Najważniejsze wydarzenia 2014 (nauka i technika)

Artykuły

reklama

Rok 2014 był bardzo ważny dla światowej nauki. Mimo iż nie udało się odkryć życia pozaziemskiego, zsyntetyzować leku na raka czy dokonać teleportacji człowieka, to i tak można nazwać go udanym. Oto 8 najważniejszych momentów nauki w 2014 roku.

Minionego roku nie można nazwać czasem wielkich odkryć, ale to niewątpliwie okres, którego osiągnięcia mogą zaprocentować w przyszłości. Nauka odnosiła swoje spektakularne sukcesy i rozczarowujące porażki. O wszystkich z nich warto pamiętać, bo przecież z każdej porażki także można wyciągnąć wnioski. Poniżej znajdziecie najważniejsze 8 wydarzeń ze świata nauki 2014 roku, subiektywnie wybranych przez maniaKalną redaKcję. Nie wyczerpują one tematu, ale na pewno zwracają uwagę na kierunki, w których powinniśmy spoglądać. Zapraszamy do polemiki.

Misja Rosetta

Gdyby chcieć wybrać jedno, absolutnie najważniejsze wydarzenie świata nauki 2014 roku, to należałoby uznać za nie misję Rosetta, która zakończyła się całkowitym sukcesem. Jej celem było wylądowanie na komecie Czuriumow-Gierasimienko i pozyskanie próbek z jej powierzchni, które miały posłużyć do lepszego zrozumienia jej ewolucji.

W tym roku oczy wszystkich astronomów były skierowane na sondę Rosetta, która dotarła do komety 67P/Czuriumow-Gierasimienko i wykonała najlepsze w historii zdjęcia obiektu tego typu. Już to było ogromnym sukcesem, ale na zdjęciach się nie skończyło. Ponieważ sonda z każdym tygodniem zacieśniała orbitę wokół komety, zdjęcia były coraz lepsze. 12 listopada 2014 r. lądownik Philae odłączył się od sondy Rosetta i osiadł na powierzchni komety. Niemal do końca 2015 r. Rosetta będzie towarzyszyć komecie 67P/Czuriumow-Gierasimienko, w okresie jej największej aktywności – gdy kometa zbliży się do Słońca.

Co ciekawe, kometa 67P/Czuriumow-Gierasimienko to cel zapasowy misji Rosetta. Sonda miała pierwotnie ruszyć w przestrzeń kosmiczną już w 2003 r. i 8 lat później dotrzeć do komety 46P/Wirtanen, ale ze względu na problemy z rakietą Ariane 5, datę startu przesunięto i wybrano inny obiekt.

W powodzenie misji Rosetta mieli wkład także Polacy. Naukowcy z Centrum Badań Kosmicznych PAN zbudowali specjalny młotek/penetrator, stanowiący część eksperymentu MUPUS. 40-centymetrowy pręt jest wyposażony w 16 czujników termicznych, które umożliwiły zbadanie temperatury warstw powierzchniowych komety i ocenę jej przewodnictwa. Dzięki temu, uczeni zyskali ogromne ilości informacji o wnętrzu komety.

Regeneracja przerwanego rdzenia kręgowego

Prawdziwy przełom w medycynie był w tym roku dziełem polskich lekarzy. W Uniwersyteckim Szpitalu Klinicznym we Wrocławiu przeprowadzono innowacyjną operację regeneracji przerwanego rdzenia kręgowego. Pacjentem poddanym zabiegowi był 40-letni Dariusz Fidyka, który w 2010 r. został kilkukrotnie dźgnięty nożem w plecy, co spowodowało paraliż mięśni poniżej klatki piersiowej. Teraz, używając balkonika może samodzielnie się poruszać. Mimo, iż przeprowadzona operacja to dopiero światełko w tunelu, to zachwycał się nią cały świat medyczny.

Operacja regeneracji rdzenia kręgowego została przeprowadzona 1,5 roku temu, ale jej rezultaty do publicznej wiadomości podano dopiero teraz. Wykonał ją zespół pod kierownictwem prof. Jarmundowicza i dr Tabakowa. Na czym polegała jej innowacyjność? Chirurdzy wykonali kilkadziesiąt nakłuć rdzenia kręgowego, przez które wprowadzili namnożone wcześniej glejowe komórki węchowe. Są one o tyle niezwykłe, że mają wyjątkowe zdolności regeneracyjne.

