10 Misteri del nostro mondo che la scienza finalmente risolta

Gli scienziati sono stati anni sconcertati dai misteri del nostro mondo, dai movimenti giganti sotto l'oceano a come gli stessi oceani hanno avuto origine. Oggi abbiamo le risposte ad alcune di queste domande.

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10The Secret Of Death Valley's Sailing Stones

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Fin dagli anni '40 fino a poco tempo fa, l'Racetrack Playa, un lago asciutto con una superficie piatta nel Parco nazionale della Valle della Morte, era l'ambientazione per un mistero delle "pietre da vela" che lasciava le persone grattarsi la testa. Con anni o addirittura decenni tra ogni occorrenza, una forza invisibile sembrava muovere centinaia di rocce sul terreno allo stesso tempo, lasciando lunghe scie parallele nel fango secco. Queste pietre da navigazione pesavano fino a 300 chilogrammi (700 libbre) ciascuna.

Nessuno aveva mai visto le pietre in movimento, per quanto gli scienziati sapessero. Così una squadra di ricercatori statunitensi ha deciso di indagare nel 2011. Hanno installato telecamere time-lapse e una stazione meteorologica per misurare le raffiche di vento. Quindi hanno installato unità di localizzazione GPS attivate dal movimento in 15 rocce calcaree e le hanno posizionate sulla playa.

Avrebbe potuto essere un decennio o più prima che succedesse qualcosa, ma sono stati fortunati. Nel dicembre 2013, la squadra era lì di persona quando le pietre salparono, e il mistero è stato risolto.

Forti piogge e neve avevano lasciato 7 centimetri (3 in) di acqua sulla playa. Di notte si gelava in sottili strati di ghiaccio che si rompevano in grandi pannelli galleggianti sotto il sole di mezzogiorno. Erano necessari venti leggeri di circa 15 chilometri all'ora perché il ghiaccio accumulato spingesse le rocce attraverso la playa, lasciando tracce nel fango sotto la superficie ghiacciata. I sentieri sono diventati visibili mesi dopo quando il letto del lago si è asciugato.

Le rocce si muovono solo se le condizioni sono perfette. Non c'è troppo vento, sole, acqua o ghiaccio. Non troppo poco, neanche. "È possibile che i turisti abbiano effettivamente visto questo accadere senza rendersene conto", dice il ricercatore Jim Norris. "È davvero difficile valutare che una roccia sia in movimento se anche tutte le rocce intorno si muovono."

9Come le giraffe rimangono dritte sulle loro zampe ossute

Le giraffe pesano circa 1.000 chilogrammi (2.200 lb) ma hanno ossa delle gambe incredibilmente sottili per le loro dimensioni. Eppure non collassano o sembrano feriti.

Per scoprire perché, i ricercatori del Royal Veterinary College hanno testato gli arti della giraffa donati dagli zoo dell'Unione europea. Gli arti erano di animali morti per cause naturali in cattività o erano stati sottoposti ad eutanasia. I ricercatori hanno posizionato gli arti in una cornice rigida, quindi hanno utilizzato masse fino a 250 chilogrammi (550 libbre) per simulare il peso di una giraffa sulle zampe. Ogni arto è rimasto stabile e diritto senza alcun problema. In effetti, le gambe della giraffa sarebbero state in grado di tollerare con successo forze ancora più grandi.

Il motivo è un legamento sospensorio (tessuto fibroso che tiene insieme le ossa) che risiede in un solco lungo la lunghezza delle ossa delle gambe in una giraffa. Queste ossa delle gambe sono simili all'osso metatarsale di un piede umano e l'osso metacarpale in una mano umana. Ma in una giraffa, queste ossa sono molto più lunghe.

Il legamento sospensivo non genera alcuna forza da solo. Fornisce supporto passivo solo perché è tessuto elastico, non muscolare. Ciò diminuisce la fatica per l'animale perché non deve usare i suoi muscoli tanto per sopportarne il peso. Questo legamento protegge anche le articolazioni del piede della giraffa e impedisce il collasso dei suoi piedi.

8 Le dune di sabbia che cantano

Ci sono 35 dune di sabbia conosciute che emettono un rombo forte che suona come il basso gemito di un violoncello. Il suono può durare fino a 15 minuti e può viaggiare fino a 10 chilometri (6 mi) di distanza. Alcune dune cantano di tanto in tanto, altre ogni giorno. Succede quando i granelli di sabbia scivolano giù da queste dune particolari.

