Népszabadság, 2011. január (69. évfolyam, 1-25. szám)
2011-01-15 / 12. szám
www.nol.hu NÉPSZABADSÁG • 2011. JANUÁR 15., SZOMBAT Hétvége•9 Ez történt tíz év alatt Több százmillió kilométerre is megbízhatóan működnek eszközeink, egyre többet tudunk génjeinkről és egyre inkább rá vagyunk utalva a mind nagyobb tudású számítógépekre. A XXI. század első évtizedének másik fontos hozadéka, hogy a hálózatok idejét éljük. Ötvös Zoltán A mögöttünk hagyott évtized átütő eredményei között mindenképpen meg kell említeni az űrkutatást. Lenyűgöző, hogy 2004 eleje óta működnek a marsi roverek. A Spirit és Opportunity nevű amerikai járgányok ez idő alatt bebizonyították, hogy a Mars felszínén valaha biztosan volt folyékony víz, így akár élet is lehetett a bolygón. Az Opportunity jelenleg is egy nagy kráter felé halad, a Spirit most épp lemerült akkumulátorokkal hallgat a dermesztő marsi télben, de irányítói hisznek feltámadásában. Egy házzal odébb jutott az amerikai Cassini űrszonda, amely a hátán cipelte az Európai Űrügynökség Huygens nevű leszállóegységét. A Huygens 2005 januárjában sikerrel landolt a Szaturnusz egyik holdján, a Titánon. Leszállása közben felvételeket készített a hold folyóvölgyeiről. A Cassini és a Huygens mérései alapján bebizonyosodott, hogy a Titánon metán, etán és propán alkotta tavak, folyók találhatók, melyek párolognak, majd eső formájában ismét feltöltődnek. így derült fény az egyetlen Földön kívül lévő naprendszerbeli folyadékciklusra. Sokkal többet tudunk a Naprendszeren kívüli világról is. Természetes módon megmozgatja az ember fantáziáját, ha arról hall, hogy egy távoli csillag körül bolygót érzékeltek. Bár a kilencvenes évekig kellett várnunk az első Naprendszeren kívüli bolygó felfedezésére - 1999 végéig mindössze kéttucatnyiról tudtunk, ma már közel ötszáz ilyen égitestet, úgynevezett exobolygót ismerünk. 2010-ben találtunk olyan exobolygót, amelyen akár élet is lehet, de az igazi áttörést ezen a téren 2011 első felére várják. Az előbbi eredmények is igazolják a Science magazin szerzőinek 2010. decemberi értékelését, hogy az utóbbi tíz év kutatásaiban két fontos trendet figyelhetünk meg: rengeteg új adat vált elérhetővé, illetve a kutatók hálózatokba szerveződve dolgoznak. Ezt kiegészíthetjük azzal, hogy a rengeteg adat feldolgozásához, kezeléséhez a korábbinál jóval jobb számítógépek kellettek. Olyan számítógépek, amelyek rendelkeznek a megfelelő számolókapacitással. Ezek néha nem egy-egy szuperszámítógépet, hanem a szuperszámítógépek hálózatát jelentik. A CERN laboratóriumának részecskegyorsítója, a Nagy Hadronütköztető adatainak kezelésére összekötötték a CERN és társintézményeinek teljes számítógépes kapacitását. Ez a hálózat azt is lehetővé teszi, hogy az adatokhoz egyszerre több ezer kutató is hozzáférhessen, akik így nem külön-külön, hanem együtt képesek elemezni a mérési eredményeket. A hálózatkutatás egyik legelső példája volt, amikor a fizikusok olyan jelenségekre kezdtek el matematikai modelleket alkalmazni, amelyeket korábban a szociológusok írtak le. A hálózatkutatás egyik megalapozója Barabási Albert-László, aki szerint könnyedén feltérképezhető, hogy ki milyen honlapokat látogat, kikkel tart kapcsolatot. A mobiltársaságok ugyancsak ismerik, hogy mikor merre járunk, kikkel beszélgetünk. A bankok meg azt tudják, hogy mikor és mit vásárolunk. A felhőkarcolók nem működnének, ha a különböző hálózatoknak nem lenne belső rendje. Túl nagyok, túl bonyolultak a véletlenszerűséghez. Barabási munkatársaival rájött, hogy a különböző hálók matematikai módszerekkel könnyen leírhatók, illetve arra is, hogy a különböző hálók nagyon hasonló módon viselkednek, legyen szó az emberek közötti vagy a molekulák közötti kapcsolatokról. A hatalmas adattömegek hatékony és gyors elemzése a genomika számára is hatalmas előrelépést jelentett. Emlékezhetünk, hogy 2000 elejére készült el az emberi géntérkép. A munka mértékét jelzi, hogy a DNS-t alkotó 3,1 milliárd kémiai vegyület helyes sorrendbe állítását végezték el a géntérképezők. Az azóta eltelt évtizedben a huszonötezer génből számosnak már sikerült megfejteni a sejten belüli szerepét, de a többségről nem tudjuk, hogy pontosan mi is a