Nauka To Lubię

Oficjalna strona Tomasza Rożka

Tag: woda

Myśląca maszyna

Na samą myśl o tym, że komputer mógłby myśleć, myślącemu człowiekowi włosy stają dęba. A może wystarczy nauczyć maszynę korzystania z naszych myśli?

Myślenie maszyn to temat, który wywołuje sporo emocji. Czy zbudujemy kiedykolwiek sztuczny mózg? Czy maszyny (komputery, programy) mają świadomość? A może w przyszłości nas zastąpią? Cóż, zastępują już dzisiaj. I dobrze, że zastępują, w końcu po to je budujemy. Czy myślą? Nie da się odpowiedzieć na to pytanie, zanim nie sprecyzujemy dokładnie co to znaczy „myśleć”. Jeżeli oznacza „podejmować decyzje”, to tak, komputery potrafią to robić. Potrafią też się uczyć i wyciągać wnioski z przeszłości. Nie potrafią robić rzeczy abstrakcyjnych. I przede wszystkim nie mają poczucia osobowości, nie mają poczucia swojej odrębności i swoich własnych celów. Owszem maszyny robią wiele rzeczy celowych, ale realizują nie swoje cele, tylko cele konstruktora czy programisty.

Deep brain stimulator.

(credit:  Asylum Entertainment)

Deep brain stimulator.

(credit: Asylum Entertainment)

Łowienie sygnałów

Samoświadomość czy kreatywność wydają się być barierą, która jeszcze długo nie zostanie złamana. To czy powinna być złamana, to zupełnie inny temat. Ale być może nie ma potrzeby na siłę nadawać maszynom cech ludzkich mózgów, może wystarczy w jakiś sposób je z naszymi mózgami zintegrować? Różnice pomiędzy tym, jak działa nasz mózg i „mózg” maszyny są spore. Może warto się zastanowić nad tym, czy maszyna nie mogłaby w pewnym sensie skorzystać z tego co MY mamy w głowie. Ten sam problem można postawić inaczej. Czy nasz mózg jest w stanie dogadać się bezpośrednio z maszyną? Czy jest bezpośrednio w stanie przekazywać jej informacje albo nią sterować?

Słowo „bezpośrednio” ma tutaj kluczowe znaczenie. Nasze mózgi dogadują się z komputerem, ale pomiędzy umysłem a procesorem w maszynie jest cała masa stopni pośrednich. Np. palce piszącego na klawiaturze, sama klawiatura. W końcu język, w którym piszemy komendy (albo tekst). Te stopnie pośrednie powodują, że czas pomiędzy myślą, która zakwita nam w mózgu a jej „materializacją” bywa długi. Każdy stopień pośredni jest potencjalnym miejscem pojawienia się błędu. W końcu ile razy wpisywana przez klawiaturę komenda czy tekst zawierał literówki? Jest jeszcze coś. Nie każdy fizycznie jest w stanie obsługiwać komputer czy jakiekolwiek inne urządzenie elektroniczne. Zwłaszcza dla takich ludzi stworzono interfejs mózg – komputer (IBC). Urządzenie, które pozwala „zsynchronizować” mózg z komputerem, pozwalające wydawać komendy urządzeniom elektronicznym za pomocą fal mózgowych. Dzisiaj z IBC korzystają nie tylko niepełnosprawni, ale także gracze komputerowi. W przyszłości być może będzie to standardowy sposób obsługi elektroniki.

Jak to działa? Komórki nerwowe w mózgu człowieka porozumiewają się pomiędzy sobą poprzez przesyłanie impulsów elektrycznych. Te można z zewnątrz, czyli z powierzchni czaszki, rejestrować. W ostatnich latach nauczyliśmy się je także interpretować. To istne szukanie igły w stogu siana. Mózg każdej sekundy przetwarza miliony różnych informacji, przesyła miliony impulsów do mięśni rozlokowanych w całym ciele. Każdy taki sygnał pozostawia „ślad”, który można podsłuchać.

Neural net firing reversed.

(credit:  Asylum Entertainment)

Neural net firing reversed.

(credit: Asylum Entertainment)

Czujnik w okularach

Nie powiem, że potrafimy podsłuchać wszystko. To byłaby nieprawda. Mówiąc szczerze, jesteśmy dopiero na samym początku drogi. W przypadku IBC bardzo pomocna jest  świadomość użytkownika (pacjenta?) korzystającego z interfejsu. Człowiek ma bowiem zdolności do takiego aktywizowania mózgu, by sygnały z tym związane, można było wyraźniej „usłyszeć” na powierzchni czaszki. Dzięki temu, osoby sparaliżowane, myślami są w stanie poruszać mechanicznymi nogami (czyli tzw. egzoszkieletem) albo wózkiem inwalidzkim. W ten sam sposób człowiek ze sprawnie działającym mózgiem jest w stanie komunikować się z otoczeniem chociażby poprzez pisanie na ekranie, nawet gdy jest całkowicie sparaliżowany. Myśli o literach, a te wyświetlają się na odpowiednim urządzeniu.  W podobny sposób, w przyszłości być może będzie wyglądało sterowanie telefonem komórkowym czy jakimkolwiek innym urządzeniem. Pewną trudnością jest to, że – przynajmniej dzisiaj – po to, by wspomniane impulsy można było zarejestrować, do skóry głowy muszą być przyłożone elektrody. Albo korzystający z interfejsu człowiek musi mieć ubrany specjalny czepek z czujnikami. Ale w przyszłości być może wystarczą czujniki w okularach? Okularach, w których zainstalowana będzie kamera, a na szkłach wyświetlane będą dodatkowe informacje. Takie okulary już są i nazywają się GoogleGlass.

Złożony i skomplikowany

Interfejs mózg – komputer odbiera sygnały z powierzchni skóry, rejestruje je i interpretuje. Czy możliwe jest przesyłanie informacji w odwrotną stronę, czyli z jakiegoś urządzenia do mózgu? Na razie tego nie potrafimy, ale nie mam wątpliwości, że będziemy próbowali się tego nauczyć (znów, czy powinniśmy to robić, to zupełnie inny temat). To znacznie bardziej skomplikowane niż sczytywanie potencjałów elektrycznych z powierzchni czaszki. W którymś momencie tę barierę może przekroczymy i wtedy będziemy mieli dostęp do nieograniczonej ilości informacji nie poprzez urządzenia dodatkowe takie jak komputery, tablety czy smartfony. Wtedy do tych informacji będzie miał dostęp bezpośrednio nasz mózg. Na to jednak zbyt szybko się nie zanosi. Nie z powodu samej elektroniki, raczej z powodu naszego mózgu. Panuje dość powszechna zgoda, że to najbardziej skomplikowany i złożony system jaki znamy. Nie tylko na Ziemi, ale w ogóle. Choć od lat na badania mózgu przeznacza się ogromne kwoty pieniędzy, choć w ostatnich latach poczyniliśmy ogromne postępy, wciąż niewiele wiemy o CZYMŚ co waży pomiędzy 1,2 a 1,4 kg

>>> Zapraszam na profil FB.com/NaukaToLubie (kliknij TUTAJ). To miejsce w którym staram się na bieżąco informować o nowościach i ciekawostkach ze świata nauki i technologii.

Brak komentarzy do Myśląca maszyna

Marsjanin okiem naukowca ;-)

Film Marsjanin jest niezły, choć książka 100 razy lepsza. Ale do rzeczy. Czy możliwa jest historia astronauty Marka Watneya, którego  gra Matt Damon? Postanowiłem popastwić się nad scenariuszem.

Wiem, że piszę to nico późno (w większości kin film już zszedł z ekranów), ale potraktujcie to jako pewien rodzaj próby. W polskim internecie naukowcy (dziennikarze naukowi) zwykle nie recenzują filmów. Ciekaw jestem jaka będzie reakcja na moją recenzję.

Film warto zobaczyć, a jeszcze bardziej warto przeczytać książkę. Piękne krajobrazy, dobre efekty specjalne i ciekawa historia nie zmieniają jednak tego, że opowiedziana w nim historia nie ma prawa się zdarzyć i to z wielu różnych powodów. Ja wspomnę o czterech. Jeżeli nie oglądałaś, jeżeli nie oglądałeś filmu, za chwilę zdradzę kilka szczegółów jego fabuły.

Burza piaskowa, ewakuacja załogi. Zdjęcie z filmu

1.Załogowa misja na Marsa musi w trybie natychmiastowym ewakuować się z planety z powodu silnej burzy piaskowej. Ta nadchodzi tak szybko, że astronauci mają dosłownie kilka minut na spakowanie się i wystrzelenie na orbitę. Tymczasem marsjańska burza byłaby dla sprzętu i ludzi  niegroźna. Marsjańska atmosfera jest z grubsza 200 razy rzadsza od ziemskiej. Nawet jak mocno wieje, niewiele ma to wspólnego z niszczycielskim żywiołem. Marsjańskie burze po prostu nie mają mocy którą mają burze na Ziemi. Marsjańska burza nie może przewracać metalowych konstrukcji. Poza tym da się ją przewidzieć z dużym wyprzedzeniem. Jeżeli w ogóle mówić o niebezpieczeństwach związanych z burzami piaskowymi na Czerwonej Planecie, to nie z powodu siły wiatru tylko znacznie mniejszych niż na Ziemi ziarenek pyłu. Te wcisną się wszędzie powodując uszkodzenia sprzętu. No ale tego w filmie nie było.

martian-gallery13-gallery-image

Uprawa ziemniaków w marsjańskim habitacie. Zdjęcie z filmu

2.Główny bohater ulega wypadkowi, a ewakuująca się załoga święcie przekonana o jego śmierci zostawia go samego na planecie. Mark Watney oczywiście się nie załamuje, tylko szybciutko liczy że na pomoc będzie musiał czekać kilka lat. Sprawdza racje żywnościowe i wychodzi mu, że tych ma za mało. Postanawia więc uprawiać w habitacie ziemniaki. Nawozi do wnętrza labu marsjański grunt i… no i tutaj zaczynają się kolejne kłopoty. Warstwa gruntu jaką przenosi do habitatu jest za mała żeby cokolwiek na niej wyrosło. Ale nie to jest najciekawsze. Z jakiś powodów astronauta postanawia nawozić ekskrementami ziemię po to by ziemniaki szybciej rosły. Po pierwsze nie wiem po co jakikolwiek nawóz. Marsjański grunt jest bardzo bogaty w mikroelementy i minerały. Nawet jeżeli chcieć go nawozić, to ludzkie odchody to nienajlepszy pomysł. Znacznie lepiej byłoby używać odpadków organicznych. Totalnym odlotem jest produkcja wody dla uprawy ziemniaków. Do tego Mark używa hydrazyny, czyli paliwa rakietowego. W teorii reakcja którą przeprowadza jest możliwa, w praktyce cały habitat wyleciałby w powietrze. Po to żeby z hydrazyny odzyskać wodór, po to by po połączeniu z tlenem powstała woda, musi zachodzić w ściśle kontrolowanych warunkach. A nie w namiocie zrobionym z worka.

