Das Jahr in der Wissenschaft: 1999 - - Technik - 2020

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Anonim
Wenn man nach den jüngsten Schlagzeilen urteilte, näherte sich die Wissenschaft dem Ende des Jahrtausends nicht auf einer Sternnote. Hoffnungen auf neue Entdeckungen über den Roten Planeten wurden geweckt, als drei Sonden - Mars Climate Orbiter, Deep Space2 und Mars Polar Lander auf mysteriöse Weise verstummten. Und das Hubble-Weltraumteleskop musste den fernen Kosmos im Auge behalten, als ein Gyroskop ausfiel, da eine Reparaturmission des Space Shuttle anstand.

Aber diese Ereignisse, so traurig sie auch waren, sind nur ein Teil des Bildes. Rückblick auf das letzte Jahr der 20th Jahrhundert ist klar, dass 1999 weit von einer Pleite entfernt war. In fast allen Bereichen gab es einige Durchbrüche, die durch die stetige Anhäufung von Wissen unterstrichen wurden.


MARS MAPPED

Trotz der Rückschläge sondiert das Weltraumfahrzeug weiterhin das Sonnensystem und lotet den Kosmos. An Spekulationen über den Weg ins Weltall, von Luftatmungsmaschinen und Weltraumballons bis hin zu ultraleichten Segeln, gab es nicht genug. Die Wissenschaftler setzten die Debatte fort, ob Roboter oder Menschen überhaupt erst den Weltraum erforschen sollten, und überlegten, wie die Menschheit unter den Sternen Geld verdienen könnte. Hier auf der Erde, einen Web-Guide zum Erkunden anderer Welten zusammengestellt.

Zu diesem Zweck blieb die Besiedlung des Mars ein fernes Ziel. Der 1996 vorgestellte Mars Global Surveyor hat in diesem Jahr endlich die ersten detaillierten Karten der Marsoberfläche fertiggestellt. Sie enthüllen eine exotische und extreme Landschaft, die unseren Heimatplaneten im Vergleich ziemlich fad erscheinen lässt. Die spektakuläre Marslandschaft umfasst einen sechs Meilen tiefen Krater, der die Hälfte der USA verschlucken könnte, und einen toten Vulkan, der sich auf 17 Meilen erhebt.

Das Raumschiff sendet auch tägliche Wetterberichte zurück, die anzeigen, dass der Mars weit davon entfernt ist, eine tote Welt zu sein. Seine Kamera hielt riesige Staubteufel fest - ähnlich wie unsere Tornados - und lieferte den Beweis, dass die Sanddünen auf dem Mars immer noch von Winden geprägt werden. Bilder der nördlichen Polarregionen enthüllten wässrige Gewitterwolken, die den Beginn des Falls markieren. Kürzlich berichteten Forscher, die die Topographie des Planeten analysierten, über überzeugende Beweise dafür, dass eine flache Ebene tatsächlich den Standort eines alten Meeres markiert.


APOLLO ERINNERT

Nachdem die Mission um zwei Jahre verlängert worden war, um die Monde des Jupiters zu beobachten, vollendete die unerschrockene Galileo-Sonde erfolgreich einen riskanten Vorbeiflug des turbulenten Mondes Iup. Es segelte nur 380 Meilen über der Oberfläche und lieferte einige der bisher schärfsten Bilder des vulkanisch aktivsten Körpers im Sonnensystem. Die neuen Bilder, die am 19. November von der NASA veröffentlicht wurden, enthüllten eine feurige Landschaft mit kolossalen Lavaströmen, ausgedehnten Lavaseen, aufragenden und zusammenbrechenden Bergen und über 100 aktiven Vulkanen.

Abgesehen von den einzelnen Planeten setzten andere Astronomen ihre Bemühungen fort, das gesamte Universum zu kartieren und die Frage zu beantworten, ob der Raum endlich ist.