Aby było to możliwe, lekarze najpierw pobrali od pacjenta jedną z dwóch opuszek węchowych, a następnie namnożyli uzyskane komórki w laboratorium. Najważniejszym etapem zabiegu było wszczepienie ponad 0,5 mln komórek do przerwanego rdzenia kręgowego. Następnie z okolic kostki pacjenta pobrano 4 cienkie warstwy tkanki nerwowej i umieszczono je wzdłuż pasma bliznowatej tkanki w rdzeniu kręgowym. Dzięki temu zabiegowi, połączenie między obiema częściami rdzenia zostało odbudowane.

Zdolności regeneracyjne glejowych komórek węchowych ponad 20 lat temu odkrył prof. Geoffrey Raisman z University College w Londynie. Zdaniem lekarzy, osiągnięcie to jest bardziej imponujące niż lot człowieka na Księżyc.

Katastrofa SpaceShipTwo

31 października, podczas lotu testowego, na pustyni Mojave doszło do katastrofy SpaceShipTwo, kosmicznego statku pasażerskiego Virgin Galactic. Kilka minut po uruchomieniu silników, na wysokości ok. 12 km, zaawansowany technicznie pojazd uległ awarii i rozpadł się. Główny pilot maszyny zginął na miejscu, a drugi został ciężko ranny. To tragiczne wydarzenie rzuciło cień na turystyczne loty kosmiczne. Czy dla lotu na orbitę warto ryzykować życie, skoro tak wiele etapów podróży może pójść nie tak? A może wciąż jeszcze nie jesteśmy gotowi na tego typu atrakcje?

Każdy wypadek lotniczy na terenie USA musi zostać zbadany przez Narodową Radę Bezpieczeństwa Transportu (NTSB). Pierwsze wyniki badań nie informują o przyczynach wypadku – te poznamy najwcześniej w lutym 2015 r. Początkowo podejrzewano, że wypadek spowodował wybuch paliwa opartego na poliamidach, tuż po odłączeniu SpaceShipTwo od macierzystego samolotu WhiteKnightTwo. Gdyby tak było faktycznie, maszyna eksplodowałaby w powietrzu, a nic takiego się nie wydarzyło. NTSB wspomina o przedwczesnym otwarciu systemu hamującego, który miał ułatwić statkowi wejście do atmosfery po locie suborbitalnym. Ale jak to możliwe, że tak naszpikowany elektroniką statek źle „wybrał” moment hamowania? Najprawdopodobniej to jeden z pilotów odblokował system hamowania. Nastąpiło to 9 sekund po odpaleniu silnika, gdy statek poruszał się z prędkością Mach 1. Stabilizatorów nie powinno się uaktywniać wcześniej, niż po rozpędzeniu się do Mach 1,4.

Co ciekawe, założyciel i właściciel firmy Virgin Galactic – Richard Branson – podkreślił w specjalnym oświadczeniu, że jego autorski program kosmiczny będzie kontynuowany. „Wytrwamy i będziemy dalej razem pracować”, napisał Branson.

Epidemia wirusa Ebola i poszukiwania leku

Epidemia gorączki krwotocznej Ebola, która w 2014 r. wybuchła w Gwinei i rozprzestrzeniła się na kolejne kraje, jest największą, z jaką musi radzić sobie ludzkość. Mimo iż w wielu rejonach Afryki sytuacja została już opanowana, to naukowcy i lekarze wciąż nie mogą być stuprocentowo pewni, że zagrożenie całkowicie minęło. Do 21 grudnia 2014 r. odnotowano co najmniej 19497 przypadków zakażenia, z których 12418 potwierdzono laboratoryjnie. Zmarło 7588 osób, choć prawdopodobnie to jeszcze nie koniec. Wiele organizacji (m.in. Centers for Disease Control and Prevention czy Komisja Europejska) przekazało wsparcie finansowe i medyczne, a na terenach objętych epidemią działali członkowie organizacji humanitarnych, takich jak Lekarze bez Granic czy Czerwony Krzyż.

