Szerző: galaktikaggadmin

Szabad szemmel sem egyszerű elcsípni a Nemzetközi Űrállomást (ISS), de fényképen megörökíteni még nehezebb, pláne úgy, hogy részletek is látszódjanak rajta. Nagy nagyítással az ISS napelemtáblái és egyes moduljai felismerhetők a Földről készült képeken, ehhez azonban megfelelő műszerek, valamint nem kevés szerencse is szükséges.

A kép több egymás után készült felvétel egymásra helyezéséből készült. Míg a Hold 390 ezer kilométerre, az űrállomás csak 390 kilométerre kering a Föld körül. A kép nagyméretű változatának letöltése INNEN (Lauren Harnett)

A Lauren Harnett készítette képen a Hold és az ISS együttesen figyelhető meg, és a felvételen még az űrállomás napelemtáblái is felismerhetők. Az űrállomás gyors látszólagos mozgása miatt nagyon röviden kell exponálni, ami ebben az esetben mindössze 0.0006 másodperc volt. Miközben gyorsan elhaladt az ISS a Hold előtt, több felvétel is készült róla, ezek egymásra helyezve láthatók a montázson.

Egy régebbi videófelvétel a Hold előtt elvonuló ISS-ről

origo.hu/tudomány

„Az exobolygók gyakoribbak a galaxisban, mint a csillagok” – mondta Arnaud Cassan (Institut d’Astrophysique de Paris), egy hat éve zajló kutatóprogram egyik csillagásza. A nemzetközi kutatócsoport, amelynek három tagja az Európai Déli Obszervatórium munkatársa, kiterjedt felmérést készített az exobolygók számáról a Tejútrendszerben.

A szakemberek munkájuk során az úgynevezett gravitációs mikrolencse jelenségeket elemeztek. Ez akkor áll elő, amikor a megfigyelő és egy távoli csillag között egy égitest halad el, amelynek gravitációs tere enyhén megváltoztatja a mellette haladó fénysugár irányát. Mindennek eredményeként a távoli csillag fénye látszólag felerősödik.

A módszer alkalmas exobolygók kimutatására, azonban egyszeri, nem ismétlődő jelenségről van szó, ezért maximum statisztikai becslésre lehet használni az így nyert információt. Ezt tették egy hat éven keresztül tartó kutatási programban, amelynek eredménye a Nature január 12-i számában jelenik meg.

Fantáziakép: a Tejútrendszerben több a bolygó, mint a csillag (ESO)

A megfigyelt, egyébként rendkívül ritka mikrolencse jelenség alapján a csillaguktól 75 millió és 1,5 milliárd kilométer közötti távolságban húzódó bolygók kimutatása lehetséges – ez a Naprendszerben a Vénusz és a Neptunusz közötti távolságnak felel meg.

A gravitációs mikrolencse jelenség során fellépő fényváltozás

A fenti kutatástól függetlenül most jelentették be, hogy a Kepler űrtávcső megtalálta az eddigi három legkisebb exobolygót. A KOI-961 jelű csillag körül keringő égitestek mérete 0,78, 0,73 és 0,57-szerese a Földének. Eszerint közülük a legkisebb közel akkora mint a Mars. Bár mindhárom a Földhöz hasonló kőzetbolygó, túl közel keringenek csillagukhoz, ezért túlságosan forróak ahhoz, hogy folyékony víz lehessen rajtuk. Központi csillaguk egy vörös törpe, amelynek tömege hatoda a mi Napunkénak, mérete pedig nem éri el a Jupiter kétszeresét. Az exobolygók néhány napos keringési idejű pályán mozognak körülötte. A bolygórendszer annyira „kicsi”, hogy az a Jupiter körüli holdak alkotta rendszerhez hasonlít.

origo/tudomány

Kromoszómák, a végükön megjelölt telomérákkal (fényes pontok)

Egy hétfő este bejelentett eredmény szerint az örökítőanyag, a DNS vizsgálatából már az élet korai szakaszában jól megbecsülhető egy adott egyed várható élettartama. A Glasgow-i Egyetem kutatói a kromoszómák végein elhelyezkedő speciális szakaszok, az úgynevezett telomérák hosszát megmérve jutottak erre a következtetésre. Bár a vizsgálatokat madarakon (zebrapintyeken) végezték, emberre való részleges kivetítése is indokolható azon az alapon, hogy igen konzervatív, azaz az evolúció során alig változó biológiai jellemzőről van szó.

Molekuláris homokóra

A telomérák olyan DNS-szakaszok, amelyek a kromoszómák végeit védik a kopástól és töredezéstől. Ez ahhoz hasonlítható, ahogy a cipőfűző végére illesztett műanyag henger megakadályozza az anyag szétfoszlását. Erre a védelemre minden növénynek, gombának és állatnak, így az embernek is szüksége van (mert a baktériumokkal ellentétben, amelyeknek a DNS-e zárt kör alakú, a mi örökítőanyagunk egyenes DNS-molekulákból áll, ezért fokozottan sérülékeny).

Minden sejtosztódás alkalmával elvész egy kevés a telomérákból, vagyis a „védőkupakok” fokozatosan kopnak az élet során. Ezért a telomérák „molekuláris homokóraként” működve meghatározzák a sejtek maximális élettartamát: amikor már kritikus mértékben megrövidülnek, a sejt nem képes tovább osztódni, vagy elpusztul.

