το οποίο αποτελεί διάδοχο του RoboBee που είχε ένα σύρμα για «λουρί»- είναι λίγο βαρύτερο από οδοντογλυφίδα και κινείται με τη βοήθεια μιας ακτίνας λέιζερ που στέλνεται από το έδαφος. Διαθέτει ένα μικροσκοπικό ηλεκτρονικό «εγκέφαλο» και ένα εξίσου μικρό φωτοβολταϊκό, που μετατρέπει την ενέργεια του λέιζερ σε ηλεκτρισμό, ώστε να μπορεί να κινεί τις φτερούγες του.

Στο μέλλον, το RoboFly θα κινείται με δικές του μικροσκοπικές μπαταρίες αντί με τη βοήθεια της ακτίνας λέιζερ ή θα αντλεί ενέργεια από τα σήματα των ραδιοσυχνοτήτων. Επίσης θα αποκτήσει πιο εξελιγμένο εγκέφαλο και αισθητήρες, ώστε να πλοηγείται αυτόνομα και να αναλαμβάνει διάφορες εργασίες.

Engineers at the University of Washington have created RoboFly, the first wireless flying robotic insect. This might be one small flap for a robot, but it’s one giant leap for robot-kind. Credit: University of Washington

Τέτοια microdrones έχουν πολλά πλεονεκτήματα, καθώς είναι φθηνά και μπορούν εύκολα να τρυπώσουν σε στενά μέρη, όπου είναι αδύνατο να εισχωρήσει ένα μεγάλο drone. Στο μέλλον θα αναλάβουν διάφορες εργασίες, από το να παρακολουθούν γεωργικές καλλιέργειες έως να βοηθάνε σε φυσικές καταστροφές και να ανιχνεύουν διαρροές αερίων (π.χ. μεθανίου).

Πηγές: http://www.washington.edu/news/2018/05/15/robofly/ - http://www.tovima.gr/science/article/?aid=978608

Βρήκαν οξυγόνο 13,3 δισ. έτη φωτός μακριά μας. ALMA Finds Most-Distant Oxygen in the Universe

Διεθνής επιστημονική ομάδα έκανε τη σχετική δημοσίευση στο περιοδικό "Nature". This image shows the galaxy cluster MACS J1149.5+2223 taken with the NASA/ESA Hubble Space Telescope and the inset image is the galaxy MACS1149-JD1 located 13.28 billion light-years away observed with ALMA. Here, the oxygen distribution detected with ALMA is depicted in green. Credit: ALMA (ESO/NAOJ/NRAO), NASA/ESA Hubble Space Telescope, W. Zheng (JHU), M. Postman (STScI), the CLASH Team, Hashimoto et al.

Αστρονόμοι ανακάλυψαν ένα πολύ μακρινό γαλαξία, όπου εκτιμάται ότι άρχισαν να σχηματίζονται άστρα απρόσμενα νωρίς, μόλις 250 εκατομμύρια χρόνια μετά την «Μεγάλη Έκρηξη» (Μπιγκ Μπανγκ) που γέννησε το σύμπαν. Στον ίδιο γαλαξία ανακαλύφθηκε επίσης το πιο μακρινό οξυγόνο που έχει ποτέ ανιχνευθεί στο σύμπαν, σε απόσταση 13,3 δισεκατομμυρίων ετών φωτός. Το προηγούμενο ρεκόρ απόστασης οξυγόνου ήταν τα 13,2 δισεκατομμύρια έτη φωτός από το 2016.

Η ανακάλυψη έγινε με τη βοήθεια των τηλεσκοπίων ALMA και VLT του Ευρωπαϊκού Νοτίου Αστεροσκοπείου (ESO) στη Χιλή. Η διεθνής επιστημονική ομάδα, με επικεφαλής τον Τακούγια Χασιμότο του Εθνικού Αστρονομικού Παρατηρητηρίου της Ιαπωνίας, έκανε τη σχετική δημοσίευση στο περιοδικό "Nature".