Habitat, ściana na której główny bohater zaznacza liczbę spędzonych na Marcie dni. Zdjęcie z filmu

3.Największe moje wątpliwości budzi jednak nie burza, ani nie uprawa ziemniaków, tylko długi czas przebywania człowieka na Czerwonej Planecie. O ile dobrze liczę Mark Watney przebywał tam około 20 miesięcy. Nawet gdyby miał wodę i pożywienie wróciłby stamtąd chory. Do powierzchni Marsa z powodu bardzo cienkiej i rzadkiej atmosfery dochodzi dużo więcej promieniowania kosmicznego niż do powierzchni Ziemi. Z szacunków wynika, że po to by człowiek mógł czuć się na Marsie równie bezpieczny co na Ziemi, na Czerwonej Planecie musiałby przebywać pod osłoną około 2 metrów litej skały. Tymczasem w filmie nie widzimy bunkrów czy podziemnych schronów, tylko pomieszczenia wykonane z dość cienkich materiałów. Także kombinezon głównego bohatera jest cieniutki. Mark spaceruje, podziwia widoki a nawet wypuszcza się w dość dalekie trasy w pojeździe, który zresztą wygląda na zbyt ciężki jak na marsjańskie warunki. Jeden z łazików marsjańskich, nieporównywalnie mniejszy i lżejszy, kilka lat temu zakopał się w wydmie a wyciąganie go zajęło kilka tygodni.

Dalekie wycieczki piesze. Dość niebezpieczna rozrywka na Marsie. Zdjęcie z filmu

4.Natomiast najwiekszy odlot – dosłownie i w przenośni – to powrót z Marsa na Ziemię, a szczególnie jego początkowa faza, czyli opuszczenie Marsa. Nic tu się nie zgadza. Proca grawitacyjna pomiędzy Ziemia i Marsem zadziała tylko w dość specyficznych warunkach, na pewno nie takich jak te pokazane w filmie. Rozebranie rakiety, którą astronauta Mark Watney wydostaje się z powierzchni Marsa na jego orbitę spowodowałoby jej rozbicie. Pomijam już fakt, że okna zatkane materiałem z zużytego spadochronu to już nawet nie fikcja rodem z gwiezdnych wojen, tylko raczej z Hi-Mena… (dla młodszych Czytelników, He-Men to taka bajka rysunkowa, którą oglądali Wasi rodzice 😉 ). No i w końcu manewry na orbicie. Hamowanie przez wysadzenie w powietrze części stacji, przedziurawienie kombinezonu po to by używać go jak silniczka manewrowego. W końcu spotkanie… no i happy end. Nie o to chodzi że ostatnie sceny filmu sa mało prawdopodobne. One są nierealne i przeczą zasadom fizyki.

Podsumowując.

P1000471

Pustynia Atacama, Chile. Zdjęcie: Tomasz Rożek

Oczywiście takich filmów jak Marsjanin nie ogląda się po to by uczyć się fizyki. To jasne. Lubię się jednak czasami poznęcać nad filmami. Mnie najbardziej podobały się w tym filmie plenery. Spora część z nich była wykreowana komputerowo, ale część scen była grana na Chilijskiej pustyni Atacama. Byłem na niej jakiś czas temu i jeżeli Mars wygląda choć trochę jak ona… warto tam polecieć. Chociażby dla widoków. No i niebieskiego zachodu Słońca, którego akurat w filmie nie było. No bo wiecie, że na Ziemi, czyli niebieskiej planecie słońce zachodzi na czerwono, ale na czerwonej planecie na niebiesko.

P1000318_Fotor

Pustynia Atacama, Chile. Niedaleko tego miejsca testuje się marsjańskie łaziki. Zdjęcie: Tomasz Rożek

>>> Zapraszam na profil FB.com/NaukaToLubie (kliknij TUTAJ). To miejsce w którym staram się na bieżąco informować o nowościach i ciekawostkach ze świata nauki i technologii.

12 komentarzy do Marsjanin okiem naukowca ;-)

Jesteśmy w centrum?

Czy Ziemia leży w centrum wszechświata? To pytanie w XXI wieku może u niektórych wywołać  uśmiech politowania. Ale czy powinno?

Jesteśmy jedynym gatunkiem na Ziemi, który współtworzy środowisko w którym żyje. To ciekawe, bo to środowisko, które sami kreujemy, ma ogromny wpływ na kolejne pokolenia. Choć na Ziemi żyją tysiące, dziesiątki tysięcy gatunków zwierząt i roślin, tylko człowiek ma umiejętności, choć chyba powinienem napisać możliwości, by ziemię w tak ogromnym stopniu przekształcać. Jesteśmy niezwykłym gatunkiem, który żyje na niezwykłej planecie.

CopernicSystem

Rysunek Układu Słonecznego jaki pojawił się w dziele De revolutionibus orbium coelestium.

Przez setki lat, odpowiedź na tytułowe pytanie nie budziła żadnych wątpliwości. Ziemia była w centrum wszystkiego i centrum wszystkiego. Obiekty niebieskie (ze Słońcem i Księżycem włącznie) krążyły wokół naszej planety, a sama Ziemia była rusztowaniem o które opierała się cała reszta. Ten obraz runął około połowy XVI wieku. W 1543 roku w Norymberdze ukazało się dzieło kanonika Mikołaja Kopernika – astronoma, matematyka, ale także prawnika, lekarza i tłumacza. W De revolutionibus orbium coelestium – o obrotach sfer niebieskich – Kopernik obalił geocentryczną wizję świata i całkiem sprawnie (choć ze sporymi błędami) przedstawił system heliocentryczny. Ziemia przestała być w centrum. Jej miejsce zajęło Słońce. Oczywiście nikt wtedy nie myślał nawet o galaktykach, gwiazdach supernowych czy czarnych dziurach.

Dla Kopernika sytuacja była w zasadzie dosyć prosta. Słońce w centrum, a wszystko inne krążące wokoło. Mechanizm wszechświata wyglądał podobnie z tą tylko różnicą, że w samym jego centrum znajdowała się nie jak u starożytnych Ziemia, ale nasza dzienna gwiazda. Kilkadziesiąt lat po Koperniku, na początku XVII wieku obserwacje tego co znajduje się poza naszym układem planetarnym rozpoczął Galileusz. Pierwszą osobą, która przedstawiła koncepcję budowy galaktyki był urodzony w Królewcu filozof i matematyk, Immanuel Kant. Była połowa XVIII wieku i nikt poważny nie uznawał już Ziemi za geometryczne centrum wszechświata. Inaczej było jednak ze Słońcem. Wiedziano już o tym, że gwiazd w naszej galaktyce jest bardzo wiele. Wiedziano nawet że krążą one wokół jednego punktu. Bardzo długo uznawano jednak, że tym centralnym punktem jest właśnie Słońce i nasz układ planetarny.

BN-IB371_0424hu_J_20150423201321

Edwin Hubble z negatywem jednej z zaobserwowanych przez siebie galaktyk. źródło: www.wsj.com

Choć w XIX wieku Ziemia od wielu setek lat nie była już traktowana jako geometryczne centrum wszechświata, była jedyną znaną planetą co do której istniała pewność, że jest kolebką życia. Była też częścią jedynego znanego układu planetarnego. Poza Układem Słonecznym nie obserwowano żadnych planet. Ziemia nie leżała w centrum, ale była symbolicznym centrum. Na przełomie XVIII i XIX wieku najpierw Charles Messier, a później William Herschel skatalogowali setki i tysiące mgławic, które później, dzięki pracy amerykańskiego astronoma Edwina Hubble’a (lata 20te XX wieku) okazały się odległymi galaktykami. Odkrywano wiele, zaglądano coraz głębiej i dalej, ale jedno nie ulegało zmianie. W całym ogromnym wszechświecie, wszechświecie w którym istnieją miliardy galaktyk a każda jest domem dla setek miliardów gwiazd do 1990 roku istniało tylko dziewięć planet. Niesamowita historia !

Sytuacja uległa zmianie dokładnie 9 stycznia 1992 roku. To wtedy ukazała się w prestiżowym czasopiśmie Nature praca polskiego astronoma Aleksandra Wolszczana. Opisywała ona dokonane dwa lata wcześniej odkrycie trzech pierwszych planet poza Układem Słonecznym. Krążyły wokół pulsara PSR B1257+12, niecały 1000 lat świetlnych od Ziemi. Dzisiaj, 23 lat po tym odkryciu znanych jest prawie 2000 planet poza Układem Słonecznym, a planety pozasłoneczne, tzw. egzoplanety są odkrywane wręcz hurtowo.

The artist's illustration featured in the main part of this graphic depicts a star and its planet, WASP-18b, a giant exoplanet that orbits very close to it. A new study using Chandra data has shown that WASP-18b is making the star that it orbits act much older than it actually is.  The lower inset box reveals that no X-rays were detected during a long Chandra observation.  This is surprising given the age of the star, suggesting the planet is weakening the star's magnetic field through tidal forces.

To nie zdjęcie, tytlko artystyczna wizja ogromnej planety WASP-18b, która krąży bardzo blisko powierzchni swojej gwiazdy.

Planet jest sporo, ale czy one są takie jak Ziemia ? Nie! Po pierwsze przeważająca większość z nich jest dużo większa od Ziemi. To gazowe giganty takie jak „nasz” Jowisz i Saturn. Dużych planet odkrywamy tak dużo, bo znacznie łatwiej je wykryć. Ziemia różni się od innych jednak tym, że tutaj jest życie, a „tam” – niewiadomo. Co do tego, że proste bakteryjne życie istnieje w przestrzeni kosmicznej, praktycznie możemy mieć pewność, ale z życiem inteligentnym nie jest wcale tak prosto. Jest w tym pewien paradoks. Czym więcej wiem o życiu, tym chętniej przyznajemy, że to proste, jednokomórkowe jest wszechobecne i wszędobylskie. Proste formy mają niesamowitą zdolność do adaptowania się i do zasiedlania miejsc, które – jeszcze do niedawna byliśmy tego pewni – absolutnie nie nadają się do życia. Z życiem złożonym, nie mówiąc już o jego inteligentnej wersji, jest dokładnie na odwrót. Czym więcej wiemy, tym dłuższa staje się lista czynników, warunków, które muszą zostać spełnione, by życie jednokomórkowe wyewoluowało do wersji złożonej. Dzisiaj ta lista ma już kilkaset pozycji, wśród nich takie jak odpowiednia wielkość planety, odpowiednia odległość od gwiazdy i odpowiedni skład atmosfery. Te wspomniane warunki są w sumie logiczne. Ale dalej na tej liście jest pole magnetyczne i gorące jądro planety, siły pływowe, a więc tektonika płyt. Bardzo ważna jest aktywność wulkaniczna oraz wyładowania atmosferyczne.

