Vybrali sme z Quarku 6/2020

28. jún. 2020 • Iný

Vybrali sme z Quarku 6/2020

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

Evolúcia minerálov (Téma)

Ktoré minerály sú najstaršie? Kedy vznikli jednotlivé minerály? Na základe štruktúrnych a fyzikálnych vlastností, ako aj výskytu vo vesmíre možno predpokladať, že najstarším minerálom je diamant, ktorý kondenzoval v zónach raného vesmíru obohatených uhlíkom pri teplotách pod približne 3 700 °C, nasledovaný grafitom, ďalšou formou prírodného uhlíka, od teploty pod 3 200 °C.

Pri podobných, relatívne vysokých teplotách vznikali aj ďalšie najstaršie minerály vo vesmíre: karbidy moissanit SiC, cohenit Fe3C, khamrabaevit TiC, ako aj karbidy Mo a Zr.

Všetky tieto na uhlík bohaté najstaršie minerály vznikali v dôsledku záverečných dramatických štádií vývoja hviezd, keď v dôsledku ich explózií došlo k nahromadeniu uhlíka a ďalších relatívne ťažkých prvkov v horúcich molekulárnych mrakoch v rámci hmoty, ktorá bola vymrštená vybuchujúcou hviezdou. V dôsledku ďalšej kondenzácie týchto hustejších častí hmoty pôvodných hviezd sa tvorili ďalšie zlúčeniny najmä ľahkých prvkov (napr. H2O, CO, CO2, CH4, NH3), ktoré mohli pri nízkych teplotách kondenzovať na kryštalické tuhé látky – minerály.

Vo finálnych štádiách termonukleárnych reakcií najmä hmotnejších hviezd, ktoré vybuchovali ako supernovy, došlo k vzniku ďalších minerálov, ktoré označujeme ako presolárne, teda staršie ako Slnko a naša planetárna sústava. Patrí k nim prírodné železo s prímesou niklu, osbornit (TiN), nierit (Si3N4), rutil (TiO2), korund (Al2O3), spinel (MgAl2O4), hibonit (CaAl12O19), bridgmanit (MgSiO3) a forsterit (Mg2SiO4).

Všetky uvedené najstaršie minerály majú teda viac ako približne 4,6 miliardy rokov, čo predstavuje vznik našej slnečnej sústavy, a boli zistené v podobe veľmi drobných nano- až mikročastíc a kryštálov v časticiach medzihviezdnej hmoty, ktorá dopadá na Zem samostatne alebo býva uzavretá v meteoritoch.

Vznik našej Zeme ako pevného telesa pred 4,567 miliardy rokov odštartoval tvorbu ďalších druhov minerálov, ktoré vznikali v dôsledku prvotných magmatických a metamorfných procesov. Podobne sa tvorili minerály aj v ďalších telesách našej slnečnej sústavy. Najmä prvých zhruba 500 miliónov rokov od jej vzniku dochádzalo k intenzívnym vzájomným zrážkam ranej Zeme a ďalších pevných telies. V prípade našej planéty hovoríme o etape hustého bombardovania, keď  sa pravdepodobnou kolíziou s telesom veľkosti Marsu oddelila hmota, z ktorej vznikol Mesiac.

Z tohto najranejšieho obdobia (4,56 − 4,55 miliardy rokov) máme zatiaľ zachované minerály len z meteoritov. Kým z najstarších a geochemicky najprimitívnejších meteoritov (chondritov) je známych vyše 60 minerálnych druhov, medzi pokročilejšími achondritmi tento počet stúpa na cca 250 druhov. Najstarším datovaným minerálom, ktorý dokázateľne vznikol na Zemi, je zirkón (ZrSiO4) z oblasti Jack Hills v Západnej Austrálii. Jeho vek bol na základe rádioaktívneho rozpadu izotopov uránu stanovený na približne 4,4 miliardy rokov, teda menej ako 100 miliónov rokov po samotnom vzniku Zeme.