This image shows the very distant galaxy MACS1149-JD1, seen as it was 13.3 billion years ago and observed with ALMA. Credit: ALMA (ESO/NAOJ/NRAO), Hashimoto et al.

Ο γαλαξίας είναι ο MACS1149-JD1, ο οποίος -όπως έδειξε η φασματοσκοπική ανάλυσή του- εκπέμπει ένα πολύ αχνό σήμα ιονισμένου οξυγόνου στο υπέρυθρο τμήμα του ηλεκτρομαγνητικού φάσματος. Το σήμα αυτό, που ανιχνεύθηκε από τα επίγεια τηλεσκόπια, εκπέμφθηκε πριν από 13,28 δισεκατομμύρια χρόνια, δηλαδή περίπου 500 εκατομμύρια έτη φωτός μετά το «Μπιγκ Μπανγκ», γεγονός που το καθιστά το πιο μακρινό οξυγόνο που έχει ποτέ παρατηρηθεί από τη Γη.

Η παρουσία αυτού του οξυγόνου είναι ένα σαφές σήμα ότι ήδη πολύ νωρίτερα είχαν αρχίσει να δημιουργούνται και να πεθαίνουν άστρα σε αυτό το γαλαξία. Το οξυγόνο δημιουργείται μόνο μέσα στα άστρα και στη συνέχεια, όταν τα άστρα πεθαίνουν με εκρηκτικό τρόπο ως «σούπερ-νόβα», αυτό απελευθερώνεται σε μεσοαστρικά νεφελώματα αερίων στους γαλαξίες, μαζί με άλλα στοιχεία όπως ο άνθρακας και το άζωτο. 

This video sequence starts with a NASA/ESA Hubble Space Telescope view of the distant galaxy cluster MACS 1149. Up in the corner lies a still more distant object, the galaxy MACS 1149-JD1, seen just 500 million years after the Big Bang. The final image shows recent ALMA imaging of this galaxy. Credit: ALMA (ESO/NAOJ/NRAO), NASA/ESA Hubble Space Telescope, W. Zheng (JHU), M. Postman (STScI), the CLASH Team, Hashimoto et al.

Αναλύοντας το φως το μακρινού γαλαξία, οι αστρονόμοι υπολόγισαν ότι πολλά άστρα του είχαν ήδη ηλικία 300 εκατομμυρίων ετών και εκτίμησαν ότι η αστρογένεση στον MACS-1149-JD1 είχε πιθανότατα ξεκινήσει, όταν το σύμπαν ήταν μόλις 250 εκατομμυρίων ετών.

Artist impression of very young galaxy in the early universe. Credit: NRAO/AUI/NSF; S. Dagnello

Είναι απροσδιόριστη η διάρκεια της περιόδου μετά το «Μπιγκ Μπανγκ», κατά την οποία δεν υπήρχαν καθόλου άστρα στο σύμπαν, συνεπώς δεν υπήρχε ούτε οξυγόνο. Ένα από τα σημαντικότερα ερωτήματα στην αστρονομία είναι πότε ακριβώς δημιουργήθηκαν τα πρώτα άστρα, μια εποχή που ρομαντικά αποκαλείται και «κοσμική αυγή», καθώς διαλύθηκε το έως τότε σκοτάδι των γαλαξιών με το πρώτο φως των άστρων.

