понеделник, юни 22, 2009

Слънчевите петна разкрити в детайли от суперкомпютри


Интерференцията между тъмната част на слънчевото петно и светлия кръг около него, показва сложна структура с тесни, почти хоризонтални (светло до бяло) нишки вмъкнати във фона, имащи по-вертикално (тъмно до черно) магнитно поле. (Credit: Copyright UCAR, image courtesy Matthias Rempel, NCAR)

ScienceDaily (June 21, 2009) — В пробив, който ще помогне на учените да разкрият мистериите на Слънцето и влиянието му върху Земята, международен екип от учени водени от Националния Център за Атмосферно Изследване (National Center for Atmospheric Research - NCAR) създадоха за пръв път пълен компютърен модел на слънчевите петна. Резултатите се показват едновременно в научи детайли и забележителна красота.

Слънчевите петна се асоциират с масивни изригвания на заредена плазма, която може да причини геомагнитни бури и да повлияе върху комуникациите и навигационните системи. Те също допринасят за вариациите в цялостната енергия излъчвана от Слънцето, което може да повлияе върху климата на Земята и да упражни неуловимо влияние върху климатичните модели.

Мистерията с изчезналите слънчеви петна – разрешена?

Хелиосеизмична карта на вътрешността на слънцето. Червеникаво-жълтите ленти показват слънчеви джет потоци. Черните контури отбелязват активността на слънчевите петна. Когато джет потоците достигнат критична географска ширина около 22 градуса, активността на слънчевите петна се повишава. (Credit: Image courtesy of National Solar Observatory)

ScienceDaily (June 19, 2009) — Слънцето е в пика на вековен соларен минимум, и слънчевите петна са изчезнали по странен начин от повече от две години. Сега за пръв път соларните физици може да разберат защо.

В прес-конференция на Американското Астрономическо Общество в Боулдър, Колорадо, изследователите обявиха, че поток от енергия (джет) дълбоко в Слънцето мигрира по-бавно отколкото трябва през вътрешността на Слънцето, усилвайки липсата на слънчеви петна.Рачел Хоуи и Франк Хил от Националната Слънчева Обсерватория (NSO) в Тускон, Аризона, са използвали техника наречена хелиосеизмология за да засекат и проследят джет потоци в дълбините на Слънцето на 7000 км под повърхността. Слънцето генерира нови джет потоци близо до полюсите на всеки 11 години, те обясняват. Потоците мигрират бавно от полюсите към екватора и когато джет поток достигне критичната географска ширина от 22 градуса, започва да се появява нов цикъл на слънчеви петна.Хоуи и Хил са открили, че потока асоцииран със следващия соларен цикъл се движи мудно, като са му нужни три години за да покрие разстоянието от 10 градуша ширина сравнено със само две години за предния слънчев цикъл.

Сега джет потока, най-накрая достига критичната ширина, отбелязвайки завръщането на соларната активност в месеците и годините, които предстоят.

Тъй като потока тече под повърхността на слънцето, джета не е директно видим. Хил и Хоуи са проследили скритите му движения чрез хелиосеизмология. Местещите се маси под повърхността на Слънцето изпращат вълни на налягане, които се разпростират из звездния интериор. Така наречените “p форми” (p за pressure) отскачат в интериора и карат Слънцето да звъни като огромна камбана. Чрез изучаването на вибрациите по повърхността на Слънцето, е възможно да се разбере какво се случва вътре. Подобни техники се използват от геолозите за да картографират интериора на нашата планета.

"Все още не разбираме как точно джетовете активират слънчевите петна," казва Песнел от Космическия център на НАСА. „Нито пък разбираме напълно как самите джетове се генерират.”

За да разреши тези мистерии, наред с други, НАСА планира да изстреля Соларната Динамична Обсерватория (Solar Dynamics Observatory - SDO) по-късно тази година. SDO е оборудвано със сложни хелиосеизмологични сензори, които ще позволят изучаването на вътрешността на Слънцето по-добре от когато и да е било.

"Хелиосеизмичния и Магнитен апарат на SDO ще подобри разбирането за тези джетове и други вътрешни потоци като ни предостави дълбочинни снимки на Слънцето,” казва Песнел.

Постоянното следене и изучаване на соларните джетове може да помогне на изследователите да направят нещо безпрецедентно – да предричат бъдещите соларни цикли.

Източник: http://www.sciencedaily.com/releases/2009/06/090618131402.htm

неделя, юни 21, 2009

За пръв път е направена снимка на процеса на създаването на спомени

Повишаването на зеленото флуоросцениране показва местно предаване по синапси, по време на дългосрочната синаптична пластичност. (Credit: Science)

ScienceDaily (June 19, 2009) — Способността за научаване и установяване на нови спомени е жизненоважна за нашето всекидневно съществуване и идентичност; позволяващо ни да навигираме по света. Ново изследване на учени от Неврологичния институт в Монреал и Неврологичната болница на университета МакГил и Калифорнийския университет, Лос Анджелис са направили снимка за пръв път на механизма, и по-специфично протеиновото предаване/транслиране, което е основата на формирането на дългосрочната памет.

Откритието ни предоставя първото визуално доказателство, че когато нов спомен се формира, новите протеини се формират локално на синапса – връзката между две нервни клетки – увеличавайки силата на синаптичната връзка и подсилвайки паметта. Изследването е публикувано в сп. Сайънс, и е важно за разбирането ни как се създават следите от спомени в реално време и ни позволява детайлно разбиране на това как се създава паметта и спомените.

Когато анализираме какво става в мозъка на молекулярно ниво, трябва да бъдат взети под внимание две важни свойства на паметта. Първо, тъй като много информация трябва да бъде поддържана за дълъг период от време, трябва да съществува някаква степен на стабилност. Второ, за да позволява научаване и адаптиране, системата трябва да бъде много гъвкава.

Поради тази причина, изследването е фокусирано върху синапсите, които са главното място за обмен и съхранение в мозъка. Те формират обширна, но постоянно флуктуираща мрежа от връзки чието свойство за промяна и адаптиране, наречено синаптична пластичност, може да бъде фундаментална основа на научаването и паметта.

"Но, ако тази мрежа е постоянно променяща се, въпроса е как спомените остават постоянни и как се формират? От известно време насам се знае, че важна стъпка във функцията на паметта е „транслирането/предаването”, или продукцията, на нови протеини локално в синапса, подсилвайки синаптичната връзка в подсилването на паметта, което досега не е наблюдавано, " казва д-р Уейн Сосин, невролог и сътрудник в изследването.

"Използвайки транслиращ предавател, флуоросциращ протеин, който може лесно да се засече, ние директо визуализирахме увеличената локална транслация/предаване, или синтеза на протеин, по време на формирането на паметта/спомена. Важно е да се отбележи, че това предаване е било синапсно-специфично и е било нужно активирането на пост-синаптична клетка, показвайки, че тази стъпка изисква кооперация между пре и пост-синаптични части, частите на два неврона, които се срещат в синапса. По този начин се осъществява високо регулирана синаптична локална транслация/предаване по време на дълготрайна гъвкавост/пластичност и този процес изисква транс-синаптични сигнали. "

Дълготрайната памет и синаптична пластичност изисква промени в изявата на гените и въпреки това може да се осъществи в синапсно специфичен начин. Изследването предоставя доказателство, че механизма, който способства тази генетична изява по време на невронната пластичност включва регулирано транслиране/предаване на локализирана mRNA в стимулираните синапси. Тези открития са инструментариум в установяването на молекулярния процес участващ във формирането на дълготрайната памет и предоставя възможност за лекуване на болести, при които има разрушаване на паметта.

Това изследване е финансирано от Националния Институт за Здраве, фондацията WM Keck и Канадските Институти за Изследване на Здравеопазването.

Източник: http://www.sciencedaily.com/releases/2009/06/090618151331.htm

събота, юни 13, 2009

Денят в който Вселената замръзна: Нов модел за тъмната енергия

Крайната съдба на Вселената зависи от природата на тъмната енергия. В зависимост от свойствата й, Вселената може да се разкъса във всички посоки (голямото разкъсване) или текущата експанзия може да се обърне в свиване (големия срив) или нещо между тези два варианта.(Credit: NASA/CXC/M. Weiss)

ScienceDaily (May 11, 2009) — Представете си време, когато цялата Вселена е замръзва. Според новия модел за тъмната енергия, това всъщност се е случило преди около 11.5 милиарда години, когато Вселената е била около ¼ от днешния си размер.
Моделът публикуван онлайн на 6 Май в списанието Physical Review D, е бил разработен от изследователя сътрудник Sourish Dutta и професора по физика Robert Scherrer в университета Вандербилт, работейки с професора по физика Stephen Hsu и магистъра David Reeb в университета в Орегон.

Космологичната фаза на преход – подобна на замръзването – е един от отличителните белези на това последно усилие за отчитане влиянието на тъмната енергия – мистериозната негативна сила, която космолозите сега мислят, че съставя над 70% от всичката енергия и материя във Вселената и раздалечава Вселената с увеличаваща се скорост.
Друга черта, която отличава новата формулировка е, че тя прави предвиждане, което може да се тества, засягащо степента на увеличение на Вселената. Освен това, микро експлозиите създадени от най-големите колайдъри би трябвало да възбудят тъмно енергийното поле и тези възбуждания могат да се проявят като екзотични, не виждани преди суб-атомни частици.

"Едно от нещата, което е много незадоволително е съществуването на обяснения за тъмната енергия, които са трудни за тестване,” казва Scherrer, "Ние създадохме модел, който може да взаимодейства с нормалната материя и също има видими последици.”
Модела асоциира тъмната енергия с нещо наречено енергия на вакуума. Както няколко съществуващи теории, тя предлага схващането, че самото пространство е източника на отблъскващата енергия, която разширява Вселената. От много години насам, учените мислеха, че енергията на празното пространство се движи средно около нула. Но откритието на квантовата механика промени този възглед. Според квантовата теория, празното пространство е пълно с двойки „виртуални” частици, които изскачат и потъват (появяват се и изчезват) твърде бързо за да бъдат засечени.

Тази суб-атомна активност е логичния източник на тъмната енергия, защото и двете са разпределени еднообразно из пространството. Това разпределение е в съответствие с доказателството, че средната плътност на тъмната енергия е останала константна докато Вселената се е разширявала. Тази характеристика е в директен контраст на обикновената материя и енергия, която става разредена с нарастващи темпове докато Вселената се разширява.

Теорията е една от тези, която приписва на тъмната енергия едно напълно ново поле наречено квинтесенция (същина). Квинтесенцията е сравнима с другите основни полета като гравитацията и електромагнетизма, но има някои уникални свойства. Първото е, че тя има еднаква сила навсякъде във Вселената. Друга важна черта е, че тя действа като антигравитационен агент, карайки обектите да се раздалечават вместо да ги събира като гравитацията.