Das vergangene Jahr war auch eine Zeit für Weltraumhistoriker. Der 20. Juli war der 30. Julith Jahrestag der ersten bemannten Landung von Apollo auf dem Mond, als Neil Armstrong die Stimme der Lautsprecher der NASA - Mission Control in Houston knackte: "The Adler ist gelandet. "Und die unglückselige und umstrittene Weltraumkapsel Liberty Bell 7 wurde fast genau 40 Jahre nach ihrem Untergang im Atlantik aus ihrem wässrigen Grab gehoben, nachdem sie den ersten Astronauten, Gus Grissom, in einer historischen ersten Umlaufbahn des Atlantiks getragen hatte Erde.

Das Hubble-Weltraumteleskop sendete für einen Großteil des Jahres einen Strom spektakulärer Bilder zurück. Zu den faszinierenderen Erkenntnissen gehörte, dass das Universum scheinbar voll von "Gravitationslinsen" ist, die 1936 von Albert Einstein vorhergesagt wurden. Diese Verzerrungen, die von massiven Objekten im Weltraum (Galaxien und schwarzen Löchern) erzeugt werden, erzeugen Spiegelungen von noch weiter entfernten Objekten im Kosmos.

Darüber hinaus hat Hubble mit der perfekten Markteinführung von Chandra im Juli einige Unternehmen in den Orbit gebracht. Dieses "Great Observatory" der NASA sieht den turbulenten Kosmos in den Röntgenwellenlängen. Weniger als einen Monat, nachdem er seine endgültige Umlaufbahn erreicht hatte, schickte Chandra atemberaubende Bilder gigantischer Sternexplosionen und mächtiger Röntgenstrahlen, die 200.000 Lichtjahre von weit entfernten Quasaren in den intergalaktischen Raum sprengten. Mitte Dezember erlebte das umlaufende Teleskop einen seltenen Einblick in Röntgenstrahlung aus den frühen Phasen einer Supernova, eines der gewalttätigsten Ereignisse in der Natur. Obwohl von optischen Astronomen mehr als tausend Supernovae beobachtet wurden, wurde das frühe Röntgenglühen der Explosionen in weniger als einem Dutzend Fällen festgestellt.


RÖNTGENSTRAHL-KOSMOS

Ein weiteres Augenmerk auf den Kosmos, das 1991 gegründete Compton Gamma-Ray Observatory, zeichnet das vorübergehende Nachleuchten eines mysteriösen Gammastrahlenausbruchs auf. Der GRB 990123 war einer der energischsten und am besten beobachteten Gamma-Bursts aller Zeiten - er emittierte in weniger als ein paar Sekunden eine Bösenergie, die dem Zehntausendfachen der von unserer Sonne in den letzten fünf Milliarden Jahren freigesetzten Energie entspricht . Wie die Blitzlichtlampen von Paparazzi treten im ganzen Universum immer wieder Gammastrahlenausbrüche auf; ungefähr eine am Tag, aber ihre Herkunft bleibt schwer fassbar.

Die Arbeit bodengestützter Astronomen wurde jedoch nicht durch die vom Orbit ausgestrahlten Bilder überschattet. Im Juni enthüllten Astronomen die ersten Bilder des neuen Gemini North Observatory in der Nähe des Gipfels von Mauna Kea auf Hawaii. Dank des immensen Auflösungsvermögens des 8 Meter breiten Teleskops, das zeitweise die des Hubble-Weltraumteleskops übertrifft, gehören sie zu den schärfsten Infrarotaufnahmen, die je produziert wurden. Inzwischen haben Astronomen der Wide Field Imager, einer 67-Millionen-Pixel-Digitalkamera am europäischen La Silla-Observatorium in den chilenischen Anden, atemberaubende Aufnahmen von zwei weit entfernten Nebeln veröffentlicht. Das Keck-Teleskop, ebenfalls auf Mauna Kea, zeichnete Bilder eines merkwürdigen Sterns namens Wolf-Rayet 104 auf, der wie ein kosmischer Rasensprinkler einen überhitzten Gasstrahl ausstößt.

