Γαλαξίας-τέρας. New Hubble view of gigantic galaxy

Ο γιγάντιος σπειροειδής γαλαξίας UGC 2885 ίσως και να είναι ο μεγαλύτερος γαλαξίας στο κοντινό μας Σύμπαν. Με διάμετρο που αγγίζει τα 500.000 έτη φωτός, δηλαδή τουλάχιστον 2,5 φορές μεγαλύτερη απ’ αυτήν του Γαλαξία μας, αλλά και με δεκαπλάσιο αριθμών άστρων, ο γίγαντας αυτός βρίσκεται 232 εκατ. έτη φωτός μακριά, στον αστερισμό του Περσέα. This majestic spiral galaxy might earn the nickname the "Godzilla Galaxy" because it may be the largest known in the local universe. Galaxy UGC 2885 may be the largest one in the local universe. It is 2.5 times wider than our Milky Way and contains 10 times as many stars. This galaxy is 232 million light-years away, located in the northern constellation of Perseus. Credit: NASA, ESA, and B. Holwerda (University of Louisville).

Πώς όμως διογκώθηκε τόσο πολύ ο γαλαξίας αυτός;  Παρόλο που σε πολύ μεγάλες κλίμακες ο χώρος μεταξύ των γαλαξιών διαστέλλεται, γνωρίζουμε ότι σε γενικές γραμμές οι γαλαξίες συγκρούονται μεταξύ τους και ότι οι μεγαλύτεροι από αυτούς διευρύνουν την μάζα και το μέγεθός τους, αφομοιώνοντας άλλους, μικρότερους γαλαξίες, σε μία ατέρμονη διαδικασία συγκρούσεων, συγχωνεύσεων και γαλαξιακού κανιβαλισμού.

Στην διαστημική μας «γειτονιά», για παράδειγμα, ο πλησιέστερος σε μας γιγάντιος σπειροειδής γαλαξίας είναι ο γαλαξίας Ανδρομέδα, ο οποίος υπολογίζεται ότι θα συγκρουστεί και εντέλει θα συγχωνευθεί με τον Γαλαξία μας σε περίπου 4 δισ. χρόνια. Γαλαξιακές συγκρούσεις σαν κι αυτές είναι ιδιαίτερα συχνές στην εξελικτική πορεία του Σύμπαντος. Το γεγονός, μάλιστα, ότι σε σχετικά μικρές αποστάσεις η βαρυτική έλξη μεταξύ δύο ή περισσότερων γαλαξιών μπορεί τοπικά να υπερισχύει της κοσμικής διαστολής, είναι και ο βασικός λόγος που οι περισσότεροι γαλαξίες πολύ σπάνια εμφανίζονται απομονωμένοι μέσα στην απεραντοσύνη του Σύμπαντος. Πραγματικά, κάτω από την αμοιβαία βαρυτική τους έλξη συγκροτούν ομάδες και σμήνη, τα οποία περιλαμβάνουν από μερικές δεκάδες μέχρι και μερικές χιλιάδες γαλαξίες.

Για παράδειγμα, ο Γαλαξίας μας, καθώς και οι γαλαξίες της Ανδρομέδας και του Τριγώνου, είναι οι τρεις μεγαλύτεροι γαλαξίες μίας μικρής ομάδας 50 περίπου γαλαξιών, οι οποίοι κάτω από την αμοιβαία τους βαρύτητα συγκροτούν την επονομαζόμενη Τοπική Ομάδα. Πολύ μεγαλύτερο είναι το Σμήνος της Παρθένου, περίπου 54 εκατ. έτη φωτός μακριά, το οποίο ίσως να περιλαμβάνει ακόμη και 2000 γαλαξίες. Το σμήνος αυτό βρίσκεται στον πυρήνα μίας πολύ μεγαλύτερης δομής, που ονομάζεται Τοπικό Υπερσμήνος και αποτελείται από τουλάχιστον 100 ομάδες και σμήνη γαλαξιών, που περιλαμβάνουν και την Τοπική Ομάδα.

Επομένως, πώς μεγάλωσε τόσο πολύ αυτός ο γαλαξίας; Συγχώνευε άραγε σε βάθος χρόνου άλλους μικρότερους γαλαξίες ή απλά απορροφούσε με την βαρυτική του έλξη αέρια από τον μεσογαλαξιακό χώρο σε μία εξίσου αργή και μακραίωνη διαδικασία; Με δεδομένο ότι ο γαλαξίας αυτός βρίσκεται σε μία σχετικά απομονωμένη περιοχή του Διαστήματος, όπου δεν υπάρχουν άλλοι γαλαξίες, οι αστρονόμοι πιθανολογούν ότι η απάντηση είναι η δεύτερη. Η οριστική απάντηση, ωστόσο, θα δοθεί μόνο με την συστηματική παρατήρηση του εκπληκτικού αυτού γαλαξία. Για τον σκοπό αυτό, ο αστρονόμος Benne Holwerda από το Πανεπιστήμιο Louisville στο Κεντάκι και οι συνεργάτες του χρησιμοποιούν ήδη το διαστημικό τηλεσκόπιο Hubble, προκειμένου να καταμετρήσουν τον αριθμό των σφαιρωτών σμηνών που περιφέρονται γύρω του.

Τα σφαιρωτά σμήνη είναι αστρικά σμήνη, τα οποία απαρτίζονται από μερικές δεκάδες χιλιάδες έως και μερικά εκατομμύρια άστρα μεγάλης ηλικίας, συνωστισμένα κάτω από την αμοιβαία βαρυτική τους έλξη σε μία σφαιρική περιοχή, που συνήθως δεν υπερβαίνει τα 150 έτη φωτός. Τα σφαιρωτά σμήνη κατανέμονται με σφαιρικό περίπου τρόπο στην γαλαξιακή άλω που περιβάλλει τον κάθε γαλαξία. Επειδή, μάλιστα, περιλαμβάνουν τόσα πολλά άστρα, η βαρυτική έλξη που αναπτύσσεται μεταξύ τους είναι αρκετά ισχυρή, διασφαλίζοντας έτσι τη συνοχή τους για δισεκατομμύρια χρόνια.