В най-простата си форма, силата на полето на квинтесенцията остава константно през времето. В този случай то играе ролята на космологична константа, термин който Айнщайн е добавил към общата теория на относителността за да предпази Вселената от свиване под действието на гравитацията. Когато се появило доказателството, че Вселената се разширява, Айнщайн махнал термина, тъй като разширяващата се Вселена е решение на уравненията на общата относителност. Тогава в края на 90-те, изучаването на суперновите индикирало, че Вселената не само се разширява, но и се ускорява, вместо да се забавя както очаквали преди учените.

Това хвърлило космолозите в недоумение, тъй като те мислели, че гравитацията е единствената сила действаща на големи разстояния между астрономическите обекти. Така, че те нямали идея какво може да раздалечава всичко във Вселената. Най-простия начин да се отчете този феномен е било да върнем назад космологичната константа на Айнщайн с нейните антигравитационни свойства. За съжаление, това обяснение страда от доста големи недостатъци, така че физиците започнали усилено да търсят други антигравитационни агенти.

Тези антигравитационни агенти (наречени „тъмно енергийни модели” в техническата литература) обикновено реферират към квинтесенцията или по-екзотични полета. Тъй като нито едно от тези полета не е засичано в природата, техните поддържници обикновено приемат, че те не взаимодействат значително с обикновената материя и лъчение.
Едно от последствията от позволяването на квинтесенцията да взаимодейства с обикновената материя е вероятността, полето да премине във фаза на промяна – да замръзне – когато Вселената се е охладила около 2.2 милиарда години след Големия Взрив. В резултат на това, плътността на енергията на квинтесенцията би останала на сравнително високо ниво до новата фаза на преход, когато рязко паднала на значително по-ниско ниво, където е останала и до сега.

Този преход би освободил фракция от тъмната енергия задържана в полето под формата на тъмна радиация (тъмно лъчение). Според този модел, тъмното лъчение е много по-различно от светлината, радио вълните, микровълните и другите типове обикновено лъчение: То не може да се засече от нито един инструмент познат на човека. Природата обаче предоставя метод за засичане. Според Теорията на общата относителност на Айнщайн, гравитацията е продуцирана от разпределението на енергията и импулса. Така, че промените в нетната енергия и импулса причинени от внезапното вкарване на тъмното лъчение би трябвало да са повлияли на гравитационното поле на Вселената по такъв начин, че тя е забавила разширението си по характерен начин.

В следващото десетилетие, големите астрономически наблюдения, които току що започват, целият да измерят яркостта на най-отдалечените супернови и биха били способни да засекат забавянето на разширението, който се предсказва от модела. По същото време, новите ускорители на частици, като Големия Адронен Колайдър в Швейцария, може да произведе енергии теоретично достатъчно големи за да възбудят полето на квинтесенцията и това да причини появата на нови екзотични частици, споделят изследователите.
Изследването е финансирано от Енергийното министерство на САЩ.

Източник: http://www.sciencedaily.com/releases/2009/05/090508190416.htm


понеделник, юни 08, 2009

Нов нуклеотид в ДНК може да революционизира Епигенетиката

Химичната структура на цитозина, един от четирите нуклеотидни бази, които съставят ДНК. Нови изследвания показват, че два допълнителни нуклеотида -- 5-метилцитозин и 5-хидрометилцитозин – понякога могат да заместят цитозина в двойната спирала на ДНК за да регулират изявата на гените. (Credit: Wikimedia Commons)

ScienceDaily (Apr. 17, 2009) — Всеки, който малко е изучавал генетика в училище е чувал за аденин, тимин, гуанин и цитозин – A, T, G и C, които съставят ДНК кода. То това не е цялата история. Възходът на епигенетиката през последното десетилетие привлече вниманието към пети нуклеотид, 5-метилцитозин (5-mC), който понякога замества цитозина в известната двойна спирала на ДНК, за да регулира изявата на гените. Оказа се обаче, че има и шести: 5-хидрометилцитозин.

В експерименти, които се публикуваха на 16 Април от сп. Сайънс (Наука), изследователите разкриват допълнително свойство в ДНК кода на бозайниците, отварящ съвсъм ново поле за изследвания в епигенетиката.

Работата, проведена от лабораторията Натаниел Хайнц по молекулярна биология в Университета Рокфелер, предполага, че нов пласт на сложност съществува между нашите основни генетични отпечатъци и съществата, които израстват от тях. „Това е друг механизъм за регулация на изявата на гените и ядрената структура, който никой не знае как става,” казва Хайнц, който също е разследващ в Медицинския институт Хауърд Хюз. "Резултатите са ясни; няма несигурност. Мисля, че това откритие ще породи голямо вълнение в областта на епигенетиката.”

Гените, сами по себе си не могат да обяснят обширните различия в сложността при червеите, мишиките, маймуните и хората, като всички от тях имат грубо казано един и същ генетичен материал. Учените са открили, че тези различия произлизат в частност от динамичното регулиране на изявата на гените отколкото от самите гени.
Епигенетиката, сравнително млало и много горещо поле в биологията, е учението за не-генетичните фактори, които управляват това регулиране.

Един ключов епигенетичен играч е ДНК метилирането (methylation), който посочва местата където цитозина предхожда гуанина в ДНК кода. Ензим наречен ДНК methyltransferase прикрепя метилова група към цитозина, създавайки различен, но стабилен нуклеотид наречен 5-метилцитозин. Тази модификация в промотиращия регион на гена резултира в безмълвие (заглушаване, замлъкване) на гена.

Някои регионални ДНК метилирането (methylation) се случват в най-ранните етапи на живота, повлиявайки върху разграничаването на ембрионните стволови клетки в различни типове клетки, които образуват различни органи, тъкани и системи в тялото. Скорошно изследване показа, обаче, че факторите на околната среда и опитностите, също като типа грижа, който малките мишки получават от майка си, също могат да резултират в метилиращи (methylation) шаблони и кореспондиращи поведения, които са наследствени за няколко генерации. Хиляди научни разработки са се фокусирали върху ролята на 5-метилцитозина в развитието.

Откритието на нов нуклеотид може да накара биолозите да преосмислят техните подходи към изследването на ДНК methylation. Иронично, най-последната добавка в речника на ДНК е била открита случайно по време на изследвания на нивото на 5-метилцитозина в много голямото ядро на клетките Purkinje cells, казва Скирмантас Криауционис (Skirmantas Kriaucionis), асистент в лабораторията Хайнц, който е провел изследването. "Ние не търсихме тази модификация,” казва той. „Просто я открихме.”

Криауционис е работил с група за да сравни нивата на 5-метилцитозин в две много различни, но свързани неврона в мозъка на мишка - клетките Purkinje, най-големите мозъчни клетки, и гранулирани клетки, най-многобройните и най-малките. Заедно, тези два типа клетки координират двигателната функция в малкия мозък. След разработването на нов метод за разделяне на ядрата на индивидуалните типове клетки една от друга, Криауционие е анализирал епигенетичния състав на клетките и се е натъкнал на значителни количества на неочакван и аномален нуклеотид, който той нарекъл ‘х’.
Той отговаря за 40 процента от метилирания (methylated) цитозин и 10 процента в гранулираните неутрони.

След това той е направил серии от тестове върху ‘х’, включително и масова спектрометрия, която определя елементарните компоненти на молекулите чрез разделянето им на съставните им части, зареждайки ги и измервайки показателя им маса-към-заряд. Той е повторил експериментите повече от 10 пъти и е получавал един и същ резултат: х е бил 5-хидрометилцитозин, стабилен нуклеотид преди това наблюдаван в най-простите форми на живот, бактериалните вируси. Група от други тестове са показали, че ‘х’ не може да бъде остатъчен продукт на възрастта, ДНК разрушаване по време на процедура по клетъчна изолация или РНК замърсяване. "Той е стабилен и е в голямо количество в мозъка на мишките и хората,” казва Криауционис.

„Това е наистина вълнуващо.” Какво прави този нуклеотид все още не е ясно. Първоначалните тестове предполагат, че той може да играе роля в деметилирането (demethylating) на ДНК, но Криауционис и Хайнц вярва, че може да има позитивна роля в регулирането на изявата на гените. Причината, че този нуклеотид не е виждан преди, казват изследователите, е в методологиите използвани в повечето епигенетични експерименти. Обикновено, учените използват процедура наречена бисулфитна (bisulfite) последователност за идентифициране на местата на ДНК метилиране (methylation).

Но този тест не може да прави разлика междъ 5-хидрометилцитозина и 5-метилцитозина, слабост, която е пазела скрит открития нуклеотид от години насам, споделят изследователите. Откритието му може да накара изследователите да ревизират цялата си предишна работа. Човешкият Епигеномен Проект например, е в процес на картографиране на всички места на метилиране използвайки бисулфитната последователност. „Ако се окаже завбъдеще, че (5-хидрометилцитозина и 5-метилцитозина) имат различни стабилни биологически значения, което ние вярваме, че е така, тогава експериментите по епигенетичното картографиране ще трябва да се повторят с помощта на нови средства, които да различават новите две единици,” казва Криауционис.

Второ изследване ще бъде публикувано в Сайънс от независима група от Харвард, предоставящо повече доказателства за това че 5-хидрометилцитозина и 5-метилцитозина са сериозни епигенетични играчи. Това изследване ще разкрие гените, които произвеждат тези ензини, които специално конвертират 5-метилцитозина в 5-хидрометилцитозин. Тези ензими може би работят аналогично на ДНК метилтрансферирането (methyltransferase), предполагайки динамична система за регулиране на изявата на гените чрез 5-хидрометилцитозина.

Криауционис и Хайнц не знаеха за работата на другата група, водена от Аняна Рао, до началото на месеца. "Ако видите нашия резултат, и красивите изследвания на ензимологията от групата на Д-р Рао, осъзнавате, че сте на върха на айсберга на интересната биология и експериментиране,” казва Хайнц, невролог, чийто изследвания преди не са били фокусирани върху епигенетиката. "Това откритие на ензим, който може да конвертира 5-метилцитозина на 5-хидрометилцитозин слага ново начало на изследванията е епигенетиката.”

Криауционис сега картографира местата където 5-хидрометилцитозина присъства в генома, и изследователите планират генетично да модифицират мишки за да изявят новооткрития нуклеотид в специфичните типове клетки и да изучат ефектите му. „Това е голямо откритие в областта, и със сигурност ще бъде свързано в невралната функция по начин, който можем да дешифрираме,” казва Хайнц.

Източник: http://www.sciencedaily.com/releases/2009/04/090416144639.htm

Причината за масовото измиране: ‘Болна Земя’


Пермско-Триаското измиране е най-голямото записано, по-бедствено за формите на живот от измирането, което е убило динозаврите. (Image courtesy of NASA Astrobiology Institute)

ScienceDaily (Oct. 21, 2006) — Какво всъщност е причинило най-голямото масово измиране в историята на Земята?

Учените от USC ще разкрият нови улики на годишното събрание на Геологичното Общество във Филаделфия на 22-25 Октомври.

Пермско-Триаското измиране, както е наречено, не е това, което е унищожило динозаврите. Нито пък е било метеоритен удар, както е известно онова събитие.