feladata. Emiatt az emberi géntérkép most még nem sokkal több, mint egy betűtenger. Ahhoz, hogy nagyszámú génminta megismerhető legyen, olcsó és nagy sebességű, a DNS bázissorrendjét meghatározó úgynevezett szekvenálási eljárás kifejlesztésére van szükség. A cél az, hogy tíz éven belül ezer dollár alá szorítsák le egy ember teljes DNS-állományának meghatározási költségét: ez 2004-ben még 10 millió dollárba került. Az őssejtekről is egyre többet tudunk, de e tudás gyakorlati haszna korlátozott. A széles körű gyakorlatban eddig csak a szöveti őssejtek felhasználásának egy bizonyos válfaja, a csontvelő-átültetés terjedt el. Előrehaladott klinikai kísérletek folynak a csontvelőből, illetve a köldökzsinórból származó őssejtek alkalmazására szívós érbetegségek kezelésében. A gyógyítás terén az utóbbi években egyre több eredményt szállít a nanotechnológia - parányi robotok segítségével világos és apró részletekbe menő képet lehet kapni a betegek belső szerveiről. A „nanobot”-ok a polipok vagy gyulladások felderítésében a béltraktusban használatosak, s akár abban is, hogy éppen oda és csak oda juttassák el a gyógyszereket, ahol szükség van rájuk. Egy különleges kutatási terület, a teleportálás is meghökkentő eredményeket hozott. Ha nem is tartunk ott, mint a Star Trek filmekben, de apró eredményeket már elértünk. 2002-ben az Ausztrál Nemzeti Laboratórium kutatói fénynyalábot „tüntettek el”, majd a nyaláb másutt jelent meg. A következő lépésben atomok teleportálását valósították meg: Innsbruckban kalcium-, Coloradóban berilliumionokkal. Koppenhágában dán és német kutatók 2006-ban fényimpulzussal továbbítottak egy makroszkopikus test kvantumállapotairól szóló információt egy másik makroszkopikus testnek. Az elmúlt évtized számos új eredményt hozott, kitágította ismereteinket, új perspektívát tárt fel és megannyi megválaszolásra érdemes kérdést tett fel. Két nanorobot egy évben (fantáziarajz), a Spirit marsjáró és az emberi genom betűtengere A Nap és az éghajlatváltozás A Föld egy a Nap körül keringő égitestek között, központi csillagunk fényt és meleget ad számunkra. Nem véletlen tehát, hogy a klímaváltozás okainak vizsgálatánál figyelembe kell venni éghajlatunkra gyakorolt hatásait, különösen a most kezdődő és jövőre tetőző naptevékenység idején. Horvai Ferenc A Föld és számos más bolygó légkörét tanulmányozva egyértelműnek tűnik, hogy a világűrből érkező elektromágneses és részecskesugárzás (együttes néven kozmikus sugárzás) alapvetően befolyásolhatja az atmoszféra működését. A légköri rendszerekre a legnagyobb hatást a legnagyobb energiakibocsátó égitest, a Nap okozza. Ez mindennapjainkban a legszembetűnőbb módon úgy nyilvánul meg: nappal melegebb, éjjel hidegebb van. De persze a folyamat ennél bonyolultabb. A Föld légkörére a napsugárzás szinte minden téren kihat. Az, hogy bolygónk közel gömb alakjából következően nem éri mindenütt egyenlő mértékű sugárzás az atmoszférát, légnyomáskülönbséghez vezet a különböző területek felett. Ahol a légkört erősebb sugárzás éri, ott az jobban felmelegszik, alacsonyabb nyomású régiót hozva létre. A nyomáskülönbséget a légköri szelek, a különböző magasságokban megfigyelhető légáramlatok igyekeznek kiegyenlíteni. A szélsebességre mindemellett bolygónk forgása, tengelyének dőlésszöge és domborzata is kihat, így egy igen bonyolult, még sokáig tanulmányozandó légköri áramlási rendszer alakul ki. Ha a Föld nem forogna tengelye körül, az Egyenlítőnél felemelkedő meleg levegő a pólusok felé áramolna, miközben folyamatosan hűlne. A pólusoknál ezért leereszkedne, s a felszínhez közelebbi magasságokban térne vissza az egyenlítőhöz. Bolygónk forgása miatt azonban a meleg levegő nem egyenesen áramlik a pólusok felé, s már alacsonyabb szélességeken leereszkedik, így a különböző szélességek között több légköri cella jön létre. Ez a felszíntől 10-15 kilométeres magasságig terjedő troposzféra sajátja. Egyegy cella találkozási sávjában, a troposzféra felső zónájában, a szélességi körökkel közel párhuzamos haladású, ún. futóáramlások alakulhatnak ki. A futóáramlások közül a pólusokhoz közelebbi (az ún. poláris futóáramlás) akár az egész bolygót körbeérheti. A troposzféra fölött található, körülbelül 