Népszabadság, 2011. január (69. évfolyam, 1-25. szám)

2011-01-15 / 12. szám

www.nol.hu NÉPSZABADSÁG • 2011. JANUÁR 15., SZOMBAT Hétvége•9 Ez történt tíz év alatt Több százmillió kilométerre is megbíz­hatóan működnek eszközeink, egyre többet tudunk génjeinkről és egyre in­kább rá vagyunk utalva a mind nagyobb tudású számítógépekre. A XXI. század első évtizedének másik fontos hozadé­­ka, hogy a hálózatok idejét éljük. Ötvös Zoltán A mögöttünk hagyott évtized átütő eredményei között mindenképpen meg kell említeni az űrkutatást. Lenyű­göző, hogy 2004 eleje óta működnek a marsi roverek. A Spirit és Opportunity nevű amerikai járgányok ez idő alatt bebizonyították, hogy a Mars felszínén valaha biztosan volt folyékony víz, így akár élet is lehetett a bolygón. Az Op­portunity jelenleg is egy nagy kráter felé halad, a Spirit most épp lemerült akkumulátorokkal hallgat a dermesztő marsi télben, de irányítói hisznek fel­támadásában. Egy házzal odébb jutott az ame­rikai Cassini űrszonda, amely a há­tán cipelte az Európai Űrügynökség Huygens nevű leszállóegységét. A Huygens 2005 januárjában sikerrel landolt a Szaturnusz egyik holdján, a Titánon. Leszállása közben felvétele­ket készített a hold folyóvölgyeiről. A Cassini és a Huygens mérései alapján bebizonyosodott, hogy a Titánon me­tán, etán és propán alkotta tavak, fo­lyók találhatók, melyek párolognak, majd eső formájában ismét feltöltőd­nek. így derült fény az egyetlen Föl­dön kívül lévő naprendszerbeli folya­dékciklusra. Sokkal többet tudunk a Naprend­szeren kívüli világról is. Természetes módon megmozgatja az ember fantá­ziáját, ha arról hall, hogy egy távoli csillag körül bolygót érzékeltek. Bár a kilencvenes évekig kellett várnunk az első Naprendszeren kívüli bolygó fel­fedezésére - 1999 végéig mindössze kéttucatnyiról tudtunk­­, ma már kö­zel ötszáz ilyen égitestet, úgynevezett exobolygót ismerünk. 2010-ben talál­tunk olyan exobolygót, amelyen akár élet is lehet, de az igazi áttörést ezen a téren 2011 első felére várják. Az előbbi eredmények is igazolják a Science magazin szerzőinek 2010. de­cemberi értékelését, hogy az utóbbi tíz év kutatásaiban két fontos trendet fi­gyelhetünk meg: rengeteg új adat vált elérhetővé, illetve a kutatók hálózatok­ba szerveződve dolgoznak. Ezt kiegé­szíthetjük azzal, hogy a rengeteg adat feldolgozásához, kezeléséhez a koráb­binál jóval jobb számítógépek kellet­tek. Olyan számítógépek, amelyek ren­delkeznek a megfelelő számolókapaci­­tással. Ezek néha nem egy-egy szuper­számítógépet, hanem a szuperszámí­tógépek hálózatát jelentik. A CERN laboratóriumának részecs­kegyorsítója, a Nagy Hadronütközte­­tő adatainak kezelésére összekötötték a CERN és társintézményeinek teljes számítógépes kapacitását. Ez a hálózat azt is lehetővé teszi, hogy az adatok­hoz egyszerre több ezer kutató is hoz­záférhessen, akik így nem külön-kü­­lön, hanem együtt képesek elemezni a mérési eredményeket. A hálózatkutatás egyik legelső pél­dája volt, amikor a fizikusok olyan je­lenségekre kezdtek el matematikai modelleket alkalmazni, amelyeket ko­rábban a szociológusok írtak le. A há­lózatkutatás egyik megalapozója Bara­bási Albert-László, aki szerint könnye­dén feltérképezhető, hogy