Vísinda annáll Veraldarinnar árið 2015

Veröldin tók saman nokkur af helstu tíðindum úr heimi vísinda frá árinu 2015. Fréttirnar eru stórskemmtilegar og áhugaverð afrek hvert fyrir sig þar sem helst má nefna vel heppnaða lendingu geimflaugarinnar Falcon 9 hjá SpaceX, beislun kjarnasamruna í Þýskalandi, endurhannaða vírusa sem berjast við krabbamein, Plútó sást loks í nærmynd og nauðsynleg efni fyrir líf fundust á Mars.

This image shows the central region of star cluster Westerlund 2 taken by the NASA/ESA Hubble Space Telescope. The image’s central region, containing the star cluster, blends visible-light data taken by the Advanced Camera for Surveys and near-infrared exposures taken by the Wide Field Camera 3. The surrounding region is composed of visible-light observations taken by the Advanced Camera for Surveys. This image of the cluster and its surroundings has been released to celebrate Hubble’s 25th year in orbit and a quarter of a century of new discoveries, stunning images and outstanding science.
Stjörnuflugeldasýning í tilefni áramóta. Þessi mynd af stjörnuþyrpingunni Westerlund 2 var tekin af og gefin út í tilefni 25 ára afmælis Hubble geimsjónaukans í ár.

10. Stærsta og viðamesta leit að geimverum frá upphafi

Rússnenski milljarðamæringurinn Yuri Milner og stjarneðlisfræðingurinn Stephen Hawking tilkynntu um 100 milljón dollara fjárfestingu fyrir leit að vitsmunalífi í geimnum. Með þessari fjárfestingu munu þau hjá SETI (Search for Extraterrestrial Intelligence) safna jafn miklum gögnum á einum degi eins og þau hafa gert allt undanfarið ár.

Rannsóknarteymið mun, í verkefninu sem kallast Byltingarhlustun (e. Breakthrough Listen), hlusta á þúsund nálægustu stjörnur jarðar og reyna að finna veik merki útvarpsbylgja sem gæfu til kynna siðmenningu sem væri lík okkar en líklega aðeins framar í tækni.
„Við trúum því að líf hafi sprottið upp sjálfkrafa hér á jörð,“ sagði Hawking á ráðstefnu SETI á dögunum, „svo að í óendanlegri veröld hljóta að vera önnur tilvik um líf.“

Peningurinn fer aðallega í að framleiða betri móttökubúnað, ráða færa stúdenta og stjörnufræðinga og leigja tíma við tvo stærstu útvarpssjónauka í heimi. Fjárfestirinn Yuri Miller sagðist djúpt snortinn af geimkapphlaupinu sem krakki sem og bókum Carl Sagan.

Sjáðu alla fréttina á veroldin.net: Stærsta og viðamesta leit að geimverum frá upphafi þökk sé rússnenskum milljarðamæringi

Yuri Milner og Stephen Hawking.
Yuri Milner og Stephen Hawking.

9. Hönnun ársins 2015 leysir tilraunadýr af hólmi

Ný tegund líftækniflögu hefur fengið verðskulduð hönnunarverðlaun frá Hönnunarsafninu í London þetta árið. Flagan er lítil tölva sem hefur að geyma alvöru frumur manna sem mun blessunarlega leysa tilraunadýr af hólmi. Tæknin kemur frá Wyss stofnuninni við Harvard háskólann í Bandaríkjunum sem einbeitir sér að verkfræði með líffræðilegum innblæstri.

Tækið nefnist því lýsandi nafni Lungu á flögu (e. Lung-on-a-chip) enda geymir flagan alvöru lungna- og háræðafrumur til að líkja eftir umhverfi lungna í mönnum. Meðfram miðrásinni liggja lungnafrumur einum megin við götótta himnu og háræðafrumur hinum megin, líkt og í lungnablöðrum lungnanna þinna.

Rannsakendur geta því bætt við alls konar bakteríum til að líkja eftir sýkingu og hvítu blóðfrumurnar munu gera árás. Þeir geta einnig bætt við mengunarefnum og kannað áhrif mengunar á lungun okkar, og síðast en ekki síst verður hægt að rannsaka ný lyf með þessu litla tæki. Wyss stofnunin vinnur nú einnig að hjarta- og miltuflögum en þau stefna á að framleiða tíu mismunandi flögur sem líkja eftir helstu líffærum mannslíkamans.