Epidemia wirusa Ebola 2014 pokazała, jak niewiele wiemy o samym patogenie i jak bezbronni wobec niego jesteśmy. To nie przypadek, że wciąż nie udało się opracować skutecznego leku na gorączkę krwotoczną, a wszelkie podejmowane próby nie dawały jednoznacznych wyników. Największe nadzieje wzbudził eksperymentalny lek ZMapp, który u małp wykazał się stuprocentową skutecznością. Było tak nawet w przypadku zwierząt, którym substancję podano pięć dni po zakażeniu, co oznacza późne stadium choroby. U ludzi oznaczałoby to skuteczność nawet w 9 czy 11 dniu infekcji. Ale wyniki uzyskane w przypadku zwierząt nie przekładają się na leczenie ludzi. Spośród 7 pacjentów, którym podano ZMapp, dwóch zmarło, mimo specjalistycznej opieki.

Powszechnie wiadomo, że ZMapp wykorzystuje 3 rodzaje przeciwciał. Jego wytworzenie jest procedurą skomplikowaną i czasochłonną, więc nie można go podać wszystkim zarażonym. Być może w roku 2015 dojdzie do przełomu w pracach nad lekiem przeciwko gorączce krwotocznej.

Połączenie dwóch protez z układem nerwowym

W najbliższych latach, udział elektroniki w rozwoju medycyny będzie jeszcze większy. Protezy sterowane interfejsem neuralnym to tylko kwestia czasu. W 2014 r. zespół naukowców z Johns Hopkins University Applied Physics Laboratory (APL) po raz pierwszy w historii zastąpił oba ramiona bionicznymi kończynami. Otrzymał je Les Baugh, któremu przed 40 laty, w wyniku porażenia prądem, trzeba było amputować obie ręce.

Operacja przeprowadzona przez uczonych z APL to prawdziwy przełom z kilku powodów. Przygotowania do połączenia pacjenta z protezami trwały już od czerwca, kiedy to Baugh przeszedł zabieg adaptujący tkankę do przyjęcia ciała obcego. Następnie mężczyzna przeszedł żmudny etap nauki komunikacji z maszyną za pomocą interfejsu mózg-komputer. Co ciekawe, już po kilku dniach treningu okazało się, że bioniczne protezy wydają się być wręcz skrojone dla Baugha. Pełna kontrola nowych ramion została opanowana przez mężczyznę już po 10 dniach.

Innowacyjne protezy, które przeszczepiono Baughowi to Modular Prosthetic Limb (MPL), opracowane wspólnie z agencją DARPA. Pacjent jest w stanie kontrolować je jak własne ramiona, dzięki SEMG czyli elektromiografii powierzchniowej, zjawisku podobnemu do EKG, z tą różnicą, że dotyczy mięśnia szkieletowego, a nie sercowego. Według pierwszych raportów, Baugh bardzo dobrze radzi sobie z nowymi ramionami w warunkach domowych. Tego typu bioniczne protezy mają stać się standardem w okolicach 2030 roku. Największe postępy w tej dziedzinie są spodziewane w ciągu najbliższych 5-10 lat.

Potwierdzenie istnienia fali grawitacyjnych

W 2014 r. nie odkryto nowej cząstki elementarnej, ale potwierdzono istnienie fal grawitacyjnych, których istnienie przewidział Albert Einstein w ogólnej teorii względności prawie 100 lat wcześniej. Być może dla przeciętnego Kowalskiego to odkrycie niewiele znaczy, ale na kształt astrofizyki może mieć niebagatelny wpływ. Dlaczego?

Fale grawitacyjne są gigantycznymi zmarszczkami rzeczywistości, które wypełniają cały Wszechświat. Rozpościerają się na całej czasoprzestrzeni, choć niezwykle trudno jest je wykryć. Gdy fala grawitacyjna przechodzi przez Ziemię, odkształcają się na niej wszystkie obiekty, nawet pojedyncze atomy. Odchylenie to jest jednak znikome – dla 400-kilometrowego obiektu wynosi ono tylko 10^-19 m. Gdyby tylko to było czynnikiem decydującym, to „zmarszczki Wszechświata” obserwowalibyśmy na łańcuchach górskich i innych gigantycznych obiektach. To jednak nie wystarcza, bo ciało wytwarzające fale grawitacyjne musi mieć gigantyczną masę i przyspieszenie. Idealnym kandydatem jest wirująca czarna dziura, która zniekształca czasoprzestrzeń.

