Kąsnelis Visatos CCXCVII: Kelionės

Prieš šešiasdešimt metų į pirmąją kelionę iškeliavo Sputnikas, prieš keletą metų į Tarptautinę kosminę stotį keliavo sėklos, meteoritai senovės Žemei atnešė gyvybės pirmtakų, o Mėnulyje kadaise buvo atmosfera. Šios ir kitos įdomios naujienos jūsų laukia Kąsnelyje. Gero skaitymo!

***

Meteoritų atnešta gyvybė. Yra dvi pagrindinės hipotezės apie gyvybės Žemėje kilmę. Viena teigia, kad gyvybė atsirado giliai vandenynuose, prie hidroterminių versmių, antroji - kad ji susiformavo šiltose balutėse, į kurias reikalingi organiniai junginiai pateko iš kosmoso. Ilgą laiką buvo manoma, kad organinius junginius greičiausiai atnešė kosminės dulkės, tačiau dabar nauju skaitmeniniu modeliu parodyta, kad jos negalėjo atnešti pakankamai didelių junginių. Šiltose balose formavosi RNR molekulės, kurioms reikėjo nukleotidų - labai reaktyvių junginių, kurie ilgai Žemėje nebūtų išlikę. Jie turėjo atkeliauti iš kosmoso, bet pavienėse dulkelėse irgi nebūtų išgyvenę, o štai meteoruose - galėjo. Meteorų smūgiai atnešė nukleotidus, kurie per keletą metų suformavo RNR ir panašias grandines. Laikui bėgant, kai kurios grandinės išnyko, kitos išliko, bet galiausiai liko tik vienas jų tipas, davęs pradžią visai gyvybei. Tyrimo rezultatai publikuojami PNAS.

Viena iš priežasčių, kodėl keliama kosminės gyvybės pirmtakų kilmės hipotezė, yra vanduo. Vanduo reikalingas gyvybei, tačiau kenksmingas sudėtingiems junginiams, iš kurių pirmoji gyvybė atsirado. Dažnai mokslininkai bando surasti alternatyvas vandeniui - tirpiklius, kurie galėtų padėti gyvybei formuotis, tačiau nesunaikintų nukleotidų ir kitų sudėtingų cheminių junginių. Vienas iš variantų yra formamidas - anglies, vandenilio, deguonies ir azoto junginys, kurio daug randama žvaigždėdaros regionuose. Tačiau Žemėje jis praktiškai neegzistuoja, taigi ilgą laiką buvo manoma, kad greičiausiai jo nebuvo ir tada, kai formavosi gyvybė. Bet dabar pora mokslininkų laboratoriniais eksperimentais parodė, kad formamidą galima sukurti, ir netgi gana nesunkiai. Tam tereikia vandens, vandenilio cianido ir acetonitrilo mišinį apšvitinti radioaktyvia spinduliuote. Visų trijų junginių-pirmtakų ankstyvoje Žemėje buvo daug. Tiesa, neaišku, ar buvo pakankamai radioaktyvių medžiagų arti paviršiaus, kurios sukeltų šias reakcijas. Visgi atradimas yra įdomus, nes leidžia svarstyti galima gyvybės atsiradimą formamido telkiniuose. Tyrimo rezultatai praeitą savaitę pristatyti Astrobiologijos mokslo konferencijoje Arizonoje.

