Zdobywca nagrody Nobla detektor LIGO i 70 innych teleskopów po raz pierwszy pracowało razem, aby zarejestrować, jak dwie gwiazdy neutronowe uległy stopieniu. Według Science jest to najważniejszy przełom naukowy 2017 roku.
W pierwszej dziesiątce znajduje się również nieznany wcześniej kuzyn, nowe metody leczenia poważnych chorób, nowy sposób naprawy genów oraz informacje o znacznie starszym pochodzeniu naszego gatunku.
1. Zderzenia gwiazd neutronowych
Detektor LIGO po raz kolejny pokazał, że w astronomii rozpoczęła się zupełnie nowa era. 17 sierpnia tego roku zarejestrował najsilniejszy jak dotąd sygnał pochodzący od dwóch gwiazd neutronowych, które stopiły się razem w galaktyce odległej o 130 milionów lat świetlnych.
Detektor LIGO nadal zajmował pierwsze miejsce na liście największych przełomów naukowych ubiegłego roku, aw tym roku Nagrodę Nobla w dziedzinie fizyki otrzymali Rainer Weiss, Barry Barish i Kip Thorne za ich pracę.
Amerykański fizyk i astronom Kip Thorne.
Ale wydarzenie 17 sierpnia zasługuje na kolejne pierwsze miejsce. LIGO wcześniej zarejestrowało fale grawitacyjne z czterech zderzeń czarnych dziur. Tym razem astronomowie po raz pierwszy zobaczyli zderzenie dwóch świetlistych gwiazd, które może zarejestrować również zwykły teleskop, i od razu wysłali wiadomość do swoich kolegów na całym świecie: na gwiaździstym niebie dzieje się coś ciekawego.
Film promocyjny:
LIGO i europejski detektor fal grawitacyjnych Virgo, a także około 70 różnych teleskopów, podążały za tańcem śmierci dwóch gwiazd neutronowych i kaskad światła, złota, platyny i innych ciężkich pierwiastków, które po zderzeniu zostały wyrzucone w kosmos.
Gwiazdy neutronowe są bardzo gęste, przypominają gigantyczne jądra atomowe o średnicy 10 kilometrów i mogą ważyć półtora raza więcej niż Słońce. Teraz po raz pierwszy astronomowie mieli okazję przetestować swoje teorie na temat tego, jak ciężkie pierwiastki powstają podczas ich zderzeń.
Fale grawitacyjne mierzone przez LIGO i Virgo to po prostu małe zmarszczki w przestrzeni zbudowane z naprawdę ciężkich ciał niebieskich. Możliwość ich zmierzenia daje dostęp do zupełnie nowej wiedzy, jakbyśmy łączyli dźwięk z niemym filmem o orkiestrze symfonicznej. 17 sierpnia po raz pierwszy ten dźwięk z LIGO i Virgo został połączony z obrazem uzyskanym w innych obserwatoriach i mogliśmy usłyszeć pierwszy utwór z całego koncertu wszechświata.
2. Nowa wielka małpa w rodzinie
W tym roku mamy nowego kuzyna - nieznanego wcześniej orangutana żyjącego na północnej Sumatrze. Do tej pory do małp człekokształtnych zaliczano sześć gatunków: szympansy, szympansy karłowate, dwa gatunki goryli, a także orangutan kalimantański (Pongo pygmaeus) na Borneo i orangutan sumatrzański (Pongo abelii) na Sumatrze. Nowy gatunek, zwany orangutanem Tapanul (Pongo tapanuliensis), żyje po drugiej stronie jeziora Toba, zaledwie sto kilometrów od orangutana sumatrzańskiego, i różni się od niego genetycznie oraz zachowaniem. Wydaje się, że jest najstarszym z trzech. W przyrodzie pozostaje tylko 800 przedstawicieli tego gatunku, a ich istnieniu zagraża planowana budowa tamy.
Orangutan o imieniu Pacquiao z właścicielem zoo Malabon w Manili na Filipinach.
3. Filmowane życie na poziomie atomowym
To, że przełom, nagrodzony w tym roku przez Komitet Noblowski, znalazł się w pierwszej dziesiątce Nauki, jest dość niezwykłe. Zwykle zajmuje to komisji znacznie dłużej. Ale w tym roku w pierwszej dziesiątce - nie tylko wydarzenie naznaczone Nagrodą Nobla w dziedzinie fizyki, ale także mikroskop krioelektronowy, którego podstawę do stworzenia położyli laureaci nagrody z chemii. Dzięki tej technologii naukowcy mogą badać cząsteczki komórkowe aż do poziomu atomowego, nierozróżnialne przez żaden inny mikroskop, a nawet tworzyć filmy z tych pojedynczych momentów, aby pokazać, jak cząsteczki poruszają się i oddziałują ze sobą.
4. Biolodzy udostępniają artykuły
Za fizykami podążają biolodzy, którzy znaleźli sposób na dzielenie się ze sobą niepublikowanymi artykułami naukowymi. Abonamenty na publikacje naukowe są drogie, a rezultaty prac docierają do nich bardzo długo. W przypadku prac z zakresu fizyki, matematyki i astronomii baza danych arXiv istnieje od 1991 roku. Tam każdy może szybko uzyskać dostęp do wyników pracy i wyrazić konstruktywną krytykę, zanim autor wyśle artykuł do recenzji formalnej do publikacji naukowej. W tym roku projekt dla podobnej bazy biologów o nazwie bioRxiv nabrał tempa.