Kiedyś powszechnie uważano, że Ziemia w skali kosmicznej jest ewenementem. Potem takie myślenie zarzucono. Gdybym napisał, że dzisiaj wraca się do tego, chyba bym przesadził. Ale faktycznie, coraz częściej zdajemy sobie sprawę z tego, że inteligentne istotny w kosmosie mogą być wielką rzadkością. I to pomimo tego, że planet we wszechświecie jest niepoliczalnie dużo. Czyżby więc Ziemia z ludźmi „na pokładzie” była egzemplarzem niepowtarzalnym? Na razie jest. Wiele, bardzo wiele wskazuje na to, że tak pozostanie jeszcze przez dość długi czas. A może nawet na zawsze.

2 komentarze do Jesteśmy w centrum?

Fagi – dobre wirusy

– Jak to się dzieje, że ci ludzie nie chorują – zastanawiał się widząc Hindusów kąpiących się i pijących wodę z Gangesu. Rzeki, która jest ściekiem. Więcej! wszystko wskazuje na to, że oni są przez to zdrowsi !

Bakterie stają się dla nas coraz groźniejsze. Coraz częściej zdarza się, że nie dają im rady nawet najbardziej zaawansowane terapie antybiotykowe. Sytuacja wymaga podjęcia niestandardowych metod. A może przeciwnie, wymaga powrotu do źródeł?

Ta historia rozpoczyna się w Indiach ostatnich lat XIX wieku. To wtedy przypłynął tam młody brytyjski biochemik i bakteriolog Ernest Hanbury Hankin. Ma jeden cel, walkę z cholerą, która miejscami przybiera rozmiary epidemii. Sukcesów nie ma praktycznie żadnych, a jego desperację potęguje fakt, że w Indiach zdają się nie działać reguły, których nauczył się w Anglii. Młody badacz zauważa bowiem, że na cholerę bardzo rzadko chorują ci, którzy kąpią się w rzece Ganges. Dla Hindusów sprawa jest oczywista, wody rzeki są święte, a każdy kto się w nich kąpie jest „chroniony”. Dla naukowca, sprawa jest trudna do zrozumienia. Przecież Ganges to ściek! To miejsce które powinno być źródłem problemu, a nie lekarstwem. Ku konsternacji większości Europejczyków, a już na pewno tych, którzy mieli wykształcenie medyczne czy biologiczne, Hindusi wodę z Gangesu pili. I? I nic im się nie działo. Jak to możliwe? Brytyjski naukowiec uważał, że w rzece musi być coś, co pijących jej wodę uodparnia. Fenomen dotyczył nie tylko wody w Gangesie, ale także w innych rzekach, równie zanieczyszczonych.

W 1896 roku Ernest Hanbury Hankin opublikował pracę naukową, w której stawiał tezę, że, w badanej przez niego wodzie istnieją czynniki antybakteryjne, które są na tyle małe, że nie sposób zatrzymać ich nawet na najdrobniejszych filtrach. Praca nie została jednak zauważona. Dopiero 20 lat później odkryto co tym czynnikiem jest. Dwa zespoły badaczy, brytyjski i francuski, odkryły bakteriofagi, czyli wirusy, które niszczą bakterie. Nazwa bakteriofag oznacza dosłownie „zjadacze bakterii”. W rzeczywistości wirusy nie pożerają bakterii. Ale o tym za chwilę. Dalsze badania pokazały, że w zasadzie każda bakteria ma swojego faga, czyli wirus, który bez większych problemów może sobie z nią poradzić. Pierwszy przypadek uleczenia wirusami zakażenia bakteryjnego (konkretnie chodziło o infekcję laseczką czerwonki, czyli siejącą śmierć dezynterią) miał miejsce w 1915 roku.

ganges

Zagadka: znajdź głowę chłopaka w śmieciach

Pierwszy nazwę bakteriofag zastosował pracujący w Paryżu Kanadyjczyk, Félix d’Herell. Nie jest ona do końca ścisła, bo sugeruje, że wirusy pożerają bakterie. W rzeczywistości wirusy niczego nie zjadają. Nie są organizmami żywymi, więc nie potrzebują źródła energii do zaspokajania swoich potrzeb. Jak w takim razie zabijają? Bakteriofagi, jak zresztą wszystkie wirusy, komórki żywych organizmów wykorzystują. Wirusy są kapsułkami zawierającymi materiał genetyczny. Nie potrafią same się poruszać. Posiadają jednak „klucze” do żywych komórek. Każda żywa komórka w swojej ścianie ma receptory. To coś w rodzaju zamka do drzwi. Ten, kto posiada klucz, może wejść do środka. Wirusy posiadają klucze, czyli białka pasujące do receptorów. Gdy cząsteczka wirusa znajdzie się w bezpośredniej bliskości komórki, jest bardzo prawdopodobne, że dojdzie do adsorpcji. Wirus otwiera zamek. Chwilę później następuje penetracja. Specjalną igiełką fag wkłuwa się do wnętrza bakterii i wstrzykuje tam swój materiał genetyczny. Komórka (w przypadku fagów komórka bakteryjna) nie ma pojęcia, że jest zainfekowana. Przecież wirus miał „legalne klucze”. Gdy materiał genetyczny znajdzie się w środku, dochodzi do tzw. replikacji genomu. Komórka replikuje wirusy z taką prędkością, że wkrótce zostaje – dosłownie – rozerwana z powodu ich natłoku w swoim wnętrzu. Od momentu „włożenia klucza do zamka” do unicestwienia bakterii mija nie więcej niż 30 minut! Każda zainfekowana komórka wyprodukuje kilkadziesiąt wirusów. A każdy z nich gotowy jest do ataku na nową bakterię.

W naturalnych warunkach pomiędzy bakteriami i wirusami ustala się pewna równowaga, ale gdyby tak wirusy antybakteryjne namnażać i traktować jako najlepszy z dostępnych antybiotyków? Wirusami leczono zanim, zanim ktokolwiek wiedział, czym są ci „niewidzialni” zabójcy bakterii. Félix d’Herelle leczył fagami śmiertelnie chorych na czerwonkę. „Ozdrowienie” następowało po kilkudziesięciu godzinach. Dzisiaj do koncepcji leczenia wirusami coraz częściej się wraca. Antybiotyki wydają się skuteczne, ale tylko na krótką metę. Bakterie potrafią się na nie uodparniać. W Polsce jedna trzecia szczepów dwoinki zapalenia płuc jest odporna na penicylinę. Na fagi nie da się uodpornić, bo te mutują tak samo szybko jak same bakterie. W Polsce znajduje się jeden z dwóch na świecie (i jedyny w Europie) ośrodek naukowy, który prowadzi terapię bakteriofagami. Kilka lat temu rozmawiałem z jego szefem, profesorem Andrzejem Górskim. Powiedział mi wtedy, że do Laboratorium Bakteriofagowego w Instytucie Immunologii i Terapii Doświadczalnej PAN we Wrocławiu zgłaszają się setki osób cierpiących na zakażenia, których żadne antybiotyki nie potrafią wyleczyć. Naukowcom z Wrocławia udaje to w ponad 80 procentach. W porównaniu z terapią antybiotykami, fagi są tańsze, a na pewno nie mniej skuteczne. Ponadto leczenie fagami nie powoduje skutków ubocznych, bo działanie wirusów jest ściśle ukierunkowane i wybiórcze. Określony bakteriofag atakuje tylko jeden gatunek bakterii. W ten sposób po terapii fagami oszczędzamy te „dobre bakterie”, np. z wnętrza układu pokarmowego. Tymczasem antybiotyki tak nie potrafią. – Czasami wystarczy kilkadziesiąt godzin, by osoba od lat cierpiąca na zakażenie uwolniła się od kłopotu. Leczymy nawet infekcje wywołane przez szczepy gronkowca złocistego – śmiercionośne bakterie, będące największym postrachem oddziałów intensywnej terapii – mówił mi prof. Górski.

Skoro mają tyle zalet, dlaczego bakteriofagami nie leczy się powszechnie? Przeszkodą jest prawo. Formalnie (w Unii Europejskiej i USA) przed skomercjalizowaniem, terapia musi być zarejestrowana, a jeszcze wcześniej poprzedzona badaniami klinicznymi. I tutaj pojawiają się problemy formalne. Terapia fagami nie jest zunifikowana, tylko po to by była skuteczna musi być tworzona dla każdego pacjenta osobno. Tego typu postępowanie wymyka się jednak normom, jakie ustalają prawnicy i urzędnicy. Nie bez znaczenia jest pewnie fakt, że przemysł farmaceutyczny czerpie ogromne korzyści z produkcji antybiotyków. Tańsza i w wielu przypadkach skuteczniejsza metoda leczenia fagami może być traktowana jako niechciana konkurencja. – Terapia fagowa to z formalnego punktu widzenia wciąż eksperyment, a do zaakceptowania nowości potrzeba czasu – powiedział mi kilka lat temu prof. Górski. Od tego czasu nic się nie zmieniło.

Drugi – poza Polską – ośrodek leczący fagami znajduje się w stolicy Gruzji, Tbilisi. Założył go zresztą Félix d’Herelle, ten sam, który nadał nazwę bakteriofagom. Ten zagorzały komunista pracował w Związku Radzieckim do śmierci. Gruziński instytut nie podlega pod prawo europejskie i amerykańskie, więc ma większą swobodę w działaniu, niż ośrodek we Wrocławiu. Kilka lat temu, Instytut z Gruzji założył filię w Meksyku, gdzie nie obowiązuje amerykańskie prawo, a bogatym (i chorym) Amerykanom znacznie łatwiej dojechać tam niż do Gruzji.

 

1 komentarz do Fagi – dobre wirusy

Kolorowa jesień naukowo

Jest taki moment w roku, kiedy las – zwykle zielony – mieni się niemalże wszystkimi możliwymi kolorami. Dlaczego liście zmieniają kolor jesienią?

Liście są zielone, bo zawierają chlorofil. To związek chemiczny, barwnik, który potrafi „produkować” elektrony pod wpływem światła słonecznego. Po co roślinom elektrony? Potrzebują ich po to, by zaszła fotosynteza, czyli proces, w trakcie którego – w skrócie – z wody, dwutlenku węgla i światła powstają cukry i tlen. Ten ostatni jest usuwany do atmosfery, a cukry stanowią pożywienie dla roślin. W ciągu roku ilość wody i dwutlenku węgla jest mniej więcej stała. Co innego jednak ze światłem. Jego ilość w ciągu 12 miesięcy zmienia się diametralnie.