Най-вероятното обяснение за изчезването на близо 90% от видовете преди 250 милиона години, казва Дейвид Ботйер, е че Земята „се е разболяла”.

Ботйер, професор по земни науки в USC College of Letters, Arts and Sciences, води изследователска група представляваща няколко нови части от пъзела наречен P-T измиране.

Матю Клапам, скорошен дипломирал се Ph.D. от лабораторията на Ботйер, е открил, че разнообразието във видовете и промените в околната среда са "decoupled" дълго преди измирането. Условията на планетата са се влошавали дълго преди да започнат да измират видовете, казва Ботйер, което хвърля сянка на съмнение върху теорията за метеоритния удар.

"Хората в миналото са мислили, че масовото измиране е като кола да се блъсне в стена," каза той. Всъщност интерпретацията на Клапам на геологичните записи показва „милиони години стрес на околната среда”.

Педро Маренко, докторален студент в лабораторията на Ботйер, е тествал водещата теория за Р-Т измирането: че затоплянето на Земята и забавяне на циркулацията на океаните е направило по-трудно подмяната на кислорода поет от водата от водните микроорганизми. Според теорията, микробите биха сатурирали водата с водороден сулфид, високо токсичен химикал.

За масовото измиране „имате нужда от наистина добър убиец, и това (водородния сулфид - сероводород) е наистина гадна работа,” казва Ботйер.

Маренко е измерил големите промени в концентрацията на серни изотопи, които подкрепят теорията за сероводорода.

Ботйер е водещ на симпозиума по Р-Т измирането и в презентация показва геологичната формация Moenkopi в Американския Югозапад като обещаващ кандидат за изучаване на измирането чрез различни стресови ситуации на земята и моретата в този период.

Още материал по темата:

Учените наблюдават най-голямото избухване досега на супернова

ScienceDaily (Mar. 25, 2009) — В първото по характера си наблюдение, учените от Научния институт Вайцман и Университета Сан Диего успяха да наблюдават какво става когато звезда с размера на 50 слънца експлоадира. При наблюденията на впечатляващото събитие, те открили, че голяма част от звездата колапсира в себе си, което дава живот на голяма черна дупка.

Източник: http://www.sciencedaily.com/releases/2009/03/090323092717.htm

Изкуствена генетика: Нов вид ДНК има 12 химични ‘букви’ вместо обикновените 4


Учените са създали нов тип ДНК с 12 химични букви вместо познатите четири (A, T, C и G). (Credit: iStockphoto)

ScienceDaily (Mar. 23, 2009) — В драматично пренаписване на рецептата на живота, учени от Флорида обясняват дизайна на новия вид на ДНК с 12 химични букви вместо нормалните четири.

Показана в Солт Лейк Сити, Юта, на 237мата Национална Среща на Американското Химическо Общество (ACS), тази изкуствена генетична система вече ни помага да навлезем в ерата на персонализираната медицина за милиони пациенти с HIV, хепатит и други болести. Изследването също може да хвърли светлина върху това как е възникнал живота на Земята, чрез произвеждането на само-поддържаща се молекула способна на Дарвинова еволюция и репродукция, също както такава молекула е възникнала в зората на живота на Земята преди близо 4 милиарда години.

Водени от Стивън Бенър, Ph.D., тази група пренаписва законите, които Нобеловите Лауреати Джеймс Уотсън и Франсис Крик положиха, когато обясниха структурата на ДНК през 1953. Бидейки едно от най-важните открития през 20.век, откритието на Уотсън и Крик установи как четирите химични „букви” на ДНК-то - A, T, C и G — се групират.
"Това е все едно да стъпим на Луната," казва Стивън Бенър, Ph.D. "Това откритие направо ни завлече крещящи и ритащи в нова територия. Но научихме всички причини за това защо правилата на Уотсън и Крик не позволяват на технологията да вършат полезни неща като високо паралелно усилване на ДНК и високо паралелна диагноза на човешките болести. Тези неща струват доста пари."

Тези правила за чифтосване доста усложняват развитието на мултиплексни диагностични тестове за вирусните заболявания – тестове, които изискват идентификация и маркиране на вирусната ДНК. Старите методи използваха обикновена ДНК за свързване и маркиране на чужд генетичен материал. Но естествената ДНК често би се свързала с не-болестна ДНК и генерирала объркващи позитивни и грешни негативни резултати. Изкуствената ‘азбука’ на Бенър вече е приложена в практиката. Тя е основата на вирусния детектор, който спомага за персонализирането на здравната грижа на онези 400 000 пациенти годишно инфектирани с хепатит Б, хепатит Ц, и ХИВ, причината за СПИН.

"Това е продукт за стотици милиони долари," отбеляза Бенър. Също така се използва и за управление на цистичните нишки (cystic fibrosis). Можем да използваме тази технология за да проникнем в биологичните проби и да извлечем познатите гени с мутациите причиняващи рак. Можем да направим всичко това защото имаме изкуствена ДНК система.
За пациенти с ХИВ и хепатит, вирусния детектор може да даде възможност за живот.
Модерните лекарствени коктейли за тези болести са високо ефективни, намалявайки вирусната концентрация в кръвта до близо нула. Но в дадена точка, вируса мутира, позволявайки му да избегне лекарствата и да се размножи отново. С нарастването на вирусната популация, пациента не показва външни симптоми, така че мутиралия вирус се открива след като се е разпрострял отново. Вирусния детектор, в основата на който лежи 12 буквената система за маркиране на ДНК може да промени това.

"Това, което искаме да направим с персонализираната грижа е да ви дадем коктейл, и след това да наблюдаваме и открием кога вируса става резистентен към него," обяснява Бенър. "В момента не искаме да направим това нещо твърде скоро – това би пропиляло цял живот на добри вирусни инхибитори – но не и твърде късно разбира се. Пациентът би ходил веднъж месечно за измерване на количеството вируси в него. В дадена точка вируса мутира и количеството му нараства. След това знате, че е по-добре да смените коктейла."
Бенър казва, че изкуствената ДНК система е станала важно средство в изследването на генома. 12 буквената азбука вече е основа на нова разработка на Института за изследване на човешкия геном за свързване на големи количества геномна информация с човешката медицина.

12 буквената система може да хвърли светлина върху някои от най-мистериозните моменти в историята на Земята – раждането на живота прези близо 4 милиарда години. Много учени вярват, че това може да се е случило след като древният братовчед на ДНК, РНК, е започнал да оперира като жив организъм.

"Идеята е, че живота е произлязъл на земята като РНК молекулите са се свързали на случаен принцип в пребиотичната супа," казва Бенър. "Тогава, една форма от тях е открила свойството да копира себе си. Правейки това, тя правела копията с малки недостатъци, така че някои от ‘децата’ били малко по-добри. Повечето били по-лоши, така че по-добрите взели повече ресурси. Така започнал Дарвиновият процес. Останалото е история."
Крайната цел на Бенър е да синтезира подобна форма на живот в лабораторията си към Фондацията за Приложна Молекулярна Еволюция. Неговата 12 буквена генетична система е способна на почти всички действия, които дефинират живо същество – репродукция, растеж и реакции към средата – всичко без предимството на гени оформени през милиарди години еволюция. "Но тя все още не е самоподдържаща се," обяснява Бенър. "Имате нужда от някой да идва сутринта и да я храни. Тя не търси сама храната си. Ако започнете да изчислявате колко молекули трябва да прегледаде за да намерите тези, които правят това, тогава ще говорим за цифра от порядъка на 10,000,000,000,000,000,000,000,000,000,000,000 молекули."Докато Бенър продължава да търси химична система напълно способна на Дарвинова еволюция, той набляга на уроците, които вече са научени от развитието на 12 буквената система.

"Ние не просто взехме нещата от природата, но ние всъщност разбрахме нещо за това как химичната структура е свързана с генетичното поведение. С това ние можем да направим нови нейни версии," казва Бенър.

Източник: http://www.sciencedaily.com/releases/2009/03/090323122437.htm

Странна частица изненадва учените

ScienceDaily (Mar. 19, 2009) — Учени от Колайдър Детектора във Фермилаб (CDF) към Националната лаборатория за Ускорителя Ферми в Енергийното министерство обявиха, че са открили доказателство за съществуването на неочаквана частица, чийто учудващи характеристики може да разкрият нови начини, по които кварките могат да се комбинират за да формират материя.

Източник: http://www.sciencedaily.com/releases/2009/03/090318140618.htm


Открит е рядък единичен топ кварк при експерименти в колайдър


Учените обявиха откритието на единичен топ кварк чрез слабата ядрена сила, показана в диаграмата. (Credit: Fermilab)

ScienceDaily (Mar. 10, 2009) — Учените от CDF и DZero в Енергийния Департамент на Националната Лаборатория за Ускорители Ферми са наблюдавали сблъсквания на елементарни частици, които произвели единични топ кварки. Откритието на единичен топ кварк потвърждава важни параметри на физиката на частиците, включително и общия брой на кварките, и има значителен принос за продължаващото търсене на частицата Хигс в Теватрона на Фермилаб, в момента най-мощния опериращ ускорител на частици.

Преди време, топ кварките са били само наблюдавани, когато са били произведени от силната ядрена сила. Това взаимодействие води до произвеждането на двойка топ кварки. Произвеждането на единичен топ кварк, което включва слабата ядрена сила е много по-трудно да се идентифицира експериментално, и сега е било наблюдавано, близо 14 години след откриването на топ кварките през 1995.

Търсенето на единичен топ кварк е все едно да се търси игла в купа сено. Само един на всеки 20 милиарда протон-антипротон сблъсъка произвежда единичен топ кварк. Дори и по-лошо, сигнала от тези редки събития лесно се имитира от други процеси на заден план, които се случват на по-високи нива/норми.

"Наблюдението на единичен топ кварк е важна стъпка за Теватрон, " каза д-р Денис Ковар, Помощник Директор от отдела за Високо-енергийна физика на Енергийното Министерство на САЩ. "В допълнение, високочувствителния и успешен анализ е важна стъпка за търсенето на Хигс."

Откриването на произвеждането на топ единичен кварк представя предизвикателства подобни на търсенето на бозона Хигс, в нуждата да се извлече много малък сигнал от много голям такъв на заден план. Напредналите аналитични техники, използвани при това откритие сега се използват за търсенето на бозона Хигс. Освен това, сигнала на единичния топ и на Хигс имат общ фон (бекграунд), и самия единичен топ е фон (бекграунд) за частицата Хигс.

За да направят откритието на единичния топ, физиците от CDF и DZero са прекарали години комбинирайки независимо един от друг резултатите от сблъсъците протон-антипротон. Всяка група идентифицирала няколко хиляди колизии, които изглеждали като събития, които биха произвели единичен топ. Сложен статистически анализ и подробно бекграунд моделиране показали, че няколко хиляди събития на сблъсък са произвели нещо реално. На 4 Март, двете групи са попълнили независимите си резултати във Physical Review Letters.