Először mérték az egész élet során

Mindezt már eddig is tudták a kutatók, de most először a telomérák hosszát több egyed teljes élettartama alatt (korai életszakaszuktól kezdve a természetes úton bekövetkező halálukig) rendszeresen nyomon követték. Az eredmények azt mutatják, hogy az a telomérahosszúság, amellyel egy élőlény fiatal korában nekivág az életnek, erősen meghatározó földi pályafutásának lehetséges időtartamára nézve.

A glasgow-i kutatók Pat Monaghan professzor vezette csoportja zebrapintyekből vett időről időre parányi vérmintákat, ezekből határozták meg a telomérahosszt. E kistermetű énekesmadarak természetes élettartama rendkívül tág tartományban, 210 nap és közel 9 év között szóródik, azonban eddig senki sem tudta megjósolni, hogy egy adott egyed milyen élethosszra számíthat.

Monaghanék kimutatták, hogy a telomérák igen fiatalon, 25 napos korban mért hossza alapján lehet a legpontosabban megjósolni az adott madáregyed várható élettartamát. A csoport egyik tagja, dr. Britt Heidiger szerint az egyedek között jelentős változatosságot tapasztaltak a telomérahosszt illetően, de minden mérési időpontban azoknak az egyedeknek voltak a leghosszabbak a kromoszómavégeik, amelyek aztán a legtekintélyesebb kort érték meg.

A stressz rövidíti, a stresszoldás megnyújtja az életet

A telomérák hosszának változatossága részben örökletes, azonban olyan környezeti tényezők is befolyásolják, mint például a stressznek való kitettség. Az elmúlt években bizonyították, hogy a tartós stressz hatására gyorsabban kopnak a „védőkupakok”.

Ennél sokkal izgalmasabb, hogy kiderült, a stressz kezelésének a sejtek öregedését gátló hatása is van. Rendszeresen meditáló embereknél például kimutatták, hogy az immunrendszer sejtjeiben, a fehérvérsejtekben olyan változás történt, amely elősegíti azt, hogy ezek a sejtek tovább életben maradjanak. Azt figyelték meg, hogy a sejtekben megnőtt egy enzim, az úgynevezett telomeráz aktivitásának szintje (aktívabb lett az enzimet kódoló gén működése). A telomeráz enzim működésének lényege, hogy lassítja a sejtek genetikai anyagának a pusztulását, mert „újragyártja” a kromoszómák végein lévő „védősapkákat”, vagyis meghosszabbítja a telomérákat.

Falus András, a Semmelweis Egyetem Genetikai-, Sejt és Immunbiológiai Intézetének igazgatója az [origo]-nak azt mondta, az eredmények lehetőséget adnak a születéskori várható élettartam egy elemének felbecsülésére, és arra utalnak, hogy a telomerhosszúság (azaz a telomeráz aktivitás) mértéke genetikai különbözőséget (heterogenitást) mutat a népességben. A madáradatokból levont következtetések kivetítése emlősállatokra – bár óvatosságra int -, különösebben nem kifogásolható, hiszen a telomeráz a törzsfejlődésben meglehetősen konzervatív gén- és fehérjeszerkezettel jellemezhető.

Monaghan professzor kiemelte, hogy a munkájuk ráirányítja a figyelmet az élet korai szakaszában zajló események jelentőségére a teljes várható élettartam meghatározásában. A kutatók most szeretnének többet megtudni arról, hogy a korai élet eseményei miképpen alakítják a telomérák rövidülését, így pontosabb képet nyerhetnek az öröklött és a környezeti tényezők egymáshoz viszonyított fontosságáról. A kutatók az Amerikai Tudományos Akadémia folyóiratának (Proceedings of the National Academy of Sciences) hétfői számában közölték eredményeiket, az egyetem honlapján pedig sajtóközleményt jelentettek meg.

Genetikai kristálygömb

Dr. Kovács József orvos-bioetikus (Semmelweis Egyetem Magatartástudományi Intézet, Bioetika Részleg) szerint a prediktív medicina a medicina egy új ága, mely – főleg a modern genetika módszereivel – a genetikailag meghatározott betegségekre való hajlamot vizsgálva próbálja megjósolni, mekkora esély van rá, hogy az illető egy adott betegségben megbetegszik-e vagy sem. Noha az öregedés nem betegség, az öregedés tempójának, és így életünk valószínű hosszának meghatározása is a prediktív medicina területére tartozik.