Lungu á flögu.
Lungu á flögu.

8. Fyrsta sýklalyf uppgötvað í 30 ár

Sýklalyfjaónæmi er stórt og mikið vandamál í heilbrigðismálum í heiminum í dag. Eins stórt og rosalegt afrek það var að uppgötva sýklalyf þá gerast bakteríur sífellt meira og meira ónæmar gegn öllum okkar helstu brögðum. Sífellt þarf að hanna nýjar varnir gegn sýkingum sem reynist auðveldara sagt en gert, en sýklar sem veikja okkur getur verið erfitt að rannsaka í rannsóknarstofu.

Teixobactin er fyrsta nýja sýklalyfið sem hannað hefur verið síðustu 30 ár og telja vísindamenn að hægt verði að vinna á sýkingum á borð við berkla og blóðeitrun á næstu 5 árum. Þetta nýja lyf var hannað með nýrri tækni sem notast við rafflögu sem ýtir undir vöxt ákveðinna örvera í jarðvegi í rannsóknarstofunni.

Það besta er að vísindamenn telja að bakteríur muni ekki ná að gerast ónæmar fyrir þessum lyfjum a.m.k. á næstu 30 árum.

Hið nýja sýklalyf Teixobactin.
Hið nýja sýklalyf Teixobactin.

7. Kínverskir vísindamenn erfðabæta mennsk fóstur

Rannsóknarteymi frá Guangzhou í Kína sagði frá því fyrr á árinu að þeir höfðu breytt og bætt erfðamengi mennskra fóstra með CRISPR-Cas9 tækninni. Vísindamaðurinn Junjiu Huang leiddi umtalaða rannsókn en teymið hans reyndi að breyta geninu HBB, í ólífvænlegu (e. non-viable) fóstri, sem þekkt er fyrir að vera vísir að dauðlegum blóðsjúkdómi.

CRISPR stendur fyrir Clustered Regularly Interspaced Short Palindromic Repeats, og er það þekktur erfðaefnis þráður sem fannst í varnarkerfi baktería árið 1987. Við getum svo notað sömu tækni til að breyta og bæta erfðamengi okkar með því að finna ákveðin skotmörk, taka út gölluð gen og/eða bætt inn nýjum heilbrigðum genum.

Margir vísindamenn eru eðlilega fullir efasemda um erfðabreytingu manna og vilja ekki að neinn eigi við erfðamengi mannsins þar til við skiljum afleiðingarnar að fullu en tæknin er komin af stað og mun koma sér vel til að útrýma ýmsum sjúkdómum eins og sigðkornablóðleysi, Huntingtonssjúkdóm og slímseigjusjúkdóm, hanna sterkari plöntur, þurrka út ýmsa sýkla og ýmislegt fleira.

SJÁÐU FRÉTTINA Á VEROLDIN.NET: KÍNVERSKIR VÍSINDAMENN VIÐURKENNA AÐ HAFA ÁTT VIÐ GEN MENNSKRA FÓSTRA

Erfðabreyting á myndformi með CRISPR-Cas9.
Erfðabreyting á myndformi með CRISPR-Cas9.

6. Geimfar NASA skoðar Plútó í nærmynd í fyrsta sinn

Geimfarið New Horizons frá NASA flaug framhjá dvergreikistjörnunni Plútó eftir 4,7 milljarða kílómetra ferðalag sem tók rúmlega 9 ár. Helstu markmið verkefnisins var að kortleggja jarðfræði Plútós og tunglsins Karons, varpa ljósi á efnasamsetningu þeirra og kanna örþunnan lofthjúp Plútós. Geimfarið hefur hafið flutning á öllum gögnum til Jarðar en það mun taka um eitt og hálft ár vegna gífurlegrar fjarlægðar.

Að þessu verkefni loknu ræsir geimfarið eldflaugina sína á ný til að koma sér á braut til nýfundins íshnattar í Kuipersbeltinu sem við munum líklega sjá í kringum áramótin 2018-2019 áður en geimfarið mun fljúga út fyrir sólkerfið okkar að eilífu.

SJÁÐU ALLA FRÉTTINA Á VEROLDIN.NET: GEIMFAR NASA SKOÐAR PLÚTÓ Í NÆRMYND Í FYRSTA SINN

Nýjasta heilmynd af Plútó, tekin úr 766.000 km fjarlægð.
Nýjasta heilmynd af Plútó, tekin úr 766.000 km fjarlægð.