Двете съвместни работи по-рано съобщиха предварителните резултати по изследването на единичния топ. Оттогава, експериментите са удвоили количеството информация, която е анализирана и са изострили селекцията и аналитичните техники, правейки откритието възможно. За всеки експеримент, вероятността, че фоновите събития са имитирал/фалшифицирали сигнала сега е само едно на 4 милиона, което позволява на двете групи да обявят откритието за истинско и това да павира пътя им за по нататъшни открития.

“Развълнуван съм, че CDF и DZero са постигнали тази цел,” каза директора на Фермилаб Pier Oddone. “Двете групи са търсели този рядък процес през последните 15 години, още преди откритието на топ кварка през 1995г. Разследването на тези субатомни процеси в по-детайлизиран вид може да открие прозорец към феномените на физиката отвъд Стандартния Модел.”

Двете статии са публикувани във Physical Review Letters и са озаглавени "Наблюдение на продукцията на единичен топ кварк" и "Първо наблюдение на електрослабо производство на единичен топ кварк."


Колко измерения има в холографската Вселена?


Създаването на унифицирана теория на квантовата гравитация се счита за „Свещения Граал” на модерната наука. (Credit: Copyright Florian Aigner)

ScienceDaily (Feb. 9, 2009) — Учени от Виена се опитват да разберат мистериите на холографския принцип: Колко измерения има в нашата Вселена? Някои от най-бляскавите умове провеждат изследвания в тази област – и все още не са успели в създаването на унифицирана теория на квантовата гравитация, която е считана за Свещения Граал на модерната наука.

Даниел Грумилер от Института за Теоретична Физика, Технологичния Университет Виена, сега поне може да разкрие някои от мистериите на квантовата гравитация. Резултатите му относно черните дупки и гравитационните вълни са наистина фрапиращи – меко казано. Наскоро той спечели наградата START и ще използва тези средства за да привлече още повече млади физици в Университета във Виена.

Ние възприемаме пространството около нас като три-измерно. Според Айнщайн, времето и пространството са неразривно свързани.

Добавянето на времевата ос към нашето три-измерно пространство ни дава пространство-времевия континиум, който става четири-измерен. От десетилетия насам, учените са се чудили дали има допълнителни измерения скрити от нашите сетива. Грумилер и колегите му пробват противоположния подход, те смятат, че всъщност нашата Вселена може да се опише с по-малко от четири измерения.

“Холограмата, която е върху банкнотите ви или кредитните карти, изглежда че ни показва три-измерна картина, въпреки факта, че тя е само дву-измерна,” обяснява Грумилер. В подобен случай, реалността има по-малко измерения отколкото си мислим. Този „холографен принцип” играе важна роля във физиката на пространство-времето. Вместо създаването на теория на гравитацията във всички пространствено-времеви измерения, ние може да формулираме нова квантова теория с едно по-малко пространствено измерение. По този начин, 3Д теорията на гравитацията става 2Д квантова теория, в която гравитацията вече не се появява. Все пак, тази квантова теория правилно предсказва феномени като черни дупки или гравитационни вълни.

“Въпросът, колко измерения има нашия свят, вероятно дори няма подходящ отговор, защото на него не може да се отговори категорично,” мисли Грумилер. „В зависимост от специфичния въпрос на който се опитваме да отговорим, всеки един от подходите може да се окаже по-полезен.”

Грумилер в момента работи върху гравитационни теории, които включват две пространствени измерения и едно времево. Те могат да бъдат картографирани върху дву-измерна квантова теория, в която гравитацията отсъства. Такива теории могат да се използват за обясняване на въртящите се черни дупки или „космически струни” – пространство-времеви дефекти, които вероятно са се появили след Големия Взрив.
Заедно с колегите си от Университета от Виена, Грумилер е организирал международен семинар, който ще се проведе от 14 до 24 Април, 2009. В семинара ще участват и прочути учени от Харвард, Принстън, МТИ и много други университети.

Източник: http://www.sciencedaily.com/releases/2009/02/090203081609.htm

На Марс май има живот


Микроби, които живеят под почвата на Марс, са причина за мъглата от метан около Червената планета, твърдят учени от НАСА, цитирани от в. “Сън”. Газът е открит с помощта на орбитиращ космически апарат и наземни телескопи.

На Земята метан се отделя при храносмилателния процес на кравите, припомнят експерти. Очаква се НАСА днес да оповести откритието на метан на конференция от централата си във Вашингтон. Някои учени смятат, че метан се отделя в резултат на вулканична активност, но на Марс няма такава. Още един факт в подкрепа на твърдението, че на Червената планета има живи микроорганизми, е, че метанът е открит в райони, където има облаци от водни пари, а водата е особено важна за зараждането и поддържането на живот.

Учените от НАСА допускат, че метанът на Марс се отделя като отпадъчен продукт от микроорганизми, наречени метаногени, които живеят във вода под подпочвения лед.
Те трябва да са живи, в противен в случай в марсианската атмосфера няма как да бъде открит метан. Джон Мъри, член на екипа, който ръководи мисията “Марс Експрес”, смята, че “мини марсианците” са в състояние на анабиоза и могат да бъдат съживени.
Британският професор Колин Пилинджър, ръководител на неуспешната мисия “Бигъл 2″ до Марс през 2003 г., също смята, че метанът в атмосферата на Марс свидетелства за наличието на живот на планетата. “Метанът е продукт на биология. За да има метан на Марс е необходим възобновяем източник. Най-логично е това да са микроорганизми. Така че ако откриете метан в атмосфера, можете да допуснете, че там някъде има живот.

Това не е доказателство, но е откритие, което си струва да бъде изследвано отблизо”, обяснява Пилинджър. Откритието на НАСА потвърждава предишни изследвания на космическия апарат “Марс Експрес”, който орбитира около Червената планета от пет години, и през 2004 г. откри признаци за наличието на метан. Британският виден експерт Ник Поуп, който е ръководил правителствен проект за НЛО, определя откритието като “най-значимото на всички времена”. “Едва ли има нещо по-вълнуващо от мисълта, че не сме сами във Вселената.

Ако има живот на Марс е логично да допуснем, че го има и на други места. Животът се е зародил на Земята, защото това да не се случи и другаде? Марс много прилича на Земята - близък е по размер и също е вътрешна скалиста планета, има климатична система и атмосфера”, казва Поуп. Повече от век Червената планета разпалва въображението на хората като вероятен дом на извънземни същества. На повърхността й обаче не могат да оцелеят живи организми, защото за разлика от Земята Червената планета няма магнитен щит, който да я предпазва от смъртоносната слънчева радиация.

Под повърхността на Марс е открита вода под формата на лед. Много учени смятат, че преди два милиарда години Червената планета е била покрита с океани в течно състояние.
През 2007 г. “Марс Експрес”, изследвайки южния полюс на Марс, откри доказателство, че на планетата все още има вода с помощта на радар, който прониква под повърхността, припомня изданието.

Метанът в атмосферата на Марс е концентриран в три специфични района, показват най-точните измервания, правени досега, съобщи сп. “Ню сайънтист”. Това може да е доказателство за съществуване на микроби под марсианската повърхност, казаха американски учени на пресконференция на НАСА, цитирани от световните информационни агенции.

“Няма данни метанът да е донесен на планетата от комети или астероиди”, допълниха те.
Метанът може също да е продукт на геологически процес. Няма обаче признаци газът да е образуван от вулкани, защото в такъв случай нивото на въглероден двуокис би трябвало да е по-високо. Ако е образуван от химическа реакция под повърхността, би трябвало да излиза от пукнатини, каквито още не са открити. Откакто на Марс беше открит метан през 2003 г., три екипа установиха доказателства за наличие на газа с наземни телескопи и с измервания на европейския орбитиращ апарат “Марс експрес”.

Някои изследвания показаха, че газът не е разпределен равномерно по планетата. Източниците на метана обаче остават неясни. Сега екип, ръководен от Майкъл Мума от космическия център на НАСА “Годард”, направи карти на Марс с висока резолюция, които показват три района малко на север от екватора, където излиза газът, и ги публикува в сп. “Сайънс”. Картите са по данни от 2003 г.

Екипът използва два телескопа в Хавай - инфрачервения телескоп и Кек-2, за да измери светлината, излъчвана от планетата. Наблюдавайки Марс през дълъг и тесен процеп екипът прави картата на метана при въртяща се планета. “Наблюдавахме и картографирахме много струи метан на Марс, една от които освободи около 19 000 метрични тона метан”, каза участвалият в изследването Джеронимо Вилануева от Американския католически университет във Вашингтон.

“Струите излизат през по-топлите сезони - пролет и лято, вероятно защото блокиращият процепите лед се изпарява и позволява на метана да премине в атмосферата на Марс.”
Един от трите района е край пукнатината Nili Fossae. Районът до края на миналата година се обсъждаше като евентуална площадка за кацане на космическия апарат Марсианска научна лаборатория, който ще бъде изстрелян през 2011 г. Другите райони са отдалечени на по 1000 км. Те са с различна геология. Единият е в югоизточния район при вулкана Syrtis Major. Другият е по-равен кратерен район, наречен Terra Sabae.

"Това са първите доказателства за конкретни източници на метан”, каза Майкъл Мума. Как този метан се освобождава обаче, остава неясно. Възможно е да е имало единично изригване на метан, или газът да излиза от процепи редовно. Както и да се образува, метанът се задържа в атмосферата неочаквано кратко. Слънцето разгражда метана за 350 години. На Марс той обаче изчезва много бързо. През 2006 г. нивата на метан в атмосферата са с 50 процента по-малко през лятото, отколкото през лятото на 2003 г., установи екипът на Мума. Ако метанът е бил освободен и в трите района еднократно, намаляването му означава, че той се задържа на планетата четири години.

Възможно е също метан да се произвежда всяко лято, като се освобождава, когато пръстта се затопли и разшири и така се отварят пори, съдържащи метан. Ако случаят е такъв, нивото през 2006 г. означава, че газът издържа по-малко от година. Какво може да разрушава метана толкова бързо? Химикали като водородния прекис, които може да се произвеждат от търкане на прашинките при силен вятър. Ако бъдат намерени джобове с прекис, това ще е доказателство за теорията.

Какъвто и да е източникът на метан, съществуването му показва наличие на течна вода под повърхността, като в нея има някакъв вид дейност - биологична или геологична.
Учените още нямат ресурси, за да определят източника на метан. Марсианската научна лаборатория обаче ще може да определи нивата на въглеродните изотопи в метана. Животът на Земята предпочита да обработва въглерод-12, така че ако метан с такъв въглерод бъде открит в изобилие на Марс, това ще насочи към биологичен произход.

Мума и другите учени казаха на пресконференцията, че вместо да търси само вода и признаци от минал живот на Марс, НАСА трябва да помисли да изследва местата с метан в бъдещите мисии и да търси настоящ живот под повърхността. Метанът е не само отпадъчен продукт от живи форми, той може да е и храна на живи организми.