Pozdĺžny rez kryštálom zirkónu, Zdroj: Pavel Uher

Pozdĺžny rez kryštálom zirkónu, Zdroj: Pavel Uher

Prečítajte si aj nové články z rubriky príroda: Unikátny migrant, Liečivé huby

Zázračný liek (Rozhovor s Jánom Kyselovičom)

Na začiatku sa vakcína testuje in vitro v skúmavkách, potom na tkanivách, následne na zvieratách. Okrem hlodavcov, ako sú myši, potkany či zajace, sa testuje aj na nehlodavcoch, ako sú psy či mačky a vždy musí byť použitý aj primát. Vo väčšine prípadov sa kvôli cene nepoužívajú humanoidné opice ako šimpanzy alebo gorily, ale skôr makaky, ktoré sú menšie, no geneticky dostatočne podobné človeku. Veľmi často sa používa aj prasa, pretože má podobnú veľkosť aj niektoré ďalšie prvky ako človek. Na Slovensku nie je povolené testovanie na opiciach, ale napríklad v Singapure sa nachádza ostrov, kde žijú opice využívané na testovanie. Na tomto mieste je dokonca čakacia listina, prostredníctvom ktorej sa firmy objednávajú na konkrétny čas, aby mohli prísť testovať. Niektoré firmy majú kvôli testovaniam vlastnú zoologickú záhradu s opicami. V predklinickej fáze sa musia pri testovaní na zvieratách otestovať všetky zložky procesu. Vakcíny sa testujú primárne na zdravých jedincoch. Testuje sa, či vakcína zvieraťu nevyvolá nečakané reakcie. Ak sa zistí, že je všetko v poriadku, dá sa pokračovať v testovaní na ľuďoch.

Testovanie na ľuďoch, tzv. klinické testovanie, prebieha v niekoľkých fázach. Vo fáze 0 sa testuje, či liek nepredstavuje väčšie bezpečnostné riziká. Vyberie sa skupina šiestich až dvanástich úplne zdravých dobrovoľníkov. Ide doslova o akési pokusné myši. Títo ľudia sa síce vystavujú vyššiemu riziku, na druhej strane sú výborne platení. Na testovaných ľuďoch sa sleduje, či im podaná látka nespôsobí niečo neočakávané. Keď sa nič neudeje, súbor testovaných sa rozširuje a nasledujú ďalšie fázy. Tento krok je asi najťažší. Potrebná je vzorka tisícok testovaných ľudí. Presne stanovené normy určujú, koľko protilátok a za aký čas musí ich organizmus vyprodukovať a ako dlho majú zostať v organizme.

Prof. PharmDr. Ján Kyselovič, CSc. vyštudoval Farmaceutickú fakultu UK v Bratislave. Po návrate z významných zahraničných pobytov v Belgicku a Kanade viedol od roku 2005 Katedru farmakológie a toxikológie na Farmaceutickej fakulte UK. V roku 2009 sa stal jej dekanom. V súčasnosti pôsobí ako vedúci Jednotky klinického výskumu v oblasti vnútorného lekárstva Lekárskej fakulty UK v Bratislave. V apríli 2020 sa stal generálnym riaditeľom Centra vedecko-technických informácií SR.

Zdroj: Fotky&Foto/IWetushko

Zdroj: Fotky&Foto/IWetushko

Viac k téme koronavírus: Najpravdepodobnejší pôvod, Útok na obličky, Dobrovoľná izolácia

Magnetizmus Slnka (Pýtame sa odborníkov)

Klasickou ukážkou prítomnosti magnetických polí v slnečnej koróne sú protuberancie. Sú to rozsiahle útvary chladnejšej plazmy (30 000 K) nachádzajúce sa v koróne, ktorá má teplotu milión K. Ako je možné, že existujú celé týždne a pritom sa v takomto horúcom prostredí bleskove nezohrejú a nevyparia? Je to preto, lebo sú chránené v magnetickom poli, ktoré ich nielen izoluje od horúceho okolia, ale aj podopiera vo výške, aby nespadli na slnečný povrch. Táto podporná sila magnetického poľa je naozaj obrovská, najmä keď si uvedomíme, že typická hmotnosť protuberancie je okolo 500 miliónov ton a má rozmer desiatky tisíc kilometrov, pričom gravitačné zrýchlenie na povrchu Slnka (príťažlivosť) je 273,95 m/s2.

Na porovnanie – na Zemi je to iba 9,81 m/s2. Moderná slnečná fyzika opustila klasickú predstavu, že homogénna protuberančná plazma sa kníše v statickej pružnej kolíske magnetického poľa. Pri pozorovaní s veľkým časovým rozlíšením sa ukázalo, že protuberancie sú extrémne dynamické útvary skladajúce sa z veľmi jemných vláken plazmy, medzi ktorými sú medzery. V súčasnosti sú preto protuberancie modelované magnetohydrodynamickými časovo závislými modelmi so zarátaním realistickej fyziky plazmy.

