Condividere:
10 storie scientifiche del 2017 che suonano come taglines di fantascienza
Con un altro anno nello specchietto retrovisore, è il momento di sedersi, fare un respiro profondo e guardare alcuni dei titoli scientifici che potremmo aver perso. Gli scienziati stanno continuamente sfornando nuovi sviluppi in vari campi. Per citarne alcuni, la nanotecnologia, la terapia genica e la fisica quantistica stanno sempre aprendo nuovi orizzonti.
I titoli delle scienze stanno iniziando a leggere sempre di più come articoli di riviste di fantascienza. Dato quello che ha portato il 2017, non vediamo l'ora di vedere cosa svelerà il 2018 ...
10 Scienziati creano cristalli temporali e rompono la simmetria tempo-traduzione
Secondo la prima legge della termodinamica, le macchine a moto perpetuo che producono lavoro senza alcun apporto di energia sono impossibili. Tuttavia, all'inizio di quest'anno, i fisici hanno creato strutture chiamate cristalli temporali che certamente hanno messo quella nozione alla prova.
I cristalli del tempo agiscono come i primi esempi del mondo reale di un nuovo stato della materia chiamato "non-equilibrio", dove gli atomi hanno temperature variabili e non sono mai in equilibrio termico tra loro. I cristalli del tempo hanno una struttura atomica che si ripete non solo nello spazio ma anche nel tempo, permettendo loro di mantenere un'oscillazione costante senza energia. Ciò si verifica anche allo stato fondamentale, che è lo stato di energia più basso in cui il movimento, teoricamente, è impossibile perché richiede un dispendio energetico.
Quindi i cristalli del tempo infrangono le leggi della fisica? Tecnicamente, no. La conservazione dell'energia può essere definita solo all'interno di sistemi con simmetria di traduzione temporale, l'idea che le leggi della fisica siano le stesse ovunque e in ogni momento. E se c'è una cosa in cui i cristalli temporali si rompono, è la simmetria della traduzione temporale. Non sono il primo, comunque. I magneti sono anche frequentemente allevati come oggetti naturalmente asimmetrici perché hanno un'estremità nord e un'estremità meridionale.
Un altro motivo per cui i cristalli temporali non infrangono le leggi della termodinamica è perché non sono completamente isolati. Hanno bisogno di una "spinta" di tanto in tanto - solo un po 'di energia esterna per farli iniziare a lanciare ripetutamente i loro stati. Le possibili applicazioni future per i cristalli temporali implicano il trasferimento delle informazioni e la memorizzazione all'interno dei sistemi quantici. Potrebbero giocare un ruolo cruciale nel calcolo quantico.
9 Ali Dragonfly sono "vivi"
Semplificato, Merriam-Webster definisce "ala" un'appendice mobile a piume o membranosa utilizzata da uccelli, insetti e pipistrelli per ottenere il volo. Non dovrebbe essere vivo, ma gli entomologi della Kiel University in Germania hanno fatto scoperte sorprendenti che suggeriscono il contrario, almeno nelle libellule morpho.
Gli insetti respirano attraverso un sistema tracheale. L'aria entra nei loro corpi attraverso aperture esterne chiamate spiracoli. Passa quindi attraverso una complessa rete di tubi tracheali, che trasportano l'aria a tutte le cellule del corpo. Le ali, tuttavia, sono costituite quasi interamente da tessuto morto, che si asciuga e diventa traslucido o coperto da motivi di colore. Le aree del tessuto morto sono delimitate da vene, che sono le uniche componenti dell'ala che fanno parte del sistema di respirazione.
Tuttavia, quando l'entomologo Rhainer Guillermo Ferreira guardò un'ala del maschio Zenithoptera libellula attraverso un microscopio elettronico, vide piccoli tubi tracheali ramificati. Questo segna la prima osservazione di questo tipo in ogni ala insetto. Ci vorrà un sacco di test per determinare se questa caratteristica fisiologica è particolare per questa specie o, forse, comune nelle libellule o anche in altri insetti. Potrebbe anche essere una mutazione trovata casualmente in un solo individuo, ma gli esperti sono dubbiosi. La presenza di abbondanti scorte di ossigeno potrebbe spiegare i vivaci e complessi colori blu che si trovano sulle ali di Zenithoptera libellule, che non contengono pigmento blu.
