Vybrali sme z Quarku 4/2021

VEDA NA DOSAH

Nestihli ste si kúpiť aprílové číslo časopisu Quark? Dávame vám do pozornosti najzaujímavejšie články a novinky zo sveta vedy a techniky, ktoré priniesol za posledný mesiac.

Zdroj: Quark

Percy hľadá život (Téma)

Prvým z kľúčových nástrojov Percyho je Mastcam-Z, vylepšený systém dvoch kamier s funkciou priblíženia a so schopnosťou snímať panoramatické i stereoskopické zábery.

Práve schopnosť zoomu (odkazuje na ňu písmeno Z v názve tohto systému) odlišuje kamery Mastcam od tých, ktoré boli použité na predchádzajúcom marťanskom roveri Curiosity. Tieto kamery budú okrem dokumentácie a asistencie pri pohybe a činnosti rovera pomáhať aj pri základnom určovaní mineralogického zloženia marťanského povrchu. Poslúžia teda nielen letovým inžinierom pri navigácii rovera na diaľku, ale aj vedcom pri výbere zaujímavých útvarov na povrchu Marsu pre prípadné ďalšie skúmanie. Mastcam-Z totiž okrem schopnosti zoomu a 3D fotografie ponúkne aj pohľady na povrch Marsu v rôznych vlnových dĺžkach vrátane ultrafialovej či infračervenej. Vedcom tak umožní nielen vidieť marťanskú súčasnosť, ale lepšie odhadovať aj minulosť – vďaka rôznym pohľadom napríklad rozlišovať, či daný útvar vznikol dopadom meteoritu alebo pôsobením tečúcej vody a podobne.

Ďalšou novinkou je SuperCam. Tento kamerový systém, na vývine ktorého spolupracovali okrem amerických vedcov aj vedci z francúzskeho Centre National d’Etudes Spatiales (francúzska obdoba NASA), dokáže vypracovať analýzu chemického a mineralogického zloženia na diaľku. Základom tohto prístroja, umiestneného na hlave Percyho, je laser, ktorého pulzy ostreľujú vybrané kamene a horniny. Zariadenie následne určuje ich zloženie na základe analýzy výparov.

Keď môžeme kamery považovať za akési Percyho oči, potom už ich celkový počet napovedá, že práve zrak považujú jeho tvorcovia za jeho najdôležitejší zmysel. Rover je celkovo vybavený 23 kamerami. Na pohyb a bežnú prevádzku slúži deväť z nich, sedem kamier je určených na rôzne vedecké účely a sedem kamier sledovalo vstup do marťanskej atmosféry, zostup a pristátie Perseverance na povrchu Marsu.

Percy tiež nesie zariadenie nazvané planetárny nástroj na röntgenovú litochemickú analýzu – PIXL. Základom PIXL je röntgenový fluorescenčný spektrometer a zobrazovací nástroj s vysokým rozlíšením, ktorý bude mapovať zloženie povrchových materiálov Marsu na základe analýzy výsledkov ich ostreľovania röntgenovými lúčmi. Od tohto prístroja si vedci sľubujú detailnejšiu analýzu chemických prvkov na povrchu Marsu ako kedykoľvek predtým. PIXL je umiestnený na otočnej hlavici na konci robotického ramena rovera. Pri jeho výrobe boli preto pre zachovanie čo najmenšej hmotnosti v nebývalej miere použité extrémne tenké alebo dokonca duté kovové dielce vyrobené pomocou 3D tlače. Pri doterajších robotických misiách boli po prvý raz takéto prvky (vtedy to boli keramické diely) použité už v roveri Curiosity, no tam slúžili iba ako záloha, keďže išlo o nevyskúšanú novinku. Tentoraz už 3D tlač figuruje pri misii na Mars naozaj.