Източници: New Scientist & БТА

Какво е станало преди Големия Взрив?


Рисунка изобразяваща Големия Подскок – В ляво се вижда колапсираща Вселена, която се свива до точка с минимален краен размер и енергия (момента на Големия Взрив) и след това „подскача” в познатата ни Вселена, която живеем. (коментар Eon, снимка http://www.sciencephoto.com/)

ScienceDaily (July 3, 2007) — Направени са нови открития за друга Вселена, чийто колапс изглежда е дал живот на тази, в която живеем сега. Те ще бъдат обявени в он-лайн изданието на списанието Нейчър Физикс на 1 Юли 2007 и ще бъдат публикувани в августувското издание на хартиеното издание на списанието.

"Докладът ми представя нов математически модел, който можем да използваме за да извлечем нови детайли за свойствата на квантовото състояние в пътуването му през Големия Подскок, който измества класическата идея за Голям Взрив като начало на нашата Вселена,” казва Мартин Боховалд, помощник професор по физика в Penn State. Изследването на Боховалд също предполага, че въпреки, че е възможно да се научи за много от свойствата на ранната Вселена, ние винаги ще бъдем несигурни за някои от тези свойства, защото калкулациите му разкриват „космическа забрава”, която резултира от екстремните квантови сили по време на Големия Подскок.

Идеята, че Вселената е изригнала в Голям Взрив е била голяма бариера в научните опити за разбирането на произхода на нашата разширяваща се Вселена, въпреки че Големия Взрив дълго време е считан от космолозите като най-добрия модел. Както е описано от Общата теория на Относителността на Айнщайн, произхода на Големия Взрив е математически безмислено състояние – „сингулярност” от нулев обем, който обаче има безкрайна плътност и безкрайна енергия.

Сега обаче, Боховалд и други физици в Penn State изследват територия непозната дори и на Айнщайн – времето преди Големия Взрив – използвайки математическа машина на времето наречена Loop Quantum Gravity. Тази теория, която комбинира Общата Теория на Относителността с уравненията от квантовата физика, които не са съществували по времето на Айнщайн, е първото математическо описание за систематично установяване на съществуването на Големия Скок и извличане на свойствата на по-ранната Вселена, от която може би се е пръкнала нашата. За учените, Големия Скок отваря пукнатина в бариерата, която беше Големия Взрив.

“Общата теория на Относителността на Айнщайн не включва квантовата физика, която трябва да присъства за да може да обясните ектремно високите енергии, които са доминирали Вселената по време на ранната й еволюция,” обяснява Боховалд, „но ние имаме Loop Quantum Gravity, теория, която включва необходимата квантова физика.” Loop Quantum Gravity е била разработена и развита в института Penn State за Гравитационна Физика и Геометрия, и сега е водещия подход за унифицирането на общата относителност с квантовата физика. Учените използващи тази теория за да проследят нашата Вселена назад във времето са открили, че началната й точка има минимален обем, който не е нула и максимум енергия, която не е безкрайна. В резултат на тези граници, уравненията на теорията произвеждат валидни математически резултати отвъд точката на класическия Голям Взрив, даващ прозорец на учените, през който да надникнат във времето преди Големия Скок.

Теорията на квантовата гравитация индикира, че тъканта на пространство-времето има „атомна” геометрия, която е изтъкана с едноизмерни квантови нишки. Тази тъкан се скъсва бурно при екстремни условия доминирани от квантовата физика близо до Големия Скок, каращи гравитацията да стане силно отблъскваща, така че вместо да се изгуби в безкрайността както е предречено от Общата Теория на Относителността, Вселената се съживява (един вид подскача) в Голям Скок, който дава живот на нашата разширяваща се Вселена. Теорията разкрива свиваща се Вселена преди Големия Скок, с пространствено времева геометрия, която иначе е била подобна на нашата Вселена днес.

Боховалд открил, че трябва да създаде нов математически модел за да го използва с теорията на Loop Quantum Gravity за да разкрие Вселената преди Големия Скок с по-голяма прецизност. „Имаше нужда от по прецизен модел в Loop Quantum Gravity от съществуващите досега цифрови методи, които изискват успешни приближения на решенията и резултати, които не са генерални и пълни както си ни се искало,” обяснява Боховалд. Той е развил математически модел, който произвежда прецизни аналитични решения чрез решаването на серия от математически уравнения.

Освен точността, новия модел на Боховалд също е и по-кратък. Той реформулира квантово-гравитационните модели използвайки различни математически описания, които той казва, че са направили възможно решаването на уравненията и са опростили много изчисленията. “По ранният цифров модел изглеждаше много по-сложен, но решенията му изглеждаха много чисти/ясни, което беше знак, че може да съществува математическо опростяване,” казва той. Боховалд реформулира диференциалните уравнения на квантовата гравитация – което изисква много калкулации на многобройни последователни малки промени във времето – в интегрираща система – в която кумулативната дължина на времето може да се определи като се добавят всички малки нараствания.

Уравненията на модела изискват параметри, които описват акуратно състоянието на нашата сегашна Вселена, така че учените след това да могат да използват модела за да пътуват обратно във времето, математически „де-еволюирайки” Вселената за да разкрият състоянието й в ранните времена. Уравненията на модела също съдържат някои „свободни” параметри, които не се знаят все още до прецизност, но са необходими за описване на някои характеристики. Боховалд откри, че два от тези свободни параметри са допълнителни: единия е приложим изключително само след Големия Скок и другия е приложим изключително само преди Големия Скок. Тъй като един от тези свободни параметри всъщност няма влияние върху калкулациите на нашата текуща Вселена, Боховалд заключава, че не може да се използва като средство за back-калкулиране на стойността му в ранната Вселена преди Големия Скок.

Тези два свободни параметъра, които Боховалд открил, че са допълнителни, представят квантовата несигурност в общия обем на Вселената преди и след Големия Взрив. „Тези несигурности са допълнителни параметри, които се прилагат, когато поставите система в квантов контекст също като теорията на квантовата гравитация,” казва Боховалд. „Това е подобно на несигурните връзки в квантовата физика, където несигурност между позицията на даден обект и скоростта му – ако измерите едното, не можете едновременно да измерите другото.”

По подобен начин, трудът на Боховалд индикира, че има фактори на несигурност за обема на Вселената преди Големия Скок и Вселената след Големия Скок. „За всички практически цели, точният фактор на несигурност за обема на предишната Вселена, дори и с най-акуратните измервания никога няма да бъде определен чрез процедура на калкулиране назад от условията в нашата Вселена, дори и с най-акуратните изчисления, на които сме способни,” обяснява Боховалд. Това откритие предполага и по нататъшни ограничения за откриването на въпроса дали материята във Вселената преди Големия Взрив е била доминирана от квантови или класически свойства.

“Проблемът с предния цифров модел, е че човек не вижда ясно какви са свободните параметри и какво е тяхното влияние,” казва Боховалд. „Този математически модел ни дава подобрена изразителност, която съдържа всички свободни параметри и можете незабавно да видите влиянието на всеки един,” обяснява той. „След като уравненията се решат, вие незабавно си вадите заключенията от резултатите.”

Боховалд достигнал до допълнително заключение след като открил, че поне един от параметрите на предната Вселена не е оцелял след разходката през Големия Скок – че успешните Вселени вероятно не са перфектни копия една на друга. Той казва „Безкрайното повторение на абсолютно идентични Вселени изглежда е предотвратено от явното съществуване на някаква вътрешна космическа забрава (липса на памет).”
Изследването е спонсорирано, в частност от National Science Foundation.

Източник: http://www.sciencedaily.com/releases/2007/07/070702084231.htm

Космолозите ще наблюдават първите моменти от Вселената


Телескопа на Южния Полюс под светлините на Южното полярно сияние (aurora australis) (Credit: Photo by Keith Vanderlinde)

ScienceDaily (Feb. 17, 2009) — През следващото десетилетие, деликатното измерване на първичната светлина може да разкрие убедителни доказателства за популярната космическа теория на инфлацията, която постулира, че случайни микроскопични флуктуации в плътността на тъканта на пространството и времето са дали живот на Вселената в горещ Голям Взрив преди около 13.7 милиарда години.

Сред космолозите търсещи за тези слаби сигнали ще бъде и Джон Карлстром, изявеният професор от С. Чандрасекар, по Астрономия и Астрофизика в Университета в Чикаго. Карлстром оперира телескопа на южния полюс (SPT) с група от учени от 9 институции в търсенето им на доказателства за произхода и еволюцията на Вселената.
Сега целта им е да подложат космическата инфлационна теория на най-взискателния наблюдателен тест правен досега.

Тестът: засичането на крайно слаби гравитационни вълни, които са предречени, че би трябвало да бъдат произведени от космическата инфлация (разширение) от Общата Теория на Относителността на Айнщайн."Ако засечете гравитационни вълни, това ви говори много за инфлацията на нашата Вселена,” казва Карлстром. Това също би премахнало многото конкуриращи се идеи за произхода на Вселената. „Има няколко такива теории, но те не предричат такива крайности, като Голям Взрив, тази квантова флуктуация, с която започва всичко,” каза той. Нито пък биха предрекли гравитационни вълни на нива, на които могат да се засекат.

Карлстром и колегата му Скот Доделсон бяха на панел от космолози дискутиращи тези и свързани с тях теми на 16-ти Фев. на ежегодната среща на Американската Асоциация за Напредване в Науката в Чикаго. Темата им беше озаглавена, „Произход и Край: От началото до края на Вселената.”

Алън Гут от Масачузетския Технологичен Институт също е бил там. През 1979, Гут прокара теорията за космическата инфлация, която предсказва съществуването на ограничен брой Вселени. За съжаление, космолозите нямат все още средство за тестване на това предзказание.

"Тъй като това са отделни вселени, по дефиниция това означава, че ние не можем да имаме контакт с тях. Нищо, което се случва там не може да повлияе на нас,” казва Доделсон, учен от Националната Лаборатория за ускорения Ферми и професор по астрономия и астрофизика от Университета в Чикаго.

Обаче има проблем при доказването на космическата инфлация. Феномена трябва да произвежда два вида пертурбации (флуктуации, смущения). Първата е флуктуация в плътността на суб-атомните частици, която се случва постоянно във Вселената, и учените вече са наблюдавали това.

"Обикновено, те се случват на атомно ниво. Ние никога не ги забелязваме,” казва Доделсон. Но инфлацията би опъвала незабавно тези пертурбации в космически пропорции. „Тази схема всъщност работи. Ние можем да калкулираме как биха изглеждали тези пертурбации, и се оказва, че те точно произвеждат галактиките във Вселената.”

Вторият клас на пертурбации биха били гравитационните вълни – Айнщайнови изкривявания в пространството и времето. Гравитационните вълни също биха прерастнали в космически пропорции, дори достатъчно силни за да бъдат засечени от космолозите с чувствителни телескопи настроени в подходяща честота на електромагнитната радиация.
"Бихме могли да видим, ако инструментите на Джон бяха достатъчно чувствителни,” каза Доделсон.Карлстром и колегите му строят специален инструмент, полариметър, като допълнение на SPT, за търсене на гравитационни вълни. SPT оперира на суб-милиметровите дължини на вълната, между микровълните и инфрачервените в електромагнитния спектър.