ki milyen honlapokat látogat, kikkel tart kapcso­latot. A mobiltársaságok ugyancsak is­merik, hogy mikor merre járunk, kik­kel beszélgetünk. A bankok meg azt tudják, hogy mikor és mit vásárolunk. A felhőkarcolók nem működnének, ha a különböző hálózatoknak nem lenne belső rendje. Túl nagyok, túl bonyo­lultak a véletlenszerűséghez. Barabá­si munkatársaival rájött, hogy a külön­böző hálók matematikai módszerekkel könnyen leírhatók, illetve arra is, hogy a különböző hálók nagyon hasonló módon viselkednek, legyen szó az em­berek közötti vagy a molekulák közöt­ti kapcsolatokról. A hatalmas adattömegek hatékony és gyors elemzése a genomika számára is hatalmas előrelépést jelentett. Emlé­kezhetünk, hogy 2000 elejére készült el az emberi géntérkép. A munka mér­tékét jelzi, hogy a DNS-t alkotó 3,1 mil­liárd kémiai vegyület helyes sorrendbe állítását végezték el a géntérképezők. Az azóta eltelt évtizedben a huszon­ötezer génből számosnak már sikerült megfejteni a sejten belüli szerepét, de a többségről nem tudjuk, hogy ponto­san mi is a feladata. Emiatt az emberi géntérkép most még nem sokkal több, mint egy betűtenger. Ahhoz, hogy nagyszámú génmin­ta megismerhető legyen, olcsó és nagy sebességű, a DNS bázissorrendjét meg­határozó úgynevezett szekvenálási el­járás kifejlesztésére van szükség. A cél az, hogy tíz éven belül ezer dollár alá szorítsák le egy ember teljes DNS-állo­­mányának meghatározási költségét: ez 2004-ben még 10 millió dollárba került. Az őssejtekről is egyre többet tu­dunk, de e tudás gyakorlati haszna korlátozott. A széles körű gyakorlat­ban eddig csak a szöveti őssejtek fel­­használásának egy bizonyos válfaja, a csontvelő-átültetés terjedt el. Előre­haladott klinikai kísérletek folynak a csontvelőből, illetve a köldökzsinórból származó őssejtek alkalmazására szív­ós érbetegségek kezelésében. A gyógyítás terén az utóbbi évek­ben egyre több eredményt szállít a na­­notechnológia - parányi robotok se­gítségével világos és apró részletekbe menő képet lehet kapni a betegek bel­ső szerveiről. A „nanobot”-ok a poli­pok vagy gyulladások felderítésében a béltraktusban használatosak, s akár ab­ban is, hogy éppen oda és csak oda jut­tassák el a gyógyszereket, ahol szükség van rájuk. Egy különleges kutatási terület, a teleportálás is meghökkentő eredmé­nyeket hozott. Ha nem is tartunk ott, mint a Star Trek filmekben, de apró eredményeket már elértünk. 2002-ben az Ausztrál Nemzeti Laboratórium ku­tatói fénynyalábot „tüntettek el”, majd a nyaláb másutt jelent meg. A követ­kező lépésben atomok teleportálását valósították meg: Innsbruckban kal­cium-, Coloradóban berilliumionokkal. Koppenhágában dán és német kutatók 2006-ban fényimpulzussal továbbí­tottak egy makroszkopikus test kvan­tumállapotairól szóló információt egy másik makroszkopikus testnek. Az elmúlt évtized számos új ered­ményt hozott, kitágította ismeretein­ket, új perspektívát tárt fel és megan­­­nyi megválaszolásra érdemes kérdést tett fel. Két nanorobot egy évben (fantáziarajz), a Spirit marsjáró és az emberi genom betűtengere A Nap és az éghajlat­­változás A Föld egy a Nap körül keringő égites­tek között, központi csillagunk fényt és meleget ad számunkra. Nem vélet­len