Na vyhľadávanie miest, ktoré mohli poskytovať podmienky vhodné na život, slúži SHERLOC, čo je anglická skratka pre zariadenie slúžiace na skenovanie prostredí vhodných na život pomocou Ramanovej spektroskopie a luminiscencie organických materiálov. Ide o spektrometer s vysokým rozlíšením, ktorý je umiestený na trojmetrovom robotickom ramene. Spektrometer používa UV laser pri mineralogickom prieskume a hľadaní organických zlúčenín. SHERLOC je prvým UV Ramanovým spektrometrom (prístrojom na získavanie poznatkov o štruktúre materiálu na základe interakcie svetla s hmotou) použitým pri skúmaní Marsu. Zahŕňa tiež kameru s vysokým rozlíšením na zobrazenie povrchu Marsu na mikroskopických úrovniach. Špeciálna kamera, s ktorou SHERLOC spolupracuje, má názov – ako inak – WATSON, čo je však skratka pre širokouhlý topografický senzor pre operácie a konštrukciu.

Prístrojové vybavenie Perseverance. Ilustrácia: NASA/JPL-Caltech

Prístrojové vybavenie Perseverance. Ilustrácia: NASA/JPL-Caltech

Viac z astronómie: Len jeden bol prvý, Šesťhviezda na obzore

Nový minerál z Dobšinej (Rozhovor s Martinom Števkom)

Výber názvu nového minerálu je najmä v kompetencii autorov návrhu. Aj na tvorbu názvov nových minerálov sa však vzťahujú pravidlá a komisia samostatne a často veľmi detailne posudzuje, či autormi navrhovaný názov tieto kritériá spĺňa.

Predovšetkým sa autori musia striktne pridržiavať existujúcich klasifikácií a nomenklatúry, čo v praxi znamená, že keď napríklad objavíte nový minerál zo skupiny monazitu, napríklad nový Gd a PO4 dominantný člen, tak na základe existujúcej klasifikácie a nomenklatúry minerálov tejto skupiny môže byť pomenovaní jedine monazit-(Gd).

Keď existujúca klasifikácia, a najmä nomenklatúra striktne nedefinuje spôsob pomenovania alebo nový minerál nepatrí do nijakej zo známych skupín, tak sa autorom otvára viacero možností.

Najčastejšie sa potom názvy nových minerálov odvodzujú od geografického názvu ichlokality, čo je aj prípad dobšináitu. Existujú tiež názvy podľa mena nálezcu, napríklad kollerit je pomenovaný podľa maďarského zberateľa minerálov Gábora Kollera, alebo podľa významného vedca, napríklad fermiit podľa fyzika Enrica Fermiho.

Ďalšie odvodeniny názvov sú od chemického zloženia (napr. custibit), fyzikálnych vlastností (napr. euchroit, z gréckeho slovného spojenia ευχροια, čo vo voľnom preklade znamená pekne sfarbený) alebo môže ísť o kombinácie týchto možností (napr. hydróniumjarosit). Iným dôležitým pravidlom je, aby názov nového minerálu nebol veľmi blízky už existujúcim názvom.

Jednou zo základných zásad tvorby názvov nových minerálov odvodených od miesta, kde boli prvý raz objavené, je, že názov by sa mal tvoriť z celého názvu lokality a prípony -it, v angličtine -ite. Keďže typovou lokalitou je v tomto prípade Dobšiná, tak správny názov je dobšiná+it, čiže dobšináit. Iné verzie, ako by bol napríklad spomenutý dobšinit, by komisia z už uvedených dôvodov neschválila.

Typovou lokalitou hodrušitu je Hodruša, správny názov minerálu by mal byť hodrušait. V čase opisu hodrušitu (v roku 1970) tieto pravidlá ešte neexistovali, ale teraz by už názov hodrušit pred komisiou neobstál. Dobšináit bolo možné pomenovať aj inak, napríklad veľmi vhodný názov podľa chemického zloženia a príbuznosti s roselitom by bol kalcioroselit. Myslíme si však, že Dobšiná si vďaka svojej stáročnej baníckej histórii, pestrej geologickej stavbe a nadregionálnemu mineralogickému významu minerál pomenovaný podľa mesta plným právom zaslúži.