Πηγές: ESO - https://public.nrao.edu/news/2018-alma-oxygen-iii/ - http://www.tovima.gr/science/article/?aid=978875

Ο δορυφόρος Ευρώπη του πλανήτη Δία εκτοξεύει στο διάστημα πίδακες νερού. Old Data Reveal New Evidence of Europa Plumes

Οι επιστήμονες αναλύουν στοιχεία από το 1997. Artist’s illustration of Jupiter and Europa (in the foreground) with the Galileo spacecraft after its pass through a plume erupting from Europa’s surface. A new computer simulation gives us an idea of how the magnetic field interacted with a plume. The magnetic field lines (depicted in blue) show how the plume interacts with the ambient flow of Jovian plasma. The red colors on the lines show more dense areas of plasma. Credits: NASA/JPL-Caltech/Univ. of Michigan

Μπορεί το διαστημικό σκάφος Galileo να είναι νεκρό εδώ και 15 χρόνια, όμως έχει ακόμη να προσφέρει πολύτιμες πληροφορίες. Μόλις τώρα οι επιστήμονες, αναλύοντας στοιχεία από το 1997, συνειδητοποίησαν ότι το σκάφος είχε πιθανότατα καταγράψει στο δορυφόρο Ευρώπη του Δία ένα τεράστιο πίδακα νερού που είχε εκτοξευθεί στο διάστημα.

Αυτό ενισχύει την πεποίθηση ότι κάτω από την παγωμένη επιφάνεια της Ευρώπης βρίσκεται ένας εξίσου τεράστιος ωκεανός και ότι σε αυτόν υπάρχουν συνθήκες φιλικές για την ανάπτυξη κάποιων μορφών ζωής. Οι επιστήμονες υποψιάζονται εδώ και χρόνια ότι ένας αλμυρός ωκεανός βρίσκεται κάτω από ένα στρώμα πάγου πάχους 15 έως 25 χιλιομέτρων.

This is Figure 3 from the paper. Caption: Location of the modeled plume on Europa’s surface. a,b, Perspectives from a longitude of 270° W (a) and from above the northern pole (b). The surface features shown on the sphere were extracted from a global map of Europa compiled by the United States Geological Survey. The cyan iso-surface of constant neutral density illustrates the shape and location of the modelled plume, and the magenta traces show the Galileo trajectory. The green ellipse in a indicates the location of a putative plume imaged by Hubble. Credit: Jia et al.

Κατά καιρούς, όπως αποδεδειγμένα συμβαίνει στο δορυφόρο Εγκέλαδο του Κρόνου, φαίνεται πως και η Ευρώπη εκτοξεύει πίδακες αυτού του παγιδευμένου νερού στο διάστημα. Σύμφωνα με μια εκτίμηση, ο ωκεανός της Ευρώπης, βάθους 60 έως 150 χιλιομέτρων, διαθέτει διπλάσιο όγκο νερού από όλους μαζί τους ωκεανούς της Γης.

A view of Europa created from images taken by NASA's Galileo spacecraft in the late 1990s. Credit: NASA/JPL-Caltech/SETI Institute

Όταν τον Δεκέμβριο του 1997 το Galileo είχε κάνει το κοντινότερο πέρασμά του από την Ευρώπη, πετώντας σε απόσταση μόνο 400 χιλιομέτρων από την επιφάνειά της, τα όργανά του κατέγραψαν επί πέντε λεπτά στην ατμόσφαιρά της ασυνήθιστες ενδείξεις τόσο στο μαγνητικό πεδίο, όσο και στην πυκνότητα του πλάσματος σωματιδίων, οι οποίες εκτιμάται ότι προέρχονταν από ένα τέτοιο πίδακα υδρατμών που έφθασε σε ύψος εκατοντάδων χιλιομέτρων.

Οι ερευνητές, με επικεφαλής την ομότιμη καθηγήτρια διαστημικής φυσικής Μάργκαρετ Κίβελσον του Πανεπιστημίου της Καλιφόρνια στο Λος Άντζελες (UCLA), έκαναν τη σχετική δημοσίευση στο περιοδικό αστρονομίας Nature Astronomy.