„A prediktív medicina egyfajta modern, genetikai kristálygömböt ígér, amelybe betekintve tudományosan megbízhatóan előre lehetne jelezni egy egyén valószínű jövőjét. Nagy kérdés természetesen, hogy akarunk-e ebbe a kristálygömbbe belenézni. Ha a segítségével megtudjuk, milyen betegségekre van hajlamunk, és azt is, hogy mire kell különösen vigyáznunk, hogy azokat elkerüljük, akkor a legtöbb ember belenézne ebbe a bizonyos kristálygömbbe. Mi van azonban akkor, ha olyan betegségről van szó, melyet nem tudunk befolyásolni, vagyis mely szigorúbban determinált genetikailag: nem csupán hajlamot jelent tehát, hanem fátumot, sorsot? Akkor is beletekintenénk ebbe a kristálygömbbe? Ezt valószínűleg mindenkinek magának kell eldöntenie. Van, akit lehangolna például, ha megtudná, hogy élete semmiképpen nem lehet hosszú, mert telomerjei veleszületetten rövidek. Mások számára viszont ez a tudás figyelmeztetés lenne, hogy jól sáfárkodjon az idejével, mert neki rövidebb élet adatott, mint másnak, és így nem pazarolhatja az idejét” – mondta Kovács.

Alapvető etikai kérdés, hogy belenézhet-e valaki a gyermekei kristálygömbjébe abban az esetben is, ha semmit nem tud tenni az őket fenyegető betegség vagy pusztán rövidebb élettartam ellen?

„Ma általában itt szokták meghúzni a határt. Minden gyereknek joga van a ‘nyitott jövőre’, vagyis arra, hogy ne kelljen szembenéznie azzal – ha nem akarja -, hogy milyen tekintetben meghatározott az élete, és miben nem. Felnőttkorában mindenki eldöntheti majd, akarja-e tudni, milyen hosszú ideig élhet, a gyereknek azonban meg kell hagyni a lehetőséget, hogy erről ő döntsön, ha majd felnőtt lesz. Ha a szülő megnézethetné, hogy a gyerek milyen hosszú ideig élhet, ezzel elvenné a gyerek lehetőségét, hogy ha majd felnőtt lesz, maga döntsön, akarja-e ezt az információt vagy sem” – mondta Kovács.

A szakember szerint a genetikai kristálygömb – a tudomány fejlődésével – egyre többet és többet lesz képes megmutatni a jövőnkből, és ez a kép nem mindig lesz vigasztaló. Egyre inkább döntenünk kell majd, meg akarjuk-e ismerni, mit határoznak meg a génjeink, és mi az, amit életmóddal, saját döntéseinkkel befolyásolhatunk. Ez a döntés nagy felelősséget jelent majd mindannyiunk számára.

origo/tudomány nyomán

Több száz méter vastag jégtakaró borította Európát a földtörténet legutóbbi eljegesedése idején, amely 110 ezer éve kezdődött. A jégtakaró – legnagyobb kiterjedése idején – körülbelül a Berlin-Prága-Varsó-Kijev vonalig húzódott. Magyarország akkoriban jégkörnyéki (periglaciális) területén füves tundra, míg a Szahara helyén mediterrán éghajlatú, barátságos vidék terült el. A klíma mintegy tízezer évvel ezelőtt kezdett enyhülni.

Az utolsó jégkorszak már kétmillió éve tart a Földön. Kétmillió éve bizonytalan Európa éghajlata is: hol lehűl, hol melegszik kissé. Ebbe a folyamatba szól bele az emberi eredetű szén-dioxid-kibocsátás. Az üvegházhatású gázok és a globális felmelegedés miatt a következő jégkorszak valószínűleg nem ezerötszáz év múlva kezdődik, ahogyan ezt a Föld pályájának apró módosulásai indokolnák, hanem később – állapították meg a Cambrigde-i egyetem és a londoni University College kutatói.

Bőven elég a szén-dioxid az eljegesedés kitolódásához

Skinner és a floridai, valamint a bergeni egyetemen kutató kollégái szerint akkor indulhat be az eljegesedés folyamata, ha egymillió légrészecskéből már csak 240 a szén-dioxid (240 ppm, parts per million). Jelenleg azonban 389 ppm a szén-dioxid koncentrációja a légkörben. A következő jégkorszak kezdete attól függ, hogy a hosszú távon ható folyamatok eredményeként mikor csökken le az emberi eredetű szén-dioxid mennyisége.

Egybehangzó kutatások szerint a tartósan üvegházhatású CO₂ koncentrációja még legalább ezer évig magas marad, továbbá az óceánok vize is elég hőt tárol ahhoz, hogy további komoly olvadás következzen be a sarkvidékeken, ami a világtenger szintjének megemelkedésével jár.

Így nézett ki az északi félteke tízezer évvel ezelőtt, a legutóbbi eljegesedés vége felé…

Az eljegesedési és felmelegedési korszakok többé-kevésbé szabályszerű váltakozása mögött alapvetően a Föld pályájának és forgástengelyének finom módosulásai állnak. Az évszakok közötti különbség attól függ, hogy milyen
szöget zár be a forgástengely a bolygó pályájával., ugyanis ez befolyásolja azt, hogy mennyi napsugárzás jut a Földre. Az elméletet Milutin Milankovic szerb kutató dolgozta ki. Négyszázezer éves jégminták vizsgálatával igazolták azt, hogy az eljegesedési ciklusok százezer évenként követik egymást.

Noha a Milankovic-elmélet széles körben elfogadottnak számít, azt továbbra sem tudni pontosan, hogy milyen láncreakció vezet el ahhoz, hogy ismét jóval nagyobb területen borítsa jégtakaró a Földet. Az biztos, hogy a forgástengely szögének változása nem elég ahhoz, hogy olyan klímaváltozást indítson be, amely ahhoz vezet, hogy az eljegesedési periódusban átlagosan 10 Celsius-fokkal legyen hidegebb a Földön, mint két jegesedés között.