Z územia Slovenskej republiky bolo doteraz spolu s dobšináitom opísaných 23 nových minerálov. Mnohé z nich objavili najmä v 19. storočí a začiatkom 20. storočia. Medzi najvýznamnejšie patrí rozhodne euchroit, libethenit, hauerit, schafarzikit, mrázekit, chovanit alebo teluronevskit, ktoré sú zriedkavé v celosvetovom meradle. S progresívnym vývojom analytických metód v súčasnosti sa aj mineralogický výskum posúva dopredu a množstvo nových minerálov postupne narastá nielen vo svete, ale aj na Slovensku.

Dôkazom toho je aj skutočnosť, že len od roku 2018 bolo z územia Slovenska opísaných alebo schválených päť nových minerálov – javorieit, fluórarrojadit-(BaNa), fluórapofylit-(NH4), argentotetraedrit-(Zn) a najnovšie dobšináit. Ďalší nový minerál, tetraedrit-(Hg), má na Slovensku kotypovú lokalitu (autori opisu minerál študovali z viacerých lokalít vo svete alebo bol minerál v rovnakom čase objavený vo viacerých lokalitách).

Vďaka veľmi pestrej geologickej stavbe a komplikovanému geologickému vývoju územia Slovenska, ako aj prítomnosti významných akumulácií ložísk nerastných surovín je potenciál na podobné objavy v budúcnosti veľmi veľký. V súčasnosti náš tím pracuje na opise ďalších dvoch nových minerálov z územia Slovenskej republiky.

Dobšináit (svetloružový) s erytritom z Dobšinej, šírka záberu je 3 mm. Zdroj: Ľ. Hrdlovič

Dobšináit (svetloružový) s erytritom z Dobšinej, šírka záberu je 3 mm. Zdroj: Ľ. Hrdlovič

Martin Števko sa narodil v roku 1986 v Revúcej. Po absolvovaní SPŠ baníckej v Spišskej Novej Vsi pokračoval v štúdiu geológie na Prírodovedeckej fakulte univerzity Komenského v Bratislave, kde v roku 2014 získal titul PhD. v odbore mineralógia. Od roku 2016 je národným reprezentantom SR v Komisii pre nové minerály, nomenklatúru a klasifikáciu pri Medzinárodnej mineralogickej asociácii (CNMNC IMA). Od roku 2017 pracoval v zahraničí ako ložiskový geológ pri vyhľadávaní a ťažbe drahých kameňov a iných nerastných surovín. V súčasnosti pracuje v Ústave vied o Zemi SAV v Bratislave, kde sa venuje mineralogickému výskumu.

Zem pod paľbou (Astronómia)

V roku 1896 Henri Becquerel (1852 – 1908) objavil, že niektoré prvky sú schopné spontánne emitovať žiarenie. Išlo o objav rádioaktivity, pričom významne k tomuto objavu prispeli aj manželia Marie Curie-Skłodowska (1867 – 1934) a Pierre Curie (1859 – 1906).

Aktivitu rôznych hornín bolo možné v tom období študovať prostredníctvom prístroja, ktorý sa volá elektroskop. V modernejšej verzii by tento prístroj, tzv. elektrometer, mala poznať väčšina z nás z hodín fyziky. Ide o presklenú nádobu alebo banku, ktorej vnútro je izolované od okolia. Vnútri sú umiestnené kovové paličky, pričom jedna je upevnená voľne na druhej tak, aby sa mohla pohybovať.

V elektroskopoch sa často používali upevnené dva plátky zlata. Cez nádobu je von vyvedená druhá palička, ktorá je pripevnená napevno a často sa končí kovovým plieškom. Keď na pliešok prenesieme nejaký náboj, paličky sa nabijú rovnakým nábojom. Začnú sa preto odpudzovať a vzdialia sa od seba. Veľkosť uhla, ktorý vznikne medzi paličkami, následne určuje, koľko náboja bolo preneseného na elektrometer/elektroskop. Ak takýto elektroskop dáme k zdroju ionizujúceho žiarenia, začne sa vybíjať. Náboj z neho sa začne strácať. A takto je možné určiť, koľko ionizujúceho žiarenia nejaká látka alebo hornina vysiela.