This 'family portrait' shows a composite of images of Jupiter, including it's Great Red Spot, and its four largest moons. From top to bottom, the moons are Io, Europa, Ganymede and Callisto. Europa is almost the same size as Earth's moon, while Ganymede, the largest moon in the Solar System, is larger than planet Mercury. While Io is a volcanically active world, Europa, Ganymede and Callisto are icy, and may have oceans of liquid water under their crusts. Europa in particular may even harbour a habitable environment. Jupiter and its large icy moons will provide a key focus for ESA's JUICE mission. The spacecraft will tour the Jovian system for about three-and-a-half years, including flybys of the moons. It will also enter orbit around Ganymede, the first time any moon beyond our own has been orbited by a spacecraft. The images of Jupiter, Io, Europa and Ganymede were taken by NASA's Galileo probe in 1996, while the Callisto image is from the 1979 flyby of Voyager. Credit: NASA/JPL/DLR

Η επόμενη αποστολή Europa Clipper της Αμερικανικής Διαστημικής Υπηρεσίας (NASA), που προγραμματίζεται να εκτοξευθεί το 2022 με προορισμό την Ευρώπη, θα διαθέτει τα κατάλληλα όργανα για να μελετήσει τους πίδακες, πράγμα που θα δώσει στους επιστήμονες μια καλύτερη εικόνα για τη σύσταση του υπόγειου ωκεανού της. Περίπου την ίδια εποχή, αναμένεται να εκτοξευθεί και η αποστολή JUICE (Jupiter Icy Moons Explorer) του Ευρωπαϊκού Οργανισμού Διαστήματος (ESA) με προορισμό τα παγωμένα φεγγάρια του Δία Ευρώπη, Γανυμήδη και Καλλιστώ.

Το μεγάλο ερώτημα που πρέπει να απαντηθεί, είναι αν όντως η Ευρώπη, που είχε ανακαλύψει πρώτος ο Γαλιλαίος το 1610 και η οποία έχει το μέγεθος περίπου της Σελήνης με θερμοκρασίες που ποτέ δεν ξεπερνούν τους μείον 160 βαθμούς Κελσίου, είναι φιλόξενη για ζωή.

Πηγές: Evidence of a plume on Europa from Galileo magnetic and plasma wave signatures, Nature Astronomy (2018). nature.com/articles/doi:10.1038/s41550-018-0450-z - NASA - http://www.tovima.gr/science/article/?aid=978062

Βιολόγοι κατάφεραν να μεταφέρουν αναμνήσεις από ένα ζώο στο άλλο. Biologists 'transfer' a memory through RNA injection

Πειράματα πάνω σε θαλάσσια σαλιγκάρια από ερευνητές στις ΗΠΑ. Biologists report they have transferred a memory from one marine snail to another, creating an artificial memory, by injecting RNA from one to another. This research could lead to new ways to treat traumatic memories with RNA -- perhaps a traumatic memory could be altered -- and perhaps new ways to restore lost memories. This is David Glanzman holding a marine snail. Credit: Christelle Snow/UCLA

Βιολόγοι στις ΗΠΑ κατάφεραν να μεταφέρουν μια συγκεκριμένη άσχημη ανάμνηση από ένα θαλάσσιο σαλιγκάρι σε ένα άλλο, δημιουργώντας έτσι στο δεύτερο μια τεχνητή μνήμη.

Η μεταπήδηση της μνήμης έγινε μέσω μεταφοράς του μορίου RNA από το ένα πειραματόζωο στο άλλο, αν και ο ακριβής βιολογικός μηχανισμός που επέτρεψε την «μεταμόσχευση» της μνήμης, δεν είναι ακόμη κατανοητός στους επιστήμονες.

Οι ερευνητές, με επικεφαλής τον καθηγητή βιολογίας Ντέηβιντ Γκλάντζμαν του Πανεπιστημίου της Καλιφόρνια στο Λος Άντζελες (UCLA), που έκαναν τη σχετική δημοσίευση στο επιστημονικό έντυπο eNeuro, δήλωσαν ότι η έρευνα αυτού του είδους μπορεί να ανοίξει νέους δρόμους για τη θεραπεία επώδυνων αναμνήσεων στους ανθρώπους λόγω ψυχικού τραύματος, καθώς και αντίστροφα για την αποκατάσταση χαμένων αναμνήσεων.