A bolygó pályájának módosulása szinte biztosan csak a kiváltó ok, amely ráerősít a szén-dioxid-kibocsátásra a melegebb korszakokban, és hozzájárul az óceánok szén-dioxid-elnyeléséhez, amikor ismét terjeszkedni kezd a jégtakaró. Az világos, hogy minden lehűlési-felmelegedési átmenet különbözik az előzőtől, mert a Föld pályájának módosulásai nem pontosan ismétlődnek – noha négyszázezer éve a mai helyzethez hasonló módon alakult a bolygó pályája és a forgástengely ferdesége.

…és eddig húzódott le a jégtakaró Európában

Csak látszólag hasznos az üvegházhatás

Skinner és munkatársai a Föld keringési adatait vetették egybe olyan kőzetmintákkal, amelyeket az óceánfenék fúrásából származtak. A minták alapján azonosították a mintegy 780 ezer évvel ezelőtti tengeri izotóp 19c (MIS19c) korszakot, amely a leginkább hasonlít a jelenkorhoz. Akkor az eljegesedést közeledtét az jelezte, hogy hol az északi, hol a déli félteke klímája hűlt le és melegedett fel, mert megbillent a tengeráramlatok egyensúlya. Amennyiben a MIS19c valóban egybevág a 21. század eleji folyamatokkal, akkor a következő eljegesedésre ezerötszáz év múlva kellene számítani, amennyiben nem következett volna be az ipari forradalom.

A klímaváltozást kiváltó gázok csökkentését ellenző csoportok máris hivatkoznak Skimmer és munkatársai tanulmányára, úgy érvelve, hogy egyenesen szükség van a szén-dioxid, a metán és más üvegházgázok kibocsátására a következő eljegesedés elkerülése érdekében – tudósít a BBC.

A brit Globális Klímaváltozási Szakpolitikai Alapítvány (GWPF) közleménye szerint az eljegesedés használhatatlanná tenné a bolygó mezőgazdaságilag hasznosítható térségeit. Dr. Skimmer – válasznyilatkozata szerint – már számított az ilyesféle értelmezésekre. „A GWFP nem érti a lényeget, mert jelenleg pontosan arról van szó, hogy az eleve meleg klímánkat tesszük még forróbbá a fokozódó mértékű üvegházgáz-kibocsátással” – mondta.

origo/tudomány

Jelenleg legnépszerűbb célpont a Jupiter Europa holdja, amelynek jégkérge alatt hideg és sós, valamint feltehetőleg savas vízréteg húzódik. Legalább ennyire izgalmas és talán még egzotikusabb környezetet képviselnek a Titan hold sarkvidéki tavai és tengerei, amelyeket nem víz, hanem metán-etán keverék tölt ki.

A folyékony környezetek elemzése rámutathat, hogyan zajlottak le azok a kevéssé ismert prebiotikus folyamatok, amelyek az élettelen anyagtól a legelső élőlény megjelenéséhez vezettek. Az ilyen kutatómunka azonban nehéz, részben mert extrém nagy nyomáson vagy alacsony hőmérsékleten kell a szondáknak üzemelniük. Anyagukat a maró közeg korrodálhatja, és általánosságban is kevéssé ismertek azok a viszonyok, amelyek között a robotoknak dolgozniuk kell. Ugyanakkor a szokatlan helyszínek sok új ismerettel szolgálhatnak – nem véletlen, hogy már fejlesztik az ilyen űreszközöket.

Tengeralattjáró az Europa holdra

Kriobotnak (avagy kriorobotnak), angolul cryobotnak, tehát jégrobotnak nevezik azt az űrszondát, amely a Jupiter Europa holdjának felszín alatti térségeit első alkalommal vizsgálná közvetlen közelről. A tervek szerint a hosszúkás, szivar alakú szonda felmelegíti külső burkolatát, és fokozatosan olvasztja magát a jégbe, miközben belsejéből vékony huzal tekeredik ki. Ez a drót kapcsolja a felszínen maradt egységhez, és biztosítja a kommunikációt a Föld felé.

Az egyik változat alapján a szonda több kilométer mélyre süllyedne a jégben, és ott megállna. Útja mentén folyamatosan méréseket végezne, majd végpontjánál nyugalomba kerülve hosszabb időn keresztül tanulmányozhatná a jég állapotát, főleg rezgéseit, esetleges feszültségeit. Az árapályhatás elemzése kiemelt témakör lesz a programban, a jégkéreg periodikus deformációja sokat elárul annak fizikai állapotáról.

A program legizgalmasabb része a jégpáncél alatti óceán vizsgálata lenne. Az Europa jégkérgének vastagsága néhány kilométer és közel 30 kilométer között változhat, ezek közül a nagyobb értékeket tekintik a valószínűbbeknek. Egy jól megtervezett szonda elegendő energiaforrással áthatolhat ezen a rétegen, miközben folyamatosan olvasztja maga mellett a jeget, amely felette, elhaladása után visszafagy. Miután a szonda elérte a mélyen lévő vízréteget, kibocsát magából egy miniatűr tengeralattjárót, vagy maga alakul át víz alatti felderítővé, és innen már úszva kutatja a furcsa térséget.