Ukázalo sa však, že elektroskopy sa postupne vybíjajú aj bez priamej prítomnosti zdrojov žiarenia. To znamenalo, že vo vzduchu musí byť prítomná prirodzená miera ionizácie, teda voľných nábojov. Ako prvé vysvetlenie sa javila práve premena rádioaktívnych prvkov v zemskej kôre, ktoré by vytvárali prirodzenú vodivosť vzduchu. To by však znamenalo, že so zvyšujúcou sa nadmorskou výškou by miera ionizácie mala klesať. V roku 1909 na tento podnet Theodor Wulf (1868 – 1946) uskutočnil merania na vrchole Eiffelovej veže. Merania však žiadne významné závery nepriniesli. Zrejme bolo potrebné ísť vyššie.

Táto idea nadchla rakúsko-amerického fyzika Victora Franza Hessa (1883 – 1964). V rámci svojich záľub sa venoval vzduchoplavbe. V. F. Hess uvažoval nad tým, že prípadný zdroj žiarenia by sa mohol nachádzať mimo atmosféry. Využil preto svoju záľubu a uskutočnil medzi rokmi 1911 až 1913 dovedna desať výstupov balónom, pri ktorých meral ionizáciu vzduchu pomocou elektroskopov. Prvé výstupy a merania realizoval v okolí Viedne, ale takisto ako T. Wulf nebol schopný na ich základoch priniesť významnejšie závery. Aby študoval prípadné denné zmeny, päť výstupov urobil počas noci. Realizoval takisto aj jedno meranie v čase čiastočného zatmenia Slnka, ktoré sa udialo 17. apríla 1912. Dosiahol pri tom výšku 2 750 m. V prípade, že by bolo zdrojom takéhoto žiarenia Slnko, tak v čase zatmenia by mala miera ionizácie klesnúť. Toto však nepozoroval a Slnko ako možný zdroj predbežne vylúčil. V súčasnosti už, samozrejme, vieme, že Slnko je zdrojom častíc s nižšími energiami. Nazývame ich slnečný vietor.

V.F. Hess používal pri svojich výstupoch ako plyn do balóna svietiplyn. Zjavne bolo potrebné dostať sa vyššie, a tak použil ľahší plyn. Zistil, že v meste Aussig (súčasné Ústí nad Labem bola chemická továreň (stojaca doteraz) vyrábajúca plynný vodík. Vzal preto gondolu balóna tam a nechal balón naplniť vodíkom. Ten mu, ako najľahší plyn, umožnil realizovať merania vo vyšších nadmorských výškach. Ide však o silne výbušný plyn, predovšetkým v kontakte s kyslíkom. A pretože elektroskopy, ktoré používal, museli byť nabité, bol jeho počin pomerne kaskadérsky.

Výstup uskutočnil 7. augusta 1912 so štartom v blízkosti mesta približne o 6.12 ráno. Spoločne s ním boli v gondole okrem troch elektroskopov ešte dvaja ďalší ľudia, navigátor a meteorológ. S balónom dosiahli maximálnu výšku 5 350 m. V tejto výške však mali problémy s dýchaním, a tak najvyššie meranie realizovali o čosi nižšie. Cesta im trvala približne šesť hodín a pristáli neďaleko nemeckej dedinky Pieskow. Pri vyhodnocovaní meraní sa ukázalo, že miera ionizácie je vo výškach okolo päť kilometrov výrazne vyššia ako na úrovni mora, a teda zdroj žiarenia sa musí nachádzať vo vesmíre, nie na Zemi. V súčasnosti vieme, že do istej miery prispievajú k ionizácii aj prvky v zemskej kôre.

Výraznejší vzostup sa prejavil až pri vyšších nadmorských výškach, a preto sa dátum tohto výstupu považuje za dátum objavu kozmického žiarenia.