«Νομίζω ότι στο, όχι τόσο, μακρινό μέλλον θα μπορούμε να χρησιμοποιούμε το RNA για να μετριάζουμε τις συνέπειες της νόσου Αλτσχάιμερ ή του μετατραυματικού στρες», δήλωσε ο Γκλάντζμαν.

Το RNA είναι κατ’ εξοχήν γνωστό ως ο χημικός αγγελιαφόρος που δημιουργεί πρωτεΐνες και μεταφέρει τις εντολές του DNA σε άλλα σημεία του κυττάρου. Έχει όμως και άλλες σημαντικές λειτουργίες, όπως δείχνει και η νέα μελέτη.

Placing RNA from one sea slug into another appeared to transfer a simple version of a memory, a controversial study finds. DIVEDOG/SHUTTERSTOCK

Οι ερευνητές υπέβαλαν σαλιγκάρια (του είδους Aplysia) σε μια σειρά από ήπια ηλεκτροσόκ, έτσι ώστε τα ζώα να σχηματίσουν μια δυσάρεστη ανάμνηση, με συνέπεια η ουρά τους να συστέλλεται ανακλαστικά κάθε φορά που αισθανόταν ένα άγγιγμα, ακόμη και όταν δεν επρόκειτο πια για ηλεκτροσόκ.

The researchers added RNA to Petri dishes containing neurons extracted from different snails that did not receive shocks. Some dishes had RNA from marine snails that had been given electric tail shocks, and some dishes contained RNA from snails that had not been given shocks. Some of the dishes contained sensory neurons, and others contained motor neurons, which in the snail are responsible for the reflex. NeuroscienceNews.com image

Στη συνέχεια οι επιστήμονες μετέφεραν RNA από αυτά τα σαλιγκάρια σε άλλα που δεν είχαν υποστεί κανένα ηλεκτροσόκ. Τότε και αυτά άρχισαν να συμπεριφέρονται σαν να είχαν περάσει την ίδια άσχημη εμπειρία στο παρελθόν. Όταν κάποιος άγγιζε την ουρά τους, αυτή αντιδρούσε σπασμωδικά από φόβο, σαν να προσπαθούσε να αποφύγει κάτι δυσάρεστο. Το «ρεφλέξ» αυτό δεν ήταν στιγμιαίο, αλλά διαρκούσε έως 40 δευτερόλεπτα.

«Είναι σαν να μεταφέραμε την ανάμνηση», δήλωσε ο Γκλάντζμαν και υποστήριξε ότι οι μνήμες δεν αποθηκεύονται στις συνάψεις των νευρώνων (κάθε νευρώνας έχει αρκετές χιλιάδες συνάψεις), όπως πιστεύεται ευρέως, αλλά στον πυρήνα των νευρώνων. «Αν οι αναμνήσεις αποθηκεύονταν στις συνάψεις, δεν θα υπήρχε κανείς τρόπος το πείραμά μας να πετύχει», όπως είπε.

Παρόλο που το σαλιγκάρι διαθέτει μόνο 20.000 νευρώνες στο κεντρικό νευρικό σύστημά του, ενώ ο άνθρωπος περίπου 100 δισεκατομμύρια, οι κυτταρικοί και μοριακοί μηχανισμοί φαίνεται να είναι πολύ όμοιοι στα σαλιγκάρια και στους ανθρώπους. Αυτό κάνει αισιόδοξους τους επιστήμονες ότι η έρευνά τους θα είναι δυνατό να «μεταφρασθεί» και στους ανθρώπους μελλοντικά.