Εάν, λοιπόν, ο UGC 2885 διεύρυνε την μάζα και το μέγεθός του απλά και μόνο απορροφώντας μεσογαλαξιακά αέρια, θα εμπεριέχει έναν συγκεκριμένο, αλλά σχετικά μικρό αριθμό από σφαιρωτά σμήνη. Εάν, αντιθέτως, οι τεράστιες διαστάσεις του γαλαξία αυτού οφείλονται σε αλλεπάλληλα επεισόδια γαλαξιακού κανιβαλισμού, τότε θα πρέπει να περιβάλλεται από πολλά περισσότερα σφαιρωτά σμήνη, τα οποία αιχμαλώτισε από όλους τους μικρότερους γαλαξίες που αφομοίωσε. Η ανάλυση των σχετικών δεδομένων δεν έχει ακόμη ολοκληρωθεί, πιθανότατα όμως να γνωρίζουμε την απάντηση σχετικά σύντομα.

To kickstart the 30th anniversary year of the NASA/ESA Hubble Space Telescope, Hubble has imaged a majestic spiral galaxy. Galaxy UGC 2885 may be the largest known in the local universe. It is 2.5 times wider than our Milky Way and contains 10 times as many stars. Despite its gargantuan size, researchers are calling it a 'gentle giant' because it looks as if it has been sitting quietly over billions of years, possibly sipping hydrogen from the filamentary structure of intergalactic space. This is fuelling modest ongoing star birth at a rate half that of our Milky Way. In fact, its supermassive central black hole is also a sleeping giant; because the galaxy does not appear to be feeding on much smaller satellite galaxies, it is starved of infalling gas. A number of foreground stars in our Milky Way can be seen in the image, identified by their diffraction spikes. The brightest appears to sit on top of the galaxy’s disc, though UGC 2885 is really 232 million light-years farther away. The giant galaxy is located in the northern constellation Perseus. The galaxy has also been nicknamed 'Rubin’s Galaxy', after astronomer Vera Rubin (1928–2016), by Benne Holwerda of the University of Louisville, Kentucky, who observed the galaxy with the Hubble Space Telescope. Researchers are still seeking to understand what led to the galaxy’s monstrous size. One clue is that the galaxy is fairly isolated in space and doesn’t have any nearby galaxies to crash into and disrupt the shape of its disc. Did the monster galaxy gobble up much smaller satellite galaxies over time? Or did it just slowly accrete gas to make new stars? Using Hubble’s exceptional resolution, astronomers are counting the number of globular star clusters in the galaxy’s halo — a vast shell of faint stars surrounding the galaxy. An excess of clusters would yield evidence that they were captured from smaller infalling galaxies over many billions of years.

Η εκπληκτική αυτή φωτογραφία δόθηκε στην δημοσιότητα από την NASA και τον ESA στις 6 Ιανουαρίου, με αφορμή την 30ή επέτειο (στις 24 Απριλίου) από την εκτόξευση του γερασμένου, αλλά θρυλικού πλέον διαστημικού τηλεσκοπίου Hubble. Εκτός από τον γαλαξία UGC 2885, στην φωτογραφία αυτή απεικονίζονται και αρκετά άστρα του Γαλαξία μας, με χαρακτηριστικότερο παράδειγμα αυτή την υπέρλαμπρη φωτεινή πηγή στον δίσκο του γαλαξία, που θυμίζει κάπως μία έκρηξη σουπερνόβα. Στην πραγματικότητα πρόκειται για ένα άστρο του Γαλαξία μας, το οποίο βρίσκεται σε απόσταση μόλις 2.500 ετών φωτός από την Γη και το οποίο παρεμβάλλεται τυχαία ανάμεσα στο τηλεσκόπιο και τον γαλαξία της φωτογραφίας. Πιθανότατα είναι ένα άστρο παρόμοιο, αλλά μεγαλύτερης ηλικίας από τον Ήλιο, καθώς το υδρογόνο στον πυρήνα του πρέπει να εξαντλείται.

Πηγές: https://hubblesite.org/contents/news-releases/2020/news-2020-01?news=true - https://earthsky.org/space/new-hubble-view-gigantic-galaxy-ugc2885-video - https://www.eef.edu.gr/el/arthra/galaksias-teras/

Οι αμμόλοφοι δεν σχηματίζονται τυχαία. Sand dunes can 'communicate' with each other

Mondrian, Dune II, 1909. Βρετανοί ερευνητές μελέτησαν τις κινήσεις των αμμόλοφων με στόχο να κατανοήσουν με ποιον τρόπο αυτοί σχηματίζονται. Even though they are inanimate objects, sand dunes can 'communicate' with each other. A team from the University of Cambridge has found that as they move, sand dunes interact with and repel their downstream neighbors.

Έχετε αναρωτηθεί ποτέ βλέποντας φωτογραφίες μιας ερήμου εάν ο σχηματισμός των αμμόλοφων γίνεται τυχαία ή εάν «κρύβεται» κάποια λογική πίσω από την εμφάνιση του ξηρού επιβλητικού τοπίου;

Μία ομάδα επιστημόνων από το Πανεπιστήμιο του Κέιμπριτζ έθεσε το ίδιο ερώτημα και με μία σειρά πειραμάτων, τα αποτελέσματα των οποίων δημοσιεύτηκαν στην επιστημονική επιθεώρηση «Physical Review Letters», απέδειξε ότι καθώς οι αμμόλοφοι παρασύρονται από το νερό αλληλεπιδρούν με τους γειτονικούς αμμόλοφους απωθώντας τους. Η αλληλεπίδραση αυτή οδηγεί στο σχηματισμό συγκεκριμένων μοτίβων άμμου.

Αποκρυπτογραφώντας τις κινήσεις

As they move, sand dunes interact with and repel their downstream neighbors, according to a new study published in the journal Physical Review Letters. Using an experimental dune’ racetrack,’ the study authors observed that two identical dunes start out close together, but over time they get further and further apart; this interaction is controlled by turbulent swirls from the upstream dune, which push the downstream dune away. Sand dunes. Image credit: Nicola Giordano.

