Nauka To Lubię

Oficjalna strona Tomasza Rożka

Tag: lód

Tajemnica zamarzniętego człowieka

Żył ponad 5300 lat temu, a wiemy o nim więcej… niż o niejednym sąsiedzie. Kim był, gdzie się urodził, co jadał i czym się zajmował Oetzi, człowiek, którego zwłoki znaleziono ponad 20 lat temu?

Może był szpiegiem, który chciał niepostrzeżenie przedostać się z terytorium dzisiejszych Włoch do Austrii. Może turystą, albo pasterzem czy myśliwym, który zagubił drogę. W końcu mógł przechodzić przez góry w interesach. Poza tym o człowieku z Alp wiadomo całkiem sporo. Gdzie i co jadł w czasie swojego ostatniego posiłku, jak wyglądał przed śmiercią i jakie miał przy sobie przedmioty. Wiadomo ile miał lat, skąd pochodził i co miał na sobie w chwili śmierci. Co prawda mordercy nie znaleziono do dzisiaj, ale wiele wskazuje na to, że był nim ktoś, kogo denat znał. Acha, zapomniałem dodać. Zwłoki z Alp mają ponad 5 300 lat!

W 1991 roku grupa niemieckich alpinistów zauważyła ciało leżące w kałuży topniejącego lodowca. W pierwszym odruchu turyści pomyśleli, że znaleźli współczesnego alpinistę, który uległ wypadkowi w czasie wspinaczki. Szybko okazało się jednak, że to nieprawda, bo przy trupie znaleziono łuk, strzały i miedziany toporek. Nieboszczyka znaleziono w alpejskiej Dolinie Oetz, na granicy Austrii i Włoch, stąd postanowiono go nazwać Oetzi. Miał na sobie bardzo dobrze zachowane skórzane spodnie i zrobione z traw nakrycie głowy. Z badań wynika, że gdy umierał miał 46 lat i mierzył około 160 cm wzrostu. Już w czasie pierwszych oględzin zwłok naukowcy zauważyli, że Oetzi miał reumatyzm i cierpiał na infekcję jelit pasożytem – włosogłówką. A to dopiero był sam początek odkryć.

Wiemy gdzie mieszkał

Oetzi urodził się i mieszkał na terenie dzisiejszych Włoch, całkiem niedaleko miejsca w którym znaleziono jego zwłoki. Skąd o tym wiadomo ? Z badań izotopowych, które przeprowadzili naukowcy z Włoch, USA i Szwajcarii. Niektóre atomy z których zbudowane są kości czy zęby, występują w przyrodzie w różnych odmianach. To tzw. izotopy. Te odmiany, w zależności od części świata pojawiają się w różnych proporcjach. W ten sposób, można określić skąd pochodziło jedzenie czy woda, którą spożywał Oetzi. I tak z analizy szkliwa zębów wynika, że pomiędzy 3 i 5 rokiem życia (wtedy formuje się szkliwo) Alpejczyk mieszkał od kilkunastu do kilkudziesięciu kilometrów na południe od miejsca w którym znaleziono jego zamarznięte ciało. Tylko tam występuje charakterystyczna proporcja pomiędzy izotopami tlenu i argonu. Z kolei analiza kości pozwala zrekonstruować jego dorosłe życie. Naukowcy są pewni, że Oetzi często zmieniał miejsce zamieszkania. Być może jego plemię było wędrowne, albo on sam był obieżyświatem. Mógł też być handlowcem albo szpiegiem. Nie ulega jednak wątpliwości, że śniadanie w dniu swojej śmierci jadł w pobliżu miejsca w którym przebywał jako dziecko. To wynika z analizy treści jelitowej. Może przed długą wędrówką, albo niebezpieczną misją odwiedził rodzinne strony ? Na pewno nie spotkał tam rodziców, bo Oetzi był bardzo wiekowy jak na swoje czasy. Jego rodzice na pewno już dawno nie żyli. Wydaje się, że Alpejczyk zajmował się – przynajmniej przez część swojego życia – wytapianiem miedzi. O tym świadczyć ma bardzo wysoki poziom izotopów miedzi i arszeniku w jego włosach.

Wiemy co jadł

Tak więc dzień w którym zginął, Oetzi rozpoczął od wystawnego, jak na swoje czasy, śniadania. Z analiz przeprowadzonych przez naukowców z Włoch i Australii wynika, że zjadł ziarna zboża (neolityczne płatki śniadaniowe ?), trochę warzyw i mięso koziorożca alpejskiego (gatunek ten już wyginął). Następnie przechodząc przez iglasty las najpewniej upolował jelenia. Co do drogi przez iglasty las naukowcy mają pewność, bo wskazują na to badania genetyczne resztek roślin jakie zjadł na drugie śniadanie. Najpewniej będąc już w drodze, podjadał to co znalazł w lesie. Skąd badacze wiedzą, że Oetzi upolował jelenia ? To spekulacje, ale faktem jest że mocno prawdopodobne. Mięso jelenia był bowiem głównym daniem na obiad Alpejczyka. Poza tym zjadł jeszcze trochę ziaren zbóż. Wędrówka i śmierć miała miejsce najpewniej w maju, bo na to wskazuje obecność w drogach oddechowych i systemie trawiennym pyłków chmielograbu wirginijskiego. To drzewo z rodziny brzozowatych kwitnie w Alpach pomiędzy kwietniem a czerwcem.

Wiemy jak zginął

Nie wiadomo czy jeszcze w lesie, czy po tym gdy już z niego wyszedł, Alpejczyka ktoś zaatakował. Nie wiadomo czy napastnik był jeden czy było ich kilku. Najpewniej wywiązała się walka w ręcz, bo na ciele Oetzi badacze znaleźli rany szarpane. Zaledwie kilka godzin przed śmiercią, ktoś zadał mu głęboką ranę prawego nadgarstka. Nic nie wskazuje na to, że była śmiertelna, ale na pewno była bardzo bolesna. Co do dalszego biegu wypadków nie ma całkowitej pewności, ale najpewniej Oetzi przegonił przeciwnika lub przeciwników. Z poważnie zranioną ręką Alpejczyk ruszył w dalszą drogę, ale przegrani mu nie odpuścili. Być może uciekli w kierunku doliny i zaczaili się poniżej. Zaatakowali po jakimś czasie ponownie. Tym razem postanowili jednak nie wdawać się w bójkę, tylko strzelili do Alpejczyka z łuku. Badacze mają pewność, że ten nie mógł wiedzieć o ataku, bo napastnicy strzelili mu w plecy.  Świadczą o tym dokładne analizy naukowców ze Szwajcarii i Włoch. Użyli oni specjalnie skonstruowanego tomografu komputerowego, który pozwolił skanować ciało Oetzi, bez rozmrażania go. Dodatkowo obrazy w ten sposób uzyskane nałożyli na zrobione inną techniką zdjęcia w promieniach X. Nie ma wątpliwości, że strzała wbiła się poniżej obojczyka i rozerwała tętnicę szyjną. Krwotok musiał być bardzo gwałtowny. Uczeni podkreślają, że Alpejczyk mimo trudnego do opisania bólu próbował usunąć wbitą w plecy strzałę. Prawdopodobnie tym tylko przyspieszył swoją śmierć. Rana którą zadali mu przeciwnicy była śmiertelna i nawet gdyby znalazł się w pobliżu ktoś gotowy do pomocy, nic nie mógłby zrobić. Zaangażowani w badania lekarze ocenili, że nawet dzisiaj jego szanse przeżycia, do czasu dowiezienia do szpitala i przejścia operacji, nie przekraczałaby 40%.