Victor F. Hess po pristátí balóna 7. augusta 1912. Zdroj: ESA

Victor F. Hess po pristátí balóna 7. augusta 1912. Zdroj: ESA

Nové články z oblasti fyziky: Budúcnosť skrytá v 3D tlači, Okuliare na farbosleposť, Nová generácia laserov

Čalúnená kolíska (Príroda)

V početnej rodine samotárskych včiel nachádzame veľmi zvláštne spôsoby starostlivosti o potomstvo. Čalúnnice z čeľade čalúnnicovité (Megachilidae) patriace do niekoľkých rodov získali neobvyklé pomenovanie podľa originálnej techniky vystielania hniezdnej komôrky, ktorá entomológom pripomenula čalúnenie.

Rastlinnou hmotou vystlané hniezdo slúži ako inkubátor i kolíska pre vajíčka a neskôr aj larvy týchto huňatých tmavohnedých až čiernych včiel. V našej prírode môžeme pomerne často na kvetoch pozorovať čalúnnice z rodu Megachile, no rozlíšiť jednotlivé druhy dokážu len špecialisti. Medzi naše najrozšírenejšie druhy patrí napríklad čalúnnica M. centuncularisM. melanopyga alebo M. (Chalicodoma) ericetorum.

Zaujímavé bielo chlpaté holene predných nôh majú samce M. (Xanthosarus) lagopoda, ktoré sú teritoriálne a strážia si pred sokmi niekoľko svojich kvetov. Najväčším zástupcom čeľade, s dĺžkou tela až 2 cm, je drvnica rohatá (Lithurgus cornutus), ktorá dostala druhové meno podľa zvláštneho výrastku pod tykadlami. Keby sa u nás nevyskytovali aj zástupcovia rodu drevár (Xylocopa), predstavovala by najväčší druh spomedzi našich samotárskych včiel.

Vráťme sa však k hniezdnej biológii čalúnnic. Tieto včely obyčajne využívajú na kladenie vajíčok diery v starom dreve – pukliny i chodbičky po drevokazných chrobákoch, napríklad fuzáčoch či larvách motýľa drevotoča hruškového (Zeuzerina pyrina). Niektoré ďalšie druhy si vyvinuli iné hniezdne stratégie, na vytvorenie hniezdnej komôrky sa im hodia napríklad prázdne ulity slimákov alebo duté steblá. Čalúnnica M. maritima, bežná v krajinách okolo Stredozemného mora, si buduje hniezdo v piesku pod kameňmi. Pre väčšinu zástupcov rodu Megachile je typické, že hniezdne bunky vystielajú kúskami listov alebo kvetných lupeňov, na severe Európy aj brezovou kôrou.

Z vybraného listu samička tejto včely najprv silnými hryzadlami odstrihne – vykrojí – oválny úkrojok, ktorý si pridŕža medzi nohami a takto ho odnesie do hniezda. Zrolovaný list zasunie čo najhlbšie do hniezdnej komôrky, pričom na jej dno ešte obyčajne vloží malý okrúhly kúsok listu.

Čalúnenie kolísky musí byť dokonalé, preto ho takmer vždy tvorí viac vrstiev, najmä keď staviteľka potrebuje zúžiť priemer chodbičky, ktorý by mal byť asi jeden centimeter. Vonkajšie vrstvy sú z hrubšieho materiálu, napríklad z listov ruže, orgovánu, duba či ďalších drevín. Ja som zastihol čalúnnicu, ktorá použila list marhule. Vnútorná výstelka môže, no nemusí byť z jemnejšieho materiálu, napríklad z listov agátu alebo okvetných lístkov ruží a podobne. Takto vytvorenú prvú bunku samička naplní peľom a nektárom. Následne nakladie na túto zásobu potravy jedno vajíčko. To je oplodnené zo zásoby spermií, ktoré uchováva v tele ešte od párenia počas svadobného letu. Bunku nakoniec uzavrie ďalším kúskom, resp. viacerými kúskami listu a zapečatí sekrétom vylučovaným z ústnych žliaz.

