Nauka To Lubię

Oficjalna strona Tomasza Rożka

Tag: planeta

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?

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

Wahadła Foucaulta w Polsce

Wahadła Foucaulta w Polsce

Woda spływając tworzy wir. Nie tylko woda skręca w czasie ruchu. Także prądy powietrza, które tworzą wiry w atmosferze. Podobnie dzieje się np. z krążkiem uderzonym przez hokeistę, albo z kulą wystrzeloną z pistoletu.

To efekt Coriolisa, który występuje w obracających się układach odniesienia. Dobrze widać to na wahadle Foucault. W 1851 roku francuski fizyk i astronom Jean Foucault zaprezentował w Paryskim Obserwatorium Astronomicznym wahadło, które zmieniając płaszczyznę wahania dowodziło wirowania Ziemi wokół własnej osi.

O co chodzi? Gdy na długiej linie zawiesimy spory obciążnik i wahniemy nim, z czasem zauważymy, że zmienia on płaszczyznę wahania. Tak jak gdyby coś ją przesuwało. Najłatwiej to zauważyć rozstawiając wokół wahadła znaczniki, które z czasem będą się jeden po drugim przewracać. Dlaczego ma to świadczyć o ruchu wirowym Ziemi? Jeżeli wahadło jest odpowiednio długie, a jego obciążnik wystarczająco ciężki, wpływ otoczenia na ruchy wahadła są znikome. Z punktu widzenia kogoś, kto stoi na Ziemi, wahadło wyraźnie zmienia płaszczyznę wahania. Ruchu Ziemi nie widać, bo na niej stoimy, jesteśmy względem niej w spoczynku. Z innego punktu widzenia kogoś, kto znajduje się w innym układzie odniesienia sprawa wygląda jednak zupełnie inaczej. Tutaj płaszczyzna wahania jest cały czas taka sama.

Gdyby Ziemia była w spoczynku płaszczyzna wahania nie zmieniałaby się. Skoro płaszczyzna się zmienia, znaczy to, że Ziemia wiruje. Zresztą ruch wirowy nie jest jedynym. Ziemia krąży wokół Słońca z prędkością ponad 100 000 km/h, cały Układ Słoneczny krąży wokół centrum galaktyki z prędkością prawie miliona km/h, a galaktyka w której się znajdujemy porusza się z prędkością ponad 2 mln km/h.

Czytając ten tekst pokonałaś / pokonałeś kilkadziesiąt tysięcy kilometrów… siedząc cały czas w tym samym miejscu 🙂

 

Najdłuższe wahadło Foucaulta w Polsce znajduje się w krakowskim Kościele św. św. Piotra i Pawła. Demonstracje odbywają się w każdy czwartek.

Miejsce Miasto Długość (m) Masa (kg)
Kościół św. Piotra i Pawła Kraków 46,5 25
Centrum Nowoczesności Młyn Wiedzy Toruń 33,5 35
Wieża Radziejowskiego – dawna dzwonnica Frombork 28,5 46
Wieża Dzwonów na Zamku Książąt Pomorskich Szczecin 28,5 76
Wydział Matematyczno-Przyrodniczy Uniwersytetu Jana Kochanowskiego Kielce 27
Dziedziniec Politechniki Gdańskiej Gdańsk 26 64
Centrum Nauki Kopernik Warszawa 16 242
Wydział Fizyki, Astronomii i Informatyki Stosowanej Uniwersytetu Mikołaja Kopernika Toruń 16 29
Wydział Fizyki Uniwersytetu im. Adama Mickiewicza Poznań 10 52
Planetarium Śląskie Chorzów

źródło: Wikipedia

 

 

 

 

 

3 komentarze do Wahadła Foucaulta w Polsce

Ta opowieść dotyczy wszechświata…

Ta opowieść dotyczy wszechświata. Ta książka dotyczy wszechświata. Opisuję w niej to, co jest większe od człowieka. Począwszy od całego kosmosu, przez galaktyki, gwiazdy i planety, a na biologicznym życiu kończąc. Książka pt. KOSMOS, którą chcę Państwu przedstawić jest pełna moich fascynacji.