Egy elképzelt küldetés az Europa hold jégpáncélja alá

A fejlesztés során földi jégtakarókban tesztelik az egyszerű prototípusokat, emellett laboratóriumban is vizsgálják a jégbe olvadás és süllyedés módját. A küldetésnél nemcsak a kriobot, de a felszíni egység működtetése is nehéz feladat lesz, azt ugyanis a közeli Jupiter erős sugárzása ellen kell védeni.

Kutatócsónak szénhidrogéntavakra

Az első Földön kívül üzemelő hajót, vagy inkább csónakot a Titan nevű Szaturnusz-hold felszínére tervezik. Bár földi társaihoz hasonlóan ez a kutatóhajó is folyadékon siklana, üzemelési körülményei az égitesten uralkodó -180 Celsius-fokos hideg miatt rendkívüliek. A Titan Mare Explorer (TiME) nevű küldetés a Szaturnusz és holdja nagy távolsága ellenére viszonylag kis költségvetésű lenne. Ha „összejön” 400 millió dollár, már 2016-ban elindulhat, 2023-ban pedig leszállhat a Titan felszínére a különleges űreszköz.

Az űrszonda a Föld és a Jupiter mellett végzett hintamanőver során nyerne akkora sebességet, hogy elérjen a Szaturnuszig. Az ejtőernyős ereszkedés végén közvetlenül a folyadékra érkezne, és a tavon néhány hónapon keresztül üzemelne a kutatóhajó. Már a célterületet is kijelölték, amely az 500 kilométeres Ligeia Mare vagy Kraken Mare sarkvidéki metántengerek egyike lenne.

Fantáziarajz a TiME küldetésről, amelyhez akár ballon és keringőegység is kapcsolódhat, noha az utóbbi jelentősen megnövelné a költséget. A kép nagyméretű változatának letöltése (NASA)

A fő feladat a vizsgált tó pontos összetételének meghatározása, meteorológiai mérések végzése, és a holdon jellemző metánkörforgás jobb megismerése. A szonda egy szonár segítségével a tenger mélységét és az aljzat domborzatát is vizsgálná. A csónak haladása véletlenszerűen alakulna, amerre az áramlás és a szelek sodorják. Utazása során elméletileg akár változhat is a folyadék összetétele, amelyet a part távolsága, a párolgás, a csapadék területi eloszlásának sajátságai és még számtalan ismeretlen tényező befolyásolhat. A Titan felszínén a folyadékot metán, etán és egyéb szénhidrogének alkotják – amelyek egymással is reakcióba léphetnek.

A Cassini űrszonda mérései és modellszámítások alapján a folyadék mélysége legalább több m

A láthatatlanná tévő köpeny ezúttal nem a teret fedte, hanem az időből takart el egy darabkát, pontosan a másodperc 40 billiomod részét. Az esemény, ami ez alatt történt, kívülálló számára olyan, mintha meg se esett volna, kamerával is detektálhatatlan.

Korábban a fizikusok úgy tettek láthatatlanná egy-egy tárgyat, hogy a fénysugarakat a szokásos három térbeli dimenzióban térítették el. A Cornell fizikusai azonban nem a fényáram helyét változtatták meg, hanem a sebességét, így a változás az időben történt, nem a térben.

Moti Fridman fizikus magyarázata szerint a történés lezajlik, benne van a filmben, ám az alkalmazott trükk miatt a néző számára láthatatlan. A módszer lényege, hogy a fénysugár egyik részét felgyorsítják, miközben a másikat lelassítják, és a kettő között így létrejövő időrés fedi el a történést. „Mintha lyukat hoznánk létre az időben, ahol az esemény megtörténik. Egyszerűen nem tudod, hogy bármi történt volna” – tette hozzá Alexander Gaeta, a tanulmány társszerzője, a Cornell alkalmazott és mérnöki fizikai iskolájának igazgatója.

A kísérleti száloptikai műszerben hajszálnál vékonyabb szálakon haladnak különböző sebességgel több forrásból indított fénysugarak. Az egész szerkezet szálkötegek összevisszasága egy hosszú asztalon, úgy néz ki, mint egy nagy halom spagetti.

Ez az első alkalom, hogy fizikusoknak sikerült elfedniük egy eseményt az időben. Martin McCall, az Imperial College London fizikusa volt az, aki elsőként megfogalmazta a téridőálca létezésének elméletét, a Cornell kutatói pedig most közzétett tanulmányukkal a gyakorlatban igazolták az elgondolás helyességét.

Megjelent a januári Galaktika magazin! Keresd a szerkesztőségben, vagy a DVD-s verziót az újságárusoknál!

index.hu/tudomány

A szuperföldeken, azaz a Földnél nem sokkal nagyobb bolygókon már elképzelhető az élet jelenléte. A szuperföldekből egyre többet fedeznek fel, legutóbb a lakható zónában is találtak ilyen bolygót. Mennyiben hasonlíthatnak a rajtuk uralkodó körülmények a földi viszonyokhoz?