8 antica zecca trovata piena di sangue di dinosauro
Abbiamo scoperto alcune cose incredibili conservate nell'ambra, ma i risultati di quest'anno potrebbero prendere la torta. Scienziati in Myanmar hanno scoperto pezzi di ambra datati a 99 milioni di anni fa che contengono parassiti simili alle zecche moderne. Uno di loro era impigliato in una piuma di dinosauro, due sono stati trovati con pezzi di un nido di dinosauri, e il quarto era pieno di sangue di dinosauro.
Naturalmente, questo ha fatto pensare subito alla gente Jurassic Park-come lo scenario in cui potremmo usare il sangue per riportare in vita i dinosauri. Sfortunatamente, non succederà presto perché estrarre campioni di DNA da questi tipi di fossili conservati in ambra è impossibile. C'è ancora un dibattito in corso su quanto a lungo può durare una molecola di DNA, ma anche le stime più ottimistiche dicono che solo pochi milioni di anni sono in condizioni ideali.
Anche se non ha portato indietro i dinosauri, il nuovo nome Deinocroton draculi (Il terribile ticchettio di Dracula) è ancora una scoperta straordinaria che ci ha fornito nuove informazioni. Ora sappiamo non solo che le antiche zecche avevano come bersaglio i dinosauri piumati, ma anche che infestavano i nidi dei dinosauri.
7 L'uomo adulto subisce la modifica genetica
L'attuale apice della terapia genica è Clustered Regularly Interchange Palindromic Repeats o CRISPR. È una famiglia di sequenze di DNA che ora costituiscono la base per una tecnologia chiamata CRISPR / Cas9, che, teoricamente, potrebbe alterare in modo permanente il DNA di un essere umano.
Nel 2017, lo strumento di modifica genetica ha fatto un passo in avanti dopo che un team del Proteome Research Center di Pechino ha annunciato di aver utilizzato con successo CRISPR / Cas9 per correggere le mutazioni causate dalla malattia in embrioni umani vitali. Una squadra diversa dal Francis Crick Institute di Londra ha seguito la strada opposta e ha utilizzato la tecnologia per creare intenzionalmente mutazioni negli embrioni umani per la prima volta.(In particolare, hanno "disattivato" un gene, impedendo che gli embrioni si trasformassero in blastocisti).
Gli studi hanno dimostrato che CRISPR / Cas9 funziona e con relativa facilità. Tuttavia, questo ha portato a un intenso dibattito etico su quanto questa tecnologia dovrebbe essere adottata. In teoria, potrebbe portare a "bambini designer" che potrebbero possedere caratteristiche intellettuali, atletiche e fisiche secondo le specifiche dei genitori.
Etica a parte, c'è stato uno sviluppo ancora maggiore questo novembre quando CRISPR / Cas9 è stato usato per la prima volta su un adulto umano. Brad Madeux, di 44 anni, californiano, soffre della sindrome di Hunter, una malattia incurabile che potrebbe alla fine limitarlo a una sedia a rotelle. Fu iniettato con miliardi di copie del gene correttivo e uno strumento genetico usato per tagliare il suo DNA, inserire il gene e ricucirlo. Ci vorranno alcuni mesi prima che possiamo dire se la procedura ha avuto successo o meno.
6 Che è venuto prima: The Sponge Or The Jelly?
Un nuovo documento di ricerca pubblicato quest'anno cerca di porre fine, una volta per tutte, al dibattito di lunga data sull'origine degli animali. Secondo lo studio, le spugne sono le "sorelle" di ogni altro animale nel mondo. Questo deriva dal fatto che le spugne furono il primo gruppo a staccarsi dall'albero evolutivo che, al momento, conteneva solo il primitivo antenato comune a tutti gli animali. Questo sarebbe successo circa 750 milioni di anni fa.
Prima di questa storia, il dibattito molto dibattuto sembrava essersi ridotto a due soli candidati: le spugne e gli invertebrati marini sopramenzionati chiamati gelatine a pettine. Mentre le spugne sono creature semplici che siedono sul fondo dell'oceano e sopravvivono attraverso l'alimentazione del filtro, le gelatine di pettine sono più complesse. Assomigliano a meduse, sono in grado di spingere se stessi attraverso l'acqua, possono creare schemi luminosi e avere sistemi nervosi semplici. Scoprire quale è arrivato prima significa anche scoprire come era il nostro antenato comune. È considerato una parte vitale nel tracciare la nostra linea temporale evolutiva.