Космолозите също използват SPT в опитите им да решат мистерията на тъмната материя. Отблъскваща сила, тъмната енергия разширява Вселената и надвива гравитацията, привличащата сила упражнявана от всяка материя. Тъмната енергия е невидима, но астрономите могат да видят влиянието й върху куповете галактики, които са се формирали през последните няколко милиарда години.

SPT засича микровълновата остатъчна радиация, сиянието останало след Големия Взрив. Космолозите са открили информацията от тази остатъчна радиация, която представлява музиката от космическата симфония. Но сега учените се ослушват за тоновете на по тих инструмент – гравитационните вълни – които са в основата на остатъчната радиация (лъчение).

"Имаме тези ключови компоненти в нашата снимка на Вселената, но не знаем каква физика ги произвежда,” казва Доделсон относно инфлацията, тъмната енергия и тъмната материя. „Целта през следващото десетилетие е да се идентифицира физиката.”

Източник: http://www.sciencedaily.com/releases/2009/02/090216092722.htm

Как е възникнал живота? Развита е РНК, която се репликира безкрайно

ДНК молекули. Учените са синтезирали за пръв път РНК ензими, които се репликират без помощта на каквито и да е било протеини или други клетъчни компоненти, и процеса продължава безкрайно. (Credit: iStockphoto)

ScienceDaily (Jan. 10, 2009) — Едно от най-издръжливите въпроси е как е започнал живота на Земята. Счита се, че молекули, които могат да се копират са важни за разбирането на процеса как те стават база на наследствеността, критична характеристика на живите системи. Нови открития могат да отговорят на биохимичните въпроси за това как е започнал живота на Земята.

Сега, двойка учени от Scripps Research Institute са направили голяма стъпка напред към отговора на този въпрос. Учените са синтезирали за пръв път РНК ензими, които се копират (репликират) без помощта на каквито и да е било протеини или други клетъчни компоненти, и процеса продължава безкрайно.Разработката тъкмо беше публикувана в списание Сайънс.

В съвременния свят, ДНК пренася генетичната последователност за висшите организми, докато РНК е зависима от ДНК за изпълняването на ролите си, като например построяването на протеините.

Но една имените теория за произхода на живота, наречена РНК Световен Модел, постулира, че поради факта, че РНК може да функционира едновременно като ген и като ензим, РНК би трябвало да е възникнало преди ДНК и протеина и е действала като прародителска молекула на живота. Въпреки това, процеса на копиране на генетична молекула, което е считано за основна квалификация на живота, изглежда е доста сложен процес, изискващ много протеини и други клетъчни компоненти.

От години насам, изследователите са се чудили дали има по-прост начин за копиране на РНК, от самата нея. Някои пробни стъпки по този път са били предприети от лаб. Joyce и други, но никой не е могъл да демонстрира, че РНК репликацията може да бъде само-предадена, което резултира в нови копия на РНК, които също копират себе си.

Ин Витро Еволюция

Няколко години след като Трейси Линкълн пристигна в Скрипс Рисърч от Ямайка за да учи за доктор, тя започна да изследва идеята за саморепликацията на РНК заедно с нейния съветник, проф. Джералд Джойс, който също е декан на факултет в Скрипс Рисърч. Тяхната работа е започнала с метод за насилствена адаптация, познат като ин-витро еволюция. Целта е била да се вземе един от РНК ензимите, който вече е бил развит в лабораторията и който е можел да изпълнява основната химия на репликацията, и да бъде подобрен до точка в която той би задвижил ефективна, постоянна само-репликация.

Линкълн синтезирала в лабораторията голяма популация от варианти на РНК ензима, който бил нарочен да изпълни работата, и провела процедура на еволюция в епруветка за да получи тези варианти, които били най-вещи в съединяването на парчета от РНК.
В крайна сметка, този процес позволил на групата да изолира една еволюирала версия на оригиналния ензим, който е много ефективен репликатор, нещо което много изследователски групи, вклчително и тази на Джойс, са се опитвали от години да получат. Подобрения ензим е изпълнил основната роля е могъл да извърши постоянна репликация. „Това направо ме хвърли в тъч,” казва Линкъл.

Обезсмъртяваща Молекулярна Информация

Репликиращата система всъщност включва два ензима, всеки от тях композиран от две подединици и всяка от тях функционираща като катализатор, който сглобява другия. Репликационния процес е цикличен, в смисъл, че първия ензим свързва двете подединици, които композират втория ензим и така прави ново копие на втория ензим; и втория ензим по подобен начин свързва двете подединици, които правят първия ензим. По този начин двата ензима се сглобяват един друг – това е наречено крос-репликация. За да се направи така, че процеса да е безкраен се изисква само малко стартово количество от двата ензима и стабилен запас от двете подединици.

"Това е единствения случай извън биологията, където молекулярната информация е обезсмъртена,” казва Джойс.Без намерението да спират дотук, изследователите са генерирали разнообразие от ензимни двойки с подобни способности. Те миксирали 12 различни крос-репликиращи двойки, заедно с всички техни съставни подединици, и им позволили да се конкурират в молекулярен тест на оцеляване на най-подходящия.

През повечето време репликиращите ензими ще се размножават истински, но по случайност един ензим би направил грешка като свърже една от подединиците с една от другите репликиращи ензими. Когато такива „мутации” се случат, резултиращият ре-комбинантен ензим също е способен на постоянна репликация, с най-подходящите репликатори, които нарастват и доминират смесицата. „За мен това е най-големият резултат,” казва Джойс.
Изследването показва, че системата може да поддържа молекулярна информация, форма на наследственост, и да даде възможност на вариации на себе си по начин близък до Дарвиновата еволюция. Така че, казва Линкълн, „Това, което имаме е не-живо нещо, но ние можем да покажем, че то има някакви свойства наподобяващи го на живо, и това е изключително интересно.”

Чукайки на Вратата на Живота

Групата преследва потенциалните приложения на тяхното откритие в областта на молекулярната диагностика, но тази работа е свързана с изследователския доклад, който в момента се разглежда, така че изследователите все още не могат да го дискутират.

Но основната стойност на работата според Джойс е на основата на изследователското ниво. „Това, което открихме може да е свързано с това как е възникнал живота, в този ключов момент, в който Дарвиновата еволюция стартира.” Той бърза да отбележи, че докато само-репликиращите се РНК ензимни системи споделят някои характеристики на живота, те самите не са форма на живот.

Историческият произход на живота никога не може да бъде пресъздаден точно, така че без надеждна машина на времето, човек трябва да се насочи към въпроса дали живота може да бъде създаден в лаборатория. Това разбира се, би хвърлило светлина върху въпроса как може би е изглеждал в началото живота. „Ние не се опитваме да върнем лентата назад,” казвал Линкълн за тяхната работа, „но това може да ни разкрие как да стартираме процеса на разбирането на появата на живот в лабораторията.”

Джойс казва, че само ако е разработена система в лабораторията, която има способността на еволюиращи оригинални функции върху себе си може да се нарече живот. „Ние чукаме на тази врата,” казва той, „Но разбира се ние не сме го постигнали”.

Подединиците в ензимите, коиото групата е конструирала – всяка от тях притежава много нуклеотиди, така че те са сравнително сложни и не са нещо, което просто така е намерено плаващо в праисторичската кал. Но, тъй като строителните блокчета най-вероятно са били по-прости, работата най-найрая показва, че по-проста форма на РНК-базирания живот, най-малкото е възможна, което би подтикнало към по-нататъшни изследвания на РНК-Световната Теория на произхода на живота.

Източник: http://www.sciencedaily.com/releases/2009/01/090109173205.htm

Космически балон на НАСА се настройва към космическа радио мистерия

Мистериозен екран от екстра-силен радио шум прониква през Космоса, възпрепятствайки астрономите от наблюдение на топлината от първите звезди. Инструмента ARCADE, който е качен на балон откри този космически шум (бялата лента, горе) при полета си през Юли 2006. Този шум е 6 пъти по-силен отколкото се очакваше. Астрономите нямат идея защо. (Credit: NASA/ARCADE/Roen Kelly)

ScienceDaily (Jan. 8, 2009) — Слушането на ранната Вселена стана по-трудно. Група водена от Алън Когът от NASA's Goddard Space Flight Center в Грийнбелт, Мериленд, оповести, откритието на космически радиошум, който е 6 пъти по-силен от очакваното. Откритието идва от инструмент на балон носещ името ARCADE, който е акроним на Absolute Radiometer for Cosmology, Astrophysics, and Diffuse Emission. През Юли 2006, инструмента е изстрелян от Научната Инсталация за Балони Колумбия, на НАСА в Палестина, Тексас, и летя на височина от 36 000 км, където атмосферата изтънява във вакуума на космоса. Мисията на ARCADE беше да търси небето за топлина от първата генерация звезди. Вместо това, тя откри космически пъзел.

"Вселената наистина ни хвърли в тъч,” казва Когът. „Вместо бледия сигнал, който се надявахме да открием, имаше бумтящ шум, 6 пъти по-силен от предвижданията на който и да е.” Детайлен анализ отхвърли като причина първичните звезди или познатите радио източници, включващи газ във външното хало на нашата галактика. Източника на този космически радио фон остава мистерия.

Много обекти във Вселената излъчват радио вълни. През 1931г., американският физик Карл Янски е първият, който е засякъл радио статичното лъчение от нашия собствен Млечен Път. Подобни емисии от други галактики създават фон от свистящ радио шум.
Проблема, отбелязва един член на екипа – Дейл Фикссен от Университета в Мериленд в Колидж Парк, е че няма достатъчно радио галактики, които да съответстват на сигнала, който ARCADE засече. „Трябва да ги пакетирате във Вселената като сардини,” казва той. „Няма да има изобщо място между тях.”

Търсеният сигнал от най-ранните звезди остава скрит зад новозасечения космически радио фон. Този шум усложнява усилията за засичане на първите звезди, за които се счита, че са се формирали преди около 13 милиарда години – не много късно, в космически мащаб, след Големия Взрив.

Мистериозен екран от екстра-силен радио шум прониква през Космоса, възпрепятствайки астрономите от наблюдение на топлината от първите звезди. Инструмента ARCADE, който е качен на балон откри този космически шум (бялата лента, горе) при полета си през Юли 2006. Този шум е 6 пъти по-силен отколкото се очакваше. Астрономите нямат идея защо. (Credit: NASA/ARCADE/Roen Kelly)

Въпреки това, космическия фон може да предостави важни заключения за развитието на галактиките, когато Вселената е била на по-малко от половината си възраст. Отключването на произхода му би предоставило нов поглед към развитието на радиоизточниците в ранната Вселена.

Източник: http://www.sciencedaily.com/releases/2009/01/090107172546.htm

Забележка: Преведено със съкращения. Този космически радиофон не трябва да се бърка с реликтовото микровълново лъчение което е открито през 1965г.