***

Sėklos kosminėse kelionėse. Žmonių skrydžiams į kosmosą toliau, nei iki Mėnulio, reikia išspręsti daugybę įvairių klausimų. Vienas svarbiausių - maisto parūpinimas. Gabentis visą maistą iš Žemės gali būti sudėtinga ir nepraktiška, tad reikia išmokti jį kosmose auginti. Bet stipri spinduliuotė - ir ultravioletinė, ir energingų dalelių - gali pakenkti augalų sėkloms. Tarptautinėje kosminėje stotyje buvo atlikti tyrimai, kuriais aiškintasi, koks yra tas poveikis. Trijų augalų - tabako, vairenio ir sukučio - sėklos, DNR mėginiai ir sėklų paviršiuje randami chemikalai flavonoidai buvo išsiųsti į kosmosą, kur dvejus metus praleido stoties išorėje, veikiami kosminių spindulių ir UV spinduliuotės. Kita mėginių grupė buvo laikoma stoties viduje, kur UV spinduliuotė nepasiekė, tačiau kosminiai spinduliai vis dar veikė. Grįžę į Žemę mėginiai palyginti su laboratorijoje laikytais, taip pat ištirtas sėklų daigumas ir augimas. Paaiškėjo, kad buvimas kosmose tikrai pakenkia sėklų daigumui, ypač kenkia UV spinduliuotė. Apie 90% laboratorijoje laikytų sėklų sudygo sėkmingai, tačiau iš TKS grįžusių sėklų sudygo vos 60%, o stoties išorėje buvusių sėklų daigumas siekė išvis tik 3%. Tiesa, tie augalai, kurie išaugo, neatrodė prastesni už Žemėje likusius. Taip pat įdomu tai, jog nebuvo aptikta mutacijų genuose-žymekliuose, kuriais augalai buvo modifikuoti specialiai tam, kad vėliau lengva būtų tuos genus išskirti ir įvertinti mutacijų skaičių. Taigi atrodo, kad pavojų kelia ne žala DNR - augalų sėklos turi įvairių mechanizmų jai pataisyti - bet kitų sėklos sudėtinių dalių, pavyzdžiui baltymų, sugadinimas. Tyrimo rezultatai publikuojami Astrobiology.

***

Pirmojo palydovo 60-metis. Prieš 60 metų, 1957 spalio 4 dieną, į orbitą pakilo pirmasis dirbtinis Žemės palydovas - Sovietų sąjungos Sputnikas. Nuo šio įvykio skaičiuojama kosminės eros pradžia, šis paprastą radijo signalą siunčiantis prietaisas davė pradžią tūkstančiams dabartinių ryšių, tyrimų ir šnipinėjimo palydovų, Apollo ir kitoms kosmoso tyrimų programoms. Pirmasis JAV palydovas, Explorer 1, pakilo po keleto mėnesių, 1958 metų sausio 31 dieną.

***

Paukštis ir Tarptautinė kosminė stotis prieš Saulę. ©Europos kosmoso agentūra
Paukštis ir Tarptautinė kosminė stotis prieš Saulę. ©Europos kosmoso agentūra

Tarptautinė kosminė stotis Žemę apskrenda per pusantros valandos, o prieš Saulės diską pralekia per vos kiek daugiau nei sekundę. Taigi nufotografuoti šiam įvykiui reikia gero pasiruošimo ir nemažai sėkmės, kad tinkamu metu tinkamoje vietoje nebūtų debesuota. 2013 metais darant vieną tokią nuotrauką fotografams iš Europos kosmoso agentūros pasisekė dvigubai - prieš Saulės diską praskrido ir paukštis. Netikėto sutapimo dėka, paukštis ir TKS atrodo beveik vienodo dydžio - iš to apskaičiuota, kad paukštis skrido beveik 90 metrų aukštyje virš fotoaparato.

***

Senovinė Mėnulio atmosfera. Šiuo metu Mėnulis atmosferos neturi, tačiau prieš 3-4 milijardus metų, kai jo paviršiuje buvo daug aktyvių ugnikalnių, palydovą gaubė ir dujų sluoksnis. Vulkaniniai išsiveržimai, kurių metu bazaltinių uolienų lava užpildė Giedros ir Lietų jūrų baseinus, išskyrė labai daug dujų - vandens garų, anglies monoksido, sieros ir pan. Šios dujos aplink Mėnulį suformavo atmosferą, kurios slėgis siekė apie 1 kilopaskalį - šimtą kartų mažiau, nei Žemės atmosferos slėgis jūros lygyje, bet apie pusantro karto daugiau, nei dabartinis Marso atmosferos slėgis. Atmosfera galėjo egzistuoti apie 70 milijonų metų - tiek laiko prireikė, kol Saulės vėjas nupūtė ją į kosmosą. Tyrimo rezultatai publikuojami Earth and Planetary Science Letters.