Sekret tkwi w świetle
Chlorofil to niejedyny barwnik – choć najważniejszy – z wielu występujących w roślinach zielonych. Gdy jesienią temperatura obniża się i powoli spada ilość dochodzącego do powierzchni ziemi światła słonecznego, dla roślin to znak, że zbliża się zima. Czas odpoczynku, a właściwie snu. To także sygnał, by przestać produkować chlorofil. To dosyć racjonalna decyzja. Skoro światła i tak jest coraz mniej, a za chwilę przyjdzie w ogóle „przystopować”, po co tracić energię na produkcję chlorofilu?

A więc chlorofilu jest coraz mniej, ale tutaj niespodzianka. Można by się spodziewać, że wraz z zanikiem barwnika liści, powinny one stawać się coraz bardziej przezroczyste. Otóż nie! Chlorofil znika a wraz ze zbliżaniem się zimy „do głosu” dochodzą inne barwniki. Są w liściach przez cały czas, ale „hegemonia” chlorofilu powoduje, że tych innych po prostu nie widać. Pojawiają się dopiero wtedy, gdy zmniejsza się ilość zielonego barwnika. Liście stają się coraz bardziej żółte i pomarańczowe, ale nie dlatego, że przysychają, ale dlatego, że znajduje się w nich całkiem sporo barwników z grupy karotenoidów. To te, które nadają kolor marchewce czy pomarańczom. Dzięki karotenoidom liście stają się żółte, pomarańczowe czy brązowe. Ale nie wszystkie liście są tak samo żółte. Sekret tkwi w ilości dochodzącego do powierzchni ziemi światła, a także temperaturze, gatunku drzewa, a nawet odczynie pH gruntu, na którym roślina się rozwija. Na jesień bardzo żółte są liście osiki, ale już liście klonu czy jesionu w ogóle nie żółkną. Te stają się intensywnie czerwone.

O co chodzi z czerwienią?
Barwniki, które odpowiadają za wiele odcieni czerwieni jesiennych liści, pochodzą z grupy antocyjanidyn. Te same związki występują zresztą w kwiatach. I tutaj ciekawostka. Dokładnie ten sam barwnik (cyjanidyna) nadaje róży kolor krwistej czerwieni i chabrom ciemnego błękitu. Wracając jednak do liści. Tak jak barwnik żółty czy pomarańczowy jest w liściach przez okrągły rok, tak barwniki czerwone produkowane są dopiero jesienią. Bez sensu? Po co tuż przed opadnięciem liść traci energię na produkcję czegokolwiek? To rzeczywiście swego rodzaju tajemnica. Dzisiaj naukowcy sądzą, że barwniki z grupy czerwonych chronią komórki liści przed zamarznięciem.

Jesienią nocne przymrozki są czymś zupełnie normalnym. Rośliny, w których liściach jest dużo czerwonych barwników, są odporniejsze na nie. To, co zastanawia badaczy, to fakt, że związki z grupy antocyjanidyn są produkowane także w innych okolicznościach. Na przykład wtedy, gdy roślinę zaatakują jednokomórkowe grzyby, gdy natężenie światła UV jest zbyt wielkie albo gdy zanieczyszczenie środowiska staje się dla nich uciążliwe. Czerwone liście mogą świadczyć o chorobie roślin. I znowu pojawia się pytanie. Dlaczego wyczerpana, chora roślina marnuje swoją energię na produkcję czerwonych barwników ? Czy nie lepiej, by w tej sytuacji ją oszczędzała? Eksperci przypuszczają, że jeżeli antocyjanidyny są produkowane po to, by liść wisiał na drzewie tylko troszkę dłużej, może oznaczać, że tuż przed zimą drzewo chce pobrać ze środowiska coś, co pomoże mu we wzroście w kolejnym sezonie. Być może tak jest rzeczywiście. W końcu liść zawiera wiele soli mineralnych czy pierwiastków, które roślinie mogą się jeszcze przydać. Część z nich drzewo odzyska, gdy liść zgnije na powierzchni gruntu, ale być może substancje najbardziej potrzebne roślina chce odzyskać bezpośrednio z liścia? Jeżeli tak, czerwone barwniki przypominałyby nieco komandosów czy BORowców, którzy w sytuacji zagrożenia pilnują ewakuacji ważnych osób. Dbają by liść wisiał jak najdłużej, po to by zanim spadnie, udało się z niego nak najwięcej wyciągnąć.

Przepis na kolorową jesień
Niektóre barwniki są charakterystyczne dla konkretnego gatunku roślin. Inne występują we wszystkich, ale pojawiają się w zależności od warunków zewnętrznych. To dlatego liście nawet dwóch stojących obok siebie drzew mogą mieć nieco inny odcień. Czy można sformułować przepis na kolorową jesień? Listę warunków, jakie muszą zostać spełnione, by spacer po jesiennym lesie był przeżyciem wręcz metafizycznym? Można się o to pokusić. Temperatura powietrza powinna spadać powoli, nie gwałtownie. To samo dotyczy ilości dochodzącego do liści światła. Pogoda powinna być słoneczna, a niebo niezasnute chmurami. Tylko wtedy chlorofil będzie ustępował innym barwnikom w sposób ciągły. Jakiekolwiek nagłe zmiany mogą spowodować, że liście znajdą się na ziemi, zanim zdążą zapłonąć feerią kolorów. Jeżeli jest zbyt mokro, liście wcześniej spadną, a jeżeli zbyt często chmury będą przysłaniały słońce, liście nie wyprodukują czerwonego barwnika. W skrócie: jesień musi być ciepła, sucha i słoneczna. Wtedy będzie złota, czerwona, brązowa, żółta, pomarańczowa…

 

Polecam wideo  „Tajemnica czerwonego drzewa – Nauka. To lubię.”

 

Polecam wideo „Liście jesienią (okiem fizyka) – Nauka. To lubię.”

Brak komentarzy do Kolorowa jesień naukowo

Skąd jesteśmy, kim jesteśmy i dokąd zmierzamy?

O człowieku można mówić na wiele różnych sposobów. Inaczej opisują go atlasy anatomiczne, inaczej podręczniki do biochemii czy antropologii. Książka „Człowiek” nie jest atlasem opisującym każdą cząstkę ludzkiego ciała. Nie jest też podręcznikiem, który opowiada o reakcjach biochemicznych, które zachodzą w ludzkich komórkach. Jest próbą odpowiedzi na trzy krótkie pytania. Skąd jesteśmy, kim jesteśmy i dokąd zmierzamy? Łatwo takie pytania zadać, znacznie trudniej znaleźć na nie odpowiedzi.

Po „Kosmosie” przyszedł czas na „Człowieka” , czyli drugą część mojej trylogii. Opowieść o tym skąd jesteśmy, kim jesteśmy i dokąd zmierzamy?

rozkładówka - wstęp

O człowieku można mówić na wiele różnych sposobów. Inaczej opisują go atlasy anatomiczne, inaczej podręczniki do biochemii czy antropologii. Organizm człowieka jest „kosmicznie” skomplikowany i właśnie dlatego jest tak niezwykły. Książka „Człowiek” nie jest atlasem opisującym każdą cząstkę ludzkiego ciała. Nie jest też podręcznikiem, który opowiada o reakcjach biochemicznych, które zachodzą w ludzkich komórkach. Jest próbą odpowiedzi na trzy krótkie pytania. Skąd jesteśmy, kim jesteśmy i dokąd zmierzamy? Łatwo takie pytania zadać, znacznie trudniej znaleźć na nie odpowiedzi.

rozkładówka_Konarzewski

Kiedyś przeprowadzałem wywiad z neuropsychologiem. Zapytałem go, ile tak właściwie wiemy o ludzkim mózgu. Intuicja podpowiadała mi, że niewiele. Zakładałem, że profesor odpowie, że poznaliśmy nie więcej niż kilka procent wszystkich zagadnień związanych z mózgiem. A tymczasem odpowiedział: „gdyby zapytał mnie pan o to kilka lat temu, powiedziałbym, że nie więcej niż 10 procent, ale dzisiaj, po uruchomieniu kilku dużych międzynarodowych programów dotyczących badania mózgu, po ogromnej liczbie publikacji, jakie pojawiły się w ostatnich latach, twierdzę, że wiemy nie więcej niż 3-4 procent”. Ta odpowiedź jest zaskakująca tylko pozornie. W nauce bardzo często wraz ze wzrostem wiedzy, wzrasta także świadomość naszej niewiedzy. Naukowców i pasjonatów na całym świecie napędza nie to co jest znane, tylko właśnie to, co jest tajemnicą. Jako dziennikarz naukowy przyglądam się tym tajemnicom i czuję podekscytowanie. Ta książka jest pełna moich ekscytacji i fascynacji oraz prób znalezienia odpowiedzi na nurtujące mnie pytania.

rozkładówka_kaczmarzyk

Książka podzielona została podzielona na trzy części. W każdej z nich, oprócz mojego tekstu, znajduje się fascynujący wywiad z naukowcem. Rozmawiam o przeszłości, teraźniejszości i przyszłości człowieka. W wywiadach staram się uzyskać odpowiedzi na tytułowe pytania: skąd jesteśmy, kim jesteśmy i dokąd zmierzamy? Czy je uzyskuję? O tym każdy Czytelnik przekona się sam.

rozkładówka - tadeusiewicz

Człowiek to drugi tom trylogii, którą wymyśliłem w ubiegłym roku. Pierwszy tom, który ukazał się w 2014 roku był zatytułowany Kosmos. Opisuję w nim wszystko to, co jest większe od człowieka. Od Wszechświata począwszy, poprzez galaktyki i układy planetarne, a na planetach, w tym planecie Ziemi, skończywszy. Trzeci tom trylogii – Mikrokosmos – ukaże się w przyszłym roku.

Książka Człowiek została wydana nakładem Grupy Wydawniczej Foksal sp. z o.o.

Zapraszam do lektury

1 komentarz do Skąd jesteśmy, kim jesteśmy i dokąd zmierzamy?

A co gdyby Mars zzieleniał?

Wiadomo, Ziemia jest niebieska a Mars czerwony. Tak przynajmniej te planety wyglądają z kosmosu. Ale czy tak było zawsze? Mars mógł być kiedyś zielony. W końcu wiemy ponad wszelką wątpliwość, że była tam i wciąż jest płynna woda. Jak wyglądałbym Mars, gdyby były na nim rzeki, jeziora, morza i oceany?

Kilkanaście dni temu świat obiegła wiadomość, że na Marsie znaleziono ciekłą wodę. O tym, że na Czerwonej Planecie jest woda – wiedzieliśmy od dawna. Widzieliśmy ją zamarzniętą na biegunach planety. Podejrzewaliśmy, że jest także pod powierzchnią w formie wiecznej zmarzliny. Co więcej, podejrzewaliśmy, że czasami ta woda wypływa małymi strumyczkami z oświetlonych promieniami Słońca zboczy gór i kraterów. Podejrzenia jednak to nie to samo co fakty i niezbite dowody. Dzisiaj wiemy jednak, że – przynajmniej tym razem – podejrzenia były słuszne. Tam rzeczywiście nie tylko była, ale wciąż jest całkiem sporo wody.