V budovaní hniezda pokračuje a opakovaním činností podľa predošlého scenára stavia na prvej bunke ďalšie, až vyplní celú chodbičku (hniezdnu komôrku) v dreve desiatimi až pätnástimi bunkami.

Drvnica rohatá (Lithurgus cornutus) je našou najväčšou čalúnnicou. Zdroj: Marek Semelbauer

Drvnica rohatá (Lithurgus cornutus) je našou najväčšou čalúnnicou. Zdroj: Marek Semelbauer

Prečítajte si aj: Zaujímavosti zo sveta húb.

Vajíčko šesťkrát inak (Experimenty)

Zdroj: Stanislav Griguš

Zdroj: Stanislav Griguš

Čo sa udialo vo výskume?

Vedci dlho špekulovali, či sa neandertálci niekedy dostali do Afriky. Najnovší výskum zuba nájdeného pred sto rokmi v jaskyni Shuqba v kopcoch na severe Jeruzalema však naznačuje, že tento druh praľudí prenikal aj do teplých končín na juhu.

Zvyšky koristi ulovenej ľuďmi z ľadovej doby mohli podnietiť domestikáciu psov.

Vedci vyvinuli metódu výroby kremíka pri izbovej teplote, čím sa môžu znížiť náklady na jeho výrobu.

Kaktus známy ako kaktusová hruška či pichľavá hruška môže byť vďaka svojím vlastnostiam schopný poskytovať palivo a jedlo na miestach, ktoré nie sú vhodné na pestovanie udržateľných plodín.

Sépie absolvovali upravený marshmallow test a ukázali schopnosť sebakontroly.

Vedcom sa podarilo spárovať magnet s grafénom a v nemagnetickom materiáli vyvolali to, čo vo svojej štúdii opisujú ako umelá magnetická textúra.

Vedci tvrdia, že deti matiek, ktoré pijú počas dojčenia relatívne viac kravského mlieka, sú vystavené zníženému riziku vzniku potravinových alergií. Výsledok je založený na prieskume viac ako 500 stravovacích návykov švédskych žien a prevalencii alergií u ich detí vo veku jedného roku.

Analýza niekoľkých veľkých štúdií zistila, že dve porcie mastných rýb týždenne môžu pomôcť zabrániť opakovaniu kardiovaskulárnych ochorení.

Ako dlho bude na Zemi pretrvávať atmosféra bohatá na kyslík?

Výsledok experimentu naznačuje, že izotop draslíka s neutrónovým číslom 32 nezodpovedá kritériám magického neutrónového čísla.

Egyptské umelecké dielo staré 4 600 rokov odhaľuje pravdepodobne vyhynutú hus.

Vedci našli dôkazy, že vnútorné jadro Zeme môže mať dve odlišné vrstvy, čiže by malo obsahovať v sebe ešte ďalšie jadro.

Nová elektronická náplasť dokáže sledovať kardiovaskulárne dáta so súborom ďalších biochemických ukazovateľov.

Čítajte viac…

Nové vydanie časopisu Quark nájdete v novinových stánkoch od 1. mája 2021. Ak nechcete premeškať už ani jedno číslo časopisu, objednajte si zvýhodnené tlačené alebo elektronické predplatné na www.quark.sk/predplatne/.

Nové vydanie časopisu Quark nájdete v novinových stánkoch od 1. mája 2021. Ak nechcete premeškať už ani jedno číslo časopisu, objednajte si zvýhodnené tlačené alebo elektronické predplatné na www.quark.sk/predplatne/.

Zdroj: Quark

(DK)

 

 

SÚVISIACE ČLÁNKY

Operačný program MSSR

Investícia do Vašej budúcnosti
Tento projekt je podporený z Európskeho fondu regionálneho rozvoja

Táto webová stránka vznikla vďaka podpore v rámci Operačného programu Integrovaná infraštruktúra pre projekt: Podpora národného systému pre popularizáciu výskumu a vývoja
(kód ITMS: 313011T136), spolufinancovaný zo zdrojov Európskeho fondu regionálneho rozvoja.