Μέχρι σήμερα οι ερευνητές γνώριζαν ότι οι αμμόλοφοι αλλάζουν θέση εξαιτίας φυσικών παραγόντων όπως ο αέρας ή το νερό, αλλά δεν κατανοούσαν με ποιον τρόπο σχηματίζονται συγκεκριμένα μοτίβα, όπως αμμόλοφοι με όμοια απόσταση ο ένας από τον άλλον. Κλειδί για την κατανόηση αυτής της γνώσης είναι η μελέτη του τρόπου με τον οποίο η αλλαγή της μορφής ενός αμμόλοφου επηρεάζει τη μορφή ενός γειτονικού.

«Υπάρχουν διαφορετικές υποθέσεις για την αλληλεπίδραση των αμμόλοφων», εξήγησε σε σχετικές δηλώσεις του ο διδακτορικός φοιτητής και πρώτος συγγραφέας της δημοσίευσης Κάρολ Μπάσικ. «Η μία υπόθεση υποστηρίζει ότι αμμόλοφοι διαφορετικού μεγέθους συγχωνεύονται μέχρι να σχηματίσουν έναν τεράστιο αμμόλοφο. Η άλλη υπόθεση υποστηρίζει ότι οι αμμόλοφοι συγχωνεύονται εν μέρει και ανταλλάσσουν άμμο μέχρι το ύψος τους να εξισωθεί και ως εκ τούτου να παρασύρονται από τον αέρα ή το νερό ομοιόμορφα».

Αλληλεπίδραση μέσω στροβιλισμών

Τα αποτελέσματα των ερευνητών ωστόσο δεν επιβεβαίωσαν καμία από αυτές τις υποθέσεις. Αντίθετα, προέκυψε μία καινούρια θεωρία βασισμένη στα εν λόγω αποτελέσματα, σύμφωνα με την οποία καθώς κινείται ένας αμμόλοφος παρασυρμένος από το νερό δημιουργεί στροβιλισμούς στο πίσω μέρος του, οι οποίοι ωθούν τον επόμενο αμμόλοφο να απομακρυνθεί σταδιακά από τον πρώτο. Με αυτόν τον τρόπο σχηματίζονται συγκεκριμένα μοτίβα άμμου.

Για να καταλήξουν σε αυτό το συμπέρασμα, οι ερευνητές σχημάτισαν δύο αμμόλοφους μέσα σε ένα σύστημα ρέοντος νερού. Οι επιστήμονες παρατήρησαν ότι ο πρώτος αμμόλοφος άρχισε να κινείται πιο γρήγορα, όμως σταδιακά επιβραδύνθηκε, ενώ παράλληλα η άμμος του δεύτερου αμμόλοφου άρχισε να κινείται σε κατεύθυνση αντίθετη από αυτή του πρώτου. Τελικά, οι δύο αμμόλοφοι κατέληξαν αντιδιαμετρικά σε μεγάλη απόσταση μεταξύ τους.

Τα επόμενα βήματα των επιστημόνων θα είναι να ποσοτικοποιήσουν αυτές τις κινήσεις χρησιμοποιώντας δορυφορικές εικόνες. Όπως οι ίδιοι υποστηρίζουν, τα αποτελέσματα είναι πολύ σημαντικά για εκτάσεις όπου η μετακίνηση των αμμόλοφων αποτελεί σοβαρό πρόβλημα, όπως στην περίπτωση στενών πορθμών ή περιοχών όπου λόφοι άμμου καλύπτουν το οδικό δίκτυο.

Πηγές: Karol A. Bacik, Sean Lovett, Colm-cille P. Caulfield, Nathalie M. Vriend. Wake Induced Long Range Repulsion of Aqueous Dunes. Physical Review Letters, 2020; 124 (5) DOI: 10.1103/PhysRevLett.124.054501 - http://www.sci-news.com/othersciences/geophysics/sand-dunes-08086.html - https://www.tovima.gr/2020/02/05/science/oi-ammolofoi-de-sximatizontai-tyxaia/

Επιστήμονας εξηγεί με τους νόμους της φυσικής γιατί δεν υπάρχει μετά θάνατον ζωή. There is NO life after death: Scientist insists afterlife is IMPOSSIBLE

Follower of Hieronymus Bosch (Netherlandish, 1450–1516), Christ in Limbo, c. 1575. Ο Sean Carroll, καθηγητής κοσμολογίας και φυσικής στο Ινστιτούτο Τεχνολογίας στην Καλιφόρνια, υποστηρίζει πως δεν υπάρχει μεταθανάτια ζωή και επιχειρεί να το εξηγήσει με κανόνες φυσικής. THERE is NO life after death, according to one well respected physicist who claims humanity has to abandon all fanciful beliefs and focus on what the laws of the universe dictate.

Χρησιμοποιώντας τους νόμους της φυσικής ένας επιστήμονας υποστήριξε πως ο θάνατος αποτελεί το οριστικό τέλος για τη ζωή και ότι δεν υπάρχει κάτι άλλο μετά.

Dr Carroll studied the laws of the universe (Image: GETTY)

Συγκεκριμένα, ο Sean Carroll, καθηγητής κοσμολογίας και φυσικής στο Ινστιτούτο Τεχνολογίας στην Καλιφόρνια, υποστηρίζει πως δεν υπάρχει μεταθανάτια ζωή και επιχειρεί να το εξηγήσει με κανόνες φυσικής. Μιλώντας στην βρετανική εφημερίδα Express τόνισε ότι «οι νόμοι της φυσικής που αποτελούν το θεμέλιο λίθο της ζωής είναι απολύτως κατανοητοί».

Consciousness only exists in the mind (Image: GETTY)

Όπως εξηγεί, για να υπάρξει η πιθανότητα μεταθανάτιας ζωής, η συνείδηση θα πρέπει να διαχωριστεί εντελώς από το φυσικό μας σώμα. Η συνείδηση αποτελείται από άτομα και ηλεκτρόνια. «Οι ισχυρισμοί ότι κάποια μορφή νοητικής δραστηριότητας επιμένει ακόμα και μετά το θάνατό μας, αντιμετωπίζουν αρκετά εμπόδια», αναφέρει ο Κάρολ.

James McCarthy, Through The Afterlife, 2015. He said: “Claims that some form of consciousness persists after our bodies die and decay into their constituent atoms face one huge, insuperable obstacle: the laws of physics underlying everyday life are completely understood, and there's no way within those laws to allow for the information stored in our brains to persist after we die.” For his evidence, Dr Carroll points to the Quantum Field Theory (QFT). In simple terms, the QFT is the belief there is one field for each type of particle.