***

Lėti Marso ugnikalniai. Nors šiuo metu Marse aktyvių ugnikalnių nėra, praeityje jų tikrai buvo. Ir augo jie labai lėtai, palyginus su žemiškais analogais. Ištyrę 6 meteoritus, kurie pasiekė Žemę po 10 milijonų metų trukusios kelionės iš Marso, mokslininkai nustatė, kad jie visi buvo išmušti to paties asteroido smūgio. Tačiau meteoritų amžiai skiriasi ir apima 93 milijonų metų periodą. Tai reiškia, kad uolienos, iš kurių jie buvo išmušti, po truputį augo per tokį laikotarpį. Tyrėjai taip pat nustatė, kad tuo metu toje vietoje esantis ugnikalnis augo vos 0,4-0,7 metrų per milijoną metų greičiu. Užaugti iki dabar matomo aukščio tokiu greičiu Marso ugnikalniams reikėtų milijardų metų – tūkstantį kartų daugiau, nei Žemės ugnikalniams susiformuoti. Toks didžiulis skirtumas paaiškinamas tektoninių plokščių Marse nebuvimu – Žemėje plokščių judėjimas dažnai sudaro puikias sąlygas formuotis ugnikalniams, o Marse to nėra. Taip pat tai reiškia, kad praeityje Marso vulkanizmas buvo aktyvesnis, nes kitaip aukščiausi ugnikalniai nebūtų spėję susiformuoti per Saulės sistemos gyvavimo laiką. Tyrimo rezultatai publikuojami Nature Communications.

Net trys atradimai susiję su vandeniu Marse. Marso apžvalgos zondo (MRO) nuotraukose identifikuotas regionas Eridanijos baseine, kuriame esančios uolienos greičiausiai susiformavo 500-1500 metrų gylyje po vandeniu. Eridanijos baseine kadaise buvo didžiulė jūra, taigi dabar matome jos dugną. Maža to, uolienos greičiausiai formavosi, kai pro jūros plutą skverbėsi karšta medžiaga iš mantijos. Toks scenarijus yra labai panašus į Žemėje egzistuojančias hidrotermines angas, prie kurių galbūt formavosi pirmoji gyvybė. Be to, panašus ir amžius – Eridanijos baseino dugnas yra 3,8 milijardo metų amžiaus. Taigi šis atradimas gali padėti suprasti, kaip atrodė pirmosios gyvybės užsimezgimo vietos Žemėje. Tyrimo rezultatai publikuojami Nature Communications.

Prieš maždaug 3,6 milijardo metų Marsas pradėjo sparčiai vėsti, o jo atmosfera – retėti. Tačiau dar prieš 3,5 milijardo metų Gale krateryje, kurį tyrinėja Curiosity, buvo daug vandens. Kaip jis galėjo išlikti? Vienas galimas atsakymas – periodiniai metano dujų išsiveržimai iš Marso plutoje esančių rezervuarų. Marso ašies posvyris į orbitos plokštumą kinta daug sparčiau ir ekstremaliau, nei Žemės; dėl to stipriai kinta planetos klimatas ir metano klatratai gali įšilti tiek, kad išleidžia dujas į atmosferą. Skaičiavimai rodo, kad ankstyvajame Marse galėjo susiformuoti pakankamai metano, kuris vėliau palaikė skystam vandeniui tinkamas atmosferos sąlygas, net kai bendras atmosferos slėgis smarkiai krito. Tyrimo rezultatai publikuojami Nature Geoscience.

Prieš porą savaičių buvo paskelbta Marso pusiaujo stebėjimų analizė, rodanti, kad ten gali būti daug vandens ledo, slypinčio porėtuose smėlynuose. Tačiau kita tyrėjų grupė, išnagrinėjusi tuos pačius duomenis, priėjo išvadą, kad juos galima paaiškinti ir visiškai be vandens ledo. Pagrindinis argumentas yra susijęs su vėjo suneštų smėlio sankaupų porėtumu. Pirmajame tyrime teigta, kad porėtumas byloja apie vandens ledo egzistavimą tarp smėlio dalelių, nes kitu atveju smėlynai būtų stipriai susispaudę. Tačiau nauja analizė rodo, kad Marso sąlygomis smėlynai gali išlikti porėti daugybę milijonų metų ir be ledo. Taigi kol kas vandens ledo egzistavimas Marso pusiaujo regionuose lieka neatsakytas klausimas. Tyrimo rezultatai publikuojami Geophysical Research Letters.