Wiemy kto zaatakował

Oetzi w wyniku wstrząsu najpewniej doznał rozległego zawału serca. Zmarł krótko potem z powodu wykrwawienia. Słabnąc spadł w dół w miejsce w którym go znaleziono. To zgadza się z innymi analizami, które mówią, że śmiertelna strzała została wystrzelona od dołu. Łucznik albo klęczał, albo – co bardziej prawdopodobne – znajdował się na zboczu wzniesienia niżej niż jego ofiara. Nie mógł być jednak daleko, bo strzała poruszała się z dużą prędkością gdy weszła w ciało Alpejczyka. Badacze zauważyli ogromny zakrzep jaki powstał w wyniku wewnętrznego krwotoku. Kim był lub byli przeciwnicy ? Naukowcy są przekonani, że Oetzi znał swoich oprawców, bo na to wskazuje znajdujący się pod jego obojczykiem 2 cm kamienny grot strzały, która go zabiła. Wg profesora Annaluisa Pedrotti z Uniwersytetu w Trento we Włoszech kształt grota wskazuje na dokładne miejsce jego produkcji. A więc najpewniej i miejsca w którym żył łucznik. – Tego typu groty był robione tylko w południowej części Alp, właśnie tam gdzie mieszkał Oetzi. Groty pochodzące z północnej części masywu, mają bardziej płaskie ostrza – powiedział prof. Pedrotti.

Dzięki badaniom udało się dowiedzieć całkiem sporo na temat człowieka, który żył i który umarł ponad 3300 lat przed naszą erą. Każde nowe odkrycie oznacza poznanie kolejnego fragmentu życia Oetziego, a przez to czasów w których żył. Wg. panującego jeszcze niedawno przekonania, Oetzi nie miał prawa mieć metalowego toporka. Badacze myśleli, że metalowe narzędzie pojawiły się dopiero tysiąc lat później. Takich niespodzianek Oetzi dostarczył badaczom więcej. I jeszcze pewnie niejednej dostarczy, bo nikt nawet nie myśli by przestać badać najstarszego znanego alpinistę. W końcu ktoś może pozna odpowiedź na pytanie, co on robił tak wysoko w górach. Dolina Oetz leży na wysokości 3 tyś m n.p.m.

 

Tekst ukazał się w tygodniku Gość Niedzielny

 

 

4 komentarze do Tajemnica zamarzniętego człowieka

Kryształ Wikingów działa !

W każdej legendzie jest trochę prawdy. Od lat naukowcy (i żeglarze) zastanawiali się jak Wikingom udawało się tak skutecznie nawigować w czasie rejsów po morzach północnych, po Atlantyku czy Morzu Śródziemnym. Nie mieli kompasu, mgły często zasłaniały niebo, a w miejscu w którym mieszkali, przez pół roku nie było nocy (więc nie mogli nawigować obserwując gwiazdy).
Legendom o słonecznym kamieniu, którym miał się posługiwać m. in. król Olaf nie dawano wiary. Kamień do nawigacji? Dajcie spokój.

Wikingowie byli w swoim czasie (od roku 900 do roku 1200) panami mórz i oceanów. Byli najdoskonalszymi żeglarzami na Ziemi. W średniowieczu swobodnie pływali nie tylko po morzach północy, ale także po Oceanie Atlantyckim czy po Morzu Śródziemnym. Setki lat przed Kolumbem dotarli też do Ameryki. Od lat naukowcy (i żeglarze) zastanawiali się jak Wikingom udawało się tak skutecznie nawigować w czasach, w których nie znali igły magnetycznej (kompasu). Legendom o słonecznym kamieniu, którym miał się posługiwać m. in. król Olaf nie dawano wiary. Kamień do nawigacji? Dajcie spokój.

Przepuszczą, albo nie

Zrozumienie zasad nawigacji ludów północy było tym trudniejsze, że Wikingowie – z racji miejsca w którym mieszkali, a więc Islandii czy wybrzeży dzisiejszej Szwecji i Norwegii – pływali głównie po morzach północy. To obszary o bardzo dużym zachmurzeniu, a to uniemożliwia astronawigację. Na dalekiej północy, przez pół roku nocy w ogóle nie ma. Często występują też mgły, a linia brzegowa, z powodu lodowców i gór lodowych często się zmienia. I jak w takich warunkach nawigować? Jak wyruszyć tak daleko i – co ważniejsze – wrócić do domu?

Pierwszą osobą, która legendy próbowała zweryfikować legendy był duński archeolog Thorkild Ramskou. Był rok 1967, a Ramskou twierdził, że „sólarsteinn”, czyli tzw. słoneczny kamień istniał naprawdę i był nim szpat islandzki (odmiana kalcytu), występujący powszechnie na Islandii (zajmowanej przez Wikingów). Co to takiego? Fale elekto-magnetyne, w tym światło, mogą być uporządkowane, albo chaotyczne. Źródłem światła uporządkowanego jest np. laser. Za to już zwykła żarówka daje światło, które składa się z fal nieuporządkowanych. Choć nasze oko nie wykrywa polaryzacji, nie widzi czy fala która w nie wpada jest spolaryzowana czy nie, oczy niektórych zwierząt są na to wrażliwe. Np. niektórych owadów. Ponadto w przyrodzie są materiały, które działają jak filtry, i falę „ustawioną” w jednym kierunku przepuszczają, a w innych kierunkach nie.

Jak to sobie wyobrazić?

Gdyby przywiązanym do drzewa (płotu,… czegokolwiek) sznurkiem machać w kierunku góra – dół, powstałaby na nim fala.  Można też sznurkiem machać lewo – prawo. Też mielibyśmy falę. W końcu, sznurkiem można machać raz góra – dół, a raz lewo – prawo. A teraz na drodze sznurka ustawmy w pionie dwie deseczki. Tak, żeby sznurek swobodnie przechodził pomiędzy nim. Deseczki zadziałają jak każdy materiał polaryzujący. Jeżeli są ustawione w pionie, „przepuszczą” tylko falę, która powstanie na sznurze w czasie machania góra – dół. Nie przepuszczą fali lewa – prawa. Identycznie działają niektóre kryształy gdy przepuścić przez nie światło. Przepuszczą tylko te fale, które są zgodne z polaryzacją danego kryształu. Może się też zdarzyć tak, że kryształ nie przepuści światła w ogóle. To bardzo widowiskowe, bo w zależności od położenia kryształu, raz jest on przezroczysty, a za chwilę czarny jak węgiel. Zdaniem – wracając do Wikingów – duńskiego archeologa, Thorkilda Ramskou, takich kryształów używali właśnie Wikingowie do nawigacji. Ciekawa koncepcja, ale gdy powstała, była rozważaniem czysto teoretycznym, nikt jej nie sprawdził.

To działa!

Zresztą kryształów które polaryzują światło jest więcej. Niektóre z nich, (m. in. turmaliny i kordieryty) występują w Skandynawii. Obracanie nimi pozwala stwierdzić z jakiego kierunku padają promienie słoneczne, czyli gdzie jest Słońce, nawet wtedy, gdy zasłania je chmura, albo gdy panuje gęsta mgła.

W 2005 roku naukowcy z Węgier i Szwecji (Gábor Horváth z Uniwersytetu Eötvös w Budapeszcie i Susanne Ĺkesson Lund University) wybrali się z polaryzującym kryształem w rejs lodołamaczem po Oceanie Arktycznym. Rejs trwał kilka dni, w czasie których wielokrotnie panowała pogoda uniemożliwiająca astronawigację. Badacze udowodnili, że niezależnie od pogody, dzięki kryształowi można wyznaczyć strony świata. A to wystarczy by skutecznie pływać po morzach i oceanach (trafiając zawsze tak gdzie chce się trafić). Cztery lata później w czasopiśmie Science opublikowano artykuł napisany przez uczonych z francuskiego Universite de Rennes 1, którzy skonstruowali pełny przyrząd którym mogli posługiwać się Wikingowie. Jego sercem jest właśnie kamień słoneczny czyli „sólarsteinn”. Z pomiarów (a nie szacunków!) jakich dokonali Francuzi wynika, że wyznaczona dzięki kryształom dokładność położenia Słońca może wynieść około 1 proc. Nawet wtedy, gdy Słońce znajduje się już za horyzontem (o ile nie jest jeszcze kompletnie ciemno).