Mentre lo studio proclama coraggiosamente che la questione è risolta, pochi mesi prima, è uscito un altro studio che diceva che le gelatine pettine sono le nostre "sorelle" evolutive. È troppo presto per dire se l'ultima ricerca è, a dire il vero, abbastanza infallibile da sedare qualsiasi attesa dubbi.
5 procioni hanno superato un antico test di intelligenza
Nel sesto secolo aC, il narratore greco Aesop ha scritto o raccolto un gruppo di favole che sono ora conosciute collettivamente come Aesop's Fables. Tra questi c'era una storia chiamata "Il corvo e la brocca", che mostrava un corvo assetato che prendeva un drink da una brocca lasciandosi cadere dei ciottoli, alzando il livello dell'acqua fino a quando l'uccello poteva raggiungerlo.
Qualche migliaio di anni dopo, gli scienziati hanno capito che la storia presentava un buon modo di testare l'intelligenza animale. L'esperimento mostrerebbe che la creatura sottoposta a test ha una comprensione di causa ed effetto. Fedele al racconto, i corvi si sono distinti, come altri corvidi, come corvi e ghiandaie. Anche le grandi scimmie hanno superato il test e quest'anno è stato aggiunto un altro animale alla lista: il procione.
Durante il test della favola di Esopo, otto procioni sono stati presentati con un cilindro contenente un marshmallow che galleggiava sull'acqua che era troppo basso per raggiungere. Due di loro hanno fatto cadere sassi per alzare il livello dell'acqua e raggiungere il loro trattamento.
Altri soggetti di test hanno trovato le proprie soluzioni creative che i tester non avevano previsto. Incanalando la sua esperienza come ribaltabile dei bidoni della spazzatura, un procione si arrampicò sulla sommità del cilindro e cominciò a oscillare da un lato all'altro finché non lo rovesciò. In un altro test, usando palloni galleggianti e affondando invece di ciottoli, gli esaminatori speravano che i procioni usassero le palle che affondavano e scartassero quelle galleggianti. Invece, alcuni animali hanno inzuppato ripetutamente una palla fluttuante finché pezzi di marshmallow non sono schizzati sul lato del cilindro o sono rimasti attaccati alla palla, rendendoli facili da recuperare.
4 fisici creano il primo laser topologico
I fisici dell'Università della California, San Diego, sostengono di aver costruito un nuovo tipo di laser "topologico" che può assumere qualsiasi forma e serpeggiare attorno a una cavità senza avere la dispersione della luce. Il dispositivo funziona basato sul concetto di isolanti topologici (materiali che sono isolanti nella loro massa ma conduttivi lungo le loro superfici), che ha vinto il premio Nobel per la fisica nel 2016.
Normalmente, una cavità laser amplificata dalla luce ha la forma di un anello. Questo è più efficiente delle forme con spigoli vivi, ma lascia ancora uno spazio sprecato tra gli anelli. Il team di ricerca ha superato questo ostacolo creando una cavità topologica utilizzando un cristallo fotonico come specchio. Nello specifico, hanno usato due cristalli fotonici con diverse topologie, una delle quali è una cellula unitaria a forma di stella in un reticolo quadrato e l'altra un reticolo triangolare con fori d'aria cilindrici. Il membro del team Boubacar Kante li ha paragonati a un bagel e un pretzel: sebbene siano entrambi pane con buchi, il diverso numero di fori li rende forme diverse.
Una volta che i cristalli sono a posto e l'interfaccia assume la forma desiderata, il sistema viene attivato applicando un campo magnetico. Questo cambia la direzione in cui viene emessa la luce, potendo così guidare il flusso di luce. Le applicazioni pratiche immediate comportano l'imballaggio di più laser su un chip, aumentando così la velocità delle comunicazioni ottiche. Tuttavia, nel grande schema delle cose, questo è visto come un passo avanti nella ricerca del calcolo ottico.