Mars jest czerwony, bo pokrywający planetę pył jest bogaty w rdzawego koloru tlenki żelaza. Jeżeli planeta boga wojny kiedykolwiek była zielona to nie z powodu odbijających zielone światło minerałów, tylko z powodu życia. O ile było ono takie samo jak to ziemskie. Życie potrzebuje płynnej wody. Z tym akurat – jak się okazuje – w przypadku Marsa nie ma problemu i najpewniej nigdy nie było. Skąd przypuszczenie, że wody na Marsie kiedyś było znacznie, znacznie więcej niż tej, która znajduje się tam dzisiaj? Wystarczy sprawnym (naukowym) okiem rzucić na powierzchnię Czerwonej Planety. Pełno tam struktur do złudzenia przypominających wyschnięte koryta rzek, wąwozy, strumyki a nawet wodospady. Sam amerykański łazik Curiosity, wylądował w dawnym korycie rzeki, w którym głębokość wody sięgała dwóch metrów. Są też ogromne przestrzenie położone znacznie poniżej średniego poziomu gruntu planety. Te do złudzenia przypominają wyschnięte morza i oceany. Te mniejsze zagłębienia to wypisz wymaluj puste jeziora. A teraz zamknijmy oczy i pofantazjujmy. Jak wyglądałby Mars, gdyby, tak jak na Ziemi, płynnej wody było na nim pod dostatkiem?

mars-kevin-gill-01Wygląda jak Ziemia

Na pewno nie byłby czerwony. Może byłby niebieski, może zielony. Spróbujmy wyobrazić sobie Marsa sprzed miliardów lat. Kevin Gill, amerykański informatyk i entuzjasta astronomii wykorzystując zaawansowaną technologię cyfrową, trójwymiarowe zdjęcia Marsa oraz dokładne pomiary jego topografii stworzył obrazy planety z czasów, gdy – tak jak Ziemia – był ona planetą pełną płynnej wody. Gill poszedł w swoim fantazjowaniu o krok dalej. W swoim komputerowym modelu założył, że na Marsie – gdy była na nim woda – rosła bujna roślinność. I znowu z pomocą przyszła mu technologia cyfrowa. Posiłkując się danymi z Ziemi, marsjańskie drzewa i rośliny „posadził” tam, gdzie dostęp do wody i światła był najłatwiejszy. Autor symulacji wziął nawet pod uwagę wysokość nad poziomem marsjańskiego morza (w wysokich partiach gór roślin nie ma) oraz fakt, że najwyższa średnioroczna temperatura panuje na równiku, a najniższa na biegunach. Także od tego zależy wegetacja. Jeżeli jest woda, jeżeli jest atmosfera, muszą być także chmury. I one zostały naniesione na obraz Marsa z przeszłości. Jak więc wyglądał Mars kiedyś? Jak mógł wyglądać? Prawdę mówiąc prawie tak samo jak Ziemia. Trzeba się mocno przyglądać wirtualnemu obrazowi Marsa by zorientować się, że nie patrzy się na zrobione z orbity zdjęcie Ziemi. Wyżyny i niziny na Marsie występują w podobnych proporcjach co na Ziemi. Na stworzonych w komputerze obrazach widać wyraźnie najdłuższą dolinę w układzie słonecznym – Vallis Marineris – oraz szczyty ogromnych wulkanów Olympus Mons, Pavonis Mons, Ascraeusa Mons i Arsia Mons.

mars-water-2A może go dostosować?

Praca Gill’a nie może być uznana za w pełni naukową. Ale nie ma wątpliwości, że bardzo porusza wyobraźnię. Mars rzeczywiście mógł kiedyś wyglądać tak, jak „zaprojektował” go Kevin Gill. Jego praca w pewnym sensie pokazuje jednak nie tylko przeszłość (przy spełnieniu kilku warunków), ale może pokazywać także przyszłość. Być może w przyszłości ludzie skolonizują Czerwoną Planetę. Jej zaludnienie będzie niemożliwe jeżeli wcześniej planetę odpowiednio dostosujemy. Oczywiście można sobie wyobrazić budowę systemu szklarni w których ludzie, zwierzęta i rośliny będą żyły w równowadze podobnej do tej jaka panuje na Ziemi, ale jednak łatwiej chyba będzie taką równowagę stworzyć nie pod szklanym sufitem, tylko na powierzchni całej planety. Sprawa nie jest prosta i jest całkowicie poza zasięgiem naszych dzisiejszych możliwości, ale może warto zastanowić się nad czymś co niektórzy nazywają terraformowaniem obcych globów. Chodzi o takie ich „przerobienie” czy dostosowanie, by człowiek mógł na nich funkcjonować bez urządzeń technicznych takich jak sztuczna atmosfera w zamkniętej przestrzeni, kombinezony i maski. Jak Marsa przekształcić w Ziemię? Przede wszystkim trzeba na nim stworzyć atmosferę. To – przynajmniej teoretycznie – mogłyby zrobić żyjące na powierzchni gruntu bakterie. Trzeba je więc tam wysłać. Gdyby po setkach tysięcy lat atmosfera rzeczywiście na Marsie powstała, trzeba byłoby ją ogrzać. Wprowadzić do niej gazy cieplarniane tak, by energia słoneczna była na Czerwonej Planecie zatrzymywana. To spowodowałoby wzrost temperatury i „wypłynięcie” spod gruntu lub spłynięcie z biegunów ciekłej wody. Teraz pozostaje obsadzenie planety roślinami i gotowe. Proste prawda? 😉

PS. Woda, która dzisiaj płynie na Marsie jest słona. Prawdę mówiąc, znaleziono ją właśnie po śladach soli. Czy byłaby ona zdatna do picia? Gdyby ją oczyścić, jak najbardziej. Gdyby tego nie zrobić, gdyby spróbować wypić ją taką jaka wypływa ze zboczy, skończyłoby się… jeszcze większym pragnieniem. Spróbuj wypić szklankę mocno posolonej wody.

Zapraszam na profil FB.com/NaukaToLubie (kliknij TUTAJ). To miejsce w którym staram się na bieżąco informować o nowościach i ciekawostkach ze świata nauki i technologii.

 

 

1 komentarz do A co gdyby Mars zzieleniał?

Czujnik w nas

W Szwajcarii stworzono czujnik, który wszczepiony pod skórę jest w stanie kontrolować kilka parametrów życiowych równocześnie. Kilka lat temu pisałem o takich czujnikach jak o dalekiej przyszłości.

W Szwajcarii stworzono czujnik, który wszczepiony pod skórę jest w stanie kontrolować kilka parametrów życiowych równocześnie. Kilka lat temu pisałem o takich czujnikach jak o dalekiej przyszłości.

Czujnik, a właściwie elektroniczny chip, powstał w laboratoriach politechniki w Lozannie EPFL (École polytechnique fédérale de Lausanne). Ma wielkość paznokcia w małym palcu i nie trzeba wymieniać mu baterii. Ładuje się go przez indukcję, przez skórę. Wszystko, co zbada i zmierzy, przesyła bezprzewodowo do smartfona. Jest to bodaj pierwsze urządzenie tego typu, które może być wykorzystywane komercyjnie u pacjentów. Poprzednie konstrukcje nie były co prawda większe, ale miały ogromną wadę – badały tylko jeden parametr, tylko jedną zmienną. Ten równocześnie rejestruje ich kilka.

Od czego się zaczęło?

Czujnik, o którym mowa, wpisuje się w rozwój dziedziny zwanej nanotechnologią. Co prawda urządzenia nano są znacznie, znacznie mniejsze, ale bardzo szybki wyścig do miniaturyzacji zawdzięczamy właśnie nanotechnologii. Za ojca tej dziedziny uważany jest genialny fizyk Richard Feynman. Uczestniczył w pracach nad budową pierwszej bomby atomowej (projekt Manhattan), a po wojnie pracował na najlepszych uniwersytetach amerykańskich. Zajmował się kwantową teorią pola i grawitacji, fizyką cząstek i nadprzewodnictwem. To on jako pierwszy podał koncepcję komputera kwantowego i – w 1960 roku – zapowiedział powstanie nowej dziedziny nauki – nanotechnologii. W 1965 r. otrzymał Nagrodę Nobla z fizyki. Feynman wielokrotnie zwracał uwagę na to, że przyszłość będzie nano, że zrozumienie tego, co dzieje się w nanoświecie, świecie na poziomie pojedynczych cząstek i atomów, będzie kluczowe dla naszego przyszłego rozwoju.

Trudno oczywiście dokładnie określić, kiedy nanotechnologia rzeczywiście powstała, ale nie ma wątpliwości, że wiele dziedzin przemysłu coraz chętniej zwraca głowę w kierunku ekstremalnej miniaturyzacji. Jedną z dziedzin, które robią to szczególnie często, jest medycyna. Nanomedycyna dzisiaj rozwija się w dwóch kierunkach. Jeden to próby (coraz częściej udane) stworzenia nanocząsteczek, które będą nośnikami leków, a nawet genów. Wnikając do organizmu, będą uwalniać przenoszony czynnik dokładnie w tym miejscu i dokładnie o tym czasie, jaki jest optymalny. Drugi kierunek to nanosensory. Te mogą być wykorzystywane nie tylko w medycynie, ale także na przykład w ochronie środowiska. Dobrym przykładem jest nanosensor służący do analizy krwi. Z zewnątrz wygląda jak siateczka z ogromną ilością otworów. W rzeczywistości to mikroskopijne kanaliki krzemowe, w których znajdują się przeciwciała wyłapujące komórki nowotworowe. Analiza przeciwciał pozwala stwierdzić, czy w krwi znajdują się komórki rakowe, a jeżeli tak, to ile i jakie. Taka informacja nie może być pozyskana w trakcie standardowej analizy, bo komórek nowotworowych w krwi jest bardzo mało. Co ciekawe, testowana metoda jest dużo tańsza niż dzisiaj stosowane, a do analizy wystarczy jedna, dosłownie, kropla krwi.

