Елементаријум представља пет одабраних догађаја који су обележили претходну годину
Текст: Б. Клобучар, И. Хорват, Ј. Николић, Н. Здравковић, Т. Марковић
У све популарнијој теми „зашто волимо да нам се информације представе кроз листе“, која је последњих година доживела прави бум широм интернета, једно објашњење се издваја, ако ни по чему другом, а оно по занимљивости. Оно каже да листе волимо да читамо зато што тачно знамо када се оне завршавају. Пошто је одлука да се неки текст прочита резултат некакве подсвесне процене уложеног времена и потенцијалног добитка у сазнању, сигурност завршетка коју нуде листе нас опушта и привлачи. Чак и ако је текст потпуно исти, теже бисмо одлучили да прочитамо чланак са насловом „Најзанимљивији догађаји у науци у 2016“ него онај који гласи „Пет најзанимљивијих догађаја у науци у 2016“. Са потоњим знамо на чему смо. С тим у виду, Елементаријум нуди листу пет најзанимљивијих догађаја у науци у 2016. години. Пошто их је само пет, нисмо имали простора да адекватну пажњу посветимо феноменима као што су контроверзна „девета планета“ Сунчевог система, успешни улазак Џуно у орбиту Јупитера, све популарнија трансплантација главе (или тела?) или откриће оптичког спектра антиматерије на самом крају године. Уз посебан осврт на чињеницу да се претходне године обележило 300 година од смрти Готфрида Фридриха Лајбница, што је годишњица коју је Елементаријум испратио посебним тематом који је илустровала Сања Бошковић, а који можете наћи на овој адреси, следи, без неког посебног реда, пет догађаја, открића и подухвата у науци који су обележили 2016. годину.
1. ДЕТЕКЦИЈА ГРАВИТАЦИОНИХ ТАЛАСА
Тренутак који се без имало претеривања описује као историјски не само у научној заједници, већ у општој култури, догодио се 11. фебруара 2016. године, када је Национална научна фондација (NSF) објавила прву потврђену детекцију гравитационих таласа. Два LIGO детектора су у у септембру претходне године ”ослушнули” таласање простор-времена названо GW150914, а било је потребно неколико месеци да се резултати обраде и потврде, како би тим научника био сигуран да је оно што су детектовали заиста гравитациони талас.
Постојање гравитационих таласа теоријски је предвидео Алберт Ајнштајн у својој Општој теорији релативности објављеној 1916. године, али ни сам није веровао да је могуће овакве таласе заиста детектовати. Ајнштајн је гравитацију описао као закривљење простор времена, а два тела која имају масу и која интерагују једно са другим производе помераје у простор-времену и стварају таласе. Међутим, да би такви таласи могли бити измерени потребни су не само прецизни детектори, већ и веома масивна тела која би својом интеракцијом направила таласе довољно велике амплитуде да би на Земљи могли бити детектовани. Довољно масивни објекти у овом случају су две црне рупе, јако густи објекти настали након супернове масивних звезда, насталих пре 1,1 милијарде година, које ротирају једна око друге.
Гравитационе таласи су заправо издужења и контракције самог простора. Колико год прецизан лењир да имамо, њиме не би могли да измеримо ове промене. Не зато што би нам био потребан јако прецизан лењир, већ зато што би се и лењир, заједно са простором, мењао. Оно што се, међутим, не мења са простором, како је Ајнштајн предвидео, јесте брзина светлости. LIGO (Laser Interferometer Gravitational-Wave Observatory) детектори су заправо два постројења чији је задатак да ослушну гравитационе таласе тако што мере интерференцију – померај два снопа ласерске светлости из истог извора услед промене дужине канала кроз који пролазе. Дужину канала мења гравитациони талас.
Највећи проблем у детекцији гравитационих таласа био је уклонити лажна мерења настала због атмосферских, сеизмичких, космичких и других утицаја. Зато је јако важно да је исто мерење потврђено на два LIGO експеримента, једном у Лузијани, другом у држави Вашингтон.
Ово откриће је важно за читаву научну заједницу. Не само да је потврђена Ајнштајнова Општа теорија релативности, већ је и отворен нови прозор у читав универзум. Ускоро би могли настати нови телескопи који не би снимали електромагнетно, већ управо гравитационо зрачење, у потрази не само за новим местима у универзуму, већ и за одговорима о првим моментима након Великог праска. (Б.К.)
2. ОТКРИЋЕ ПРОКСИМЕ Б
Астрономи су 24. августа 2016. године, након две деценије потраге, пронашли први посматрачки доказ за постојање вансоларне планете око најближе звезде Сунчевом систему, Проксима Кентаури.