***

Tabi žvaigždė - dulkėta. Prieš porą metų išgarsėjusi Tabi žvaigždė, arba KIC 8462852, kol kas lieka paslaptinga. Vis dar neaišku, kas sukelia ne visai periodiškus didžiulius žvaigždės pritemimus, kartais siekiančius daugiau nei 20 procentų. Dabar pasiūlytas dar vienas paaiškinimas - kad žvaigždę supa didelis dulkių žiedas. Aiškinimas remiasi tuo, kad žvaigždei temstant, ji daug labiau pritemsta ultravioletinių spindulių ruože, nei regimųjų ar infraraudonųjų. Tokį poveikį spinduliuotei turi tarpžvaigždinės dulkės - jos ultravioletinius spindulius sugeria žymiai efektyviau, nei ilgesnius. Stebėjimai taip pat rodo, kad pritemimus sukelia būtent prie žvaigždės esanti medžiaga. Taigi gali būti, kad aplink Tabi žvaigždę yra didelis dulkių žiedas, kuris kartais užslenka tarp žvaigždės ir mūsų. Žiedas yra ne kietas kūnas, todėl pro jį sėkmingai prasiskverbia dalis spinduliuotės. Šis modelis nepaaiškina ilgalaikio Tabi žvaigždės blėsimo, tačiau bet koks paaiškinimas apie bent dalį žvaigždės keistenybių yra labai naudingas. Tyrimo rezultatai arXiv.

***

Helio sprogimas supernovoje. Supernovos yra įvairių tipų; pagrindiniai skiriami tipai yra branduolio kolapso supernovos (masyvios žvaigždės mirtis, po savęs paliekanti neutroninę žvaigždę arba juodąją skylę) ir termobranduolinės supernovos (baltosios nykštukės sprogimas dėl staiga prasidėjusių nesustabdomų termobranduolinių reakcijų, po kurių iš sprogstančio objekto nebelieka nieko). Dauguma termobranduolinių, arba Ia tipo, supernovų yra labai panašaus šviesumo, todėl jas galima naudoti kaip atstumo matus - išmatavę regimąjį šviesį, galime lengvai nustatyti atstumą iki sprogstančio objekto ir jo galaktikos. Bet kartais Ia tipo supernovos būna šiek tiek kitokios - pavyzdžiui, mažiau ryškios. Dabar, stebint vieną tokią supernovą, pastebėtas gana raudonas žybsnis, įvykstantis praėjus maždaug pusdieniui nuo paties žvaigždės sprogimo. Tuo metu sprogusių dujų kamuolys vis dar šviesėja ir didžiausią šviesį pasiekia tik po maždaug 20 dienų, taigi aptiktas žybsnis yra labai ankstyvos supernovos evoliucijos dalis. Išanalizavę žybsnio savybes, tyrėjai priėjo išvadą, kad tai greičiausiai yra baltąją nykštukę gaubusio plono helio sluoksnio detonacijos pėdsakas. Įprastai baltosios nykštukės helio neturi, tačiau gali jo prisisiurbti kartu su vandeniliu iš žvaigždės-kompanionės - būtent šis procesas leidžia nykštukei užaugti iki tokios masės, kuriai esant prasideda nekontroliuojama termobranduolinė reakcija. Šis tyrimas padeda geriau suprasti Ia tipo supernovas ir geriau naudoti jas didžiuliams kosminiams atstumams matuoti. Tyrimo rezultatai publikuojami Nature.