Myszy już mają

Nanomedycyna jednoznacznie kojarzy się jednak z budową nanorobotów, które wpuszczone do ludzkiego krwiobiegu będą nie tylko monitorowały funkcje życiowe, ale także reagowały na stany kryzysowe organizmu. Te skojarzenia – przynajmniej na razie – są całkowicie chybione. Co nie znaczy oczywiście, że prace nad miniaturyzacją robotów nie są prowadzone. Już dzisiaj tworzone są roboty, których rozmiary umożliwiają użycie ich w rzeczywistych warunkach szpitalnych. Na przykład kapsułka monitorująca wnętrze układu trawiennego skonstruowana przez japońską firmę Denso Research jest wielkości standardowej tabletki. Jest wyposażona we własne zasilanie i kamerę CCD wysokiej rozdzielczości oraz urządzenie do przesyłania informacji drogą radiową do urządzenia bazowego. Po połknięciu „kapsułka endoskopowa” przekazuje wysokiej jakości obraz w czasie rzeczywistym. Nie ma własnego napędu, porusza się pod wpływem… siły grawitacji i perystaltyki jelit. Ale na rynku są już urządzenia niewiele większe, które mogą poruszać się samodzielnie, choć na razie jeszcze nie w układzie krwionośnym. Kilka lat temu na jednej z konferencji nanotechnologicznych pokazano nanosilnik, który jest mniejszy od główki od szpilki. Jego koła napędowe były 100 razy cieńsze niż kartka papieru, a ich średnica mniejsza niż średnica ludzkiego włosa. Silnik obracał się z częstotliwością jednego obrotu na sekundę i teoretycznie mógłby być elementem systemu napędowego jakiegoś małego urządzenia pływającego. Zanim te powstaną, miną jeszcze lata. Wcześniej do medycyny wejdą inteligentne czujniki, które być może będą wszczepiane pod skórę na dłuższy czas osobom o podwyższonym ryzyku zdrowotnym. Takim czujnikiem jest wspomniany sensor stworzony w Lozannie. Ma wielkość poniżej centymetra i w czasie rzeczywistym monitoruje obecność oraz stężenie kilku molekuł. Może badać odczyn (pH), temperaturę, ale przede wszystkim cholesterol, glukozę, poziom tlenu oraz stężenie przynajmniej kilku leków. To ostatnie będzie szczególnie ważne dla osób, które z powodu swojej choroby muszą regularnie zażywać jakieś medykamenty. Ich przedawkowanie jest wtedy bardzo łatwe. Pełna kontrola nad poziomem substancji czynnej we krwi jest bardzo istotna. Sensor został przetestowany na myszach, a testy kliniczne na ludziach rozpoczną się za kilka lat.

Brak komentarzy do Czujnik w nas

Bajkał – zimne morze

Nad Bajkałem byłem w zimie. Śnieg mienił się jak diamenty, termometr wskazywał prawie minus 30 st C, a woda parowała tak, jak gdyby była gorąca.

Nad Bajkałem byłem w zimie. Śnieg mienił się jak diamenty, termometr wskazywał prawie minus 30 st C, a woda parowała tak, jak gdyby była gorąca.

W zasadzie była gorąca. Była o około 40 st. C cieplejsza niż otoczenie. Gorące lata na Syberii nagrzewają ogrom wody w Bajkale. Gdy przyjdzie zima, trzeba miesięcy, by jezioro tę energię oddało. Mimo kilkudziesięciostopniowego mrozu Bajkał zwykle zamarza dopiero na przełomie stycznia i lutego. Ale nawet gdy taflę pokryje czasami wielometrowa warstwa lodu, Bajkał nie przestaje czarować. Powolne zamarzanie wody powoduje, że zdążą z niej „uciec” wszystkie bąbelki powietrza. W efekcie lód staje się idealnie przezroczysty. W przeciwieństwie do lodu, który powstaje, gdy woda zamarza szybko. Ten ostatni jest matowy, jak gdyby mleczny. Wystarczy zobaczyć kostki lodu w zamrażalniku.

P1020173

 

 

 

 

 

 

Z pary odrywającej się od powierzchni wody, tworzą się nisko zawieszone chmury. Wznoszą się coraz wyżej, aż w końcu znikają gdzieś za horyzontem. Parująca woda osiada także na wszystkim co znajduje się w pobliżu brzegu jeziora.

Dziedzictwo przyrody

Nie ma przesady w stwierdzeniu, że Bajkał odkryli Polacy. Odkryli dla nauki. Mowa tutaj o polskich zesłańcach, głównie po powstaniu styczniowym. Oni jako pierwsi przeprowadzili profesjonalne i obiektywne badania samego jeziora i jego otoczenia, flory i fauny, a także pierwsze badania klimatyczne rejonu Bajkału. I tak, dzięki pracom Benedykta Dybowskiego, lekarza i przyrodnika, wiemy dzisiaj, że w jeziorze i jego najbliższym sąsiedztwie żyje 1500 gatunków zwierząt i około 1000 gatunków roślin. Prawie 80 procent z nich to endemity, czyli gatunki niewystępujące nigdzie indziej na świecie.

Tylko tutaj żyje nerpa, czyli słodkowodna foka, i omul – jedyna na świecie słodkowodna ryba z rodziny łososiowatych. Przykłady można długo mnożyć. Inny Polak, Aleksander Czekanowski, geolog i meteorolog, odkrył ogromne pokłady węgla i sporządził pierwsze profesjonalne archiwum danych pogodowych, z kolei Jan Czerski, geolog i paleontolog, jako pierwszy dokładnie opisał pasma górskie, znajdujące się wokół Bajkału. Ostatni z wielkich polskich badaczy, Wiktor Godlewski, jako pierwszy sporządził mapę dna jeziora. Do dzisiaj okazuje się, że zrobione 150 lat temu badania są potwierdzane pomiarami nowoczesnymi.

Bajkał zajmuje powierzchnię 31 500 kilometrów kwadratowych i wywiera ogromny wpływ na klimat dużego obszaru Syberii. Zimą podnosi temperaturę, latem ją obniża. Podnosi wilgotność atmosfery, a to ma ogromny wpływ na ilość opadów. To dzięki temu wokół jeziora występuje bardzo bogate i różnorodne życie. Samych roślin wodnych na brzegach jeziora żyje kilkaset gatunków. O bogactwie przyrody można pisać bez końca. Może wystarczy wspomnieć, że w 1996 roku Bajkał wraz z przyległymi obszarami został wpisany na listę światowego dziedzictwa przyrodniczego UNESCO.

Nieodrobiona lekcja

Ogromne bogactwo przyrody i krystalicznie czysta woda nie są oczywiście dane na zawsze. W 2013 roku zamknięto ogromny kombinat papierniczy, który regularnie wylewał do Bajkału ścieki. Nadal pracuje jednak wiele innych zakładów, także produkujących nawozy sztuczne. Do jeziora, pośrednio przez wpływające do niego rzeki, albo bezpośrednio, swoje ścieki wylewają miasta z dużego obszaru. Kilka lat temu istniało ogromne ryzyko wycieku do wód Bajkału ropy z rurociągu Syberia–Pacyfik. Ostatecznie jego trasę zmieniono, tak by rura przechodziła w pewnym oddaleniu od akwenu.

Zagrożeniem – bardziej dla terenów przybrzeżnych niż samego jeziora – jest turystyka. Bajkał każdego roku odwiedza kilkaset tysięcy ludzi. Widok ludzi myjących samochody w płytkich wodach jeziora, wycinających drzewa, po to, by założyć dziki kamping, czy urządzających sobie rajdy samochodowe po obszarach porośniętych zagrożonymi gatunkami roślin, nie jest niczym szczególnym. W oczy rzucają się także góry pozostawionych przez turystów śmieci. Ostatnio do tych zagrożeń doszło jeszcze jedno. Od wielu lat w Bajkale jest coraz mniej wody. Tegorocznej zimy jej poziom jest tak niski, że władze na Syberii ogłosiły stan wyjątkowy. W ciągu roku poziom wody spadł o 40 centymetrów. Ostatni raz taka okoliczność miała miejsce ponad 60 lat temu. Sytuacja jest dość trudna, ale wszyscy czekają do kwietnia. To wtedy powoli zaczynają topnieć śniegi w otaczających jezioro górach, a we wpływających do Bajkału rzekach przybywa wody. W kwietniu okaże się więc, czy niski poziom był tylko anomalią, czy jest trwałym trendem. Gdyby chodziło o ten drugi przypadek, trudno sobie wyobrazić zmiany – te krótkoterminowe i długoterminowe – jakie mogą czekać Syberię.

Nie do końca wiadomo, co jest powodem ubytku wody. Jak zawsze w takich sytuacjach czynników jest zapewne kilka. Ostatnie lato na Syberii było suche, ale tym nie da się wytłumaczyć aż tak dużego ubytku. Wiadomo też, że brzegi jeziora oddalają się od siebie, co w dłuższej perspektywie czasu musi mieć wpływ na poziom wody. Eksperci wskazują także na rabunkową gospodarkę wodną dużych zakładów przemysłowych i miast. Na rzekach, które doprowadzają wodę do jeziora, funkcjonują elektrownie wodne, a po to, by nieprzerwanie działały, trzeba budować zbiorniki retencyjne. Te mają wpływ na ilość wody w jeziorze. Niski poziom wody w Bajkale przyczynia się nie tylko do rozchwiania równowagi ekologicznej dużego obszaru, ale także może mieć wpływ na dostawy ciepła i prądu do miast, które wybudowane są wzdłuż brzegów rzeki Angara, w tym do sześciusettysięcznego Irkucka. Choć porównanie Bajkału do występującego dzisiaj w szczątkowej formie Jeziora Aralskiego jest mocno przesadzone, może warto by wyciągnąć wnioski z tego, co zdarzyło się na terenach dzisiejszego Kazachstanu i Uzbekistanu. Działalność człowieka w zaledwie kilkadziesiąt lat spowodowała praktycznie zniknięcie olbrzymiego jeziora, a także dewastację, a właściwie zamianę w pustynię ogromnych obszarów lądu.

P1020180
O Bajkale słów kilka

Bajkał może być jednym z najstarszych zbiorników wodnych na naszej planecie. Powstał kilkadziesiąt milionów lat temu w wyniku trzęsienia ziemi. To wtedy pomiędzy płytą amurską i płytą euroazjatycką powstało ogromne zagłębienie (ryft bajkalski), które zaczęło wypełniać się wodą. I nadal się wypełnia. Ten proces nie jest zauważalny gołym okiem, no chyba że… Pod koniec XIX wieku w rejonie Bajkału wystąpiło silne trzęsienie ziemi. W jego wyniku jezioro w jednej chwili powiększyło się. Powstała głęboka na 11 metrów zatoka Prował. Takie sytuacje to jednak rzadkość. Brzegi jeziora oddalają się od siebie, tak jak gdyby ciężar wody je rozsuwał. Płyty amurska i euroazjatycka odsuwają się. Każdego roku jezioro jest szersze o kilka centymetrów. Dzisiaj Bajkał ma objętość 23 400 kilometrów sześciennych (23,4 biliona metrów sześciennych wody). Powierzchnia jeziora stanowi 10 proc. powierzchni całej Polski, a jego długość (636 km) jest zbliżona do odległości pomiędzy Trójmiastem a Bieszczadami w linii prostej. Bajkał jest najgłębszym jeziorem świata, miejscami dno znajduje się około 1700 metrów poniżej tafli wody. Dla porównania, Bałtyk w najgłębszym miejscu ma 459 metrów. W Bajkale znajduje się około 20 proc. słodkiej wody całej planety.