All'inizio, gli scienziati pensavano che i toni provenissero dalle vibrazioni negli strati sottosuperficiali delle dune. Ma i ricercatori hanno scoperto che potevano ricreare il suono in un laboratorio lasciando scivolare la sabbia lungo una pendenza. Ciò dimostrò che la sabbia, non la duna, stava cantando. Il suono proveniva dalle vibrazioni dei grani stessi mentre precipitavano lungo la duna o in una struttura di laboratorio inclinata.

Successivamente, i ricercatori hanno studiato perché alcune dune di sabbia canta producessero più note contemporaneamente. Per questo, hanno studiato la sabbia da due dune: una nel Marocco sudoccidentale e l'altra nel sud-est dell'Oman.

La sabbia marocchina produceva sempre suono a circa 105 Hertz, che è simile a un G-sharp due ottave sotto il mezzo C. La sabbia dell'Oman ha prodotto una gamma di nove note, da circa F-sharp a D, con frequenze da 90 a 150 Hertz .

I ricercatori hanno scoperto che la dimensione dei grani era responsabile del tono delle note. I grani marocchini erano tutti della stessa dimensione, 150-170 micron (0,006-0,0065 pollici). Hanno sempre suonato come un G-sharp. Ma i grani dell'Oman hanno una dimensione compresa tra 150 e 310 micron (0,006-0,012 pollici), che hanno rappresentato la loro gamma più ampia di nove note. Quando gli scienziati hanno isolato alcuni dei grani dell'Oman in base alle dimensioni, la loro gamma più ristretta ha vibrato a una frequenza per produrre la stessa nota.

Anche la velocità della sabbia in movimento era un fattore. Quando i grani erano tutti di dimensioni vicine, si muovevano a velocità simili e producevano sempre la stessa altezza. Quando i grani variavano di dimensioni, si muovevano a velocità diverse, causando una gamma più ampia di note.

Ma gli scienziati continuano a non capire perché questi suoni suonino come la musica. La loro teoria è che le vibrazioni dei grani in movimento si sincronizzano, spingendo l'aria insieme come il diaframma di un altoparlante.

7Il Triangolo delle Bermuda dei Piccioni Homing

Questo mistero iniziò negli anni '60, quando un professore della Cornell University studiò la notevole capacità dei piccioni viaggiatori di trovare la strada di casa da luoghi precedentemente sconosciuti a loro.Ha rilasciato i piccioni da una varietà di luoghi in tutto lo stato di New York. Andarono tutti bene, tranne gli uccelli rilasciati da Jersey Hill. Quei piccioni si sono persi quasi ogni volta. Il 13 agosto 1969, trovarono la loro strada di casa da Jersey Hill, ma ogni altra volta, sembravano essere disorientati e volavano in giro a caso. Il professore non ha potuto spiegare perché è successo.

Il dott. Jonathan Hagstrum del US Geological Survey pensa di aver risolto il mistero, sebbene la sua teoria sia controversa. "Il modo in cui gli uccelli navigano è che usano una bussola e usano una mappa. "La bussola è solitamente la posizione del Sole o il campo magnetico terrestre", ha detto. "Stanno usando il suono come la loro mappa ... e questo dirà loro dove sono relativi alla loro casa".

Hagstrum crede che i piccioni stiano usando l'infrasuono, suono a bassa frequenza non udibile dagli umani. Come abbiamo già detto una volta, quel tipo di suono potrebbe essere stato usato in antichi paesaggi sonori per alterare gli stati mentali dei nostri antenati quando partecipavano a cerimonie religiose.

Gli uccelli potrebbero usare infrasuoni (che in questo caso sono generati da piccole vibrazioni sulla superficie terrestre dalle onde oceaniche profonde) come segnale di riferimento. Quando gli uccelli si sono persi a Jersey Hill, la temperatura e il vento hanno indotto il segnale infrarosso a muoversi in alto nell'atmosfera. I piccioni non potevano percepirlo sul terreno. Ma il 13 agosto 1969, la temperatura e le condizioni del vento erano perfette. Quindi i piccioni potevano sentire l'infrasuono e trovare la strada di casa.

6 L'origine unica dell'Australia solo vulcano attivo

L'Australia ha una sola area vulcanica attiva, che si estende per 500 chilometri (300 miglia) da Melbourne a Mount Gambier. Negli ultimi quattro milioni di anni, ci sono stati circa 400 eventi vulcanici, con l'ultima eruzione circa 5.000 anni fa. Gli scienziati erano rimasti sconcertati da ciò che ha causato queste eruzioni in una parte del mondo che altrimenti non ha quasi nessuna attività vulcanica.