Хъбъл вижда галактическото ядро с безпрецедентна яснота

Тази съставна цветна инфрачервена снимка на центъра на Млечния Път разкрива нова звездна популация от масивни звезди и нови детайли в сложни структури в горещия йонизиран газ въртящ се на 300 св. години около центъра. Тази широка панорама е най-ясната инфрачервена снимка правена досега на Галактическия център. (Credit: NASA, ESA, and Q.D. Wang (University of Massachusetts, Amherst) Credit for Spitzer image: NASA, Jet Propulsion Laboratory, and S. Stolovy (Spitzer Science Center/Caltech))

ScienceDaily (Jan. 7, 2009) — Тази гледка комбинира детайлното снимане на Хъбъл с цветното снимане от предишни проучвания на телесокопа Спитцър. Галактическото ядро е скрито във видима светлина от прашните облаци, но инфрачервената светлина прониква през тях.

Пространствената резолюция на апартата NICMOS на борда на Хъбъл кореспондира на 0.025 светлинни години при разстояние до Галактичния център възлизащо на 26 000 св. години. Хъбъл разкрива детайли в обекти големи колкото 20 пъти размера на нашата слънчева система.

Мозайката от NICMOS представлява най-голямото парче от небето (Вселената), което е снимано с една наблюдателна програма на NICMOS. Тя е комбинирана с пълноцветна снимка от Спитцър. Снимката обхваща 300 x 115 св. години. Извън границата на наблюдението на NICMOS, експозициите на IRAC (апарата на Спитцър) могат да се видят на дължини на вълната от порядъка на 3.6 микрона (показани в синьо), 4.5 микрона (показани в зелено), 5.8 микрона (показани в оранжево), и 8.0 микрона (показани в червено).

Новата информация от NICMOS показва сияние от йонизиран водород както и купища звезди. Хъбъл разкрива важна популация от звезди със силни звездни ветрове, отбелязани от излишната емисия от йонизиран газ в една инфрачервена дължина на вълната (1.87 микрона) сравнена с друга леко различна дължина (1.90 микрона).

NICMOS показва голям брой от тези масивни звезди разпределени из целия регион. Новото откритие на астрономите е, че масивните звезди не са ограничени в един от трите познати купове от масивни звезди в Галактичния център, познат като Централен куп, купът Arches и купът Quintuplet (Петорката). Тези три купа са лесно видими като стегнати концентрации от ярки, масивни звезди в снимката на NICMOS. Разпределените звезди може би са се формирали в изолация, или може би са произлезли в купове, които са били разстроени от силни гравитационни приливни сили.

Ветровете и радиацията от тези звезди формират сложни структури, които се виждат в центъра и в някои случаи, може би са причина за нови генерации от звезди. В горния ляв ъгъл, големи арки от йонизиран газ се изпускат в области от интересно организирани нишки индикиращи вероятно критична роля на влиянието на локално силни магнитни полета.

Долния ляв регион показва стълбове от газ оформени от ветровете от горещи масивни звезди в Петорния куп. В центъра на снимката, йонизиращия газ, който обгръща супермасивната черна дупка е ограничен до ярка спирала.

Мозайката на NICMOS изисква 144 орбити на Хъбъл за да направи 2,304 научни експозиции. Заснета е между 22 Февруари и 5 Юни, 2008.

Източник: http://www.sciencedaily.com/releases/2009/01/090106135601.htm

Тъмната енергия е причина за разширението на Вселената

Изображението показва купа Abell 85, разположен на около 740 милиона светлинни години от Земята. Виолетовата емисия е газ със мулти-милионна температура засечен в рентгеновото излъчване от обсерваторията на НАСА Чандра, а другите цветове показват галактики в оптичния спектър от Sloan Digital Sky Survey. Илюстрацията отдясно показва растежа на космическата структура, когато Вселената е била на 0.9 милиарда, 3.2 милиарда и 13.7 милиарда години (сега). Това показва как е еволюирала Вселената от гладко състояние до такова, което съдържа голямо количество от структурата. В тези снимки е показан газът, като жълтите региони са звезди а най-ярките структури са галактики и галактически купове. Растежа на тези структури първоначално е бил задвижван от притегателната сила на гравитацията, но по-късно е имало конкуренция с отблъскващата сила на тъмната енергия.(Credit: X-ray (NASA/CXC/SAO/A.Vikhlinin et al.); Optical (SDSS); Illustration (MPE/V.Springel))

ScienceDaily (Dec. 17, 2008) — За пръв път астрономите са видели със сигурност ефектите на „тъмната енергия” върху най-масивните колапсирали обекти във Вселената използвайки рентгеновата Обсерватория на НАСА Чандра. Следейки как тъмната енергия е повлияла на растежа на галактическите купове и комбинирайки това с предишни изучавания, учените са получили най-добрите улики досега за това какво е тъмната енергия и каква би могла да бъде съдбата на Вселената.

Тази работа, която отне години за да бъде завършена, е отделна от другите методи за изследване на тъмната енергия, също като суперновите. Тези рентгенови резултати предоставят много важен независим тест върху тъмната енергия, дълго търсен от учените, който зависи от това как гравитацията се конкурира с ускореното разширяване при растежа на космическите структури. Техниките са базирани върху на измервания на разстояния, също като работата при суперновите, нямат тази специална чувствителност.
Учените мислят, че тъмната енергия е някаква форма на отблъскваща гравитация, която сега доминира във Вселената, въпреки, че те нямат ясна картина какво може да е това. Разбирането на природата на тъмната енергия е един от най-големите проблеми в науката. Възможностите включват космологичната константа, която е еквивалента на енергията на празното пространство. Другите възможности включват модификация в теорията на относителността при най-големите структури, или по общо физично поле.

За да може да се реши между тези две опции, е нужен нов поглед върху тъмната енергия. Той е постигнат чрез наблюдението на това, как космическото ускоряване влияе върху растежа на галактическите купове с течение на времето."Този резултат би могъл да се опише като ‘задържане на развитието на Вселената’, казва Алексей Виклихин водещият изследването от Смитсонианската Астрономическа Обсерватория в Кеймбридж. „Каквото и да причинява разширяването на Вселената с ускоряващ темп, също така и причинява забавянето на разширяването.”

Виклихин и колегите му са използвали Чандра за да наблюдават горещия газ в дузини галактически купове. Някои от тези купове са сравнително близко, а други са на половината път по протежение на цялата Вселена.

Резултатите показват, че увеличението в масата на галактическите купове с течение на времето е в съответствие с идеята за Вселена доминирана от тъмна енергия. За обектите като галактически купове е по трудно да растат, когато пространството е разтегнато/опънато, както това е причинено от тъмната енергия. Виклинин (Vikhlinin) и групата му виждат ясно този ефект в техните данни. Резултатите са в забележително съгласие с тези от далечните измервания, разкривайки приложението на общата теория на относителността, както се предполагаше, върху големи мащаби.

"От години, учените са искали да започнат да тестват как гравитацията действа при големи мащаби и сега, най-накрая те успяха,” казва Уилям Форман, съ-автор на изследването от Смитсонианската Астрофизична Обсерватория. „Това е тест, който общата теория на относителността можеше да не издържи.”

Когато се комбинира с други улики – суперновите, изучаването на космическото реликтово излъчване, и разпределението на галактиките – този нов рентгенов резултат дава на учените най-добро разбиране за характеристиките на тъмната енергия.

Изследването засилва доказателството, че тъмната енергия е космологичната константа. Въпреки, че тя е водещ кандидат за обясняването на тъмната енергия, теоретичните разработки предполагат тя да бъде 10 на степен 120-та по-голяма отколкото е наблюдавана. Следователно, тука вече се изследват алтернативите на общата теория на относителността, като теориите включващи скрити измерения.

"Събирайки на едно място цялата тази информация, ние получаваме най-силното доказателство до сега, че тъмната енергия е космологичната константа, или с други думи, че ‘нищото тежи нещо’,” казва Виклинин. Трябват още много тестове, но засега теорията на Айнщайн изглежда толкова добра както никога преди.”

Тези резултати спомагат за предсказването на крайната съдба на Вселената. Ако тъмната енергия е обяснена от космологичната константа, разширението на Вселената ще продължи да се ускорява, и Млечния път и съседната Андромеда, никога няма да се слеят с купа Дева. В този случай, след около 100 милиарда години всички други галактики в крайна сметка биха изчезнали от гледката на Млечния път и евентуално, локалните суперкупове биха се де-интегрирали.

Работата на Виклихин и колегите му ще бъде публикувана в два отделни доклада във Февруарския брой на Астрофизичния Журнал. Космическия център за полети на НАСА Маршал в Хънтсвил, Алабама, ръководи програмата Чандра за Научния Директорат на Мисията на НАСА във Вашингтон. Смитсонианската Астрофизична Обсерватория контролира научните и летателни операции на Чандра от Кеймбридж, Масачузетс.

Дали глобалното затопляне е предотвратилно нов ледников период

Ледник и планински върхове в Източна Гренландия. Използвайки три различни климатични модела и премахвайки количеството на парниковите газове, които хората са инжектирали в атмосферата през последните 5 до 8000 години, учените наблюдавали по-постоянен сняг и лед покриващ регионите на Канада, Сибир, Гренландия и Скалистите Планини, всеки един от тях познат като региони с ледници от предните ледникови периоди(Credit: iStockphoto/Rob Broek)

ScienceDaily (Dec. 18, 2008) — Учени направили изследване като установили, че влиянието на хората върху глобалното затопляне и емисиите на въглероден диоксид и метан датират от хиляди години - започващо с обезлесяването на горите в Европа и оризовите тераси в Азия. Също така е установено, че ако не са били хората, Земята сега е щяла да навлиза в следващ ледников период.

Източник: http://www.sciencedaily.com/releases/2008/12/081217190433.htm

Влиянието на глобалното затопляне върху Щатите ще е много по-скоро отколкото се очакваше, предсказва научен доклад

Американският югозапад вероятно ще става все по сушав и безплоден в бъдещето поради глобалното затопляне. (Credit: iStockphoto/Tobias Helbig)

ScienceDaily (Dec. 18, 2008) — Доклад изложен при годишната среща на Американския Геофизичен Съюз на 16-ти Декември предоставя нови разкрития върху потенциала за рязка климатична промяна и ефектите, които би имала тя върху САЩ, идентифирайки ключовите проблеми, които включват по-бързи загуби на ледници, увеличаващи се нива на моретата и вероятно постоянно състояние на суша в американския югозапад.

• Скорошните бързи промени по ледените покривки на Гренландия и Западна Антарктида показват ускоряване на степента на топене, като при някои ледници скоростта е повече от двойна. Тези "промени в ледниците могат да се случат много по-бързо отколкото преди се мислеше," казва доклада, и не са отчетени в текущите климатични модели.