5. Napraw gen
Istnieje do 60 tysięcy znanych nieprawidłowości genetycznych związanych z chorobami człowieka. Prawie 35 000 z nich można wyjaśnić pojedynczym błędem w pojedynczym bloku złożonym kodu genetycznego A, C, G i T. Nożyce genetyczne Crispr, które zajęły pierwsze miejsce w rankingach Science 2015, mogą odcinać i izolować gen, ale są znacznie mniej odpowiednie dla zastąpić jedną „literę” kodu genetycznego. Naukowcy z Uniwersytetu Harvarda stworzyli nowe narzędzie, które pozwala na chemiczną konwersję błędnego C na T, a następnie błędnego G w A. Grupa naukowców z Broad Institute zdołała zrobić to samo z „kuzynem” cząsteczki DNA - RNA.
6. Leczenie, które nie zależy od tego, gdzie czai się rak
Lek przeciwnowotworowy pembrolizumab (sprzedawany pod nazwą Keytruda) został zatwierdzony w USA w maju. Wydawałoby się to nie takie niezwykłe. Lek został już zatwierdzony na przykład do leczenia czerniaka złośliwego. Ale teraz może być stosowany we wszystkich postaciach raka, jeśli pacjenci mają nieprawidłowo działające mechanizmy, które korygują błędy, które pojawiają się podczas kopiowania naszego DNA. 86 krytycznie chorych pacjentów z 12 różnymi typami raka było leczonych pembrolizumabem, a ponad połowa z nich miała skurczone guzy. Te odkrycia mogą doprowadzić do stworzenia nowej strategii kontroli raka.
7. Atmosfera ziemska 2,7 miliona lat temu
W lodzie Antarktydy są bąbelki, które zachowały powietrze z przeszłości. Naukowcom udało się wywiercić 2,7 miliona lat w lodzie, o 1,7 miliona lat starsze niż poprzedni rekord. Lód odnosi się do okresu, w którym wahania między epokami lodowcowymi a ociepleniem dopiero się zaczynały, a wczesne analizy pokazują, że udział dwutlenku węgla w atmosferze był wówczas znacznie niższy niż obecnie. Naukowcy chcą teraz wiercić w lodzie sprzed pięciu milionów lat, sięgającym czasów, gdy ilość gazów cieplarnianych była mniej więcej taka sama jak obecnie.
Pingwin cesarski na dryfującej krze lodowej na Antarktydzie.
8. Homo sapiens jest starszy, niż myśleliśmy
W tym roku zmieniły się wyobrażenia o miejscu i czasie pojawienia się naszego gatunku. Do tej pory najstarsze skamieniałości uważane za należące do Homo sapiens pochodziły z Etiopii sprzed 200 tysięcy lat, ale wydaje się, że nasi przodkowie istnieli już 300 tysięcy lat temu na terytorium dzisiejszego Maroka. Świadczą o tym czaszki i narzędzia znalezione w jaskini Jebel Irhud, sto kilometrów na zachód od Marrakeszu. Górnicy znaleźli tam czaszkę w 1961 r., Ale do czasu, gdy antropolog Jean-Jacques Hublin przeprowadził nowe wykopaliska, uważano, że czaszka była młodsza i należała do afrykańskiego neandertalczyka.
9. Przełom w terapii genowej
Zanik rdzenia kręgowego to wyniszczająca choroba. Dzieci z najcięższą postacią pierwszego rodzaju najczęściej umierają przed ukończeniem drugiego roku życia. Funkcja mięśni stopniowo się pogarsza i ostatecznie dzieci tracą zdolność samodzielnego oddychania. Ale teraz jest nadzieja. Z 12 dzieci, które otrzymały wysokie dawki terapii genowej, wszystkie oprócz jednego potrafiły jeść, siedzieć i rozmawiać. Dwóch zaczęło iść.
Nie był to jedyny przełom w terapii genowej w ciągu roku. Na przykład jeden chłopiec otrzymał nową skórę i zatwierdzono dwie terapie przeciwnowotworowe krwi, które optymalizowały własne komórki odpornościowe pacjenta.
10. Mały detektor neutrin
Neutrino to mała, nienaładowana cząstka, która waży mniej niż jedną milionową elektronu i może swobodnie przechodzić przez całą Ziemię. Dlatego bardzo trudno jest to zbadać. Do tej pory potrzebne były ogromne detektory, takie jak Super-Kamiokande, gigantyczny stalowy zbiornik zawierający 50000 ton ultraczystej wody w kopalni w Japonii lub IceCube, który wykorzystuje kilometry sześcienne do sondowania tych cząstek. Lód Antarktydy. W tym roku naukowcom udało się zobaczyć neutrina za pomocą zupełnie nowego typu detektora, który jest dość mobilny i waży nieco ponad 14 kilogramów.
Obserwatorium IceCube Neutrino znajduje się w pobliżu bieguna południowego na Antarktydzie. Zdjęcie archiwalne.
Naukowe fiasko roku
Jeszcze zanim Donald Trump objął stanowisko prezydenta Stanów Zjednoczonych, wielu naukowców wyrażało wielkie zaniepokojenie jego związkiem z nauką. I to nie była przesada. W pierwszym roku urzędowania Trump zdecydował m.in. o wycofaniu się Stanów Zjednoczonych z porozumienia klimatycznego z Paryża, wrogo nastawieniu do nauki jako liderów m.in. wydziału środowiska, a także o obcięciu środków przeznaczonych na naukę. Ponadto nie wyznaczył sobie doradcy naukowego. Ale wszystko to doprowadziło również do tego, że naukowcy z całego świata udali się na Marsz Obrony Nauki, co nigdy wcześniej nie miało miejsca.
Inne niepowodzenia obejmują zaniechanie prób ratowania morświna kalifornijskiego przed wyginięciem oraz informacje o molestowaniu seksualnym w środowisku naukowym.
Maria Gunther, Amina Manzoor