Erupcie na Slnku a následné výrony koronálnej hmoty sú najenergetickejšie procesy v našej slnečnej sústave. Erupcia je zložitý proces, pri ktorom dochádza k uvoľneniu obrovského množstva energie viazanej v magnetických poliach. Na vznik erupcie je potrebné, aby sa magnetické slučky v koróne vzájomne poprepletali natoľko, že celý systém už neudrží stabilnú rovnováhu a dôjde k tzv. rekonexii. To znamená, že slučky sa poprepájajú do inej konfigurácie, energeticky stabilnejšej, a prebytočné množstvo energie spôsobí mohutný výbuch.

Začiatok procesu prebieha vo veľmi malom priestore. Následne však spôsobí urýchlenie častíc, vyžiarenie obrovského množstva energie a rozrastie sa do veľkých rozmerov. Teploty dosahujú milióny stupňov, pozorujeme vysoko energetické röntgenové a gama žiarenie.

Často je plazma vyvrhnutá do medziplanetárneho prostredia a strháva so sebou aj magnetické pole. Proces štartu erupcie zatiaľ nie je detailne preskúmaný, pretože nemáme dostatočné priestorové, no najmä časové rozlíšenie na pozorovanie vzniku tohto javu odohrávajúceho sa v koróne na časovej škále niekoľko sekúnd.

Pred slnečnými fyzikmi stojí ešte mnoho úloh vo výskume slnečných magnetických polí, nielen čo sa týka odhalenia príčin dlhodobých zmien magnetických polí počas slnečných cyklov, ale aj prenikania magnetického poľa a energie z povrchu Slnka do väčších výšok či odhalenie presnej fyziky slnečných erupcií.

Eruptívna protuberancia pozorovaná z kozmu prístrojom Solar dynamic observatory, Zdroj: NASA/SDO

Eruptívna protuberancia pozorovaná z kozmu prístrojom Solar dynamic observatory, Zdroj: NASA/SDO

Mohlo by vás zaujímať aj: Einstein sa nemýlil, Nový typ pulzujúcich hviezd

Jedinečný podzemný ľadovec (Speleológia)

Trvalo zaľadnené jaskyne, ktoré sa nachádzajú do 50° severnej zemepisnej šírky a v nadmorskej výške do 1 000 m, patria medzi pozoruhodné až vzácne prírodné javy. Z tohto hľadiska patrí medzi najvýznamnejšie zaľadnené jaskyne na svete Dobšinská ľadová jaskyňa, ktorá je od roku 2000 súčasťou svetového prírodného dedičstva. V roku 2020 si pripomíname 150. výročie jej objavenia.

Dňa 15. júna 1870 sa E. Ruffíny v sprievode G. Langa, A. Megu a F. Fehéra odvážili zostúpiť do podzemia cez tajuplný otvor zvaný Ľadová diera, ktorý bol známy už oddávna. Dobšinská ľadová jaskyňa sa nachádza v južnej časti Národného parku Slovenský raj, jej vchod leží na severnom svahu Duče v nadmorskej výške 969 m. Slovenský raj sa zaraďuje medzi najvýznamnejšie krasové územia na Slovensku aj v strednej Európe. Sústavu krasových planín (Glac, Geravy, Skala, Pelc a Duča) a chrbtov zväčša oddeľujú kaňony, tiesňavy a rokliny. Nájdeme tu vyše 350 jaskýň.