Πηγές: RNA from Trained Aplysia Can Induce an Epigenetic Engram for Long-Term Sensitization in Untrained Aplysia. eneuro, 2018; ENEURO.0038-18.2018 DOI: 10.1523/ENEURO.0038-18.2018 - http://www.tovima.gr/science/article/?aid=978072

Η ταχύτερα αναπτυσσόμενη μαύρη τρύπα στο σύμπαν. Astronomers find fastest-growing black hole known in space

Μαύρη τρύπα στο σύμπαν καταπίνει μάζα ίση με τον ήλιο ανά δύο μέρες. Astronomers at ANU have found the fastest-growing black hole known in the Universe, describing it as a monster that devours a mass equivalent to our sun every two days. A bright, supermassive black hole. Credit: NASA

Αστρονόμοι στην Αυστραλία ανακάλυψαν την ταχύτερα αναπτυσσόμενη μαύρη τρύπα στο σύμπαν, ένα αχόρταγο τέρας που «καταβροχθίζει» μάζα ισοδύναμη με τον Ήλιο μας κάθε δύο μέρες.

Οι ερευνητές «κοίταξαν» πολύ πίσω στο χρόνο, πάνω από 12 δισεκατομμύρια έτη φωτός, στις απαρχές του σύμπαντος, όταν η υπερμεγέθης μαύρη τρύπα είχε ήδη μέγεθος όσο περίπου 20 δισεκατομμύρια ήλιοι. Η ταχύτητα μεγέθυνσής της είχε ρυθμό 1% κάθε ένα εκατομμύριο έτη.

Οι αστρονόμοι, με επικεφαλής τον δρα Κρίστιαν Γούλφ της Σχολής Αστρονομίας και Αστροφυσικής του Αυστραλιανού Εθνικού Πανεπιστημίου στην Καμπέρα, έκαναν την ανακάλυψη με το τηλεσκόπιο SkyMapper του πανεπιστημιακού Αστεροσκοπείου Siding Spring, με τη βοήθεια και του ευρωπαϊκού διαστημικού τηλεσκοπίου Gaia.

Ανέφεραν ότι «αυτή η μαύρη τρύπα μεγαλώνει τόσο γρήγορα, που λάμπει χιλιάδες φορές πιο φωτεινά από ένα ολόκληρο γαλαξία, εξαιτίας όλων των αερίων που ρουφά καθημερινά».

Όπως είπε ο Γουλφ, «αν είχαμε αυτό το τέρας θρονιασμένο στο κέντρο του δικού μας γαλαξία, θα φαινόταν δέκα φορές πιο φωτεινό από μια πανσέληνο, σαν ένα απίστευτα λαμπρό άστρο που σχεδόν θα έσβηνε όλα τα άλλα στον ουρανό».

A supermassive black hole in the center of the ultra-luminous quasar SMSS J215728.21-360215.1 (J2157-3602 for short) devours a mass equivalent to our Sun every two days and has a total mass of roughly about 20 billion solar masses, according to new research. This image from the VISTA Hemispheric Survey shows the ultra-luminous quasar SMSS J215728.21-360215.1 (center). Image credit: Wolf et al.

Η ενέργεια που εκπέμπεται από αυτή την υπέρλαμπρη μαύρη τρύπα, γνωστή και ως κβάζαρ, είναι κυρίως με τη μορφή υπεριώδους ακτινοβολίας και ακτινοβολίας-Χ. Σύμφωνα με τους ερευνητές, «αν αυτή η μαύρη τρύπα υπήρχε στο κέντρο του γαλαξία μας, πιθανότατα θα είχε καταστήσει αδύνατη τη ζωή στη Γη εξαιτίας των τεράστιων ποσοτήτων ακτίνων-Χ που εκρέουν από αυτήν».