Brak komentarzy do Kryształ Wikingów działa !

Uderzy czy nie?

19 października, o godzinie 20:28 czasu polskiego w pobliżu Marsa przeleci kometa C/2013 A1. Będzie tak blisko, że niewykluczona jest kolizja. Te w przeszłości się zdarzały. W lipcu 1994 roku z Jowiszem zderzyły się reszki komety Shoemaker-Levy 9. Nigdy wcześniej nie oglądaliśmy jednak zderzenia komety z Marsem.

Kometa C/2013 A1 została odkryta 3 stycznia 2013 roku przez Roberta McNaughta z Siding Spring Observatory w Australii. Jak wszystkie komety i ta narodziła się na samym skrawku Układu Słonecznego, w Obłoku Oorta. Nigdy wcześniej się stamtąd nie ruszała. W naszych okolicach pojawia się po raz pierwszy. Pierwszy i być może ostatni. Obliczenia trajektorii komety, które są prowadzone od momentu jej odkrycia, wskazują, że obiekt zbliży się do powierzchni Marsa na bardzo BARDZO małą odległość zaledwie 140 tysięcy kilometrów. Nigdy wcześniej żadna kometa nie zbliżyła się tak bardzo do którejś z planet wewnętrznych Układu Słonecznego. To tak, jak gdyby w pobliżu Ziemi przeleciał obiekt w odległości 1/3 odległości Ziemia – Księżyc!

PIA17833-CometSidingSpring-C2013A1-MarsEncounter-20140128

Okazji tak bliskiego przejścia nie można zmarnować, stąd niektóre sondy i łaziki pracujące na powierzchni albo na orbicie Marsa już są przygotowywane do wstrzymania swoich zwykłych zajęć i „zajęcia” się przelatującą kometą. I tak łazik Curiosity ma robić zdjęcia komecie z powierzchni Marsa, orbitalna sonda MAVEN zbada gazy pochodzące z jądra komety i jej warkocza oraz ich wpływ na górne warstwy marsjańskiej atmosfery. Mars Odyssey Orbiter zmierzy właściwości termiczne jądra, komy i warkocza.

Badanie komety może być (dla sond i łazików) niebezpieczne. W warkoczu komety lecą bowiem mniejsze odłamki, które mogą uszkodzić znajdujące się w ich polu rażenia urządzenia. Dlatego właśnie – o ile było to możliwe – orbity tych sond, które nie biorą udziału w badaniu komety, przeprogramowano tak, by w chwili największego zbliżenia komety z Marsem, były po drugiej stronie planety. Tak zmieniono orbitę np. sondy Mars Reconnaissance Orbiter.

Kometa, której wielkość ocenia się na od kilku do kilkudziesięciu kilometrów, w pobliżu Marsa przeleci z prędkością ponad 200 tys km/h. Czy grawitacja Marsa wystarczy by tak szybko poruszający się obiekt ściągnąć na swoją powierzchnię? To okaże się dopiero w niedzielę wieczorem. Gdyby jednak kometa uderzyła w powierzchnię Czerwonej Planety, biorąc pod uwagę jej masę, wielkość i energię, wybiłaby krater o średnicy ok. 800 km (odległość większa niż z Gdańska do Zakopanego) i głębokości 10 kilometrów (prawie tak głęboko jak największa głębia na Ziemi czyli Rów Mariański na Pacyfiku). W skrócie mówiąc, już w niedzielę, może powstać jeden z największych znanych nam kraterów w Układzie Słonecznym! O tym jakie byłyby skutki uderzenia takiej komety w Ziemię, nawet trudno mówić.

W momencie w którym kometa ewentualnie zderzy się z Marsem, planeta będzie z terenu Polski już niewidoczna. Zdąży zajść za horyzont. Krótko po zachodzie Słońca – o ile pogoda pozwoli – Marsa będzie można oglądać spoglądając w kierunku południowo – zachodnim. Może lepiej zerknąć, kolejnej nocy Mars, może już być inną planetą 🙂

Jedna z całkiem prawdopodobnych teorii mówi, że to komety z granic Układu Słonecznego przyniosły m.in. na Ziemię wodę. Być może wraz z wodą, przyniosły także zalążki życia.

Zobacz mój filmik na temat wody, komet i życia:

Brak komentarzy do Uderzy czy nie?

Skąd dwa słońca?

Nad Lublinem zaświeciły dwa słońca. Tak to przynajmniej wyglądało. Skąd się wzięły?

Wydawałoby się, że nic szczególnego. Kryształki lodu, krople wody czy pyłki zawieszone w atmosferze. Przy odrobinie szczęścia i czasami wytrwałości mogą być jednak źródłem niezapomnianych wrażeń. Podwójne słońca, pierścienie, słupy, miraże, zielone zachody i glorie. Dzisiaj kilka słów o dwóch słońcach, które pojawiły się na niebie w okolicach Lublina.

Ze wszystkich zjawisk optycznych najciekawsze, najbardziej spektakularne, ale też najtrudniejsze do zaobserwowania są te, które występują w wyższych partiach atmosfery. Tam, gdzie promienie Słońca są załamywane, rozpraszane lub odbijane nie na kropelkach wody, tylko na kryształkach lodu. Wszystkie krople wody mają podobny kształt i takie samo ułożenie w przestrzeni w czasie drogi z chmury na ziemię. W przypadku kryształów podobna sytuacja nie występuje, bo kryształ kryształowi nierówny.

W zależności od temperatury i wilgothalo - słońceności otoczenia w chmurze mogą na przykład przeważać kryształki w kształcie graniastosłupów sześciokątnych o długości znacznie przewyższającej szerokość – przypominające małe ołówki. Przy odrobinie szczęścia można wówczas zaobserwować tzw. 22-stopniowe halo. Co to takiego?  To obwódka (pierścień) wokół Słońca, o zawsze tych samych rozmiarach kątowych. Dlaczego akurat 22 stopnie? Bo dla kryształu lodu o podstawie sześciokąta właśnie 22 stopnie są najmniejszym kątem odchylenia promieni. Wystarczy jednak, że lodowe kryształki nie będą przypominały długich ołówków, a raczej płaski, sześciokątny kafelek – i możliwość zaobserwowania 22-stopniowego halo przepadnie. Wtedy jednak być może uda się zobaczyć tzw. słońce poboczne (czyli inaczej parhelium). To właśnie to zjawisko zaszło na niebie w okolicy Lublina. Płaskie kryształki lodu nie opadają na ziemię w przypadkowych orientacjach, jak miało to miejsce w przypadku kryształków-ołówków. W rezultacie halo nie powstaje wokół słońca, tylko po jednej z jego stron. Słońce i jego rozproszona nieco kopia są oddalone od siebie nadal o 22 stopnie, bo dla bryły o podstawie sześciokąta 22 stopnie to dalej minimalny kąt załamania.

Kryształki lodu są także powodem powstawania tzw. słupów świetlnych. Ale to temat na zupełnie inną notatkę. No chyba, że przyślecie zdjęcia takiego zjawiska, chętnie je wtedy opiszę.