A Földünkhöz hasonló összetételű, de valamivel nagyobb tömegű exobolygókat (azaz Naprendszeren kívüli bolygókat) szuperföldeknek nevezték el a csillagászok. Maximálisan 10 földtömegű planétákat sorolnak ebbe a kategóriába.

Milyen egy szuperföld belseje?

A szuperföldek belső szerkezete a jelenlegi modellek alapján többféle lehet. Az egyik lehetőség a Földéhez hasonló szerkezet, ebben az esetben a szuperföld anyagát is sok vas és különféle kőzetek alkotják. Vagyis olyan, mint a mi bolygónk, csak felnagyított változatban. Sokkal furcsábbak lehetnek az óceánbolygók, amelyeknek kifejezetten magas a víztartalmuk. Megfelelő viszonyok esetén folyékony víz boríthatja őket, azonban elképzelhető, hogy az egész vízburok fagyott állapotban van.

Az is előfordulhat, hogy vízjég teszi ki az égitest tömegének jelentős részét. Ezek kis sűrűségű, részben jég vagy folyadék anyagú bolygók lehetnek – talán az Uránuszra és a Neptunuszra emlékeztetnek. Ugyanakkor az is elképzelhető, hogy igen magas a hidrogén és a hélium aránya az ilyen égitestekben, és korábban sokkal nagyobb tömegről fogytak le mai állapotukra.

Eltérő összetételű bolygók modellezett mérete 1 (fent) és 5 (lent) földtömegű égitestek esetén

A jelenlegi mérések segítségével nehéz eldönteni, hogy egy-egy szuperföldnek milyen lehet az összetétele és a belső szerkezete. További fontos kérdés, hogy működik-e rajta lemeztektonika, amely fontos tényező a globális anyagkörforgás és az élet kialakulása szempontjából.

Egyes számítások szerint egy szuperföld bőséges belső hőtartalékai hatékonyabban tartják fent a vulkánkitöréseket és a kőzetlemezek mozgását. A nehezebb égitest anyaga a modellszámítások szerint a nyomás növekedésével egyre könnyebben deformálódik, ami segíti a köpenyt alkotó anyag áramlását – és végül gyorsítja a lemeztektonika anyagkörforgását. Minél nehezebb a bolygó, annál vékonyabb rajta a kőzetburok, és annál nagyobb a köpenyben fellépő horizontális felszültségek nagysága, amelyek gyűrik, mozgatják a lemezeket. Ám ezzel ellentétes modell is létezik: eszerint az erős gravitáció révén a kőzetburok keményebb lesz, mint a Föld esetében. Ez pedig megakadályozhatja a lemeztektonikai folyamatokat.

A GJ 1214b jelű szuperföldről készült animáció

Gőzlégkörű és megsült bolygók

Az óceánbolygók légköre forró vízgőzzel lehet teli. Ez erős üvegházhatással tovább melegítheti a felszínt – azonban ennél egzotikusabb lehetőségek is előfordulnak. A csillagukhoz közeli és ezért nagyon forró felszínű szuperföldek légköre sok olyan anyagot is tartalmaz gáz állapotban, amelyek a Földön csak szilárdak. A hőmérséklet emelkedésével párhuzamosan a kőzetekből is „párolog” ki oxigén, emellett a nátrium, továbbá a szilícium-dioxid, esetleg a magnézium és a vas is megjelenik mint légköri gáz. Az ilyen exobolygók légköre 1000 Celsius-foknál melegebb lehet, és benne fémes gázok kavarognak, amelyek a hűvösebb helyeken fémbevonat formájában kicsapódnak. (Eszerint extrém forró légkörű exobolygók atmoszférájában is található oxigén, de annak forrása nem élettevékenység, hanem a kőzetekből szabadul fel.)

Akadnak olyan, a Földhöz hasonló tömegű bolygók is, amelyek saját csillaguk forrósága miatt fogytak le jelenlegi méretükre. Ilyen például a Kepler űrtávcső megfigyelései alapján a KIC 05807616 jelű csillag körül azonosított két apró exobolygó. A KOI 55.01 és KOI 55.02 jelzéssel ellátott égitestek nagyon közel keringenek csillagukhoz, mindössze 5,76 és 8,23 óra alatt járják körül. Csillaguk körül a Föld átlagos naptávolságánál is közelebb mozognak (csillagtávolságuk 0,0060 és 0,0076-szorosa a Föld átlagos naptávolságának).

A két bolygó mérete 87, illetve 76%-a a Földének. Jelenlegi méretükre és tömegükre a csillag vörös órás fázisakor fellépő „fogyókúra” fogyasztotta le őket. A központi égitest korábban egy G típusú óriáscsillag volt, de napjainkra már kisebb objektummá zsugorodott. A két exobolygó a csillag felfúvódott fázisában annak kiterjedt légkörében keringett, miközben főleg illékony gázokat és esetleg vizet veszített. Így alakult ki mai állapotuk, amely feltehetőleg kellemetlen körülményeket biztosít az élet számára.

Van-e folyékony víz?