Παραμένει αίνιγμα για τους αστρονόμους πώς είναι δυνατό η εν λόγω μαύρη τρύπα να μεγάλωσε τόσο πολύ μέσα στις πρώτες κιόλας «μέρες» του σύμπαντος. Τα μελλοντικά μεγάλα επίγεια τηλεσκόπια θα χρησιμοποιήσουν αυτές τις πολύ φωτεινές και νεαρές σε ηλικία μαύρες τρύπες για να μετρήσουν καλύτερα το ρυθμό επέκτασης του σύμπαντος.

Πηγές: Discovery of the most ultra-luminous QSO using Gaia, SkyMapper and WISE. arXiv:1805.04317 [astro-ph.GA] arxiv.org/abs/1805.04317 - http://www.anu.edu.au/news/all-news/astronomers-find-fastest-growing-black-hole-known-in-space -  http://www.in.gr/2018/05/15/tech/vrethike-pio-axortagi-mayri-trypa-sto-sympan/ 

Η ατμοσφαιρική ρύπανση δίνει απαντήσεις στην ελληνο-ρωμαϊκή ιστορία. Lead pollution in Greenland ice shows rise and fall of ancient European civilizations

Μια διεθνής επιστημονική ομάδα κάνει μελέτες μέσω Γροιλανδίας. Scientists, historians and economists have used ice samples from the North Greenland Ice Core Project to measure, date and analyze European lead emissions that were captured in Greenland ice between 1100 BC and AD 800. Their results provide new insight for historians about how European civilizations and their economies fared over time. Oskari Porkka / Gilmanshin / Shutterstock / Katie Martin / The Atlantic

Είναι δυνατό να «φωτίσει» κανείς την αρχαία ελληνο-ρωμαϊκή ιστορία μέσω …Γροιλανδίας; Και όμως, ακριβώς αυτό επιχειρεί να κάνει μια νέα διεθνής επιστημονική έρευνα, η οποία μελέτησε τα ίχνη ατμοσφαιρικής ρύπανσης που έχουν «κλειδωθεί» βαθιά μέσα στους αρκτικούς γροιλανδικούς πάγους, προκειμένου να βγάλει συμπεράσματα για τους πολέμους, τις επιδημίες, την άνοδο και την πτώση των πολιτισμών της Ελλάδας, της Ρώμης, της Φοινίκης κ.α.

Πριν από χιλιάδες χρόνια, στην ακμή των πολιτισμών του αρχαίου μεσογειακού κόσμου, οι εκπομπές κυρίως μολύβδου από διάφορες πηγές, όπως η εξόρυξη και το λιώσιμο των μετάλλων, παρασύρθηκαν με τους ανέμους και κατέληξαν στην παρθένα Γροιλανδία, σε απόσταση 4.600 χιλιομέτρων. Εκεί εγκλωβίσθηκαν στους πάγους και διατηρήθηκαν μέχρι σήμερα, μαζί με άλλα αερολύματα όπως σκόνη και σωματίδια.

A Greenland ice core is analyzed. (PNAS)

Οι επιστήμονες είχαν την ιδέα να μελετήσουν αυτό το παγωμένο «αρχείο», εξάγοντας πυρήνες πάγου, για να μάθουν περισσότερα πράγματα για τις συνθήκες στο παρελθόν. Για το σκοπό αυτό, μελέτησαν δείγματα πάγου που προέρχονται από το 1100 π.Χ. (ύστερη Εποχή του Σιδήρου) έως το 800 μ.Χ. (ευρωπαϊκός μεσαίωνας).

Οι ερευνητές του Πανεπιστημίου της Οξφόρδης, του Ινστιτούτου Ερευνών της Ερήμου (DRI) των ΗΠΑ, του Νορβηγικού Ινστιτούτου Μελέτης του Αέρα και του Πανεπιστημίου της Κοπεγχάγης, με επικεφαλής τον αμερικανό καθηγητή υδρολογίας Τζόε ΜακΚόνελ έκαναν τη σχετική δημοσίευση στο επιστημονικό έντυπο της Εθνικής Ακαδημίας Επιστημών των ΗΠΑ (PNAS).