5. Vatn og lífefni finnast á Mars

Þetta ár hefur verið ansi viðburðarríkt í stjörnuvísindum en Mars er eflaust stjarna sýningarinnar. Í september hélt NASA blaðamannafund þar sem þeir tilkynntu gífurlega spennandi fréttir um að þeir hafi uppgötvað vatn á Mars. Þá hefur háþróaðasta vélmenni manna hingað til, Forvitni (e. Curiosity), fundið ummerki um nitur sameindir á yfirborði plánetunnar Mars og er það mögulega merki um að Mars hafi áður verið lífi þakin.

Nítröt (NO3-) eru virk lífefni og nauðsynleg byggingarefni próteina, þ.á.m. RNA og DNA sameinda, sem eru forsenda lífs eins og við þekkjum það. Þetta styrkir hugmyndina um að líf hafi áður blómstrað á Mars en þegar vitum við að fyrir fjórum milljörðum ára var meira vatn á Mars en er nú á Jörðinni.

Þó það sé ekki staðfesting á lífi þá hefur þegar fundist líf á Mars, en það var því miður líf frá Jörðinni. Talið er að milli 20.000-40.000 hitaþolin bakteríugró hafi borist til Mars með vélmenninu Forvitni. Það er því óskynsamleg hugmynd að keyra Forvitni að því vatni sem finnst því það gæti vakið bakteríugróin úr dvala. Við þurfum því að fara ansi varlega til að smita ekki Mars með okkar eigin lífi.

Vélmennið Forvitni (e. Curiosity).
Vélmennið Forvitni (e. Curiosity).

4. Endurhannaður lömunarveiki vírus berst við krabbamein

Illkynja heilaæxli er líklega það síðasta sem sjúklingur vill heyra frá lækninum sínum en sú greining er næst því að vera dauðadómur. Öll krabbameinsæxli mynda utan um sig skjöld til þess að verjast árásum ónæmiskerfisins að sögn Dr. Matthias Gromeier, prófessors í taugaskurðlækningum, sameindaerfðafræði og örverufræði við Duke háskólann.

Gromeier hefur unnið að þessu verkefni í 25 ár en rannsóknarteymi hans erfðabreyttu lömunarveiki vírus til þess að tengja sig við viðtaka á æxlum, sýkja það og fjarlægja varnarskjöldinn svo að ónæmiskerfið geti gert árás. Til öryggis getur sýkillinn ekki fjölgað sér í heilbrigðum frumum.

Lömunarveiki er smitandi sjúkdómur sem oft endar með óafturkræfri lömun og dauða. Árið 1988 töldust alls um 350.000 atvik lömunarveikinda en eftir alþjóðlegt átak til að uppræta sjúkdóminn töldust aðeins um 416 atvik árið 2013.

Illkynja heilaæxli er vægast sagt hrikalegt ástand.
Illkynja heilaæxli er vægast sagt hrikalegt ástand.

3. Hundrað falt hraðari internet tenging og internet fyrir alla

Sannkölluð bylting í gagnaflutningi hefur orðið til með nýrri tækni sem drífur 100 falt hraðari internettengingu með Li-Fi, þar sem notast er við sýnilegt ljós í stað útvarpsbylgna. Vísindamenn hafa afrekað gagnaflutning í rannsóknarstofu sem nemur 224 gígabætum á sekúndu með þessari nýju tækni fyrr á þessu ári.

Li-Fi var uppgötvað af Harald Haas, prófessor í fjarskiptum við Háskólann í Edinborg, árið 2011 þegar hann sýndi fyrstur fram á að flöktandi ljós frá einni LED peru gæti sent meiri upplýsingar en fjarskiptaturn. Tæknin notast við samskipti með sýnilegu ljósi (e. Visible Light Communication) á mælikvarðanum 400 til 800 terahertz (Thz). Þetta virkar líkt og háþróaður Morse kóði með því að kveikja og slökkva á LED ljósi á geysimiklum hraða og breiðir þannig út skilaboð á formi tvíundar (e. binary).

Facebook, Google, Qualcomm og Virgin vinna nú öll að því að veita öllum jarðarbúum aðgang að internetinu. Það mun stækka samfélag manna á internetinu úr 3 milljörðum í um 8 milljarða sem mun án efa hafa góð áhrif á hagkerfi heimsins og upplýsingu mannsins almennt.