«Και δεν υπάρχει κανένας τρόπος μέσα σε αυτούς τους νόμους να επιτρέψουμε να διατηρούνται οι πληροφορίες που αποθηκεύονται στους εγκεφάλους μας, αφού πεθάνουμε», προσθέτει, ενώ αποκαλύπτει ότι οι επιστήμονες έχουν προβεί σε πειράματα για μεταθανάτια ζωή, αναφέροντας τη Θεωρία Κβαντικού Πεδίου (Quantum Field Theory).

Sean Carrol, cosmologist and physics professor, explains in simple terms why an afterlife is implausible and highly improbable. People like Eben Alexander who claim proof of an afterlife, have either had hallucinations, or they are charlatans.

Σύμφωνα με αυτή, υπάρχει ένα πεδίο στο σύμπαν για κάθε τύπο σωματιδίου: ένα για όλα τα φωτόνια, ένα για τα ηλεκτρόνια και από ένα για κάθε άλλο είδους σωματιδίου ξεχωριστά. «Αν υπήρχε κάποιο είδος μετά θάνατον ζωής, τα κβαντικά τεστ θα αποκάλυπταν «σωματίδια πνεύματος» ή «δυνάμεις πνεύματος»» αναφέρει χαρακτηριστικά.

Πηγές: https://www.express.co.uk/news/science/848991/life-after-death-what-happens-when-you-die-quantum-physics - https://www.in.gr/2020/02/03/tech/epistimonas-eksigei-tous-nomous-tis-fysikis-giati-den-yparxei-meta-thanaton-zoi/

Η γοητεία και η επικαιρότητα της δαρβινικής επανάστασης. The Darwinian Revolution

Darwin came out with “On the Origin of Species” in 1859. Portrait of Charles Darwin (J. Cameron)

Η παράξενη ιδέα ότι καμία μορφή ζωής δεν είναι αιώνια και αμετάβλητη, αλλά οφείλει συνεχώς να εξελίσσεται στην προσπάθειά της να προσαρμοστεί σε ένα εξίσου ευμετάβλητο περιβάλλον, δεν διατυπώθηκε πρώτη φορά από τον Κάρολο Δαρβίνο. Ο μεγάλος Βρετανός φυσιοδίφης «περιορίστηκε» στο να αποκαλύψει τον βασικό βιολογικό μηχανισμό που εξηγεί τη διαρκή προσαρμογή των έμβιων όντων στο μεταβαλλόμενο περιβάλλον τους και, άρα, τη συνεξέλιξη ζωής και πλανητικού περιβάλλοντος.

Οι «Μηχανές του Νου», συμμετέχοντας στους διεθνείς αλλά και τους τοπικούς εορτασμούς για την «Ημέρα του Δαρβίνου 2020» (Darwin Day 2020), θα παρουσιάσουν όχι μόνο τη γένεση αλλά και τη μέχρι σήμερα πορεία των δαρβινικών ιδεών.

Στο σημερινό άρθρο θα εξετάσουμε την προϊστορία των εξελικτικών ιδεών και τις προϋποθέσεις για την επικράτηση της δαρβινικής θεωρίας της εξέλιξης μέσω της φυσικής επιλογής. Της πληρέστερης δηλαδή επιστημονικής θεωρίας που διαθέτουν, μέχρι σήμερα, οι βιολογικές επιστήμες για να κατανοούν όλα τα ζωικά φαινόμενα. Υπό αυτή την έννοια, η σύγχρονη εξελικτική θεωρία αποτελεί το μοναδικό και αδιαμφισβήτητο επιστημονικό «Παράδειγμα» για το σύνολο της βιολογικής σκέψης και έρευνας.

Και όχι μόνο! Γιατί, όπως θα δούμε στα επόμενα άρθρα, αποτελεί επίσης ένα πολύτιμο πολιτικό εργαλείο για την αντιμετώπιση της μεγάλης πλανητικής κρίσης που αντιμετωπίζουμε, σήμερα, λόγω της ανθρωπογενούς οικολογικής απορρύθμισης που οδηγεί στη μαζική εξαφάνιση πολλών ζωικών και φυτικών ειδών ζωής.

Η έννοια της «εξέλιξης» την εποχή του Δαρβίνου είχε μια εντελώς διαφορετική σημασία. Αναφερόταν περισσότερο σε σκοτεινές θεωρίες προδιαμόρφωσης των έμβιων όντων και συνήθως ταυτιζόταν με ό,τι σήμερα θα ονομάζαμε «εμβρυολογική ανάπτυξη». Με άλλα λόγια, «εξέλιξη» ήταν η χωρικά και χρονικά προδιαγεγραμμένη εκδίπλωση και ανάπτυξη του εμβρύου κατά την κύηση.

Charles Lyell, photograph by Ernest Edwards, 1863, From L. Reeve ed. 1863-6. Credit: Cambridge University Library

Ο πρώτος που χρησιμοποίησε τον όρο «εξέλιξη» με τη σημερινή της σημασία, δηλαδή ως μεταμόρφωση των έμβιων οργανισμών στον χρόνο, ήταν ο Τσαρλς Λάιελ (Charles Lyell 1797-1875), διάσημος Βρετανός γεωλόγος και μέντορας του Δαρβίνου. Όμως, ο Δαρβίνος απέφευγε να χρησιμοποιεί αυτή τη σκοτεινή έννοια της εξέλιξης, επειδή ήταν βεβαρημένη με υπερφυσικές προκαταλήψεις. Ίσως γι’ αυτό στα βιβλία του προτιμούσε, αντί για εξέλιξη, να μιλά για «καταγωγή μέσω τροποποιήσεων».

Όμως, παρά τις δικαιολογημένες επιφυλάξεις του, ο Δαρβίνος αποδείχτηκε ο πραγματικός θεμελιωτής της σύγχρονης εξελικτικής σκέψης. Βέβαια διάφοροι φυσιοδίφες, πολύ πριν από αυτόν ή στην εποχή του, είχαν κάνει σοβαρές παρατηρήσεις και είχαν διατυπώσει κάποιες εικασίες σχετικά με την ύπαρξη εξελικτικών φαινομένων στον έμβιο κόσμο. Ωστόσο, μόνο ο Δαρβίνος κατάφερε να ανακαλύψει τον φυσικό μηχανισμό που επιβάλλει τη διαρκή εξέλιξη των οργανισμών, ώστε να προσαρμόζονται στις αλλαγές του περιβάλλοντός τους.