A jelenleg ismert szuperföldek néhány paramétere a mellékelt táblázatban olvasható. A felsorolt adatok közül a keringési idő a legpontosabb, míg a a hőmérséklet a legbizonytalanabb. A hőmérséklet és a légnyomás egyaránt kritikus tényező a felszíni víz előfordulása szempontjából. Ha túl ritka a légkör, és kicsi a felszíni légnyomás, akkor a forráspont nagyon alacsony lesz, ezért a jég megolvadása után nem sokkal már fel is forr a víz (hasonló a helyzet a Marson, ahol 0 Celsius-fokon olvad a jég és +4 Celsius-fokon már forr a víz.)

Néhány érdekes, Földünknél nem sokkal nagyobb exobolygó adatai

A következő lépés: exoföldek felfedezése

A szuperföldeknél is érdekesebb exobolygók a Földhöz méretben és tömegben már valóban hasonló égitestek. Az első ilyen planéták felfedezését 2011. december 20-án jelentette be a NASA: két olyan bolygót (Kepler-20e és f) fedeztek fel, amely már valóban Föld méretű. Ezek a bolygók azonban túl közel keringenek csillagukhoz, így az élet gyakorlatilag kizárható rajtuk.

A következő nagy lépés Föld tömegű égitestek felfedezése lesz a lakhatósági zónában, vagyis olyan csillagtávolságban, ahol már megfelelő a hőmérséklet, és folyékony lehet a víz. Ilyenek felfedezése rövidesen várható a Kepler űrtávcsőtől. Közel kétévnyi adatsor szükséges ugyanis egy távoli Föld létezésének biztos megállapításához, és a Keplert 2009-ben bocsátották fel. (Ha például a Földet kellene kimutatni néhány száz fényév távolságból, akkor ez legalább két Nap körüli keringés, azaz két év során begyűjtött adatok elemzésével sikerülhetne.)

Ezeken az exoföldeken lehetne aztán megvizsgálni, hogy kimutatható-e rajtuk az élet környezetátalakító hatása. A legfontosabb cél légkörük jellemzőinek megállapítása és az évszakos változások kimutatása lesz. Részletes mérésekkel elvileg a kontinensek és óceánok aránya, a felhőborítottság mértéke is megállapítható. Számos más folyamat is követhető lesz majd ezeken az égitesteken, beleértve a téli jég- és hótakaró kiterjedését, vagy akár a legnagyobb vulkánkitörések hatását. Kiderülhet, hogy geológiailag mennyire aktív egy adott égitest – az erős aktivitás ugyanis kedvezőbb az életnek, mint a változatlan környezet. Mindezek megfigyelése már új űrtávcsövek feladata lesz, és az adatokból mozaikszerűen áll össze majd a kép arról, hol lehet a Földéhez hasonló élet.

Mindehhez becslések szerint még 20-30 év szükséges, de a Földön kívüli intelligenciák utáni kutatás (SETI) keretében addig is kiemelten lehet majd „hallgatózni” e bolygók irányában.

Megjelent a januári Galaktika magazin! Keresd a szerkesztőségben, vagy a DVD-s verziót az újságárusoknál!

origo.hu/tudomány

Absztrakt műalkotásra emlékeztet a kvázikristályok atomszerkezetének modellje (Wikimedia Commons)

Szokatlan szerkezű kristályt azonosítottak az orosz Korjak-hegységben. Ilyen kristálytípus a korábbi feltételezések szerint csak laboratóriumban állítható elő, azonban meglepő módon kiderült, hogy a természetben is előfordul. Az anyag azonban nem a Földön keletkezett, hanem a világűrből hullott bolygónkra.

Az úgynevezett kvázikristályok eddig csak laboratóriumban léteztek, és nem is várták a szakemberek, hogy a természetben is előfordulnak. A furcsa anyagokat az izraeli Daniel Schechtman írta le először kísérletei alapján, aki tavaly kémiai Nobel-díjat is kapott a felfedezésért. Az ilyen kristályok eltérnek „klasszikus” társaiktól, nem követik a megszokott térbeli szimmetriák szabályait, és eltérő fizikai és elektromos tulajdonságokat is mutatnak.

A most vizsgált, Kelet-Oroszországban talált kődarabról először 2009-ben publikálta Luca Bindi (University of Florence, Olaszország), hogy a test kvázikristályt tartalmaz. A mintának azóta az izotóp-összetételét is elemezték, és kiderült, hogy az anyagban az oxigénizotópok aránya a szenes kondrit meteoritkban megfigyeltre hasonlít – a test tehát a világűrből hullott Földre.

A mintában olyan szilikátok is mutatkoztak, amelyek extrém nagy nyomáson, sokkhatás útján keletkeznek. Utóbbi magas nyomás ütközés során, a világűrben lépett fel, emellett magas hőmérsékletnek is a nyomát viseli az anyag. A többek között alumíniumot, rezet és vasat is tartalmazó 4,5 milliárd éves kristály rámutatott, hogy természetes viszonyok között is keletkezhetnek, illetve fent is maradhatnak ilyen érdekes anyagok.