50 km-es magasságig terjedő sztratoszféra intenzív sugárzásnak van kitéve, melynek talán legismertebb velejárója az ózonréteg kialakulása. Az ultraibolya sugárzás hatására a kétatomos oxigén egy-egy szabad oxigénatomra bomlik. Az oxigénatom aztán egy másik kétatomos oxigénnel találkozva háromatomos oxigénmolekulát, vagyis ózont hoz létre. Az ózont az UV-fény szintén felbontja egy szabad oxigénre és egy kétatomos oxigénre - ez a folyamat segít csökkenteni a felszínre jutó ultraibolya sugárzás erősségét. Az ENSZ által létrehozott Meteorológiai Világszervezet, valamint a szintén az ENSZ által indított Környezetvédelmi Program 1988-ban Éghajlatváltozási Kormányközi Testületet (Intergovernmental Panel on Climate Change, IPCC) állított fel, amely azóta is különböző tanulmányokban igyekszik feltárni az éghajlatváltozás emberi és természeti okait. Az IPCC a meteorológiai és más légkörkutató műholdak, ballonok és földi megfigyelések adatainak feldolgozása alapján ma már a világűrből érkező sugárzás atmoszférára gyakorolt hatásait is figyelembe veszi az éghajlatváltozás vizsgálatakor. Mai ismereteink szerint ezek a „külső” hatások három fő csoportba sorolhatók. Az UV sugárzást a sztratoszféra jelentős részben elnyeli, így növelve a sztratoszféra hőmérsékletét. Ez a felmelegedés légnyomáskülönbséghez, végső soron pedig a sztratoszferikus szelek erősödéséhez vezet. Ezek a szelek hatással vannak a troposzféra időjárására is azzal, hogy erősítik a futóáramlásokat. A Nap mágneses pólusai 11 évenként felcserélődnek, ami a naptevékenység 11 éves periódusa is egyben: ún. naptevékenységi minimumban egyáltalán nem vagy csak alig figyelhető meg napfolt csillagunk felszínén, s napkitörések is kevesebbszer fordulnak elő. Ekkor a Nap összenergia-kibocsátása mintegy 0,1 százalékkal kisebb mint naptevékenységi maximumban. Minimumban a sztratoszférába csökkent intenzitással jut az UV sugárzás, a sztratoszferikus szelek gyengébbek, s a futóáramlások is lelassulnak. E változások velejárói időnként akár extrém időjárási jelenségek is lehetnek. A troposzféra időjárásának megváltozásához tehát ilyenkor a sztratoszferikus szelek erősségének változása vezet, vagyis a folyamat a magasabb légréteg irányából az alacsonyabb felé, felülről lefelé hat. Ezzel ellentétes irányú az alulról felfelé terjedő hatás. Alapja, hogy a légkörön áthatoló látható fény felmelegíti az óceánok vizeit. Ez a felmelegedés a trópusok közelében a legjelentősebb, ahol már észrevehető módon nő a víz párolgásának üteme, így hatalmas zivatarok keletkeznek, melyek pl. az esőerdők számára biztosítják a szükséges csapadékmennyiséget. Naptevékenységi maximumkor az óceánok több energiát nyelnek el, így végső soron a zivatarok is gyakoribbá válnak. A harmadik „külső” hatás szintén az esőzések gyakoriságában nyilvánul meg. A Napból származó töltöttrészecske-sugárzás, az ún. napszél, bizonyos mértékben eltéríti a Naprendszeren kívülről származó ún. galaktikus kozmikus sugárzást. A kutatások szerint a légkört mégis elérő galaktikus sugárzás hozzájárulhat a felhők, felhőrétegek elektromos feltöltődéséhez. Ezáltal ezekben a felhőkben könnyebben alakulhatnak ki a nagyobb vízcseppek, ami esőzéshez, s így a felhők élettartamának lerövidüléséhez vezet. Naptevékenységi maximumban erősebb, minimumban gyengébb a napszél intenzitása, azaz több, illetve kevesebb ionizáló kozmikus sugárzást képes eltéríteni. A folyamatok megértése érdekében a szakemberek a mért adatok alapján a jelenségeket leíró modellt dolgoznak ki, melyet aztán földi kísérletekkel ellenőriznek. Az IPCC az éghajlatváltozással foglalkozik, ám a pontos modellek kidolgozásához az atmoszféra változásával járó valamennyi kölcsönhatást ismerni kell. S minthogy a légköri jelenségek nagy részéért a világűr hatásai tehetők felelőssé, a szakembereknek ezt is komolyan kell vizsgálniuk. Bár a kutatók nem jutottak még konszenzusra abban, hogy a „külső” hatások befolyásolják-e, s ha igen, mennyire a klímaváltozást, az IPCC szerint a felmelegedésért öt százaléknál kisebb részesedéssel vehetnek részt. A maradék 95 százalék okozója pedig bizonyára nem kis hányadban maga az ember. Forrás: NewScientist / Népszabadság-grafika