Η προϊστορία των εξελικτικών ιδεών

Detail of Raphael's painting The School of Athens, 1510–1511. This could be a representation of Anaximander leaning towards Pythagoras on his left.

Η ιδέα της «εξέλιξης» δεν επινοήθηκε από τον Δαρβίνο. Διάφοροι σημαντικοί στοχαστές πριν από αυτόν είχαν διατυπώσει λιγότερο ή περισσότερο ρητά την εικασία ότι τα έμβια όντα μπορούν να αλλάζουν και να μεταμορφώνονται στον χρόνο.

Για παράδειγμα, ο Αναξίμανδρος (610-540 π.Χ.) πρότεινε μια ευφάνταστη ανθρωπογονία, σύμφωνα με την οποία οι πρώτοι άνθρωποι δημιουργήθηκαν από ιχθυόμορφα πλάσματα. Όμως, και άλλοι προσωκρατικοί φιλόσοφοι είχαν κάνει παρόμοιες εικασίες για την αβιοτική προέλευση ή τις μεταμορφώσεις των πρώτων μορφών ζωής.

Plato is depicted in Raphael's The School of Athens anachronistically carrying a bound copy of Timaeus.

Παρά την απλοϊκότητά τους, αυτές οι πρώτες δειλές προσπάθειες να διατυπωθεί μια εύλογη εξήγηση των πολύμορφων εκδηλώσεων της ζωής, δηλαδή μια φυσική ιστορία των έμβιων όντων, επέμεναν στην «αυθόρμητη γένεση» και όχι στη δημιουργία της ζωής από κάποια πάνσοφη θεότητα, όπως, μεταξύ άλλων, θα υποστηρίξει αργότερα ο Πλάτων στον «Τίμαιο». Αυτή η καινοφανής ιδέα περί της ύπαρξης ενός θεϊκού Δημιουργού που έχει σχεδιάσει τα πάντα θα αποτελέσει, κατά την αρχαιότητα, την ταφόπλακα για τις πολύ πρώιμες και ασαφείς εξελικτικές εικασίες των προσωκρατικών.

Μόνο μετά την επικράτηση του χριστιανισμού στη Δύση, ο οποίος κατάφερε να «μεταφράσει» την εβραϊκή θεογονία με όρους πλατωνικής οντολογίας, η βαθύτατα ανατρεπτική αρχαιοελληνική ιδέα ενός αυθόρμητα εξελισσόμενου φυσικού κόσμου θα εγκαταλειφθεί οριστικά. Εξάλλου, για όσους αποδέχονται την ιουδαϊκή-χριστιανική δημιουργία, δεν υπήρχε ο αναγκαίος χρόνος για την εμφάνιση καμίας μορφής εξέλιξης στη φύση: αφού πίστευαν ακράδαντα ότι το σύμπαν δημιουργήθηκε μόλις 4.000 χρόνια π.Χ. και ως πιστοί περίμεναν, από μέρα σε μέρα, την Ημέρα της Κρίσεως.

Galileo Galilei, portrait by Domenico Tintoretto circa 1602-1607

Ωστόσο, κατά τα τέλη του 16ου αιώνα, η Νέα Φυσική Φιλοσοφία θα αρχίσει να αποδομεί αυτή την απολύτως εύτακτη, γεωκεντρική και αμετάβλητη στον χρόνο εικόνα της Φύσης. Με το έργο τους, ο Κοπέρνικος, ο Γαλιλαίος και ο Κέπλερ θα δείξουν ότι η Γη δεν είναι η κορωνίδα της δημιουργίας ή το κέντρο του Κόσμου, αλλά ένας μικρός πλανήτης που περιστρέφεται γύρω από τον Ήλιο.

Τους επόμενους αιώνες, η αποδόμηση των θρησκευτικών δοξασιών θα συνεχιστεί και οι γεωλόγοι, προσπαθώντας να ανασυγκροτήσουν την ιστορία της Γης, θα ανακαλύψουν ότι η ηλικία της είναι πολύ μεγαλύτερη από όσο πίστευαν οι θεολόγοι: όχι 4.000 χρόνια αλλά πάνω από 168.000 χρόνια (σήμερα γνωρίζουμε ότι, στην πραγματικότητα, η Γη σχηματίσθηκε πριν από περίπου 5,5 δισεκατομμύρια χρόνια).

Ακόμη μεγαλύτερη έκπληξη, για τον δυτικό άνθρωπο, ήταν η ανακάλυψη πλήθους φυτών και ζώων που, μέχρι τότε, αγνοούσε παντελώς την ύπαρξή τους. Άγνωστες μορφές ζωής που προοδευτικά ήρθαν στο φως, μετά τις πρώτες μεγάλες εξερευνήσεις, και οι οποίες κανονικά δεν έπρεπε να υπάρχουν, επειδή προφανώς δεν βρίσκονταν στην… «Κιβωτό του Νώε»!

Όμως, κατά τον 18ο αιώνα, η αξιοπιστία των βιβλικών αφηγήσεων κλονίσθηκε επίσης πολύ σοβαρά και από τη συστηματική μελέτη των απολιθωμάτων, τα οποία αποκάλυπταν ένα παντελώς άγνωστο, αλλά απρόσμενα πλούσιο βασίλειο από εξαφανισμένα ζώα και φυτά. Ποιος είχε δημιουργήσει όλα αυτά τα αινιγματικά πλάσματα και γιατί εξαφανίσθηκαν;

Η πρώτη αντίδραση των φυσιοδιφών ήταν να περιγράψουν αυτά τα παράξενα απολιθώματα ζώων ως «ατυχήματα της φύσης» (lusus naturae) ή ως υπολείμματα της ζωής που υπήρχε πριν από τον βιβλικό Κατακλυσμό. Ενώ μια πολύ πιο διασκεδαστική και κακεντρεχής «εξήγηση» ήταν ότι τα απολιθώματα απόκοσμων πλασμάτων είχαν τοποθετηθεί επίτηδες από τον Δημιουργό, για να δοκιμάσει την πίστη των ανθρώπων!