tehát, hogy a klímaváltozás okai­nak vizsgálatánál figyelembe kell ven­ni éghajlatunkra gyakorolt hatásait, különösen a most kezdődő és jövőre tetőző naptevékenység idején. Horvai Ferenc A Föld és számos más bolygó légkörét tanulmányozva egyértelműnek tűnik, hogy a világűrből érkező elektromág­neses és részecskesugárzás (együttes néven kozmikus sugárzás) alapvetően befolyásolhatja az atmoszféra műkö­dését. A légköri rendszerekre a legna­gyobb hatást a legnagyobb energiaki­bocsátó égitest, a Nap okozza. Ez min­dennapjainkban a legszembetűnőbb módon úgy nyilvánul meg: nappal me­legebb, éjjel hidegebb van. De persze a folyamat ennél bonyolultabb. A Föld légkörére a napsugárzás szin­te minden téren kihat. Az, hogy boly­gónk közel gömb alakjából követke­zően nem éri mindenütt egyenlő mér­tékű sugárzás az atmoszférát, légnyo­máskülönbséghez vezet a különböző területek felett. Ahol a légkört erősebb sugárzás éri, ott az jobban felmeleg­szik, alacsonyabb nyomású régiót hoz­va létre. A nyomáskülönbséget a lég­köri szelek, a különböző magasságok­ban megfigyelhető légáramlatok igye­keznek kiegyenlíteni. A szélsebesség­re mindemellett bolygónk forgása, ten­gelyének dőlésszöge és domborzata is kihat, így egy igen bonyolult, még so­káig tanulmányozandó légköri áramlá­si rendszer alakul ki. Ha a Föld nem forogna tengelye kö­rül, az Egyenlítőnél felemelkedő meleg levegő a pólusok felé áramolna, miköz­ben folyamatosan hűlne. A pólusoknál ezért leereszkedne, s a felszínhez kö­zelebbi magasságokban térne vissza az egyenlítőhöz. Bolygónk forgása miatt azonban a meleg levegő nem egyene­sen áramlik a pólusok felé, s már ala­csonyabb szélességeken leereszke­dik, így a különböző szélességek kö­zött több légköri cella jön létre. Ez a felszíntől 10-15 kilométeres magassá­gig terjedő troposzféra sajátja. Egy­­egy cella találkozási sávjában, a tro­poszféra felső zónájában, a szélessé­gi körökkel közel párhuzamos haladá­­sú, ún. futóáramlások alakulhatnak ki. A futóáramlások közül a pólusokhoz közelebbi (az ún. poláris futóáramlás) akár az egész bolygót körbeérheti. A troposzféra fölött található, körülbe­lül 50 km-es magasságig terjedő sztra­toszféra intenzív sugárzásnak van kité­ve, melynek talán legismertebb velejá­rója az ózonréteg kialakulása. Az ultra­ibolya sugárzás hatására a kétatomos oxigén egy-egy szabad oxigénatomra bomlik. Az oxigénatom aztán egy má­sik kétatomos oxigénnel találkozva há­romatomos oxigénmolekulát, vagyis ózont hoz létre. Az ózont az UV-fény szintén felbontja egy szabad oxigénre és egy kétatomos oxigénre - ez a folya­mat segít csökkenteni a felszínre jutó ultraibolya sugárzás erősségét. Az ENSZ által létrehozott Meteoro­lógiai Világszervezet, valamint a szin­tén az ENSZ által indított Környezetvé­delmi Program 1988-ban Éghajlatválto­­zási Kormányközi Testületet (Intergo­vernmental Panel on Climate Change, IPCC) állított fel, amely azóta is külön­böző tanulmányokban igyekszik feltár­ni az éghajlatváltozás emberi és termé­szeti okait. Az IPCC a meteorológiai és más légkörkutató műholdak, ballonok és földi megfigyelések adatainak fel­dolgozása alapján ma már a világűrből érkező sugárzás atmoszférára gyako­rolt hatásait is figyelembe