Zdjęcia pochodzą z serwisu kontakt24.pl

 

 

Brak komentarzy do Skąd dwa słońca?

Dlaczego nam gorąco?

Lato powoli się kończy i zaczynamy tęsknić za upałami. Tymi samymi upałami, które były jeszcze kilkanaście dni temu takie uciążliwe. Dlaczego letnie temperatury są dla nas tak kłopotliwe, skoro jako gatunek wyewoluowaliśmy w Afryce, w klimacie nieporównywalnie gorętszym niż nawet najcieplejsze nasze polskie lato?

Nasze ciało ma temperaturę niecałych 37 st. C. Jesteśmy stałocieplni, a więc ta temperatura jest w miarę możliwości przez organizm utrzymywana. Gdy staje się to niemożliwe, zaczynamy wpadać w kłopoty. Zarówno wtedy, gdy temperatura ciała zaczyna spadać, jak i wtedy, gdy zaczyna rosnąć. Ale o tym za chwilę. To co może dziwić to fakt, że skoro nasze ciało ma ponad 36 st. C. dlaczego przy temperaturze np. 32 st. już czujemy dyskomfortowy gorąc. Na logikę, powinno nam być zimno, przecież „na zewnątrz” jest wciąż o 4 st C zimniej niż „w środku”.

Zaczęło się w Afryce

Nasze ciała, to jak wyglądają i jak funkcjonują, ukształtowały warunki jakie panują w Afryce. Domem naszych przodków była afrykańska sawanna. Żar lał się z nieba, było sucho, a cień był luksusem. Tak żyliśmy przez kilka milionów lat. I do takich warunków jesteśmy fizjologicznie  przystosowani. Człowiek z Afryki wyszedł zupełnie niedawno, nie więcej niż 150 tys. lat temu. W tak krótkim czasie ewolucja nie była w stanie przystosować np. Eskimosów do innych warunków środowiskowych. Gdyby rozebrać Eskimosa, w swoim środowisku, przeżyłby zaledwie kilka minut. Komfort cieplny, bez ubrań, odczuwamy w temperaturze około 25 st. C. W Polsce średnia roczna temperatura wynosi tymczasem około 8 st. C. W lecie nie więcej niż 18 st C. A to znaczy, że żyjemy w miejscu, do którego nie jesteśmy fizjologicznie przystosowani. Choć niektórych może pocieszać to, że niektórzy mają znacznie gorzej.

Do jakich temperatur nasz organizm jest zatem stworzony? Przyjmuje się, że zakres temperatur w jakim możemy funkcjonować to kilkanaście stopni „od dołu” do około 50 st. C „od góry”. Tak wysokie temperatury nie są dla organizmu człowieka problemem, o ile ma pod dostatkiem wody i o ile powietrze wokoło jest suche. Woda i suche otoczenie (powietrze) gwarantuje, że prawidłowo działa system chłodzenia, czyli pocenie. Odwodniony organizm nie ma czym się pocić. Gdy powietrze jest wilgotne, woda z powierzchni skóry nie chce parować. I tutaj właśnie tkwi odpowiedź, na zadane wyżej pytanie. W 30 st. C czujemy się źle, bo w naszej części świata jest zbyt wilgotno. Ta sama temperatura w klimacie suchym nie stanowiłaby problemu. Owszem, pot ściekałby nam po plecach, ale wraz z jego parowaniem, temperatura skóry obniżałaby się. System chłodzenia, zapewniałby komfort.

Chłodząca woda

Woda obniża temperaturę powierzchni z której paruje, bo do wyparowania potrzebuje energii. Gdy wyjdziemy mokrzy spod prysznica, albo z kąpieli w jeziorze, mimo wysokiej temperatury powietrza, może nam być chłodno. Takie uczucie będzie nam towarzyszyło dopóki nie wyschniemy. Człowiek potrafi wypacać aż litr wody na godzinę! Integralną częścią tego sprawnego systemu jest kilka milionów gruczołów potowych na ciele każdego z nas. Te nie działałyby tak skutecznie, gdyby były przykryte włosami. Dlatego, z drobnymi wyjątkami, nasze ciało jest nagie. To, że najwięcej włosów mamy na głowie, nie jest przypadkiem. W wyprostowanej pozycji, to na głowę właśnie świeci Słońce. Natura zadbała o to, by ją jak najlepiej izolować. Gdyby ludzie chodzili na czworakach, promienie słoneczne padałyby na ponad 20 proc. powierzchni ciała. W pozycji pionowej ogrzewają najwyżej kilka procent. Innymi słowy, wyprostowana, dwunożna postawa to kolejny dowód na przystosowanie do upałów a nie chłodów.

Ale wracając do gorącego lata. Gdy w wysokich temperaturach system chłodzenia nie nadąża, pozostaje schładzanie się z zewnątrz (zimna kąpiel), albo izolacja (cień, nakrycie ciała). Co jeżeli i to nie pomoże? Najkrócej mówiąc, czeka nas śmierć. Temperaturą krytyczną dla mózgu jest 40,5 st. C. Przy 41,5 st. C umieramy, bo w naszych komórkach ścina się białko. Ścina (fachowo mówiąc dochodzi do procesu denaturacji), znaczy, że zmienia swoją strukturę. Biorąc pod uwagę fakt, że białka to podstawowy budulec naszego ciała, w praktyce oznacza to, że organizm przestaje funkcjonować. I to równocześnie na wielu poziomach, od poziomu pojedynczych komórek rozpoczynając.

A co z organizmem człowieka dzieje się, gdy jest za zimno? Próbuje sam się ogrzać, przez szybkie drgania niektórych mięśni. To dreszcze. Mięśnie pracując, podnoszą swoją temperaturę. Gdy jest jednak za zimno, nawet, gdybyśmy się trzęśli jak osiki, nasze mięśnie nie są w stanie naprodukować wystarczającej ilości ciepła. I wtedy pozostaje odizolowanie się od niskiej temperatury (ubranie), albo znalezienie źródła ciepła. Jeżeli nie uda się tego zrobić, podobnie jak w przypadku przegrzania, czeka nas śmierć. Choć nie tak szybka jak w przypadku zbyt wysokiej temperatury.

Za ciepło, za zimno

I ostatnia sprawa. Dlaczego czujemy że nam gorąco nawet wtedy, gdy temperatura powietrza jest niższa, niż temperatura ciała? W pewnym sensie organizm człowieka jest maszyną, która przez to że działa, sama siebie ogrzewa. To nie tak, że są w nas specjalne „urządzenia”, których celem jest tylko i wyłącznie produkcja ciepła, które ma podtrzymywać stałą temperaturę. To raczej dzieje się przy okazji i na wielu poziomach. Wnętrze komórki, to jedna wielka fabryka. Każdy narząd ludzkiego (i nie tylko) ciała, ma konkretne zadanie do spełnienia. Serce pompuje krew, nerki ją oczyszczają, płuca są odpowiedzialne za dostarczenie tlenu krwi, a wątroba jest połączeniem magazynu, zakładu przetwórczego i fabryki odpowiedzialnej za wytwarzanie wielu niezbędnych do funkcjonowania ciała substancji. W każdym skrawku naszego ciała mają miejsce nieustanne reakcje chemiczne, których skutkiem najczęściej są reakcje fizyczne. Jesteśmy w ciągłym ruchu. Wszystko jest w ciągłym ruchu. Ten ruch – z kolei – powoduje wzrost temperatury. W największym skrócie można więc powiedzieć, że nasze ciało ogrzewa się samo poprzez reakcje, które do tego funkcjonowania są niezbędne. Ilość energii cieplnej jaką produkujemy jest całkowicie wystarczająca, by zapewnić coś w rodzaju równowagi, gdy temperatura powietrza wynosi około 25 st. C. Gdy temperatura jest wyższa, organizm musi włączyć chłodzenie. To wtedy powstaje wrażenie upału. Najpierw lekki, ale rosnący wraz ze wzrostem temperatury dyskomfort powoduje, że szukamy cienia, chłodnego otoczenia czy miejsca w którym jest ruch powietrza. W ten sposób wspomagamy naturalny system regulowania temperatury.