Στις αρχές του 19ου αιώνα, λοιπόν, έγινε σαφές ότι οι καθαρά περιγραφικές και ανιστόρητες εξηγήσεις των περισσότερων φυσιοδιφών ήταν όχι μόνο ανεπαρκείς αλλά και λανθασμένες. Και η ανάγκη για μια εντελώς διαφορετική μεθοδολογική και θεωρητική προσέγγιση θα οδηγήσει προοδευτικά στη μετεξέλιξη της ανιστόρητης φυσιοδιφικής σε εξελικτική ιστορία της φύσης, με άλλα λόγια, σε Εξελικτική Βιολογία.

Jean-Baptiste Lamarck (1744-1829) by Charles Thévenin, 1802.

Ο πρώτος που θα υποστηρίξει ρητά και θα προαγάγει με το έργο του αυτήν τη συγκλονιστική πνευματική μεταστροφή δεν ήταν, όπως συχνά λέγεται, ο Δαρβίνος αλλά ο Λαμάρκ. Ο Γάλλος Jean-Baptiste de Lamarck (1744-1829) όχι μόνο θα διατυπώσει την πρώτη συνεπή και εμπειρικά τεκμηριωμένη επιστημονική θεωρία για την εξέλιξη των έμβιων όντων, αλλά θα βαφτίσει «Βιολογία» την αναδυόμενη, τότε, νέα επιστήμη που θα μελετά όλα τα ζωικά φαινόμενα.

Η θεωρία του Λαμάρκ για τον ενεργό και προοδευτικό μετασχηματισμό των έμβιων όντων στηριζόταν σε δύο βασικές παραδοχές: (α) την «εγγενή τάση» όλων των ζωντανών οργανισμών να τελειοποιούνται για να βρίσκονται σε αρμονία με το περιβάλλον τους και (β) ότι σε αυτή την εγγενή τάση τους για τελειοποίηση, πρωτεύοντα και καθοδηγητικό ρόλο παίζει η προσαρμογή στο περιβάλλον. Πρότεινε μάλιστα και έναν γενετικό μηχανισμό, την κληρονομικότητα των «επίκτητων χαρακτηριστικών», η οποία υποτίθεται ότι εξηγούσε όλες τις εξελικτικές διαδικασίες.

Δυστυχώς, όπως αποδείχτηκε αργότερα, και οι δύο παραπάνω παραδοχές ήταν υπερβολικά προσκολλημένες στις ανθρωπομορφικές προκαταλήψεις του παρελθόντος. Επομένως, ο Λαμάρκ θεωρείται πρόδρομος και όχι πατέρας της σύγχρονης εξελικτικής σκέψης.

The 1859 cover of the Origin of Species

Πριν από 161 χρόνια, στις 24 Νοεμβρίου του 1859, ο Δαρβίνος θα παρουσιάσει δημόσια τη νέα ανατρεπτική θεωρία του περί της εξέλιξης των έμβιων όντων στο βιβλίο του «Περί της καταγωγής των ειδών μέσω της φυσικής επιλογής». Έργο θεμελιώδες και θεμελιωτικό για τη μετέπειτα πορεία όχι μόνο της επιστημονικής αλλά και ευρύτερα της δυτικής σκέψης, αποτελεί αναμφίβολα το πιο διάσημο επιστημονικό βιβλίο όλων των εποχών. Τόσο το «Περί καταγωγής» όσο και τα επόμενα έργα του Δαρβίνου αποτελούν ένα ενιαίο και αρκετά πειστικό επιχείρημα υπέρ της καθολικότητας των βιολογικών μηχανισμών της επιβίωσης και της αναπαραγωγής, που είναι η προϋπόθεση για την εξέλιξη κάθε μορφής ζωής πάνω στη Γη.

Η δαρβινική επανάσταση και το νέο εξελικτικό Παράδειγμα

Some species (a Galápagos variety of short-eared owl) are still evolving, becoming less and less like mainland kin. (Frank J. Sulloway)

Πράγματι, το εξελικτικό επιχείρημα του Δαρβίνου βασίζεται σε μια σειρά από επιστημονικά ελέγξιμες (εμπειρικά και πειραματικά) υποθέσεις:

1) Οι φυσικοί πόροι σε ένα δεδομένο περιβάλλον είναι περιορισμένοι.

2) Τα άτομα ενός πληθυσμού διαφέρουν μεταξύ τους· υπάρχει μεγάλη ποικιλομορφία μεταξύ των ατόμων ενός πληθυσμού, αλλά και μεταξύ των πληθυσμών που ανήκουν στο ίδιο είδος.

3) Αν και ο Δαρβίνος δεν γνώριζε τίποτα για το γενετικό υπόστρωμα αυτής της ποικιλομορφίας ούτε βέβαια και τον ακριβή γενετικό μηχανισμό της κληρονομικότητας, υπέθεσε σωστά ότι τα βασικά χαρακτηριστικά που διαφοροποιούν μεταξύ τους τα άτομα ενός πληθυσμού θα πρέπει να είναι κληρονομήσιμα. Και αποτελεί ειρωνεία ότι, την ίδια περίπου εποχή που ο Δαρβίνος δημοσίευσε τις ιδέες του, ο Μέντελ ανακάλυψε τους βασικούς μηχανισμούς της γενετικής κληρονομικότητας.

Εφόσον και οι τρεις παραπάνω υποθέσεις είναι σωστές, καταλήγει κανείς εύλογα στο συμπέρασμα ότι: αφού οι πόροι του περιβάλλοντος είναι περιορισμένοι και τα άτομα ενός πληθυσμού διαφέρουν μεταξύ τους γενετικά, τότε η επιβίωση στον «αγώνα για την ύπαρξη» δεν είναι καθόλου τυχαία, αλλά εξαρτάται από τα ιδιαίτερα χαρακτηριστικά που επιτρέπουν σε ορισμένα άτομα να είναι καλύτερα προσαρμοσμένα στο δεδομένο περιβάλλον.