veszi az ég­hajlatváltozás vizsgálatakor. Mai ismereteink szerint ezek a „kül­ső” hatások három fő csoportba sorol­hatók. Az UV sugárzást a sztratoszfé­ra jelentős részben elnyeli, így növelve a sztratoszféra hőmérsékletét. Ez a fel­­melegedés légnyomáskülönbséghez, végső soron pedig a sztratoszferikus szelek erősödéséhez vezet. Ezek a sze­lek hatással vannak a troposzféra idő­járására is azzal, hogy erősítik a futó­áramlásokat. A Nap mágneses pólusai 11 évenként felcserélődnek, ami a nap­­tevékenység 11 éves periódusa is egy­ben: ún. naptevékenységi minimum­ban egyáltalán nem vagy csak alig fi­gyelhető meg napfolt csillagunk fel­színén, s napkitörések is kevesebbszer fordulnak elő. Ekkor a Nap összener­­gia-kibocsátása mintegy 0,1 százalék­kal kisebb mint naptevékenységi ma­ximumban. Minimumban a sztratosz­férába csökkent intenzitással jut az UV sugárzás, a sztratoszferikus sze­lek gyengébbek, s a futóáramlások is lelassulnak. E változások velejárói időnként akár extrém időjárási jelen­ségek is lehetnek. A troposzféra időjá­rásának megváltozásához tehát ilyen­kor a sztratoszferikus szelek erősségé­nek változása vezet, vagyis a folyamat a magasabb légréteg irányából az ala­csonyabb felé, felülről lefelé hat. Ezzel ellentétes irányú az alulról felfelé terjedő hatás. Alapja, hogy a lég­körön áthatoló látható fény felmelegí­ti az óceánok vizeit. Ez a felmelegedés a trópusok közelében a legjelentősebb, ahol már észrevehető módon nő a víz párolgásának üteme, így hatalmas zi­vatarok keletkeznek, melyek pl. az eső­erdők számára biztosítják a szükséges csapadékmennyiséget. Naptevékeny­ségi maximumkor az óceánok több energiát nyelnek el, így végső soron a zivatarok is gyakoribbá válnak. A harmadik „külső” hatás szintén az esőzések gyakoriságában nyilvá­nul meg. A Napból származó töltött­­részecske-sugárzás, az ún. napszél, bi­zonyos mértékben eltéríti a Naprend­szeren kívülről származó ún. galak­tikus kozmikus sugárzást. A kutatá­sok szerint a légkört mégis elérő ga­laktikus sugárzás hozzájárulhat a fel­hők, felhőrétegek elektromos feltöl­­tődéséhez. Ezáltal ezekben a felhők­ben könnyebben alakulhatnak ki a na­gyobb vízcseppek, ami esőzéshez, s így a felhők élettartamának lerövidü­léséhez vezet. Naptevékenységi maxi­mumban erősebb, minimumban gyen­gébb a napszél intenzitása, azaz több, illetve kevesebb ionizáló kozmikus su­gárzást képes eltéríteni. A folyamatok megértése érdekében a szakemberek a mért adatok alapján a jelenségeket le­író modellt dolgoznak ki, melyet aztán földi kísérletekkel ellenőriznek. Az IPCC az éghajlatváltozással fog­lalkozik, ám a pontos modellek kidol­gozásához az atmoszféra változásával járó valamennyi kölcsönhatást ismer­ni kell. S minthogy a légköri jelensé­gek nagy részéért a világűr hatásai te­hetők felelőssé, a szakembereknek ezt is komolyan kell vizsgálniuk. Bár a ku­tatók nem jutottak még konszenzus­ra abban, hogy a „külső” hatások be­folyásolják-e, s ha igen, mennyire a klí­maváltozást, az IPCC szerint a felme­legedésért öt százaléknál kisebb része­sedéssel vehetnek részt. A maradék 95 százalék okozója pedig bizonyára nem kis hányadban maga az ember. Forrás: NewScientist / Népszabadság-grafika

Next