Z vývojového hľadiska je Dobšinská ľadová jaskyňa súčasťou systému Stratenskej jaskyne, ktorý dosahuje dĺžku 23,6 km (tretia najdlhšia jaskyňa na Slovensku). Dobšinská ľadová jaskyňa meria 1 483 m, jej vertikálne rozpätie je 75 m. Koncom treťohôr a v starších štvrtohorách tvorila spolu so Stratenskou jaskyňou jednu súvislú jaskyňu, ktorá sa neskôr rozdelila rútením pod prepadliskom Duča. Dobšinskú ľadovú jaskyňu, spodnú časť jaskyne Duča a pokračujúcu časť Stratenskej jaskyne vytvoril vo vrchnom pliocéne paleotok Hnilca, ktorý pritekal spod neďalekej Kráľovej hole. Vtedajšia dolina Hnilca bola menej zahĺbená, jej dno bolo asi o 105 m vyššie ako v súčasnosti. Časť vôd z povrchového riečiska sa strácala do podzemia planiny Duča, ktorú tu budujú strednotriasové svetlé steinalmské a wettersteinské vápence stratenského príkrovu silicika. Ponorný paleotok prenikal pozdĺž zlomov, puklín a medzivrstvových plôch vápencov, pričom do podzemia splavoval množstvo štrkov. Tie sa usadzovali na podlahe drenážnych kanálov, v miestach sifónov sa kanály upchávali. Preto sa vápence rozpúšťali najmä na strope a na vyšších, sedimentmi nepokrytých častiach stien. V nadväznosti na dlhodobo stabilnú eróznu bázu paleotok Hnilca vytvoril úrovňovú chodbu so širokým zarovnaným stropom, ktorý zaberá aj hornú časť Dobšinskej ľadovej jaskyne vo výške 940 až 945 m n. m. Výsledky datovania štrkov pomocou kozmogénnych nuklidov 10Be a 26Al ukazujú, že do hornej časti Dobšinskej ľadovej jaskyne boli splavené pred 3,03±0,4 milióna rokov. Po neskoršom zahĺbení doliny sa vody Hnilca do jaskyne nedostávali.

Zjednodušený bočný rez zaľadnenou časťou Dobšinskej ľadovej jaskyne, prepadliskom a jaskyňou Duča, spracoval A. Droppa, 1956

Zjednodušený bočný rez zaľadnenou časťou Dobšinskej ľadovej jaskyne, prepadliskom a jaskyňou Duča, spracoval A. Droppa, 1956

Čo sa udialo vo výskume?

Dôvodom migrácie kosatiek je podľa novej štúdie ozdravenie kože.

Výskumníci vytvorili efektívne a lacné zariadenie, ktoré štiepi vodu na získavanie vodíkového paliva.

Vedci sa domnievajú, že na Marse tiekla pred 3,7 miliardy rokov voda v riekach.

V lesoch Európy miznú vzácnejšie druhy rastlín na úkor tých hojnejšie rozšírených. Tento vývoj môže súvisieť so zvýšenou depozíciou dusíka.

Mladá vedkyňa z Ostravskej univerzity pomenovala nový rod rias po Ostrave.

Nový rotačný detonačný raketový motor môže urobiť rakety ľahšími, úspornejšími a ohľaduplnejšími k životnému prostrediu.

Medzinárodný interdisciplinárny tím spochybnil štandardnú teóriu, že ryby sú schopné odhadnúť celkový smer skupiny.

Vedci vytvorili šesťuholníkový kremík schopný emitovať svetlo. V budúcnosti by mohol umožniť tisícnásobne vyššiu rýchlosť komunikácie medzi čipmi.

Nie každý môže letieť na Medzinárodnú vesmírnu stanicu (ISS), ale astronauti tvrdo pracujú na tom, aby priniesli zážitok na Zem. Na to slúži filmový projekt virtuálnej reality (VR) známy ako ISS Experience.

Najnovšie pozorovania ukázali, že koaly zaháňajú smäd olizovaním vody z kmeňov stromov.

Nová metóda datovania hrnčiarstva umožňuje archeológom aktualizovať prehistorické nálezy z celého sveta s pozoruhodnou presnosťou.

Tímu odborníkov sa s využitím množstva starých a nových údajov prvý raz podarilo komplexne zmapovať a jednotne klasifikovať celý lunárny povrch.

Čítajte viac...

Nové vydanie časopisu Quark nájdete v novinových stánkoch od 1. júla 2020. Ak nechcete premeškať už ani jedno číslo časopisu, objednajte si zvýhodnené tlačené alebo elektronické predplatné na www.quark.sk/predplatne/.

Pre aktuálne informácie a ďalšie zaujímavosti sledujte Quark na Facebooku www.facebook.com/casopisquark.

Zdroj: Quark

Súvisiace:

Hore
Noc výskumníkov 2020
Quark_11/2020
Aurelium - centrum vedy
Quark 25 rokov
banner záhrady
Zaujímavosti vo vede
V prvej polovici 19. storočia sa periodická tabuľka prvkov poriadne rozšírila.
Zistite viac