• Включването на тези промени в моделите ще повиши нивата на моретата "значително над предположените" нива за края на това десетилетие, които са около 2 фута - но информацията е все още неадекватна за да се посочи точното ниво на повишение.• Субтропичните области по земята, включително и американския запад, ще станат по-безплодни в бъдеще поради глобалното затопляне, с увеличена вероятност на жестока и постоянна суша. Това са "сред най-големите природни бедствия, пред които се изправя САЩ и света днес.

• Силата на океанската циркулация "AMOC", благодарение на която Европа има много по-топъл климат, може да отслабне с 25-30% през този век поради увеличенията на парниковите газове, но най-вероятно няма да изчезне напълно - въпреки, че тази възможност не може да бъде изключена напълно. • Климатичните промени ще ускорят емисиите на метан, силен парников газ, и най-вероятно количествата му ще се удвоят през този век - но драматично, потенциално катастрофално увеличение е малко вероятно.

Източник: http://www.sciencedaily.com/releases/2008/12/081216201404.htm

Планети с Океани: Търсене на извънземния живот на правилните места

Рисунка представяща планета с маса пет пъти земната обикаляща около червеното джудже Gliese 581. (Credit: ESO)

ScienceDaily (Dec. 16, 2008) — Учените разширяват търсенето на извънземен живот – и са насочили погледите си към някои доста не-земни планети. Студените „Супер-Земи” – гигантски, „снежни топки”, които са били забелязани в отдалечените слънчеви системи – биха могли да поддържат някакъв живот.
Такива планети има доста; експертите са изчислили, че около една трета от всички слънчеви системи имат супер-земи.

"Знаем, че има много супер-Земи, и следващата генерация от телескопи ще бъде по-добра в засичането им,” каза Скот Гауди, асистент професор по астрономия в щатския университет в Охайо.

Въпреки имато си, супер-Земята има много малко общи неща със Земята, такава каквато я знаем – освен факта, че има твърда повърхност. Супер-Земята е покрита с лед, и може би има значителна атмосфера – може би много по плътна от Земната.

Гауди се присъедини към Ерик Гайдос от Университета в Хавай и Сара Сийгър от Масачузетския Технологичен Институт за да изследват възможността, дали такива планети могат да имат течни океани, които поддържат живот и дали могат да бъдат засечени от Земята.

Гайдос съобщи предварителните резултати на групата при срещата на Американския Геофизичен Съюз в Сан Франциско.

"Изглежда, че ако супер-Земите са достатъчно млади, достатъчно масивни, или имат плътна атмосфера, те може да имат вода под леда или дори на повърхността,” каза Гауди. „И ние почти със сигурност ще можем да засечем тези обитаеми планети ако те същесвуват.”

Най-обещаващата техника за намирането на супер-Земите е предпочитана от Гауди: гравитационно микро-усилване. Когато една звезда мине пред друга, от гледна точка на Земята, тя усилва светлината от по-далечната като леща. Ако планети орбитират звездата леща, те усилват увеличението за кратко при преминаването си.

Гауди и колегите му за пръв път са дискутирали проекта това лято в семинар в Аспен. Тези семинари са спонсорирани от Националната Научна Фондация, и те предлагат неофициална атмосфера на учените за излагане на идеите им. Там тримата говорили за микро-усилването като начин за търсене на нов живот.

Повечето такива усилия за намиране на планети в друга слънчева система са насочени към „обитаемата зона” – разстоянието от звездата, при което температурите са точно толкова, че да поддържат течна вода на повърхността на планетата и следователно живот, такъв какъвто го познаваме.

Но водата е в много по-обилни количества отвъд обитаемата зона, в крайните региони на слънчева система, обяснява Гауди. Тя най-често е под формата на лед – в сърцето на газови гиганти като Юпитер, на замръзнали луни като Европа, и на супер-Земите. В действителност, най-вероятно е водата на Земята да произхожда от другаде, и да е дошла с кометите или астероидите.

Така, че вместо да гледаме топли планети като Земята, които да приютяват вода, Гауди и колегите му решават да търсят студени супер-Земи, при които водата вече е налице.Те разследвали вероятността, някакви вътрешни топлинни източници може да поддържат течна вода под леда. Както Гайдос и Сийгър са моделирали сценариите за вътрешността на супер-Земите, Гауди е моделирал възможността дали тези планети биха могли да бъдат засечени.

Гайдос и Сийгър са открили, че много големите супер-Земи, около 10 пъти масата на Земята, може да задържат достатъчно топлина от създаването си насам за да поддържат течни океани под леда – дори тогава, тези планети биха били разположени около пет пъти по-далече отколкото Земята от Слънцето.

Гауди определил, че такива планети биха могли да се засекат. В действителност, микро-усилването е най-добро за засичане на планети, казва той.

Също така е рано да се каже какъв вид живот може да бъде намерен там.

"По-тревожния въпрос е, дали тези планети имат живот на повърхността, и как ние ще разберем това? Ние изразходваме сума ти време за да разберем дали има живот на Европа, какво остава за места, които са на стотици светлинни години,” добави той.

Човечеството може би държи ключа за следващата Еволюция на Земята

Чарлз Лангмуир обяснява планетарната еволюция като серии от стъпки. (Credit: Kris Snibbe/Harvard News Office)

ScienceDaily (Dec. 1, 2008) — Човешкото деградиране и разрушаване на околната среда има потенциала да забави постоянния процес на планетарна еволюция, и дори да обърне еволюционния часовник като остави планетата обитаема само от бактерии, които са доминирали милиарди години от земната история, каза геохимикът Харвард - Чарлз Лангмуир.

Лангмуир, Хигинс Професор по Геохимия и експерт в подводните вулкани, които са били рожденното място на живота, каза, че планетите може би се движат през естествени еволюционни стъпки, които ги трансформират от безжизнени топки в дом на бактерии и други микроскопични твари и така нататък до сложни организми. По своя път, животът взаимодейства с неживите части на планетата. Кислородът в днешната атмосфера например първоначало е бил произвеждан от ранните бактерии, които са променили постепенно въздушния състав през милиардите години.Лангмуир обясни тази планетарна еволюция като серия от стъпки и каза, че няма гаранция че планетата ще продължи от едната към следващата. Всяка стъпка представлява едновременно момент на криза и на възможност. Досега Земята е преодоляла всяка стъпка, докато други планети, като Марс например, която може би някога е имала микроскопичен живот, не е успяла да прекрачи еволюционното препятствие, отвъд което животът става изобилен.

“Изглежда вероятно, че всички планети минават през етапи, но някои се заклещват и спират,” казва Лангмуир. „Живота, мисля аз, е естествен планетарен процес, много вероятно е да съществува на която и да е друга планета с подходящите климатични условия.”
Земята днес може би е на ръба на друга стъпка, каза Лангмуир. Сложният живот еволюира в интелигентен живот, който доминира планетата – екосистеми, хранителни мрежи, и енергиен поток – както никой друг вид преди това.

Дали планетата прави следващата стъпка или не може да зависи от нас. Ако ние разпознаем човечеството като интегрална част от планетата и започнем да работим за здрава Земя, тогава планетарната еволюция може да се придвижи напред към неизвестно бъдеще.
От друга страна, ако ние продължаваме да гледаме на Земята като отделна, която просто е използвана, тогава произтичащите от това практики биха могли да разрушат околната среда достатъчно за да спрат планетарната еволюция, дори да направят така, че тя да се върне на нивото, на което е поддържало микроскопичен живот.

“Историята на Земята е наша история. Ние сме тясно свързани с нея във всяка една от фибрите на съществуванието си, във всяко едно дихание, което правим. Ние сме неразделни от Земята,” казва Лангмуир.

Лангмуир говори пред аудиенция от няколко стотин човека в Залата за Геологични лекции в Харвардския Музей на Естествена История, като част от сериите “Earth Matters”. Темата на Лангмуир, „Земята и Човека: Планетарна перспектива”, търси да разкрие човешкото влияние върху Земята от гледна точка на планетата.

Лангмуир е развил своето мнение докато е изучавал океанските басейни, където вулканите разположени по подводните хребети постоянно променят континенталните плочи. Докато е бил на тези научни мисии, той се е срещнал с учени от други дисциплини, които изследвали живите общности скупчени около тези шахти, и тогава осъзнал колко дълбоко са вплетени тези живи и геологични системи.

“Тук ние виждаме една изцяло различна жива среда от тази на Земята, базирана на самата планета. Тя напълно промени нашата престава за живота на Земята. Виждаме, че тези вулкани и живот са свързани едни с други; Земята и живота са свързани,” казва Лангмуир. По време на разговора, Лангмуир покани аудиенцията на пътешествие през Земната история.

Ранната Земя би трябвало да е изглеждала като Луната, бомбардирана от метеори, с много активни вулкани, без защитен озонов слой, високи нива на въглероден диоксид, и много вероятно – високи температури. Ранната атмосфера, е нямала изобщо кислород, така че ранните бактерии са развили начини за живот без него. Когато тези бактерии разбрали как да използват слънчевата енергия чрез фотосинтеза – което Лангмуир нарече първата революция на Земята – кислородът е бил вторичен продукт. Изпускан в малки количества от безброй бактерии, милиони години наред, нивата на кислорода постепенно построили астмосферата. Това не само променило атмосферата, но също и скалите, тъй като кислорода е много реактивен и взаимодейства бързо с желязото и други елементи в скалите.

За тези ранни анаеробни бактерии, кислорода не е бил благодат; той е бил отрова. Поради реактивността на кислорода, той е бил токсичен за тези микроскопични организми. Ето защо, са се развили химикали като анти-оксиданти, за да ги защитават от разрушителните свойства на кислорода. Докато нивата на кислорода се вдигали, обаче, някои същества са се научили как да го използват, което усилило много техния метаболизъм в сравнение с тези, при които процесите протичат без кислород. Лангмуир обясни инкорпорирането на кислорода в метаболизма, като втора енергийна революция на планетата.

По сложни едноклетъчни същества, еукариотите, са се присъединили към земната микроскопична менажерия, евентуално впрягайки се в задачата да формират многоклетъчни същества. В края на краищата е имало достатъчно кислород за да се формира озоновия слой високо в атмосферата, защитавайки земята от опасната радиация, и позволявайки на живота да появи от моретта.

Оттук нататък са се появили големи животни, след това бозайниците и накрая хората.
През цялото време, каза Лангмуир, физичните системи са подкрепяли и влияели на живите организми, като химикалите са били в кръговрат на Земята за да поддържат химичния баланс на моретата и въздуха. Крайният резултат, каза Лангмуир, е че ние хората сме част от Земята и ще останем зависими от нея в бъдещето си.

“Ние сме... агент за планетарната еволюция или за планетарното унищожение,” каза Лангмуир. „Отнасяме ли се към текущите природни проблеми като използвачи на Земята, или осъзнаваме, че сме остатъчен продукт от 4,5 милиарда години еволюция? Това, което правим може да определи дали планетата е способна да направи следващата крачка към развитието си.”

Източник: http://www.sciencedaily.com/releases/2008/11/081129173302.htm