Teraz, po raz pierwszy w historii udało się odnotować istnienie fal grawitacyjnych. Dokonali tego fizycy z Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics. Fale grawitacyjne, które odbieramy dzisiaj pochodzą z początków obserwowalnego Wszechświata. Już w 10^-35 s po Wielkim Wybuchu nastąpił etap inflacji, czyli gwałtownego rozszerzania Wszechświata. Ten proces doprowadził do powstania wszystkiego, co dziś nas otacza. Trwał do 10^-32 s, a w tym czasie Wszechświat zwiększył swoją objętość co najmniej 10^50 razy. To właśnie fale z tego okresu dziś odnotowujemy. Potwierdzono tym samym teorię z lat 70 ubiegłego wieku, wyjaśniającą nierównomierne rozłożenie materii we Wszechświecie, które jest wynikiem gwałtownej inflacji. Można przewidywać, że za to autorzy tego odkrycia bardzo szybko doczekają się nagrody Nobla.

Odkrycie planety Kepler-186f

Poszukiwania planet pozasłonecznych, na których potencjalnie mogłoby rozwinąć się i utrzymać życie, to już nie fanaberia, a prężnie rozwijająca się gałąź astrobiologii. Ogromne sukcesy na tym polu odnosi Kosmiczny Teleskop Keplera, który regularnie odkrywa ciekawe obiekty. W 2014 r. odnotował istnienie największej poznanej do tej pory planety podobnej do Ziemi poza Układem Słonecznym. Obiekt oznaczony jako Kepler-186f orbituje wokół czerwonego karła, w gwiazdozbiorze Łabędzia, ok. 493 lata świetlne od Ziemi. Egzoplaneta jest tylko 10% większa od Ziemi, ale na jej powierzchni może znajdować się woda w stanie ciekłym, co oznaczałoby spełnienie warunku koniecznego do istnienia życia.

Orbita Kepler-186f przebiega wewnątrz ekosfery macierzystej gwiazdy i jest najbardziej przypominającą Ziemię planetą kiedykolwiek odkrytą. Planeta okrążą swoją gwiazdę raz na 130 dni i w tym czasie otrzymuje ok. 30% energii, którą Ziemia otrzymuje od Słońca. Oznacza to, że hipotetyczny obserwator przebywający na powierzchni planety, gwiazdę w najwyższym punkcie widziałby o porównywalnej jasności do Słońca obserwowanego z Ziemi godzinę przed zachodem. Nie jest znany okres obrotu planety. Naukowcy zauważyli, że Kepler-186f krąży wewnątrz strefy, w której z czasem dochodzi do synchronizacji okresu obrotu i obiegu wokół gwiazdy. Gdyby ten proces nastąpił, planeta miałaby stale oświetloną jedną stronę, a drugą pogrążoną w ciemności.

Odkrycie na powierzchni ISS ziemskiego planktonu

W sierpniu agencja ITAR-TASS poinformowała, że rosyjscy kosmonauci przebywający na Międzynarodowej Stacji Kosmicznej (ISS) odkryli na zewnątrz stacji… ziemski plankton. Obserwacji dokonano podczas rutynowego spaceru kosmicznego, a żywe próbki planktonu pobrano z zewnętrznych okien stacji. To zaskakujące odkrycie może stanowić potwierdzenie, że życie przywędrowało na Ziemię z kosmosu.

Najbardziej zasadne wydaje się pytanie, skąd plankton znalazł się na stacji kosmicznej. Na pewno nie pochodzi z odległych rubieży Wszechświata, bo jego budowa jednoznacznie wskazuje na ziemski rodowód. Cząsteczki nie są jednak zgodne z tymi, jakie można znaleźć w Kazachstanie, gdzie znajduje się kosmodrom, z którego wystartowała rakieta ze statkiem. Planktom musiał zostać zatem zaniesiony na ISS przez prądy powietrzne, co teoretycznie jest możliwe. Najbardziej niezwykłe jest jednak to, że ziemskim mikrobom udało się przetrwać podróż w ekstremalnie niskiej temperaturze, w środowisku pozbawionym tlenu, bez grawitacji i ciągle bombardowanym przez promieniowanie kosmiczne.

Jedną z ważnych misji zaplanowanych na 2015 r., które zostaną przeprowadzone zostaną na ISS, jest sprawdzenie czy plankton można znaleźć także po „amerykańskiej stronie” stacji.