Poniżej 20 st C, potrzebne jest dodatkowe ogrzewanie. I znowu, moment w którym „system grzewczy” jest włączany, mózg sygnalizuje nam poprzez odczuwanie chłodu. Przy 20 st C nie jest to odczucie dokuczliwe, ale już w temperaturze 15 st C zaczyna nam być zimno. Chodzi o to samo, o co chodziło w przypadku zbyt wysokich temperatur, czyli o znalezienia cieplejszego miejsca, zakrycie odsłoniętych części ciała czy przejście do miejsca, w którym nie ma ruchu powietrza.

Człowiek rodził się w suchym i słonecznym klimacie. Po to by migrować w rejony w których temperatura jest zbyt niska, musiał się nauczyć korzystać z energii słonecznej zmagazynowanej w roślinach, a pośrednio także w zwierzętach (np. spalać drewno, a później paliwa kopalne). Musiał się także nauczyć wytwarzać ubrania. Bez nich, pomarlibyśmy z zimna. Nie udałoby się to, gdyby nie inteligencja „żyjąca” w mózgu. Ciekawe, bo to właśnie mózg trzeba szczególnie chronić przed przegrzaniem.

6 komentarzy do Dlaczego nam gorąco?

Lanie wody

Dlaczego wylana na rozgrzaną blachę woda nie paruje? I dlaczego gorąca woda szybciej zamraża się niż zimna?
Czy o wodzie można napisać coś interesującego? Przeczytaj, a dowiesz się rzeczy, o których nie miałeś zielonego pojęcia.

Co się stanie, gdy wylejemy powiedzmy szklankę wody na mocno rozgrzaną metalową blachę? Np. taką w tradycyjnym piecu. Usłyszymy głośny syk i gwałtowne parowanie. To logiczne i oczekiwane. A teraz proszę na tą samą rozgrzaną blachę wylać wodę w małych ilościach. Np. strzepnąć wodę z mokrej dłoni, albo wypuścić wąski strumień wody ze strzykawki. Można by oczekiwać, że mała ilość wody na gorącej blasze wyparuje szybciej niż duża ilość. A tu niespodzianka. Woda w małych ilościach na gorącej powierzchni nie paruje. Wodne kulki po blasze poruszają się jak pszczoły na łące, bez zauważalnego ładu, to w te, to wewte. Czasami nawet podskakują.

Pułapka na parę

Co się więc dzieje?  Spadająca kropelka wody przy zetknięciu z gorąca blachą zaczyna parować, ale tylko nieznacznie. Paruje dolna część kropli, bo to ona bezpośrednio styka się z gorącą powierzchnią. W ten sposób powstała para tworzy pomiędzy blachą a kroplą coś w rodzaju poduszki. Woda nie styka się już bezpośrednio z blachą, tylko leży na izolującej parowej poduszce. To powoduje, że energia (temperatura) gorącej powierzchni nie jest przekazywana kropli. To niesamowite, bo grubość „parowej poduszki” wynosi znacznie mniej niż milimetr (od 0,1 do 0,2 mm). Jak to się dzieje, że tak cieniutka izolacja wystarczy, że tak mała ilość pary nie dopuści do „przedostania” się energii z gorącej blachy do małej kropelki wody? Gaz (a para wodna jest gazem) jest kiepskim przewodnikiem energii (temperatury). Przekaz energii z blachy przez poduszkę pary do kropli wody następuje, ale bardzo wolno. W końcu wrzucona na rozgrzaną blachę kropla wyparuje (zmniejszając się coraz bardziej, w którymś momencie zniknie) ale nastąpić to może dopiero po kilkudziesięciu sekundach, a nie jak można by się spodziewać – natychmiast. Co więcej, im powierzchnia blachy cieplejsza, tym dłużej trwa taki „kroplowy taniec”. Pozostaje jeszcze wyjaśnienie trzech kwestii. Dlaczego para spod kropli nie ucieknie na boki, dlaczego poduszka parowa nie tworzy się pod dużą ilością chluśniętej na blachę wody i dlaczego kropla na gorącej blasze tak gwałtownie się porusza. Para nie ucieknie bo kropla od spodu nie jest płaska, tylko wklęsła. Więcej pary mieści się w środku, niż na brzegach kropli. Gazowa poduszka powoduje, że pomiędzy rozgrzaną powierzchnią a kroplą nie ma tarcia. Gwałtowne ruchy kropli spowodowane są tym, że dolne warstwy kropli parują nie w sposób ciągły, tylko gwałtowny i nierównomierny ze wszystkich stron. I ostatnia sprawa, chluśnięta na blachę woda wyparuje, ale poduszka parowa wytworzy się tylko pod kropelkami, właśnie dlatego, że one od dołu nie są płaskie i tworzą coś w rodzaju pułapki na parę. Wszystko co dzieje się z kroplą wody na rozgrzanej blasze wyjaśnił w 1756 roku niemiecki lekarz i fizyk Johann Leidenfrost (stąd zjawisko Leidenfrosta).

Raz ciepło, raz zimno

Izolująca warstwa gazu wytwarza się nie tylko pomiędzy rozgrzaną powierzchnią a kroplą wody, tylko pomiędzy obiektami o sporej różnicy temperatur. Przykłady? Wylanie ciekłego azotu czy ciekłego tlenu na powierzchnię stołu w temperaturze pokojowej spowoduje, że te dwie ciecze nie wyparują od razu, tylko „skulkują się” i będą zachowywały się tak jak woda w niewielkich ilościach wylana na gorącą blachę. Ciekły azot ma temperaturę około minus 200 st. C. Teoretycznie włożona do niego dłoń (o temperaturze około + 37 st. C) powinna natychmiast ulec poważnemu odmrożeniu. Tymczasem, o ile rękę w azot wsadzi się na krótko, odmrożeń nie będzie. Dlaczego? Bo pomiędzy skórą a ciekłym azotem wytworzy się cienka warstwa gazowego azotu, który jest swego rodzaju izolacją. Ta izolacja nie jest doskonała, więc dłuższe przytrzymanie dłoni w ciekłym azocie może być niebezpieczne. W Internecie można znaleźć też filmiki na których eksperymentator wkłada palec do naczynia z ciekłym ołowiem. Temperatura tego metalu  w stanie ciekłym wynosi przynajmniej 327 st. C. A temperatura palca około 37 stopni. O ile palec jest mokry, jego włożenie w ołów na krótką chwilę nie będzie groźne. Skóra będzie chroniona przez cieniutką warstwę pary wodnej. To ostatnie doświadczenie nie należy chyba do najbezpieczniejszych, więc lepiej na własną – nomen omen rękę – go nie przeprowadzać.

Lody zawstydziły fizykę

Woda może naprawdę zaskakiwać. Nie tylko nas, ludzi nie zajmujących się nauką, ale nawet naukowców.