Ora i ricercatori hanno risolto il mistero. La maggior parte dei vulcani sulla Terra si trova ai bordi delle placche tettoniche, che muovono costantemente piccole distanze (in centimetri all'anno) in cima al mantello terrestre. Ma in Australia, le variazioni dello spessore del continente causano correnti nel mantello sottostante per attirare calore sulla superficie. In combinazione con la deriva verso nord dell'Australia a 7 centimetri l'anno, un hotspot si è evoluto nell'area, creando magma.

"Ci sono circa 50 altre regioni vulcaniche allo stesso modo isolate in tutto il mondo, molte delle quali potremmo essere in grado di spiegare", afferma Rhodri Davies della Australian National University.

5Il pesce che cresce in un sito di pulizia Superfund

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Dagli anni '40 agli anni '70, gli stabilimenti di produzione scaricavano i policlorobifenili (PCB) come rifiuti nel New Bedford Harbor nel Massachusetts. L'Agenzia per la protezione dell'ambiente ha dichiarato il porto un sito di bonifica Superfund perché la quantità di inquinamento da PCB era più di quattro volte il livello ritenuto sicuro. Ma il porto è anche sede di un puzzle biologico che i ricercatori potrebbero aver finalmente risolto.

Nel bel mezzo di un inquinamento così tossico, il killifish atlantico ha prosperato a New Bedford Harbour. Un tipo di pesce rapace, killifish, rimane nelle stesse acque a poche centinaia di metri dal luogo di nascita per tutta la vita.

Normalmente, quando un pesce digerisce PCB, alcuni dei prodotti chimici metabolizzati diventano più tossici per i pesci rispetto ai PCB iniziali. Ma killifish ha invertito un interruttore su questa via genetica, impedendo la formazione delle tossine metabolizzate. Si sono adattati all'inquinamento da PCB, ma alcuni scienziati ritengono che questo cambiamento genetico possa rendere il killifish più suscettibile agli effetti nocivi di altri inquinanti. È anche possibile che questi pesci non siano in grado di vivere in un ambiente salubre quando le acque vengono ripulite.

I Killifish sono prede per bassi a strisce, pesce azzurro e altri pesci che mangiamo. Quindi, anche se il killifish sembra essere immune alle tossine del PCB, possono passare quegli inquinanti nella catena alimentare fino a noi.

4 Come vengono prodotte le onde sottomarine

Le onde sottomarine, chiamate anche onde interne, rimangono sotto la superficie dell'oceano, nascoste alla nostra vista. Sollevano l'acqua superficiale dell'oceano di pochi centimetri, il che li rende difficili da rilevare tranne che dal satellite. Le più grandi onde interne compaiono nello stretto di Luzon, tra Taiwan e le Filippine. Possono torreggiare a 170 metri (560 piedi) e muoversi a pochi centimetri al secondo su grandi distanze.

Gli scienziati credono che dobbiamo capire come queste onde sono generate perché possono essere un importante contributo al cambiamento climatico globale. Le onde interne mescolano l'acqua meno salata, più calda e più alta dell'oceano con l'acqua più salata, più fredda e più bassa. Conducono grandi volumi di sale, calore e sostanze nutritive attraverso l'oceano. È il modo principale in cui il calore viene trasferito dall'oceano superiore alle acque inferiori.

Da tempo gli scienziati hanno voluto risolvere il mistero di come si generano le enormi onde interne nello stretto di Luzon. Sono difficili da vedere nell'oceano, sebbene gli strumenti possano rilevare la differenza di densità tra un'onda interna e l'acqua circostante. Ciononostante, gli scienziati hanno deciso di condurre i loro test in un serbatoio ondulato di 15 metri (50 piedi). Le onde interne sono state generate spingendo l'acqua di fondo fredda su due creste sul fondo marino simulato. Sembra che queste enormi onde interne siano prodotte dalla spaziatura delle creste nello Stretto di Luzon, non da una caratteristica su una cresta come un'alta montagna.

"È un importante pezzo mancante del puzzle nella modellizzazione del clima", afferma Thomas Peacock del MIT. "Al momento, i modelli climatici globali non sono in grado di catturare questi processi.Hai una risposta diversa ... se non rendi conto di queste onde. "

3Perché le zebre hanno strisce

Ci sono molte teorie sul perché le zebre hanno strisce. Alcuni pensano che le strisce fungano da camuffamento o un modo per confondere i predatori. Altri credono che le strisce aiutino le zebre a regolare il calore del corpo o a scegliere i loro compagni.

Gli scienziati dell'Università della California a Davis hanno deciso di trovare la risposta. Hanno studiato dove vivevano le specie (e sottospecie) di zebre, cavalli e asini. Hanno raccolto informazioni sul colore, la posizione e la dimensione delle strisce sui corpi delle zebre. Quindi hanno mappato le posizioni delle mosche tse-tse e dei tabanidi come mosche e mosche dei cervi. Alcune altre variabili, alcune analisi statistiche e voilà. Hanno avuto la loro risposta.