SJÁÐU ALLA FRÉTTINA Á VEROLDIN.NET: HUNDRAÐ FALT HRAÐARI INTERNET TENGING MEÐ LI-FI

Fyrirtækið pureLiFi sérhæfir sig í ljósafjarskiptum.
Fyrirtækið pureLiFi sérhæfir sig í ljósafjarskiptum.

2. SpaceX ná fyrstir að lenda geimflaug aftur til endurnota

SpaceX skráðu sig á spjöld sögunnar með því að ná fyrstir að lenda geimflaug á jörðinni eftir að hafa skotið henni á loft á sporbraut með þónokkra gervihnetti. SpaceX, sem er í eigu tæknirisans Elon Musk, hefur unnið að þessu markmiði í nokkur ár með nokkrum mistökum en staðráðin voru þau í að gefast ekki upp og náðu þau markmiði sínu í þriðju tilraun.

NASA taldi þetta ómögulegt á sínum tíma og hefur geimflaugum hingað til verið sleppt og þær brunnið upp í andrúmsloftinu. Endurnýtingin mun því spara heilmikinn pening og minnka álag á andrúmsloftið með bruna á rusli.

Þetta er liður í stóru markmiði þeirra að geta flogið fólki til Mars og aftur tilbaka með sömu geimflaug. Musk átti erfitt með að trúa þessu sjálfur en er eðlilega í skýjunum með árangurinn og segir þetta aðeins vera byrjunina.

Hikmynd (e. time-lapse) af bæði geimskoti og lendingu Falcon 9 geimflaugarinnar.
Hikmynd (e. time-lapse) af bæði geimskoti og lendingu Falcon 9 geimflaugarinnar.

1. Bylting í orkumálum: Kjarnasamruni í Þýskalandi

Kjarnasamrunavélin Wendelstein 7-x hóf tilraunir nú í desember í Þýskalandi eftir 19 ára og 150 milljarða króna undirbúning. Vélin inniheldur yfir 425 tonn af ofurleiðandi málmum sem allir þurfa að vera kældir að -270 °C og mynda sterkt segulsvið sem heldur ofurheitu rafgasinu frá því að bræða allt í kringum sig.

Kjarnasamruni (e. nuclear fusion) er þegar léttar frumeindir sameinast og mynda stærri kjarna t.d. geta tveir tvívetniskjarnar bundist og myndað hið þyngra efni Helíum-4. Þetta er sama ferli og gerist innan sólarinnar okkar og við samrunan losnar mikið magn af kjarnorku.

Kjarnorka hefur hingað til verið framleidd í kjarnorkuverum í ferli sem kallast kjarnaklofnun (e. nuclear fission) þar sem stór atóm eru klofin í tvennt en gallinn við það er m.a. að hún framleiðir mikið af hættulegum geislavirkum efnum með líftíma uppá þúsundir ára og framleiðir um þriðjung-fjórðung minni orku en kjarnasamruni gerir.

Til að framleiða kjarnorku með kjarnasamruna þarf að viðhalda rafgasi (e. plasma) í a.m.k. 100 milljón gráðum á celsíus. Það er svo rosalega mikill hiti (til samanburðar er kjarni sólarinnar um 15 milljónir gráður á celsíus) að það myndi bræða niður alla málmana en til þess þarf að viðhalda rafgasinu frá málmunum með ógnarsterku segulsviði.

Einkafyrirtækið Tri Alpa Energy hefur lokið fyrsta markmiði sínu á þessu sviði með því að viðhalda ofurheitu rafgasinu í heilar fimm millisekúndur. Það virðist ekki mikið í fyrstu en sýnir að þetta er hægt og færir okkur nær hreinni, ódýrari orku til að svara orkuþörf rísandi fólksfjölda Jarðarinnar, og í þokkabót hefur hún lítil sem engin loftslags- og umhverfisáhrif.

Vinnumaður leggur lokahönd á kjarnasamrunavélina.
Vinnumaður leggur lokahönd á kjarnasamrunavélina.

Heimildir
10. Veröldin,
9. Veröldin,
8. WhatCulture, Landlæknir,
7. Veröldin,
6. Veröldin, WhatCulture,
5. Veröldin, WhatCulture,
4. MedicalDaily,
3. Veröldin,
2. ScienceAlert,
1. I fucking love science, WhatCulture, Diffen.