Erasto Mpemba, mieszkający w Tanzanii 13latek uwielbiał lody. Podgrzewał mleko, dosypywał cukru, dolewał sok owocowy, wszystko mieszał ze sobą i zamrażał.  By nie zepsuć zamrażarki, najpierw swoją miksturę schładzał w lodówce. Pewnego razu gorące mleko wsadził jednak, bez schładzania, od razu do zamrażarki. Gdy po jakimś czasie otworzył zamrażalnik, okazało się, że lody są już dawno zrobione. „Tak szybko?” – zdziwił się. Zrobił prosty eksperyment. Do dwóch takich samych pojemników wlał gorącą i zimną wodę i obydwa wstawił do zamrażarki. Woda gorąca zamroziła się szybciej. Był rok 1963. Gdy Erasto Mpemba zapytał dlaczego tak się dzieje swojego nauczyciela fizyki, ten go wyśmiał. Ta sama reakcja spotkała go rok później, już jako ucznia liceum. Pewnego dnia do szkoły Erasto przyjechał profesor Denis G. Osborne, fizyk z pobliskiego uniwersytetu. Po jego wykładzie (który dotyczył zupełnie innych zagadnień) Mpemba opowiedział o swoich dobrze już udokumentowanych obserwacjach. Koledzy z klasy zaczęli się śmiać, ale profesor Osborne obiecał sprawę zbadać (choć jak później przyznał nie wierzył licealiście).  Osborne przeprowadził kilka eksperymentów i… potwierdził obserwacje Erasta. W 1969 roku ukazała się profesjonalna praca obydwu panów (ucznia i nauczyciela) opisująca tzw. efekt Mpemby. Woda gorąca rzeczywiście szybciej się zamraża niż woda zimna. Nie pierwszy raz intuicja może wyprowadzić na manowce. Przecież ciepła ciecz, zanim się zamrozi powinna najpierw się schłodzić, podczas gdy ta która jest chłodna tego nie potrzebuje. Jak całą sprawę wytłumaczyć? W przeciwieństwie do opisanego wyżej zjawiska Leidenfrosta, tutaj naprawdę trudno o jednoznaczne wyjaśnienie. Od ukazania się publikacji powstało kilka teorii, ale żadna do końca nie jest satysfakcjonująca. Wiadomo że woda, która się gotowała jest mniej nasycona gazami. Ciecz z mniejszą ilością rozpuszczonych w niej gazów (a więc ta ciepła), zamarza szybciej. W czasie podgrzewania wody wytrącają się też sole mineralne (stąd osad na grzałce czajnika). A te obniżają temperaturę zamarzania. Dlatego zimą posypuje się chodniki i ulice solą. Innymi słowy, chłodna woda zamarza w niższej temperaturze niż ta, która była przegotowana. Do tego wszystkiego niektórzy wyliczają to, że na ściankach naczynia z ciepłą wodą osadza się szron (na ściankach zimnego tylko w śladowych ilościach), a to powoduje, że chłodzenie jest bardziej efektywne. Ciepła woda zacznie więc zamarzać od ścianek (i dna) naczynia, podczas gdy zimna od powierzchni. Ten pierwszy sposób jest znacznie bardziej efektywny. Poza tym ciepła woda paruje, a to w skrócie oznacza szybkie ochładzanie. Dlaczego? Do parowania potrzebna jest energia. Wychodząc z jeziora, wanny czy prysznica odczuwamy zimno tak długo aż nasza skóra się nie wysuszy. Dzieje się tak, bo parująca woda ochładza naszą skórę pobierając z niej energię. No i ostatnia sprawa. W „ciepłym naczyniu” wody do zamarznięcia jest mniej, bo część wyparowała. Woda zimna też paruje, ale bardzo, bardzo wolno.

Wiele pomysłów, ale żaden do końca nie tłumaczy efekt Mpemby. A może każde z tych wytłumaczeń jest w części prawdziwe? Tak czy inaczej nawet w czymś tak powszechnym jak woda, jest jeszcze sporo do odkrycia. I może kiedyś uda się zrozumieć, dlaczego na mrozie rury z ciepłą wodą pękają częściej niż rury z zimną. Dlaczego lodowisko lepiej się robi z ciepłej wody i dlaczego w czasie mrozu mycie samochodu ciepłą wodą szybko prowadzi do popękania lakieru na karoserii.

2 komentarze do Lanie wody

Ukryty świat

Patrząc na zdjęcia satelitarne najzimniejszego z ziemskich kontynentów, czyli Antarktydy, trudno się powstrzymać od stwierdzenia „lodowa pustynia”. Tymczasem gruba warstwa lodu skrywa nieznany świat. Ostatnio pod lodem odkryto nawet wulkan.

Wyobraźcie sobie zupełnie nieznany świat. Świat taki sam jak nasz, tak samo różnorodny. Na powierzchni porównywalnej z powierzchnią Europy są góry i jeziora. Są równiny i doliny. Są wąwozy, rwące rzeki, zatoczki i fiordy. Pod grubą na kilometr warstwą lodu znajduje się nawet aktywny wulkan. Tak przynajmniej twierdzą autorzy jednego z artykułów opublikowanych w „Nature Geoscience”. Ostatni raz eksplodował kilka tysięcy lat temu, ale sejsmolodzy nie mają wątpliwości, że mógłby wybuchnąć nawet jutro. Co by się wtedy stało? Trudno powiedzieć.

Ogień pod lodem

Wszystko zależy od wielkości wulkanu i siły eksplozji. Z badań prowadzonych z powierzchni samolotu wynika, że wokół wulkanu, w głębokim lodzie, znajdują się pozostałości po poprzedniej erupcji. Chodzi głównie o warstwę popiołów. Czy siła wybuchu mogłaby przetopić kilometrowej grubości warstwę lodu? Bez problemu. W mniej pesymistycznym scenariuszu lawa wylałaby się pod lód i zaczęłaby go topić od spodu. We wspomnianym już Nature Geoscience, kilka lat temu została wydrukowana praca dotycząca erupcji innego podlodowego wulkanu. Zdaniem badaczy miał on eksplodować około 2200 lat temu, a skutkiem tego wydarzenia było wyrwanie w grubej pokrywie lodowej dziury. Na zewnątrz, na wysokość ponad 10 kilometrów buchały kłęby pary, wylatywał popiół i kawałki skalne. Także w tym przypadku część badań prowadzono z pokładu samolotu na którym zainstalowany był radar. To na nich widać podlodowy obszar zalany lawą. Potężną eksplozję potwierdziły także analizy rdzeni lodowych.

A wracając do dopiero co odkrytego wulkanu. W czasie prowadzonych w 2010 r. i 2011 r. badań w północnej części Antarktydy uczeni zarejestrowali powtarzające się wstrząsy. Ich siła była niewielka, a częstotliwość drgań na tyle mała, że od razu wykluczono, że ich źródłem jest ruch płyt tektonicznych czy pęknięcia warstwy lodu. Badacze wydedukowali, że wstrząsy muszą być efektem ruchu magmy pod ziemską skorupą. Tym bardziej, że źródło wstrząsów (a właściwie drgnięć) znajduje się na głębokości około 30 kilometrów.