Ta opowieść dotyczy wszechświata. Ta książka dotyczy wszechświata. Opisuję w niej to, co jest większe od człowieka. Począwszy od całego kosmosu, przez galaktyki, gwiazdy i planety, a na biologicznym życiu kończąc.

wszechswiat_1

Książka KOSMOS, to pierwsza część trylogii. Drugą części, którą mam nadzieję zakończyć za kilka miesięcy, poświęcę człowiekowi, a w trzeciej, opiszę świat rzeczy małych. Bardzo małych, takich jak cząsteczki chemiczne, atomy i cząstki elementarne.

galaktyki_2

Te trzy książki będą dotyczyły wszechświata. Ale absolutnie nie będą jego kompletnym obrazem. Najwyżej wycinkiem tego co wiemy. A to co wiemy, jest wycinkiem tego co jest. Jak to wszystko pojąć? Jak to wszystko zrozumieć? Jak to sobie wyobrazić? Nie wiem czy to w ogóle możliwe. Otaczają nas rzeczy duże i małe. Niektóre są tak małe, że z trudem budujemy urządzenia, które umożliwiają nam ich podglądanie. Niektóre z tych urządzeń bardziej przypominają stację kosmiczną, niż mikroskop.

gwiazdy_3
Z kolei rzeczy duże, są tak duże, że stojąc na powierzchni Ziemi nie jesteśmy w stanie objąć ich ani wzrokiem, ani nawet wyobraźnią. A jednak istnieją. I co do tego nie ma wątpliwości. Zarówno światem w skali mikro, nano czy atto, jak i tym w skali mega, giga i tera rządzą te same zasady, działają tam dokładnie te same prawa fizyki. I te same siły. Te same, ale nie tak samo. I to kolejna fascynacja.

planety_4

Ta książka pełna jest moich fascynacji. Pełna intrygujących i zaskakujących opisów. Dla kogo przeznaczonych? Nie, nie tylko dla fizyków czy matematyków. Ale na pewno dla ludzi ciekawych świata. Niezależnie od wieku i wykształcenia. Dla tych którzy szczególnie interesują się tematem, dla tych, których udało mi się nim zainteresować, stworzyłem dodatkowe opisy na marginesach. Mniejszym drukiem podaję jeszcze więcej szczegółów i analogii. Dialogi, których w książce jest kilkadziesiąt to chyba najbardziej intuicyjny sposób na przekazywanie informacji. No i ramki. Tam zawarłem podsumowania, doświadczenia i dygresje. Najwięcej chyba czasu zajęło jednak dobranie interesujących zdjęć. Jeden obraz mówi więcej niż 1000 słów. Co ja mówię, niż 10 000 słów.

Ziemia_5

Rzeczy małe i duże powstały nie z przypadku, tylko z jakiegoś planu, jakiegoś projektu. Bez którejkolwiek z nich, konstrukcja całego wszechświata zawaliłaby się. Są jak zębatki zegara, który kiedyś został nakręcony i tyka do dzisiaj. Ten doskonale naoliwiony mechanizm jest dla nas wielką tajemnicą. Rozumiemy go w zaledwie małym wycinku. Czy kiedykolwiek poznamy w całości? Nie wiem, ale jestem pewien, że nigdy nie ustaniemy w próbach by to zrobić. A paliwem, które nas do tego napędza jest ciekawość. Coś, co powinniśmy pielęgnować u siebie ale przede wszystkim u dzieci. Bez ciekawości, zamienimy się w bezduszne istoty, którym bliżej będzie do robotów niż do ludzi.

Życie_6

>>> Zapraszam do lektury książki KOSMOS, wydanej przez wydawnictwo W.A.B. Książka jest do kupienia w księgarniach na terenie całego kraju. Można ją też kupić w wielu księgarniach internetowych. Na stronie www.NaukaToLubie.pl na bieżąco są zamieszczane informacje o terminach i miejscach spotkań autorskich.

Tomasz Rożek

 

6 komentarzy do Ta opowieść dotyczy wszechświata…

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?

Konkurs o energii

W badanie i wdrażanie którego rodzaju energii powinniśmy w Polsce inwestować najwięcej środków i wysiłku. Uzasadnijcie proszę Waszą odpowiedź.

W odcinku  „Ekstremalna energia”, który w serii Megaodkrycia, National Geographic Channel pokaże o godzinie 22.00 w niedzielę 6 grudnia, naukowcy z kilku wiodących światowych ośrodków naukowych opowiedzą, gdzie szukają realnej alternatywy dla pozyskiwania energii z węgla, ropy i gazu. Będzie o ujarzmianiu huraganów, promieni Słońca, o geotermii, fuzji wodorowej i kilku innych pomysłach na „czystą” energię.

A teraz pytanie:

>>> Napiszcie w badanie i wdrażanie którego rodzaju energii powinniśmy w Polsce inwestować najwięcej środków i wysiłku. Uzasadnijcie proszę Waszą odpowiedź.  

Odpowiedzi wpisujcie proszę w komentarzach pod tym tekstem. Trzy najlepsze odpowiedzi zostaną nagrodzone moją najnowszą książką „Człowiek” (no chyba, że ktoś woli poprzednią „Kosmos”). Jeżeli takie będzie życzenie wygranego, chętnie napiszę imienną dedykację. 

Człowiek okłądki_II

 Regulamin konkursu:  http://naukatolubie.pl/regulamin-konkursu/

15 komentarzy do Konkurs o energii

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