Дуги низ година се нагађало и посматрало. Међутим, пронаћи вансоларну планету око најближе звезде, на свега 4,2 светлосне године од нас, испоставило се као нимало лак задатак. Наиме, Проксима Б налази се веома близу звезде, што је веома отежавало потрагу.
Она кружи око своје матичне звезде на удаљености седам пута мањој од оне на којој Меркур кружи око Сунца. На овако непосредној удаљености од звезде која је и неколико пута мања од Сунца, Проксима Б пун „круг“ направи веома брзо, за нешто више од 11 дана.
Осим што је у настањивој зони, тј. такозваном „појасу златокосе“, где вода може да опстане у течном стању, ова планета има и масу сличну нашој. Ова информација направила је посебан потрес у научној и широј јавности.
Проксима Кентаури, хладни црвени патуљак готово је десет пута мање масе и пречника од Сунца, са драстично мањим интезитетом сјаја. Управо из овог разлога Проксиму Кентаури није могуће видети голим оком. Ова хладна звезда у сазвежђу Кентаур налази се поред много сјајнијег пара звездa Алфа Кентаури АБ.
Проксима Б откривена је у оквиру посматрачког програма названог Pale Red Dot.
У настојању да уоче готово неприметне помераје звезде, која би се у случају постојања планете у орбити њихала напред-назад, астрономи су усмерили неколико моћних терестричких телескопа ка овом делу неба.
Уз помоћ мерења Доплеровог ефекта, уочено је да се Проксима Кентаури наизменично приближава и удаљава од Земље брзином од око 5 километара на сат – односно, брзином нормалног људског хода.
Уочено је и да се ове правилне промене радијалне брзине дешавају са периодом од 11,2 дана. Све ово указивало је на постојање планете у орбити звезде, на удаљености од 7 милиона километара, са масом од најмање 1,3 Земљине. (И.Х.)
3. БЕБА СА ТРОЈЕ РОДИТЕЉА
У Мексику је 6. априла 2016. године рођен дечак коме амерички закони нису дозвољавали да се роди, па је читав тим лекара из Њујорка, на челу лекаром по имену Џон Зенг, дословно прешао границу.
Међутим, у држави његовог рођења такође није званично дозвољено рађање деце са ДНК троје људи, али није ни забрањено, па је тим лекара искористио ову околност, што је довело до различитих реакција стручњака и јавности. Мада свих 46 хромозома његових ћелија и целокупна нуклеарна ДНК потичу од његове мајке и оца, дечак је назван „дете троје родитеља“ јер његова митохондријална ДНК потиче од анонимне донаторке. Међутим, митохондријална ДНК не утиче на развој личних особина, па уколико се у будућности деца буду и даље рађала помоћу ове технике, жена која донира митохондрије неће имати статус родитеља.
Један од основних задатака митохондрија, ћелијских органела које се наслеђују искључиво од мајке, јесте обезбеђивање енергије потребне за рад органа. Мутације у митохондријама могу довести до болести које се често преносе на децу иако мајка нема никаквих симптома. То је био и случај са брачним паром који је потражио помоћ доктора Зенга. Постојала је велика вероватноћа да се дете роди са тешким неуролошким поремећајем од ког је већ двоје њихове деце умрло. Међутим, захваљујући митохондријалној ДНК донаторке, дете је рођено здраво, а мање од 1 одсто његових митохондрија има мутацију што обезбеђује велику вероватноћу да дете и остане здраво.
Неке технике митохондријалних терапија су већ дозвољене у Великој Британији, али начин на који је ова беба рођена се од њих разликује. Најпре је из јајне ћелије донаторке уклоњено и уништено деобно вретено са хромозомима, а затим је у њу пребачено деобно вретено мајке. У тако добијену ћелију су убризгани сперматозоиди и након што је оплођена, емрбион је наставио да се развија на уобичајен начин.
У новембру 2016. године у Великој Британији су започела истраживања након којих би требало да ово постане прва држава у којој је званично дозвољено рађање деце са ДНК троје људи, а случај бебе из Мексика је изазвао бројне дебате. Расправе се углавном тичу преласка научних тимова у друге државе када желе да ураде нешто што је на територији на којој раде илегално, али и могућих ризика које доносе нове технике оплодње. (Ј.Н.)
4. НОВИ МОДЕЛ НАСТАНКА ВИШЕЋЕЛИЈСКОГ ЖИВОТА
Живот на Земљи је, макар током првих пар милијарди година, био релативно једноставан. Важило је неприкосновено правило – једно биће, једна ћелија. Уследио је, пре око 800 милиона година, можда најамбициознији подухват у историји наше планете: корак по корак, настали су вишећелијски организми. Питање како (и зашто) се то десило је мистерија стара колико и модерна биологија, а један тим америчких истраживача је почетком 2016. године понудио упечатљиво и оригинално објашњење.