***

Paukščių Tako masė. Nustatyti mūsų Galaktikos masę nėra labai lengva užduotis, nes didžiąją jos dalį sudaro nematoma tamsioji materija. Įprastai tą bandoma padaryti tyrinėjant palydovinių galaktikų ir žvaigždžių srautų judėjimą. Dabar pasiūlytas kitas metodas, kuris remiasi hipergreitųjų žvaigždžių greičių pasiskirstymu. Hipergreitosios žvaigždės yra išmetamos iš Galaktikos, greičiausiai dėl dvinarių žvaigždžių sąveikos su centrine supermasyvia juodąja skyle. Kai kurios iš šių žvaigždžių negali pabėgti iš Galaktikos, bet tik nutolsta gana toli nuo centro ir grįžta atgal; kitos, turinčios pakankamai didelį greitį, pabėga. Pabėgančias žvaigždes mes matome tik tolstančias nuo centro, o nepabėgančias galime matyti ir tolstančias, ir artėjančias. Maksimalus nepabėgančių žvaigždžių greitis bet kokiu atstumu nuo Galaktikos centro negali viršyti pabėgimo greičio, o pastarasis priklauso tik nuo Galaktikos gravitacinio potencialo. Išanalizavę šimtų žvaigždžių radialinių greičių duomenis, tyrėjai nustatė, kad tikėtiniausia juos paaiškinanti Galaktikos masė yra 1,2-1,9 trilijono Saulės masių. Šis rezultatas yra daug tikslesnis nei kitais metodais gaunamų įvertinimų sklaida, siekianti nuo mažiau nei trilijono iki kone 4 trilijonų Saulės masių. Šie rezultatai padės geriau suprasti, kokią vietą Paukščių Takas užima tarp visų Visatos galaktikų. Tyrimo rezultatai arXiv.

***

Juodųjų skylių poros. Supermasyvios juodosios skylės, esančios galaktikų centruose, pastarųjų susiliejimo metu turėtų susiporuoti. Net kelis šimtus milijonų metų po susiliejimo naujoje galaktikoje gali egzistuoti dvigubas branduolys - juodosios skylės, lėtai artėjančios viena prie kitos. Tačiau tokių objektų kol kas žinoma vos keletas. Dabar paskelbti dviejų tyrimų rezultatai, kuriuose pristatomos net penkios naujos galaktikų branduolių poros, kurias skiria 1-10 kiloparsekų atstumas. Šie atradimai padaryti parenkant galaktikas pagal infraraudonosios spinduliuotės savybes - visos šios galaktikos spinduliuoja labai daug ilgų bangų. Tai reiškia, kad jose yra daug dulkių, kurios dengia branduolius ir neleidžia jų identifikuoti per regimąją spinduliuotę. Šis atradimas padės ir geriau suprasti galaktikų susiliejimo procesą, ir ateityje aptikti dvinarius ar pavienius aktyvius branduolius dulkėtose galaktikose. Tyrimų rezultatai arXiv - pirmas straipsnis, antras straipsnis.

***

Kalbant apie juodųjų skylių poras, prieš kelias savaites buvo aptikta arčiausia tokia pora, kurios nares skiria mažiau nei vienas parsekas. Kaip atrodys galutinis jų susiliejimas? Apie tai – savaitės filmuke iš PBS Space Time kanalo:

***

Karšti tarpgalaktiniai elektronai. Galaktikų spiečiuose didžiąją regimosios masės dalį sudaro karštos tarpgalaktinės dujos. Taip pat tarpgalaktinėje terpėje yra ir energingų elektronų, išmestų aktyvių galaktikų branduolių čiurkšlėse. Dabar netikėtai nustatyta, kad bent viename spiečiuje, Abell 1033, šie elektronai gali "atgauti" energiją, sąveikaudami su karšta plazma. Ši sąveika "šildo" elektronus ir leidžia jiems išlikti energingiems gerokai ilgiau, nei teigia vėsimo spartos įvertinimai. Efektas aptiktas tyrinėjant vienos spiečiaus galaktikos paliktą dujų juostą, kuri, paaiškėjo, tolimojoje dalyje yra karštesnė, nei arčiau vidurio. Tyrimo rezultatai publikuojami Science Advances.

***

Štai ir visos naujienos iš pirmosios spalio savaitės. Kaip visada, laukiu jūsų klausimų ir komentarų.

Laiqualasse

2 comments

  1. "atskiri DNR genai, pabuvę kosmose" asocijuojasi su vakuume plevesuojančiais DNR siulais :). Manau, geriau sakinį performuluoti šitaip:
    "Taip pat įdomu tai, jog nebuvo aptikta mutacijų genuose-žymekliuose, kuriais augalai buvo modifikuoti specialiai tam, kad vėliau lengva būtų tuos genus išskirti ir įvertinti mutacijų skaičių."

    Ir baltymus geriau ne sėklos dalimi, o komponentais ar sudėtinėmis dalimis pavadinti, juk medžiaga, o ne organas.

Leave a Reply

El. pašto adresas nebus skelbiamas. Būtini laukeliai pažymėti *