Originating on different Islands, Galápagos finch species are notable for distinctive beaks adapted to varying conditions. The birds would help Darwin depict a crucial process-adaptation. (Frank J. Sulloway)

Αυτόν τον αυτόματο μηχανισμό επιλεκτικής επιβίωσης ορισμένων οργανισμών από έναν πληθυσμό ο Δαρβίνος τον αποκάλεσε «φυσική επιλογή» και, όπως απέδειξαν όλες οι μετέπειτα έρευνες, πρόκειται για τον σπουδαιότερο μηχανισμό προώθησης της βιολογικής εξέλιξης.

Έτσι, η εικόνα της εξέλιξης που προκύπτει από το έργο του Δαρβίνου είναι όχι μόνο καινοφανής αλλά και βαθύτατα επαναστατική. Εκεί όπου ένας προδαρβινικός φυσιοδίφης έβλεπε μόνο φυσική αρμονία και σταθερότητα, ένας δαρβινιστής βλέπει ότι ο αγώνας για την επιβίωση και την αναπαραγωγή των οργανισμών εξαρτάται από τις διαφορετικές προσαρμοστικές τους ικανότητες, οι οποίες, σε συνδυασμό με τις περιβαλλοντικές πιέσεις, οδηγούν αναπόφευκτα στην εξέλιξη των οργανισμών.

Τα όρια μεταξύ των διαφορετικών ειδών δεν μπορούν πλέον να θεωρούνται αιώνια και αμετάβλητα, αλλά είναι μάλλον το προϊόν της ιστορίας τους· της ιστορίας των αμοιβαίων και πολύπλοκων αλληλεπιδράσεων μεταξύ των οργανισμών όσο και μεταξύ των οργανισμών με το περιβάλλον τους.

Thomas Huxley by Bassano c. 1883

Πάντως, όπως εγκαίρως είχε επισημάνει ο Τόμας Χάξλεϊ: «Η ιστορία μας διδάσκει ότι η συνήθης μοίρα των νέων αληθειών είναι να ξεκινούν ως αιρέσεις και να καταλήγουν ως προλήψεις, και όπως έχουν σήμερα τα πράγματα, δεν θα ήταν παρακινδυνευμένο να προβλέψει κανείς ότι μετά από είκοσι χρόνια η νέα γενιά, εκπαιδευμένη σύμφωνα με ό,τι γνωρίζουμε σήμερα, θα αντιμετωπίσει τον κίνδυνο να αποδεχτεί τις βασικές θεωρίες της “Καταγωγής των Ειδών” εξίσου αστόχαστα και αναιτιολόγητα με πολλούς σύγχρονούς μας, οι οποίοι πριν από είκοσι χρόνια την απέρριπταν».

Μια πρόβλεψη ιδιαίτερα δυσοίωνη όσο και αναπάντεχη, αν σκεφτεί κανείς ότι διατυπώνεται (το 1880!) από τον πιο παθιασμένο και αποτελεσματικό προπαγανδιστή των νέων εξελικτικών ιδεών, αρετές για τις οποίες ο Χάξλεϊ θα κερδίσει την προσωνυμία «μπουλντόγκ του Δαρβίνου». Όμως, για την άλογη αποστροφή και ατεκμηρίωτη άρνηση των δαρβινικών εξελικτικών ιδεών στις μέρες μας θα πούμε περισσότερα στο επόμενο άρθρο.

Του Σπύρου Μανουσέλη

Πηγές: https://www.smithsonianmag.com/science-nature/the-evolution-of-charles-darwin-110234034/ - https://www.efsyn.gr/epistimi/mihanes-toy-noy/229378_i-goiteia-kai-i-epikairotita-tis-darbinikis-epanastasis

Η πρώτη βιονική μέδουσα με τις «υπερφυσικές» δυνάμεις. Bionic Jellyfish Swim Faster and More Efficiently

Απώτερος στόχος είναι ο μελλοντικός εφοδιασμός τέτοιων βιονικών μεδουσών με ηλεκτρονικούς αισθητήρες και μικροκάμερες, προκειμένου να λαμβάνονται πληροφορίες για την κατάσταση των ωκεανών. Engineers at Caltech and Stanford University have developed a tiny prosthetic that enables jellyfish to swim faster and more efficiently than they normally do, without stressing the animals. The researchers behind the project envision a future in which jellyfish equipped with sensors could be directed to explore and record information about the ocean. Credit: Rebecca Konte/Caltech

Ερευνητές στις ΗΠΑ δημιούργησαν την πρώτη βιονική μέδουσα, η οποία -χάρη στην προσθήκη μιας μικρής ηλεκτρονικής συσκευής- μπορεί να κολυμπήσει τρεις φορές πιο γρήγορα από ό,τι η κανονική μέδουσα.

Απώτερος στόχος είναι ο μελλοντικός εφοδιασμός τέτοιων βιονικών μεδουσών με ηλεκτρονικούς αισθητήρες και μικροκάμερες, προκειμένου να λαμβάνονται πληροφορίες για την κατάσταση των ωκεανών.

Οι ερευνητές των πανεπιστημίων Caltech και Στάνφορντ της Καλιφόρνιας, με επικεφαλής τον καθηγητή του Τμήματος Μηχανολόγων Μηχανικών Τζον Νταμπίρι, που έκαναν τη σχετική δημοσίευση στο περιοδικό «Science Advances», ανέπτυξαν ένα προσθετικό βοήθημα (controller) διαμέτρου δύο εκατοστών, που αποτελείται βασικά από ένα μικροεπεξεργαστή και μια μπαταρία και το οποίο προσαρτάται στη μέδουσα, επιτρέποντάς της να κολυμπά πιο αποτελεσματικά και χωρίς να κουράζεται.

Researchers at Caltech and Stanford use microelectronics to enhance jellyfish swimming. Credit: Caltech

Οι μέδουσες χρησιμοποιούν μια παλμική κίνηση για να κινούνται στο νερό και η νέα προσθετική συσκευή χρησιμοποιεί ηλεκτρικούς παλμούς για να επιταχύνει αυτή την προώθηση, με ένα τρόπο παρόμοιο με αυτόν που ο βηματοδότης ενεργοποιεί ηλεκτρικά την δυσλειτουργική καρδιά. Οι μέδουσες συνήθως κινούνται με ταχύτητα περίπου δύο εκατοστών το δευτερόλεπτο και, με το βιονικό βοήθημα, φθάνουν έως τα έξι εκατοστά ανά δευτερόλεπτο.