Међу многобројним ензимима који омогућују функционисање организма налази се и протеин под називом GK-PID. Од овог протеина зависи да ли ће се деобама ћелија добити аморфна и неупотребљива маса, или ће се ћелије повезати и организовати у живо ткиво.
Сасвим очекивано, GK-PID се налази у свим животињама, али га једноћелијски организми не поседују (не треба им). Међутим, један сличан протеин, под називом гуанилат киназа, налази се у безмало сваком живом бићу, али му је функција другачија – он је један од многих ензима који омогућују изградњу ДНК. Гени који кодирају ова два протеина су такође (релативно) слични низови, који се налазе близу један другог на ДНК ланцу.
Решење се негде назире. Постоји еволутивна веза између ензима који одвајкада учествује у изградњи ДНК и ензима који повезује ћелије у ткива. Како би открили природу те везе, истраживачи су се окренули нечему што је можда најбоље описати као креативна археологија. Користећи гене који кодирају ове протеине из око 200 различитих врста животиња, они су реконструисали модел њиховог заједничког претка-гена.
Испоставило се да тај модел-ген кодира ензим који учествује у изградњи ДНК. Истраживачи су се питали: колико је тешко уместо таквог ензима добити неки по функцији сличнији GK-PID? Испоставило се јако лако – довољна је једна мутација. Након само једне специфичне мутације, резултујући ензим је почео да, уместо да усклађује изградњу ДНК, учествује у уређивању ћелија у ткива. Постоји нешто биохемијски слично између ове две функције, а еволуција је ту сличност употребила на ингениозни начин. Створила је организме.
Претпоставка је следећа: од гена који је кодирао претка-ензима је у неком тренутку настала реплика. Касније, том једном кључном мутацијом, реплика-ген је почео да кодира ензим који је омогућавао организацију ћелија у прва ткива. Иако је спознајних рупа и даље много, резултат је невероватан: настанак вишећелијских организама није морао да буде мукотрпан и тежак процес – могла га је „погурати“ једна једина мутација. (Н.З.)
5. ЗАВРШЕТАК РОЗЕТИНЕ МИСИЈЕ
Након што је 12 и по година путовала кроз свемир и превалила неколико милијарди километара, свемирска летелица Розета је 30. септембра, у 12 часова и 40 минута по нашем времену, завршила своју мисију.
Розета је први људски уређај који је успео да сустигне комету током њеног проласка кроз Сунчев систем, и то након десет година, пет месеци и четири дана путовања.
Затим је у орбити комете 67П/Чурјумов-Грасименко провела око 2 године, пратећи је у стопу и прикупљајући податке које је слала на Земљу.
Слетање Розете на комету је започето 29. септембра и трајао је укупно 14 сати. Током овог времена летелица се спуштала слободним падом са висине од 19 километара. Први контакт са површином и велико финале мисије одиграо се у 12 часова и 40 минута. Но, због удаљености летелице и комете од планете Земље, сигнал са информацијом о коначном слетању на комету пристигле су у 13 часова и 20 минута, када је званично проглашен крај мисије.
Розета је 6. августа 2014. године сустигла комету, а тачно три и по месеца касније на тло Чурјумов-Грасименко послат је робот Фили. Нешто после девет часова, 12. новембра, Фили се откачио од летелице и наступила је седмочасовна тензија. Подаци о слетању стизали су у контролну јединицу ЕСА уз закакашњење од око 28 минута. Тачно у планирано време, 17:03 часова, широм планете одјекнула је вест: „На комети смо! Фили комуницира са нама!“
Међутим, робот је при слетању имао проблема, па се након што је три пута дотакао тло и одскочио, коначно приземљио мало даље од планиране локације. Мада коначна локација спуштања није много удаљена од планиране, Фили се нашао у осенченом делу, заклоњен литицом. То му је онемогућило да сакупи довољно Сунчеве светлости и напуни батерије, па је заспао након само два дана проведена на комети, што га није спречило да испуни 80 одсто својих задатака.
Фили је 13. јуна 2015. године направио први контакт са ЕСА од уласка у стање хибернације 14. новембра 2014. године.
Сустизање комете и слетање на њу направило је огроман помак у истраживању свемира. На основу неких података које су добили, научници су објавили да су на 67П/Чурјумов-Грасименку пронађени органски молекули, али се они и даље проучавају. Друге анализе су показале да је површина комете углавном водени лед прекривен танким слојем прашине.
Мада је мисија званично готова, научницима предстоји вишегодишње анализирање садржаја комете, а резултати би требало да пруже одговоре на важна питања о настанку Сунчевог система и пореклу живота. (Т.М.)