Stożek wulkaniczny, którego szczyt znajduje się kilometr pod powierzchnią lodu, nie jest jedyną strukturą geologiczną, którą ukrywają lody Antarktydy. Gdyby móc pod nie zajrzeć, gdyby pewnego dnia całkowicie zniknęły (pomijając fakt, że znacząco podniosłoby to poziom światowego oceanu), naszym oczom ukazałby się niezwykle różnorodny krajobraz.

bbc_gamburtsevsJeziora i rzeki

Na wschodnim krańcu Antarktydy znajduje się potężne pasmo Gór Gamburtsewa. Rozciąga się na długości ponad 1200 km, a najwyższy jego szczyt ma wysokość 3400 metrów. Przy założeniu, że nie pokrywa jej lód. Żaden z wierzchołków pasma nie wystaje ponad powierzchnię lodu. Ich najwyższy wierzchołek znajduje się 600 metrów pod lodem. Wiele wskazuje na to, że to właśnie na zboczach Gór Gamburtsewa, 30 milionów lat temu, zaczął powstawać lodowiec, który dzisiaj skuwa cały kontynent. Pod tym lodowcem znajduje się np. podlodowe jezioro Wostok. W zeszłym roku dowierciła się do niego ekipa rosyjskich naukowców. Wostok jest jednym z prawie 400 jezior, które znajdują się pod lodami Bieguna Południowego. Te jeziora zawierają płynną wodę. Jezioro Wostok znajduje się około 4 km pod pokrywą lodu. Długość jeziora wynosi 250 kilometrów, a szerokość około 50 km. Ten słodkowodny akwen ma głębokość kilkuset metrów. Co ciekawe, wody jeziora były odizolowane od świata zewnętrznego od przynajmniej 500 000 lat! Dlaczego podlodowe jeziora nie zamarzają? Bo grube warstwy lodu powodują spory wzrost ciśnienia. Wraz ze wzrostem ciśnienia, spada temperatura zamarzania woda. Od dołu woda często jest także podgrzewana przez ciepło geotermalne. W efekcie woda w jeziorach ma temperaturę kilku stopni poniżej zera. Co ciekawe kilka lat temu okazało się, że na Jeziorze Wostok występują niewielkie przypływy. Acha, i jeszcze jedno. Bardzo często podlodowe jeziora są zasilane wodami lodlodowych rzek. Na Antarktydzie jest ich zała sieć. Niektóre pojawiają się okresowo, inne płyną cały czas.

NASA-Goddard-IceBridge-BedMap-BedMap2-Antartcia-Visual-topography-map1W którą stronę zjedzie lód?

Kilka lat temu, na spotkaniu Amerykańskiej Unii Geofizycznej, grupa naukowców z Uniwersytetu Stanowego Ohio, USA ogłosiła, że opracowuje dokładną mapę Grenlandii. Szef tej grupy prof. Ken Jezek powiedział, że chciałby zobaczyć jak wygląda Grenlandia bez śniegu i lodu. Dzisiaj już mniej więcej wiadomo. Wyspa jest krainą górzystą, tak jak sąsiadujące z nią północno – wschodnie terytoria Kanady. Czy kiedykolwiek po tych górach będzie można spacerować? Kiedyś może tak. Badania podlodowego krajobrazu właśnie w kontekście zmian klimatu, mogą mieć całkiem praktyczne znaczenie. Inaczej będą się zachowywały ogromne bloki zamarzniętej wody, gdy leżą na płaskim terenie, a inaczej gdy są osadzone na stromym wzniesieniu. W tym drugim przypadku, można się spodziewać, że z powodu podwyższającej się wokół temperatury, w pewnym momencie ześlizgną się ze skał na których są osadzone. Tym bardziej, że część wody z topiących się lodów spływa szczelinami w dół i podcieka pomiędzy stały ląd i lodowe bloki. Badając topografię i struktura gruntu pod lodem, naukowcy mogą próbować przewidzieć, jak będą się w przyszłości zachowywały duże masy lodu.

Tekst ukazał się w tygodniku Gość Niedzielny

Brak komentarzy do Ukryty świat

Czy życie pochodzi z kosmosu?

Desant ziemskiego życia na niektóre globy w Układzie Słonecznym wcale nie byłby skazany na niepowodzenie. Część z prostych, jednokomórkowych organizmów mogłaby bez kłopotu żyć na jowiszowych księżycach, na Marsie czy nawet Wenus.

Desant ziemskiego życia na niektóre globy w Układzie Słonecznym wcale nie byłby skazany na niepowodzenie. Część z prostych, jednokomórkowych organizmów mogłaby bez kłopotu żyć na jowiszowych księżycach, na Marsie czy nawet Wenus.

800px-Grand_prismatic_spring

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Grand Prismatic Spring to największe gorące źródła w Parku Narodowym Yellowstone, USA. Woda w jeziorze na zdjęciu może mieć temperaturę do 90°C. Takie warunki życiu jednak nie przeszkadzają. Jaskrawe kolory na zdjęciu to właśnie „zasługa” termofili – lubiących wysoką temperaturę bakterii.

 

Człowiek nie docenia możliwości adaptacyjnych przyrody. Niedaleko od Chicago postanowiono wiele lat temu zasypać hutniczym żużlem jezioro Lake Calumet. W efekcie woda w małych zbiornikach wodnych stała się bardziej zasadowa niż woda utleniona. Podczas gdy czysta woda w skali pH (to powszechnie używana przez chemików miara kwasowości i zasadowości roztworów wodnych) ma wartość 7, woda utleniona około 12, tak w oczkach wodnych w okolicach dawnego Lake Calumet był roztwór o pH 12,8 ! U człowieka taka mocna zasada poparzyłaby skórę. Jakie było zdziwienie naukowców gdy po zbadaniu próbek pobranych z oczek, okazało się, że jest w nich życie. Małe organizmy żyją także w żrących jak kwas wodach rzeki Rio Tinto na południu Hiszpanii. Jej pH wynosi  2.

Żyjątka z Lake Calumet i z Rio Tinto należą do tej samej grupy tzw. ekstremofili, organizmów, które zadziwiają swoją zdolnością do życia w warunkach ekstremalnych. Naukowcom znane są bakterie, które zamieszkują geotermalne dna oceanów, gdzie temperatura przekracza 150 st. Celsjusza (tzw. termofile) i takie które rozmnażają się na odpadach promieniotwórczych. Niektóre są obojętne na promieniowanie ultrafioletowe, a inne na ciśnienie dochodzące aż do 250 atmosfer (barofile). Znane są też takie, które żyją w wodzie tak słonej, że nie zamarzającej nawet przy kilkudziesięciu stopniach poniżej zera (to halofile). W maleńkiej próbce wody ze śniegów Bieguna Południowego znaleziono od  200 do 5 tyś bakterii, mimo że temperatury dochodzące tam do minus 80 stopni Celsjusza nie są rzadkością !

Jak to się dzieje, że organizmy żywe adoptują się do warunków tak ekstremalnych, skoro mogłyby „wybrać” te znacznie przyjaźniejsze ? Każdy chce być oryginalny – nawet jednokomórkowiec. To nie tylko żart, ale i jedna z zasad przetrwania. W skrajnie nieprzyjaznych warunkach jest mniejsza konkurencja, a to zwiększa szansę na przeżycie. Te organizmy, które zdołają się przystosować, mogą liczyć na swoisty bonus. Na problem można spojrzeć także z innej strony. A może ekstremofile wcale nie musiały się  przystosowywać do niegościnnych (gdzieniegdzie) warunków na Ziemi? Może ekstremalne jednokomórkowce na Ziemię przywędrowały z miejsc, gdzie tak właśnie ekstremalnie się żyje ? W Układzie Słonecznym jest wiele miejsc, gdzie żyjące teraz na Ziemi ekstremofile bez trudy by sobie poradziły. Czy to znaczy, że pochodzą one właśnie stamtąd ?

Można się zastanawiać skąd wzięły się u nas tak nietypowe organizmy, ale można też korzystając z tego że już tutaj żyją dokładniej im się przyjrzeć. Naukowcy robią to bardzo chętnie, bo – wiadomo – badanie czegoś oryginalnego jest pasjonujące. Jedną z częściej w tym kontekście badanych bakterii jest Deinococcus radiodurans, jednokomórkowiec, niezwykle odporny na wysokie dawki promieniowania jonizującego. Przeżywa do 1,5 mln radów, podczas gdy większość organizmów żywych umiera przy 1 tyś. radów. Niezwykła odporność bakterii wynika z ciasno splecionego DNA. Dzięki temu naprawa popękanych jego kawałków trwa o wiele krócej. Poza tym bakteria ma aż cztery pełne kopie genomu. Raczej trudno sobie wyobrazić, że wszystkie one na raz ulegną uszkodzeniu w tym samy miejscu. Wiele prostych organizmów ma także niezwykłą zdolność tworzenia form przetrwalnikowych. Naukowcy znaleźli bakterie, które 250 milionów lat „przezimowały” wewnątrz kryształków soli. Znany jest też przypadek glonów Hemichloris antarctica, które wydają się być zupełnie niewrażliwe na wielokrotne zamrażanie i odmrażanie. Czy takie umiejętności nie są pomocne w przetrwaniu każdych warunków ?