3 Gli scienziati sono entusiasti dell'eccitonium
I fisici di tutto il mondo sono entusiasti della scoperta di una nuova forma di materia, chiamata appropriatamente excitonium. È fatto di strane particelle chiamate eccitoni, che sono lo stato legato di un elettrone sfuggito e il buco che ha appena lasciato, attratti l'un l'altro dalla forza di Coulomb. Inoltre, il fisico teorico di Harvard, Bert Halperin, fu il primo a postulare l'esistenza dell'eccitonium negli anni '60, e da allora gli scienziati hanno cercato di dimostrarlo giusto (o sbagliato).
Come molte importanti scoperte scientifiche, questo ha comportato una discreta quantità di serendipità. Il team responsabile per la ricerca dell'Università dell'Illinois a Urbana-Champaign, infatti, sviluppò una nuova tecnica chiamata spettroscopia di perdita di energia a elettroni (M-EELS) specificamente per identificare gli eccitoni. Tuttavia, il loro momento "Eureka" è accaduto quando i ricercatori stavano facendo test di calibrazione per il loro nuovo metodo. Un membro del team entrò nella stanza mentre tutti gli altri stavano fissando una lavagna e dissero che avevano appena misurato un "plasmone molle", il precursore della condensazione di eccitoni.
Il leader dello studio, il professor Peter Abbamonte, ha paragonato la scoperta a quella del bosone di Higgs - non avrà alcuna applicazione immediata nel mondo reale, ma dimostra che la nostra attuale comprensione della meccanica quantistica è sulla strada giusta.
2 Gli scienziati sviluppano le nanomacchine che uccidono il cancro
I ricercatori della Durham University sostengono di aver sviluppato nanomacchine capaci di perforare le cellule tumorali e ucciderle in soli 60 secondi. In un test di successo condotto all'università, le minuscole macchine impiegavano da uno a tre minuti a penetrare nella membrana esterna di una cellula cancerosa della prostata e la distrussero all'istante. (L'immagine più a destra qui sopra mostra il citoplasma che fuoriesce da una cellula cancerosa attaccata).
Le nanomacchine sono 50.000 volte più piccole del diametro di un capello umano. Sono attivati dalla luce e girano da due a tre milioni di volte al secondo per poter scavare attraverso i rivestimenti cellulari. Quando raggiungono il loro obiettivo, possono scoppiarlo o consegnare un carico utile dell'agente terapeutico.
Finora, le nanomacchine sono state utilizzate solo su singole cellule, ma i risultati incoraggianti hanno spinto gli scienziati a spostarsi verso microrganismi e piccoli pesci. Il loro obiettivo attuale è quello di avanzare presto ai roditori e, infine, agli umani.
1 asteroide interstellare Potrebbe Be An Alien Spacecraft
Sono passati solo un paio di mesi da quando gli astronomi hanno annunciato con gioia la scoperta del nostro primo visitatore interstellare, un asteroide chiamato Oumuamua. Da allora, hanno osservato molte cose strane riguardo all'oggetto celeste, anche per qualcosa che non proviene dal nostro sistema solare. In effetti, è così strano che credono che sia possibile che possa essere una navicella aliena.
Prima di tutto è la forma. 'Oumuamua ha una forma a sigaro con un rapporto lunghezza-larghezza dieci-a-uno, a differenza di qualsiasi altro asteroide mai osservato. All'inizio pensavamo fosse una cometa, ma ci siamo resi conto che non era il caso quando non spuntava una coda dopo essersi avvicinata al sole. Inoltre, alcuni esperti sostengono che la velocità con cui l'oggetto vortica si spezzerebbe un normale asteroide. Invece, sembra come se fosse specificamente progettato per sopportare i viaggi interstellari.
Quindi se è artificiale, cosa potrebbe essere? Alcuni dicono una sonda aliena, mentre altri pensano che potrebbe essere un'astronave i cui motori hanno fallito e ora sono alla deriva nello spazio. Ad ogni modo, programmi come SETI e Breakthrough Listen pensano "Oumuamua garantisce ulteriori indagini e ha mirato i loro telescopi ad ascoltare qualsiasi tipo di segnale radio.
Finora, non sembra buono per l'ipotesi aliena, poiché le osservazioni iniziali di SETI non hanno rivelato nulla. Molti scienziati spaziali rimangono pessimisti riguardo alle possibilità che Oumuamua sia di origine aliena, ma un ulteriore esame è certamente necessario per determinare quale sia effettivamente l'oggetto misterioso.