Το επόμενο βήμα για τους ερευνητές είναι να αναπτύξουν ένα σύστημα που όχι μόνο θα επιταχύνει τη μέδουσα, αλλά και θα την καθοδηγεί σε συγκεκριμένες κατευθύνσεις (θυμίζει λίγο…ζόμπι). Σημειωτέον πάντως ότι οι μέδουσες, που υπάρχουν στη Γη για περισσότερα από 500 εκατομμύρια χρόνια, δεν διαθέτουν εγκέφαλο, κεντρικό σύστημα ή υποδοχείς πόνου.

Πηγές: "Low-power microelectronics embedded in live jellyfish enhance propulsion." - https://www.caltech.edu/about/news/bionic-jellyfish-swim-faster-and-more-efficiently - https://www.skai.gr/news/technology/i-vioniki-medousa-me-yperfysikes-dynameis

Αναζητώντας τα χνάρια του οξυγόνου. Astronomers Find Huge Amount of Oxygen in Ancient Dwarf Star

Ερευνητές βρήκαν πολύ μεγάλη ποσότητα οξυγόνου σε έναν από τους αρχαιότερους πλανήτες του γαλαξία μας. Astronomers have detected large amounts of oxygen in the atmosphere of one of the oldest and most elementally depleted stars known. This new finding provides an important clue on how oxygen and other important elements were produced in the first generations of stars in the universe. J0815+4729. ©KECK OBSERVATORY

Πολύ μεγάλη ποσότητα τριών χημικών στοιχείων, μεταξύ των οποίων και το οξυγόνο, εντόπισαν σε έναν από τους αρχαιότερους γνωστούς πλανήτες του γαλαξία μας επιστήμονες με βάση το Ινστιτούτο Αστροφυσικής των Καναρίων της Ισπανίας. Σε πρόσφατη δημοσίευσή τους στην επιστημονική επιθεώρηση «The Astronomical Journal Letters», οι ερευνητές περιέγραψαν τη χημική σύσταση της ατμόσφαιρας του συγκεκριμένου πλανήτη, αναφέροντας ότι η ποσότητα του οξυγόνου είναι κατά πολύ μεγαλύτερη από αυτή που έχουν βρει σε άλλους πλανήτες του ίδιου είδους.

Αναλύοντας το χημικό αποτύπωμα

This image shows the ancient dwarf star J0815+4729 (center). Image credit: Centre de Données astronomiques de Strasbourg / SIMBAD / SDSS.

Οι ερευνητές ανέλυσαν τη σύσταση της ατμόσφαιρας του πλανήτη χρησιμοποιώντας ειδικά τηλεσκόπια φασματοσκοπίας, τα οποία τους επιτρέπουν αρχικά να ξεχωρίσουν τους αστέρες οι οποίοι έχουν ιδιαίτερο ερευνητικό ενδιαφέρον κι έπειτα να τους μελετήσουν με περισσότερες λεπτομέρειες. Εν προκειμένω, ο πλανήτης ο οποίος «κέντρισε» το ενδιαφέρον των επιστημόνων βρίσκεται στην άκρη του «Milky Way», 5.000 έτη φωτός μακριά από τη Γη. Σε συνέχεια της ανάλυσης που πραγματοποίησαν, οι αστρονόμοι διαπίστωσαν ότι τόσο η ποσότητα του οξυγόνου όσο και αυτή του άνθρακα και του αζώτου το οποίο περιέχεται στην ατμόσφαιρα του πλανήτη είναι ασυνήθιστα μεγάλη για πλανήτες οι οποίοι βρίσκονται στην ίδια περιοχή του γαλαξία μας. «Ελάχιστα αστέρια είναι γνωστά στη συγκεκριμένη περιοχή του Γαλαξία, όμως κανένα από αυτά δεν έχει τόσο μεγάλη ποσότητα άνθρακα, αζώτου και οξυγόνου» σημείωσε σε σχετικές δηλώσεις ο μεταδιδακτορικός ερευνητής Ντέιβιντ Αγκουάντο, ο οποίος συμμετείχε στη δημοσίευση.

Αρχαία ίχνη οξυγόνου

Τα αποτελέσματα αυτά είναι ιδιαίτερα ενδιαφέροντα για την επιστημονική κοινότητα αφού μελετώντας αρχαίους πλανήτες οι ερευνητές είναι σε θέση να ιχνηλατήσουν την προέλευση του οξυγόνου και άλλων χημικών στοιχείων. «Η χημική σύσταση του αστεριού υποδεικνύει ότι αυτός σχηματίστηκε κατά τη διάρκεια των πρώτων εκατοντάδων εκατομμυρίων χρόνων τα οποία ακολούθησαν την Μεγάλη Έκρηξη, πιθανότατα από υλικά τα οποία εκτοξεύτηκαν από την πρώτη έκρηξη υπερκαινοφανούς αστέρα στον γαλαξία μας», ανέφερε ο ερευνητής και πρώτος συγγραφέας της δημοσίευσης ο Τζονεϊ Γκονζάλες Χερνάντες.

Πάντως, οι επιστήμονες υπογραμμίζουν ότι ήταν ήδη γνωστό από προηγούμενες παρατηρήσεις τους ότι το οξυγόνο παράχθηκε σε μεγάλες ποσότητες κατά τις πρώτες υπερκαινοφανείς εκρήξεις που συνέβησαν στον γαλαξία μας, όμως είναι η πρώτη φορά που βρίσκουν έναν αρχαίο πλανήτη του οποίου η ατμόσφαιρα να είναι τόσο πλούσια σε οξυγόνο.

Πηγές: Extreme CNO-enhanced Composition of the Primitive Iron-poor Dwarf Star J0815 4729. The Astrophysical Journal, 2020; 889 (1): L13 DOI: 10.3847/2041-8213/ab62ae - http://www.sci-news.com/astronomy/ancient-dwarf-star-oxygen-08048.html - https://www.tovima.gr/2020/02/01/science/anazitontas-ta-xnaria-tou-oksygonou/