"Sono rimasto stupito dai nostri risultati", ha dichiarato il ricercatore Tim Caro. "Ancora e ancora, c'era una striscia maggiore su aree del corpo in quelle parti del mondo dove c'era più fastidio da morsi di mosche".

Le zebre sono più vulnerabili alle mosche mordenti perché i loro capelli sono più corti di quelli di animali simili come i cavalli. Queste mosche che succhiano il sangue possono trasportare malattie mortali, quindi è importante per le zebre evitare questo rischio.

Altri ricercatori dell'Università di Svezia hanno scoperto che le mosche evitano strisce zebrate perché hanno la larghezza giusta. Se fossero più larghi, le zebre non sarebbero state protette. In quello studio, più mosche erano attratte da superfici nere, meno da superfici bianche e meno estese da strisce.

2 L'estinzione di massa di circa il 90% delle specie terrestri

Circa 252 milioni di anni fa, circa il 90% delle specie sul nostro pianeta furono spazzate via dall'estinzione del Permiano, conosciuta anche come "Grande Morire", la peggiore estinzione di massa sulla Terra. È un antico esemplare, con sospetti che vanno dagli asteroidi ai vulcani. Ma si scopre che gli assassini non possono essere visti senza un microscopio.

Secondo i ricercatori del MIT, il colpevole era un microbo unicellulare chiamato Methanosarcina che mangia composti di carbonio e produce metano come rifiuto. Questo microbo esiste oggi nelle discariche, nei pozzi petroliferi e nelle viscere delle mucche. Nel periodo Permiano, gli scienziati credono Methanosarcina subì un trasferimento genico da un batterio che consentiva Methanosarcina per processare l'acetato. Quando ciò accadeva, il microbo poteva consumare grandi mucchi di materia organica contenente acetato che si trovavano sul fondo dell'oceano.

La popolazione di microbi esplose, emettendo enormi quantità di metano nell'atmosfera e acidificando l'oceano. La maggior parte delle piante e degli animali a terra perirono, insieme a pesci e molluschi nel mare. Ma i microbi avrebbero avuto bisogno del nichel per moltiplicarsi così selvaggiamente. Sulla base dell'analisi dei sedimenti, i ricercatori ritengono che i vulcani siberiani abbiano eruttato le grandi quantità di nichel necessarie ai microbi.

"Direi che l'estinzione del Permiano è la vita animale più vicina che sia mai stata spazzata via, e potrebbe essere arrivata molto vicino", afferma il ricercatore Greg Fournier. "Molti, se non la maggior parte, dei gruppi sopravvissuti di organismi a malapena si aggrappavano, con solo poche specie che ce la facevano passare, molti probabilmente per caso."

1 L'origine degli oceani terrestri

L'acqua copre circa il 70 percento della superficie del nostro pianeta. Inizialmente, gli scienziati ritenevano che la Terra si fosse formata asciutta, con una superficie fusa creata dall'impatto di altri oggetti dallo spazio. Le collisioni con asteroidi e comete umide presumibilmente portarono acqua sul nostro pianeta molto più tardi. "Alcune persone hanno sostenuto che eventuali molecole d'acqua presenti quando i pianeti si stavano formando sarebbero evaporate o sono state spazzate via nello spazio", ha detto il geologo Horst Marschall. "[Gli scienziati pensavano che] l'acqua di superficie così com'è oggi sul nostro pianeta deve essere arrivata molto più tardi, centinaia di milioni di anni dopo."

Ma un nuovo studio mostra che la Terra aveva acqua sulla sua superficie quando si è formata, abbastanza perché la vita si sia evoluta prima di quanto inizialmente creduto. Lo stesso può essere vero per altri pianeti nel nostro sistema solare interno prima che i loro ambienti diventassero ostili.

Per determinare quando l'acqua è arrivata sulla Terra, i ricercatori hanno confrontato due serie di meteoriti. Il primo set, condriti carboniosi, sono le meteoriti più antiche mai identificate. Sono venuti all'esistenza nello stesso periodo del nostro sole, prima che si sviluppassero tutti i pianeti. Si ritiene che il secondo gruppo di meteoriti provenisse da Vesta, un grande asteroide formatosi nella stessa area generale della Terra circa 14 milioni di anni dopo la nascita del nostro sistema solare.

I due tipi di meteoriti condividono la stessa chimica e contengono molta acqua. Per questo motivo, i ricercatori ritengono che la Terra si sia formata con acqua sulla sua superficie dalle condriti carbonaciche circa 4,6 miliardi di anni fa.