Brak komentarzy do Bajkał – zimne morze

Papier czy plastik ?

Używanie której torby na zakupy ma mniejszy wpływ na środowisko – co byś odpowiedział? Pewnie, że papierowej. Ja bym taki całkiem pewny tego nie był.

Jedno jest pewne. Reklamówki czy ogólnie tworzywa sztuczne mogą być dla środowiska sporym wyzwaniem. Nie rozkładają się, w niektórych warunkach mogą być trujące. Np. wtedy gdy zostają spalone. Polska, na tle krajów europejskich, jest rekordzistą pod względem ilości zużywanych torebek foliowych. Tak jak średnia unijna wynosi niecałe 200 reklamówek na mieszkańca na rok, tak w Polsce zużywamy ich 466. Na drugim – niechlubnym miejscu – są Węgrzy z 425 torebkami na mieszkańca w ciągu roku. Ale np. nasi zachodni sąsiedzi, Niemcy, statystycznie zużywają tylko 71 foliówek. W takich krajach jak Dania czy Finlandia, jednorazówki praktycznie w ogóle nie są znane. Gdyby na sprawę spojrzeć w kontekście całej Unii, okazuje się, że Europejczycy rocznie wyrzucają około 8 miliardów torebek plastikowych. Samo wyrzucanie nie jest jednak problemem, o ile miejscem do którego reklamówki trafiają jest kosz na odpady z tworzyw sztucznych. Kłopot zaczyna się wtedy, gdy torby foliowe trafiają do lasu, pieca albo na wysypisko śmieci.

Polska na czele

Unia Europejska chce by do 2019 roku o 80 proc spadło zużycie torebek foliowych. Do 2017 r. zużycie reklamówek ma spaść o 50 proc. Chodzi o torebki jednorazowe, te z najcieńszego materiału. Łatwo powiedzieć, ale jak zrobić? No po brukselsku – chciałoby się rzec. Po prostu zakazać. Tyle tylko, że to nic nie da, a może nawet sytuację pogorszyć. Mowa bowiem cały czas o torebkach bardzo cienkich. Tych z grubszego tworzywa Unia nie chce zakazywać. Jeżeli w sklepie nie będzie jednorazówek, większość klientów zechce kupić torbę plastikową (teoretycznie) wielokrotnego użytku. Przy kolejnych zakupach torba zapewne zostanie jednak w domu, a przy kasie zostanie kupiona kolejna. Negatywny wpływ reklamówek z grubszego tworzywa na środowisko jest większy. I nawet gdyby za reklamówki wielokrotnego użytku trzeba było płacić… Czy kwota kilku czy kilkunastu groszy jest na tyle wysoka, by nauczyć klientów chodzenia na zakupy z własną torbą? To raczej mało prawdopodobne.

Alternatywą dla plastiku są torby materiałowe albo papierowe. Te pierwsze są bardzo trwałe. Nasze babcie i mamy często same robiły takie torby np. na szydełku, czy szyły je z niepotrzebnych już skrawków materiału. To było racjonalne zarówno ekologicznie jak i ekonomicznie. Tyle tylko, że dzisiaj tego nikt nie robi. Co z papierem? To mit, że torba papierowa jest dla środowiska neutralna. Prawdę mówiąc pod wieloma względami może być bardziej obciążająca niż plastikowa. Produkcja torby papierowej powoduje o 70 proc. większe zanieczyszczenie powietrza (1) oraz o 80 proc. większą emisję gazów cieplarnianych (2) niż produkcja torby plastikowej. Papier w trakcie produkcji o 50 proc. bardziej (3) zanieczyszcza wodę niż plastik. Produkcja torby papierowej pochłania cztery razy więcej energii (4) i trzy razy więcej wody (5) niż produkcja torby plastikowej. Proces recyklingu papieru zwykle kosztuje więcej energii niż produkcja nowej torby (6). Potrzeba ponad 90 proc. więcej energii (7) by przetworzyć kilogram papieru niż kilogram plastiku.

Babcie miały rację

Coś, co jest często wymieniane jako zaleta papierowych toreb czy opakowań, może być równocześnie ich wadą. Papier jest nietrwały. Innymi słowy, wytworzenie papierowej torby kosztuje energię i wodę, oznacza także korzystanie z wielu środków chemicznych. I to wszystko po to, by torba była wykorzystana tylko jeden raz! To prawda, że torby papierowe szybko się rozkładają. Ale ten rozkład w pewnym sensie oznacza marnotrawstwo. Pod tym względem dużo lepiej korzystać z toreb plastikowych. Jest tylko jeden warunek. Gdy taka torba ulegnie  zniszczeniu, powinna zostać przetworzona. W środowisku naturalnym będzie bowiem zalegać przez dziesiątki a nawet setki lat. To nie produkt jest problemem, tylko sposób w jaki z niego korzystamy.

Plastikowe śmieci stanowią około 20 proc. odpadów na wysypiskach śmieci. Torby foliowe około 1 proc. Są lekkie i dlatego są rozwiewane przez wiatr. Drażnią oko w lesie czy na drzewach. Drażnią nos, gdy są spalane. Ale ich użycie i wykorzystanie to nie ślepa uliczka konsumpcjonizmu. Opakowania plastikowe nie mają sobie równych! To dzięki nim produkty żywnościowe zachowują dłużej świeżość. Samochody zrobione z blachy i drewna byłyby drogie i niebezpieczne. W szpitalach bez tworzyw sztucznych nie dałoby się zachować sterylności. Są trwałe i to w pewnym sensie przysparza im wrogów. Bo w świecie w którym żyjemy to nie trwałość się liczy, tylko częsta zamiana. I tu pojawia się problem. Bo za chęcią zmiany nie idzie w parze świadomość segregowania śmieci. I świadomość tego, że tworzywa sztuczne są cennym surowcem wtórnym. Można je wykorzystać jako paliwo lub przerobić na granulat i używać do produkcji worków na śmieci, ubrań a nawet płyt chodnikowych. Wyrzucanie plastików na wysypiska czy do lasu jest nie tylko karygodne z ekologicznego punktu widzenia, ale przede wszystkim ekonomicznego. Tworzywa sztuczne, także te z których wykonane są woreczki foliowe, są magazynem energii i surowców. W końcu tworzy się je z węgla i ropy naftowej.

Podsumowując (8): Zakazywanie produkcji czy wydawania w sklepach plastikowych torebek nie ulży środowisku, a może pogorszyć jego stan. Bo choć cieniutkich torebek będzie mniej, ich miejsce zajmą torby papierowe albo plastikowe zrobione z grubej folii. A negatywny wpływ na środowisko naturalne tych ostatnich jest dużo większy niż foliówek (9). Jakie jest zatem wyjście? Edukacja i segregacja. No i powrót do czasów naszych babć, które na zakupy zawsze chodziły ze swoją siatką.

13 komentarzy do Papier czy plastik ?

Żyć albo nie żyć

Na Marsie znajdowane są kolejne dowody na to, że nie tylko było tam sporo wody, ale występowało także życie. Niewykluczone, że wciąż tam się znajduje.

Na Marsie znajdowane są kolejne dowody na to, że nie tylko było tam sporo wody, ale występowało także życie. Niewykluczone, że wciąż tam się znajduje.

Badania kosmosu bardzo rzadko dają jednoznaczną odpowiedź na postawione pytanie. To raczej sztuka zbierania skrawków informacji, z których żadna nie jest rozstrzygająca, ale wszystkie razem dają obraz sytuacji.

Woda była czy nie?

Tak jest niemal ze wszystkim. Ale zatrzymajmy się na Marsie. Czy jest woda na Marsie? Tak, jest. Wiemy to dzisiaj, ale musiały minąć długie lata, by móc tak jednoznacznie na to pytanie odpowiedzieć. Bo czy dowodem jest to, że z orbity widać struktury, które wyglądają jak wyschnięte koryta rzek? Czy dowodem jest to, że gdzieniegdzie – na zdjęciach z orbity – widać pojawiające się jak gdyby strużki wody? Szczególnie na nasłonecznionych zboczach gór. Czy dowodem na istnienie zamarzniętej wody są czapy czegoś białego na marsjańskich biegunach albo po prostu teoria, która mówi, że woda na Marsie być powinna? Żaden z wyżej wymienionych faktów sam w sobie o niczym nie świadczy. Ale wszystkie one razem powodują, że dzisiaj fakt istnienia wody na Czerwonej Planecie nie jest podawany w wątpliwość. Do tego dochodzi jeszcze jeden eksperyment, a mianowicie wykrycie pary wodnej w bardzo rzadkiej marsjańskiej atmosferze. A co z życiem?

Tym dawnym i tym obecnym? Sytuacja wygląda bardzo podobnie. To, że w znalezionym na Ziemi meteorycie pochodzącym z Marsa są ślady funkcjonowania żywych organizmów, o niczym nie musi świadczyć. Bakterie mogły do niego wejść, gdy skała była już na Ziemi. Istnienie wody i warunków (temperatura, promieniowanie, ciśnienie), które umożliwiały istnienie życia, także nie jest żadnym dowodem. Podobnie jak to, że na Marsie znajdowane są skały niemal identyczne jak skały osadowe pochodzenia biologicznego na Ziemi. Na to nakłada się teoria, która mówi, że w części, a być może nawet w całości życie czy elementy składowe życia na Ziemię przyniosły komety. Ale czy z tego faktu wynika, że na Marsie było życie? Może rzeczywiście komety tam uderzały, ale nie da się sprawdzić, czy najprostsze komórki tam się rozwinęły. I podobnie jak z wodą: żaden z tych argumentów sam z siebie o niczym nie świadczy, ale wszystkie równocześnie… Badania kosmiczne są jak puzzle – żaden nie zdradzi, co kryje cały obraz, ale im więcej mamy ich w ręku, tym więcej wiemy o świecie, który opisują. Właśnie znaleziono kolejny klocek. Niezwykle ważny i pasujący do poprzednich. Tym klockiem jest metan.

Co z tym życiem?