Dr. Monica Arienzo inspects an ice core sample in the ice core lab at the Desert Research Institute in Reno, Nev. Credit: DRI

«Μελετήσαμε μια περίοδο που περιλαμβάνει την άνοδο και την πτώση των ελληνικών και των ρωμαϊκών πολιτισμών. Βρήκαμε ότι η ρύπανση του αέρα από μόλυβδο στη Γροιλανδία αντικατοπτρίζει πολύ καλά γνωστά συμβάντα, όπως επιδημίες, πολέμους, κοινωνικές αναταραχές και αυτοκρατορικές επεκτάσεις στην ευρωπαϊκή αρχαιότητα» δήλωσε ο ΜακΚόνελ.

Οι ερευνητές εκτιμούν ότι οι εκπομπές μολύβδου εκείνης της περιόδου συνδέονται κυρίως με την παραγωγή ασημιού, που ήταν το βασικό υλικό για τα αρχαία νομίσματα. Συνεπώς, κατά τους επιστήμονες, «οι εκπομπές μολύβδου μπορούν να θεωρηθούν αντιπροσωπευτικός δείκτης για τις μεταβολές στη συνολική οικονομική δραστηριότητα». 

Κορινθιακό αγγείο με απεικόνιση των εργαζομένων σκλάβων στα μεταλλεία Λαυρίου. 5ος π.Χ. αιώνας. Esclaves travaillant dans les Mines antiques du Laurion. Peinture sur plaquette en terre cuite corinthienne, Ve siècle av. J-C.

Στη μελέτη γίνεται ειδική αναφορά και στους ατμοσφαιρικούς ρύπους από τα αρχαία μεταλλεία του Λαυρίου στην Αττική.

There’s a lot going on in this chart. It shows the varying amount of lead pollution in the air, as measured from an ice core taken from the NGRIP site in northeastern Greenland. It augments this timeline with major events in Roman history and, after 300 B.C., the silver content of Roman coinage. The letters at the very top signify individual historical events, as follows: A: the Punic Wars, B: the Sertorian War, C: the Civil Wars, D: the final pacification of Gaul and Spain, E: the Antonine plague, F: the Plague of Cyprian, G: the Roman abandonment of Britain, and H: the collapse of the Western Roman Empire. (McConnell, et al. / PNAS)

Η μελέτη δείχνει ότι η ρύπανση από μόλυβδο άρχισε να αυξάνεται αισθητά από το 900 π.Χ., εποχή που συμπίπτει με την εμπορική επέκταση των Φοινίκων από την ανατολική προς τη δυτική Μεσόγειο. Ακολούθησε μια σταδιακή αύξηση της ρύπανσης, με αποκορύφωμα την εποχή της Ρωμαϊκής Αυτοκρατορίας κατά τον πρώτο και δεύτερο αιώνα μ.Χ., την κατ’ εξοχήν εποχή της Pax Romana (Ρωμαϊκής Ειρήνης). Αντίθετα, οι εκπομπές μολύβδου ήσαν πολύ χαμηλότερες (σχεδόν το ένα τέταρτο) κατά τα τελευταία 80 χρόνια της Ρωμαϊκής Δημοκρατίας, μια εποχή οικονομικής κρίσης.

Οι εκπομπές ρύπων αυξομειώνονταν ανάλογα με την πολιτική αστάθεια και τους πολέμους, ενώ εμφάνισαν μεγάλη μείωση στη διάρκεια δύο σοβαρών επιδημιών πανώλους (του Αντωνίνου και του Κυπριανού) κατά τον δεύτερο και τρίτο αιώνα μ.Χ.

Πηγές:  Lead pollution recorded in Greenland ice indicates European emissions tracked plagues, wars, and imperial expansion during antiquity. Proceedings of the National Academy of Sciences, 2018; 201721818 DOI: 10.1073/pnas.1721818115 - http://www.tovima.gr/science/article/?aid=978129