A meteorit egy darabja, amelyben a kvázikristály van (Museo di Storia Naturale, Universita di Firenze)

Mindez azért meglepő, mivel eddig csak laboratóriumban, szabályozott viszonyok között sikerült ilyen anyagokat „növeszteni”. Vákuumkamrában gázhalmazállapotból kicsapódó fématomokkal hoztak létre kvázikristályokat, szabályozott szűk környezeti paraméterek mellett. A furcsa anyagok mesterséges előállítása nem egyszerű, csak pontosan tervezett kísérletekkel lehetséges jelenleg. Az új megfigyelés azonban arra utal, hogy a világűr vákuumában is létrejöhetnek, és keletkezésükhöz feltehetőleg sokkal változatosabb körülmények között is lehetőség nyílik, mint korábban feltételezték.

„Az újévi fogadalmam, hogy megértem a Hold keletkezését és közös fejlődését a Földdel” – mondta Maria T. Zuber (MIT), a GRAIL-program vezetője, miután 2012 első napján a GRAIL-A űrszonda sikeresen Hold körüli pályára állt.

Az űreszköz 2011. december 31-én ért kísérőnk közelébe, és 2012. január 1-jétől 11,5 órás keringési idejű pályán mozog körülötte, amelyen a felszíntől mért távolsága 90 és 8363 kilométer között változik. Nem sokkal később a GRAIL páros második tagja is elérte a Holdat, és szintén pályára állt. Az űrszondák még 2011. szeptember 10-én indultak útnak a Földről. Munkájuk márciusban kezdődik, és a tervek szerint legalább 82 napig tart majd.

A GRAIL szondapáros célja a gravitációs tér és a felszín vizsgálata révén a Hold belső jellemzőinek jobb megismerése, az elnevezés a Gravity Recovery and Interior Laboratory kifejezésből ered. A 496 millió dollár költségű küldetés a NASA Discovery-programja keretében startolt, és két, egymással teljesen megegyező egységből áll.

Fantáziarajz a Holdhoz megérkezett GRAIL-A űrszondáról.

A gravitációs tér feltérképezéséhez ugyanis két űrszondát használnak a kutatók, és folyamatosan mérik az azonos pályán mozgó szondák közötti távolságot. Ahol egy kissé erősebb a Hold gravitációs tere, ott gyorsabban mozog az elöl haladó egység, míg társának sebessége csak akkor változik meg, amikor az is az adott terület fölé jut. Ennek során távolságukat rádióhullámok segítségével mikrométeres pontossággal lehet követni, és így a Hold gravitációs terét részletesen fel tudják térképezni.

http://videa.hu/flvplayer.swf?v=k0cscwGsIgjjnP5Y

Animáció a GRAIL-űrszondák programjáról (NASA)

A két szondának köszönhetően a kutatók minden korábbinál pontosabban megismerhetik a Hold gravitációs terét, valamint keletkezését, korai fejlődését és ősi vulkanikus aktivitását. A módszer segítségével a Hold felszíne alá is bepillanthatnak, és az eltemetett lávarétegek tömegeloszlása, a nagy becsapódásos medencék alatti tömegkoncentrációk és a mélyebben fekvő rétegek is feltérképezhetők.

A kutatómunka bemutatása (NASA)

Megjelent a januári Galaktika magazin! Keresd a szerkesztőségben, vagy a DVD-s verziót az újságárusoknál!

origo.hu/tudomány

A halmaz tárgylencseként működhet, és „mögötte”, a távolban elhelyezkedő objektum képét felénk fókuszálja, akárcsak egy optikai lencse. Az így keletkezett képeket szokták kozmikus délibáboknak, a jelenséget pedig gravitációslencse-hatásnak nevezni.

A gravitációslencse-hatás elve. Az ábra közepén lévő galaxis gravitációs tere eltérítette a mögötte lévő kvazár (ősi, aktív galaxismag) fényét, amely a megfigyelő számára felerősödött, és meg is kettőződött

A gravitációslencse-hatás a távoli galaxisok fényességét is megnövelheti, és egyébként észrevehetetlenül halvány csillagvárosokat tehet láthatóvá. Felléphet a többszörös leképezés jelensége is: ilyenkor egy adott objektum képét megsokszorozva láthatjuk. Általában csak megkétszerezi, de néha megnégyszerezi (ez az Einstein-kereszt) a galaxis képét, de ritka esetekben tökéletes kör, úgynevezett Einstein-gyűrű is kialakulhat.

Ha még nincs megfelelő karácsonyi ajándékod, december 23-án 16:00-ig sok szeretettel

várunk a Fény utca 2.-ben, Budapesten, a Galaktika szerkesztőségben, ahol könyveink közül válogathatsz (valamint vásárolhatsz az évfolyamos Galaktikákból is)!

A Hubble űrtávcső egyik legújabb felvételén a középpontban egy sárgás színű, óriási tömegű galaxis látható. A körülötte lévő szinte teljes kör egy távolabbi galaxis eltorzított képe. A Földről nézve a két galaxis szinte tökéletesen egy irányba helyezkedik el, ezért lépett fel a gravitációslencse-hatás jelensége. A távolabbi galaxis felénk érkező kékes színű fénye a sárgás galaxis gravitációs terében elhajlott, és a galaxis képe megsokszorozódott. A szinte tökéletes fedés miatt a megsokszorozódás is tökéletes volt, így jött létre egy szinte teljes Einstein-gyűrű.

Megjelent a januári Galaktika magazin! Keresd a szerkesztőségben, vagy a DVD-s verziót az újságárusoknál!

origo/tudomany