Ściślej rzecz biorąc, nie tyle metan, ile szybkie zmiany jego stężenia. O tym, że w niezwykle rzadkiej marsjańskiej atmosferze znajdują się niewielkie ilości metanu, wiedziano od dawna. Problemem było jego pochodzenie. Metan może powstawać na wiele różnych sposobów, ale na Ziemi niemal wszystkie związane są z działalnością organizmów żywych. Metan – zwany czasami gazem błotnym – składa się z atomu węgla i czterech połączonych z nim atomów wodoru (jego wzór to CH4). Jest bezwonny i bezbarwny. Skąd się wziął na Marsie? To jest właśnie pytanie za milion dolarów. A może nawet za 100 milionów. Amerykański łazik marsjański Curiosity nad wywierconym przez siebie otworem wykrył dziesięciokrotny wzrost stężenia metanu. Otwór nie był zbyt głęboki, metan zaczął się ulatniać z gruntu, który znajduje się zaraz pod powierzchnią. Do odkrycia doszło podczas badań wewnątrz 154-kilometrowego krateru Gale. W warunkach ziemskich metan jest w 95 proc. pochodzenia organicznego i związany ściśle z cyklem życiowym roślin i zwierząt. Ten fakt o niczym jeszcze nie przesądza. Po pierwsze dlatego, że pozostałe 5 proc. to produkcja metanu w procesach geologicznych. A po drugie kto powiedział, że znamy wszystkie procesy produkcji metanu? Być może na Marsie mają miejsca takie, których na Ziemi nie ma. – Te okresowe znaczne wzrosty zawartości metanu w atmosferze, tj. szybki wzrost, a później spadek, wskazują, że ich źródło musi być stosunkowo niewielkie – przypuszcza Sushil Atreya z Uniwersytetu Stanu Michigan, który bierze udział w projekcie Curiosity. – Może być wiele źródeł, biologicznych i niebiologicznych, takich jak np. reakcje zachodzące między wodą i skałami – dodał.

Podsumowując. Co wiemy nowego? Jeden z marsjańskich łazików wykrył szybko zmieniające się stężenie metanu. Czy to znaczy, że znaleziono tam życie? Nie! Czy to znaczy, że było tam kiedyś życie? Nie! W takim razie co to znaczy? Tylko tyle, albo aż tyle, że mamy kolejny kawałek układanki. Nie znamy jeszcze pełnego obrazu, ale wydaje się, że jest na nim planeta, która kiedyś obfitowała zarówno w płynną wodę, jak i w życie. Planeta, na której to życie przetrwało do dzisiaj.

Brak komentarzy do Żyć albo nie żyć

Ład czy chaos?

Chaos i ład – choć wydają się przeciwstawne, w naturze pięknie się przenikają. Ład wynika z chaosu, a chaos kroczy przed harmonią. Wystarczy spojrzeć na piaskową wydmę, płatek śniegu czy którykolwiek układ planetarny.

Co było pierwsze: ład czy chaos? W życiu codziennym chaos powstaje z ładu, ale we wszechświecie w różnych skalach kolejność może być odwrotna. Gwiazdy i układy planetarne powstają z chaotycznej chmury drobinek, ta zaś z eksplozji gwiazdy. Tylko czy taka chmura jest rzeczywiście chaotyczna? Nie da się przewidzieć ruchu każdego z jej atomów, ale to nie znaczy, że nie działają w niej prawa fizyki. Z czasem to one wprowadzają porządek. Z tego porządku rodzą się nowe światy. Ale czy w nich panuje ład i porządek?

Góra piasku

Z naszego punktu widzenia niekoniecznie. Na przykład ruch planet, księżyców i wszystkich innych obiektów w Układzie Słonecznym wydaje się uporządkowany i przewidywalny. Ale gdyby tak było, jak należałoby tłumaczyć, skąd wzięły się kratery, które świadczą o kolizjach, do jakich dochodziło w przeszłości i wciąż dochodzi? Skąd pojawiające się co jakiś czas „alarmy”, że do Ziemi zbliża się groźna asteroida albo planetoida? Czy to wszystko rzeczywiście działa jak w szwajcarskim zegarku? Tak, ale złożoności tego mechanizmu nie jesteśmy (jeszcze?) w stanie pojąć. Zdarzenia w kosmosie, a wśród nich zderzenia między kosmicznymi obiektami, są elementem porządku, którego my nie dostrzegamy. Ta swego rodzaju ślepota to problem nie tylko kosmicznych skal. Mamy kłopot z ogarnianiem świata w każdej skali. Z tych ograniczeń wynika to, że dość często mylimy chaos z porządkiem. Jak to możliwe?

Wyobraźmy sobie niewielki fragment pustyni i wietrzny dzień. Pojedyncze ziarenka piasku są unoszone i opadają. Jedne blisko siebie, inne dalej. Jedne w powietrzu przebywają chwilę, inne przez długi czas. Nie ma najmniejszych szans, by przewidzieć ruch wspomnianych ziarenek. On zależy od tak wielu czynników, że największe komputery na Ziemi nie poradziłyby sobie z takim wyzwaniem. Gdy patrzy się na ten obraz, aż ciśnie się na usta słowo „chaos”. Czy ruch ziarenek piasku podrywanych przez wiatr jest przypadkowy? Na pewno jest (dla nas) nieprzewidywalny, ale nie chaotyczny. Jest w nim porządek i rządzą nim prawa fizyki. Nie trzeba wierzyć na słowo, wystarczy poczekać, aż wiatr ustanie, a wtedy naszym oczom ukaże się wydma. Ta potrzebuje swego rodzaju nieporządku. Wydma nigdy nie powstanie na idealnie płaskiej powierzchni. Potrzebna jest przeszkoda. Lokalne zaburzenie porządku. Po co? By wyhamować wiatr. Tylko wtedy niesiony przez niego piasek opadnie. Jedno ziarenko, później drugie, kolejne…

(Nie)porządek na zimno

Wystarczy rzut oka na wydmę, by zobaczyć porządek. Wydmy zawsze mają jedno zbocze łagodne, a drugie strome. Łagodnym odwrócone są w kierunku wiejącego wiatru. Rozpoznajemy wydmy poprzeczne, seify, barchany czy wydmy gwiaździste. Ich kształt zależy od wielu czynników. Wśród nich są ukształtowanie terenu, siła i kierunek wiatru oraz rodzaj (właściwości) piasku. Zależności między tymi czynnikami są tak skomplikowane, że nawet największe komputery nie są w stanie tego ogarnąć. Ale o żadnym chaosie nie ma tu mowy. Tak samo jak nie ma mowy o chaosie w procesie tworzenia się kryształów. Chyba najlepszą ilustracją jest powstawanie płatków śniegu. Nie mogłyby się pojawić w idealnie czystym powietrzu, w którym nie byłoby chociażby najmniejszego pyłku. Woda w pewnej temperaturze zamarza – to jasne – ale może przechodzić w stan stały na dwa sposoby. Lód to cząsteczki wody, które zamarzły w nieuporządkowaniu. Śnieg to kryształy wody, a więc cząsteczki, które zamarzając, zdążyły się uporządkować, znaleźć się na swoich miejscach. Płatek śniegu to nieprzewidywalny porządek. Nie ma dwóch takich samych śnieżynek, ale to nie zmienia faktu, że wszystkie są stworzone według konkretnego wzoru. Każdy płatek śniegu ma kształt sześciokąta foremnego, figury, która ma sześć kątów (wierzchołków) i której wszystkie boki są równej długości. Dlaczego? Bo cząsteczki wody w krysztale łączą się ze sobą szóstkami. Połączenie „na płasko” sześciu cząsteczek wody musi utworzyć sześciokąt, w którym w wierzchołkach są atomy tlenu. I choć płatki śniegu są sześcioramiennymi gwiazdkami, każda jest nieco inna, bo każdy płatek ma inną historię, przechodzi inną drogę w chmurze. Nie da się jej przewidzieć ani odtworzyć. Rządzi nią zbyt wiele zmiennych, ale czy można powiedzieć, że w chmurze śniegowej panuje chaos? Idealnie regularne, symetryczne i uporządkowane płatki śniegu świadczą o czymś zupełnie innym. Tak samo jak idealnie „dostrojone” do siebie planety w systemach planetarnych, które powstały z chmury materii. Czy istnieją dwie takie same gwiazdy? Czy istnieją dwa takie same układy planetarne? Nie. Każdy jest inny, mimo że wszystkie powstały na podstawie tych samych zasad fizyki.
Za mało wiemy

Co ciekawe, nie do przewidzenia czy nie do opisania jest nie tylko proces, w którym coś powstaje (układ planetarny, wydma, kryształ…), ale także sam moment, w którym to powstawanie się zaczyna. Zainicjowanie wielu procesów wiąże się z nieprzewidywalną sytuacją. W przypadku płatka śniegu musi być pyłek, jakieś zanieczyszczenie. Podobnie sprawa się ma ze wszystkimi kryształami. Woda w garnku nie zacznie się gotować, o ile na ściankach garnka nie znajdzie się jakaś mała rysa. W idealnie gładkim garnku idealnie czysta woda może być w stanie ciekłym nawet wtedy, gdy jej temperatura dawno przekroczyła 100 st. C. Lawina rozpoczyna się od niewielkiego zaburzenia. Podobnie jak burza. Pioruny uderzają w sposób nieprzewidywalny, ale na pewno nie przypadkowy. Choć kształt błyskawic zdaje się na to nie wskazywać, w rzeczywistości ładunki elektryczne obierają drogę, która gwarantuje najmniejszy opór elektryczny. Skąd ładunki wiedzą, w którą stronę się przemieszczać? Przed właściwym wyładowaniem z chmury wylatuje niewielka „paczka” ładunków, która sprawdza drogę o najmniejszym oporze. Ładunki z błyskawicy, którą widzimy, są prowadzone niemalże jak po sznurku. Wszystko w idealnym porządku, według ściśle określonych reguł. Choć z zewnątrz wygląda to na chaos i przypadek.

Układ Słoneczny potrzebuje 250 mln lat, by zrobić pełny obrót wokół centrum galaktyki Drogi Mlecznej. Ten ruch ma oczywiście swoje konsekwencje. Zmieniające się kosmiczne otoczenie powoduje, że naruszana jest subtelna równowaga między Słońcem a pozostałymi obiektami w naszym układzie planetarnym. Tego oczywiście nie da się przewidzieć, ale zdarza się, że to naruszenie równowagi skutkuje wzmożoną aktywnością komet. Te częściej niż zwykle wylatują w kierunku Słońca. Zwiększa się przez to szansa na kolizję z Ziemią. Co oznaczałoby takie zderzenie? Chaos? To chyba nie jest dobre słowo. Dzięki takim kolizjom w przeszłości dzisiaj na Ziemi jest woda. Patrząc na przepiękny krajobraz z wodą, piaskiem i palmami w tle, warto sobie zdać sprawę, że tę wodę przyniosły komety, piasek to skruszone skały, a palma czy jakikolwiek inny żywy organizm na tej planecie są zbudowane z cząsteczek chemicznych, których ruch wciąż jest dla nas chaotyczny i nieprzewidywalny. Z chaosu w pewnym sensie wynika porządek. Widząc ten porządek, harmonię, warto sobie zdać sprawę z tego, że w naszym świecie tak naprawdę nic nie jest chaotyczne. Wszystko jest podporządkowane prawom natury. Wszystko jest uregulowane i przewidywalne. Kłopot w tym, że my tego porządku często nie dostrzegamy.

 

Tekst ukazał się w Tygodniku Gość Niedzielny

 

1 komentarz do Ład czy chaos?

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

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?

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