Wraz z odkrywaniem nowych gatunków ekstremofili, poszerza się margines w którym istnieć może życie. Do niedawna nie obejmował nawet całej Ziemi. Uważano, że w tych najbardziej nieprzyjaznych jej częściach życia po prostu nie ma. Dziś wiadomo, że życie jest wszędzie i dostarczono dowodów na to, że w zasadzie mogłoby istnieć w wielu miejscach Układu Słonecznego. Na Marsie, w atmosferze Wenus czy na księżycach Jowisza.

1 komentarz do Czy życie pochodzi z kosmosu?

Woda jest wszędzie

Po raz kolejny potwierdzono, że wody we wszechświecie jest bardzo dużo. Właśnie odkryto największy z dotychczas znanych jej zbiorników.

Po raz kolejny potwierdzono, że wody we wszechświecie jest bardzo dużo. Właśnie odkryto największy z dotychczas znanych jej zbiorników.

Odkrycie dotyczy ogromnego obłoku pary wodnej, jaki naukowcy z California Institute of Technology, USA odkryli wokół oddalonego od Ziemi o 12 miliardów lat świetlnych kwazaru. Kwazar to rodzaj galaktyki, która otacza obszar czarnej dziury.
Dokładne obliczenia wskazują, że gdyby całą tą parę wodną skroplić, byłoby jej 140 bilionów (tysięcy miliardów) razy więcej niż wody we wszystkich ziemskich oceanach. Masa odkrytego wśród gwiazd „zbiornika wody” wynosi 100 tysięcy razy więcej niż masa Słońca. – To kolejny dowód, że woda jest wszechobecna we wszechświecie – powiedział Matt Bradfort, naukowiec z NASA

lunasyssolar_europa01_02Popękany lód na powierzchni Europy – jednego z księżyców Jowisza.

Do wyboru: lód, woda i para

Naukowców nie dziwi sam fakt znalezienia wody, ale jej ilość. Cząsteczka wody (dwa atomy wodoru i jeden atom tlenu) jest stosunkowo prosta i występuje we Wszechświecie powszechnie. Bardzo często łączy się ją z obecnością życia. To spore uproszczenie. Faktem jest, że życie jakie znamy jest uzależnione od obecności wody. Ale sam fakt istnienia gdzieś wody nie oznacza istnienia tam życia. Po to by życie zakwitło, musi być spełnionych wiele różnych warunków.

Woda, którą znajdują badacze dalekiego kosmosu jest w stanie gazowym, a woda niezbędna do życia musi być w stanie ciekłym. Nawet jednak ciekła woda to nie gwarancja sukcesu (w poszukiwaniu życia), a jedynie wskazówka. Takich miejsc którym badacze się przyglądają, jest dzisiaj w Układzie Słonecznym przynajmniej kilka. Woda w Układzie Słonecznym może występować – tak jak na Ziemi – w trzech postaciach. Gazowej, ciekłej i stałej. I właściwie we wszystkich trzech, wszędzie jej pełno. Cząsteczki pary wodnej badacze odnajdują w atmosferach przynajmniej trzech planet Układu Słonecznego. Także w przestrzeni międzygwiezdnej.

Woda w stanie ciekłym występuje na pewno na Ziemi. Czasami na Marsie, najprawdopodobniej na księżycach Jowisza, ale także – jak wykazały ostatnie badania – na księżycach Saturna. A na jednym z nich – Enceladusie – z całą pewnością. Gdy kilka lat temu amerykańska sonda kosmiczna Cassini – Huygens przelatywała blisko tego księżyca, zrobiła serię zdjęć, na których było wyraźnie widać buchające na wysokość kilku kilometrów gejzery. Zdjęcia tego zjawiska były tak dokładne, że badacze z NASA zauważyli w buchających w przestrzeń pióropuszach nie tylko strugi wody, ale także kłęby pary i… kawałki lodu. Skąd lód ? Wydaje się, że powierzchnia Enceladusa, tak samo zresztą jak jowiszowego księżyca Europy, pokryta jest bardzo grubą (czasami na kilka kilometrów) warstwą lodu. Tam nie ma lądów czy wysp. Tam jest tylko zamarznięty ocean. Cały glob pokryty jest wodą.

Nie tylko u nas

Skoro cała powierzchnia księżyców Jowisza i Saturna pokryta jest bardzo grubym lodem, skąd energia gejzerów ? Skąd płynna woda pod lodem ? Niektóre globy żyją, są aktywne. Ich wnętrze jest potężnym reaktorem, potężnym źródłem ciepła. Tak właśnie jest w przypadku zarówno Europy, jak i Enceladusa. Swoją drogą ciekawe co musi się dziać pod kilkukilometrowym lodem, skoro woda, która wydrążyła sobie w nim lukę, wystrzeliwuje na wiele kilometrów w przestrzeń ?

Może nie morza, jeziora czy chociażby bajora, ale lekka rosa. Wodę znajduje się także na powierzchni naszego Księżyca. Zaskakujące odkrycie to działo indyjskiej sondy Chandrayaan-1, potwierdzone przez dwie amerykańskie misje (Deep Impact i Cassini). Płynnej wody być na Księżycu nie może, bo brak tam atmosfery.
Niejedna praca naukowa powstała tez na temat wody na Czerwonej Planecie. Wiadomo że jest na marsjańskich biegunach. Nie brakuje jednak danych, że woda, nawet w stanie ciekłym, pojawia się czasowo w różnych innych miejscach planety. Zdjęcia zrobione przez sondę Mars Global Surveyer ukazały na ścianach jednego z kraterów na południowej półkuli Marsa dwie podłużne rysy powstałe w ciągu siedmiu lat, prawdopodobnie w wyniku „erozyjnej działalności cieków wodnych”.

Z badań amerykańskiej sondy Messenger, która od 2004 roku bada Merkurego wynika, że woda jest także w atmosferze pierwszej od Słońca, gorącej planety. Co z innymi planetami z poza Układu Słonecznego ? Na nich też pewnie jest mnóstwo wody. Tylko jeszcze o tym nie wiemy.
Czasopisma naukowe coraz częściej informują też o obecności wody na planetach, które znajdują się poza Układem Słonecznym. Pierwszą egzoplanetą na jakiej znaleziono wodę (w roku 2008) była HD 189733b, która znajduje się 63 lata świetlne od nas. Ta planeta to tzw. gazowy gigant. Ogromna kula gorących i gęstych gazów z płynnym wnętrzem. Gdzie tutaj miałaby znajdować się woda ? Wszędzie – twierdzą badacze. Dzięki aparaturze wybudowanej w California Institute of Technology, USA udało się odkryć, że mająca prawie 1000 st. C atmosfera zawiera duże ilości pary wodnej.

Tomasz Rożek

 

A skąd woda wzięła się na Ziemi? Odpowiedź może się wydawać zaskakująca. Najpewniej przyleciała do nas z kometami.

 

Tekst ukazał się w tygodniku Gość Niedzielny

2 komentarze do Woda jest wszędzie

Type on the field below and hit Enter/Return to search