Darüber hinaus sah unser Platz im Kosmos ein wenig weniger einsam aus, als Astronomen fortwährend verräterische Wackelbewegungen in fernen Sternen bemerkten, die auf das Vorhandensein von Planeten hindeuteten, einschließlich der Entdeckung, dass ein nahe gelegener Stern, der als Upsilon Andromedae bekannt ist, wie unser Sol, Sport treibt ein Trio von Planeten. Im Dezember berichtete ein Team von Astronomen, die mit dem Keck-Teleskop in Hawaii die Galaxie durchsuchten, über die Identifizierung von sechs neuen Planeten, die nahe Sterne umkreisen, und erreichte damit die Gesamtzahl auf 28. Alle extrasolaren Planeten wurden innerhalb der letzten fünf Jahre gefunden. Und diese Neuankömmlinge haben wahrscheinlich ein Merkmal unserer neun Nachbarn: Migration

Erdgebundene Astronomen - Amateure und Profis gleichermaßen - bekamen ein seltenes Vergnügen, als im August eine totale Sonnenfinsternis durch Europa zog. Im November produzierte der Leonid-Meteorschauer ein spektakuläres Feuerwerk für Himmelsbeobachter.

Die Forscher fanden einige verlockende Hinweise auf den Ursprung des Lebens. Auf dem Treffen der American Physical Society im März berichteten Wissenschaftler, dass unsere Zusammensetzung aus komplexen Molekülen auf der Basis von Kohlenstoff und Wasserstoff kein Zufall ist und dass Vorläufer der charakteristischen Chemie des terrestrischen Lebens offenbar im fernen Raum zu finden sind. Tatsächlich wirbeln viele organische Moleküle in fernen Staub- und Gaswolken in unserem Kosmos ab.


KÜSSEN COUSIN?

Dann gibt es natürlich Wasser, das mehr als 70 Prozent des Gewichts lebender Organismen ausmacht und eine Reihe einzigartiger Eigenschaften aufweist, die es zum stabilisierenden Einfluss auf das globale Klima und zum Schlüssel zum Leben selbst machen. Der Schlüssel liegt anscheinend in der Wechselwirkung zwischen den Bindungen, die die Atome im Wassermolekül zusammenhalten, und den viel schwächeren Bindungen, die als Wasserstoffbrücken bezeichnet werden, die der Klebstoff sind, der Gruppen von Wassermolekülen zusammenhält.

Ein weiteres Rätsel - als Sauerstoff als führendes Gas im lebenserhaltenden System der Erde debütierte - wurde vor 1,2 Milliarden Jahren zurückgedrängt, der Zeit, als das früheste Landleben im Fossilienbestand auftauchte. Forscher des Astrobiology Research Center der Pennsylvania State University haben Beweise dafür vorgelegt, dass es vor 2,3 Milliarden Jahren auf der Erde reichlich Sauerstoff gab.

Einige unserer Evolutionsideen wurden 1999 revidiert. 1993 wurde in Afrika ein bemerkenswert gut erhaltenes, etwa 15 Millionen Jahre altes Hominiden-Skelett entdeckt. Jetzt hilft die Analyse der Knochen von KNM-TH 28860 den Paläontologen, die Haare zu stutzen Miozänaffen von denen, von denen wir abstammen. Und es gibt mehr Beweise dafür, dass Neandertaler keine vom modernen Menschen getrennte Spezies waren, aber wahrscheinlich nahe Verwandte, die doch gar nicht so verschieden waren.


FALTENDE PROTEINE

Beweise aus einer Höhle in Vindija, Kroatien, zeigen, dass Neandertaler und der moderne Mensch seit mindestens sechs Jahrtausenden in Mitteleuropa koexistiert haben müssen. Die dort entdeckten Schädel sind zwischen 28.000 und 29.000 Jahre alt, verglichen mit den neuesten Erkenntnissen aus 33.000 bis 34.000 Jahren für Neandertaler-Überreste in Spanien. Interessanter, als blutige Feinde zu sein, handelten die beiden Gruppen offenbar miteinander - und haben sich vielleicht sogar vermischt.

Es scheint auch, dass Menschen Wörter mit dem modernen Alphabet viel früher geschrieben haben als bisher angenommen. Eine kürzlich entdeckte Inschrift auf einem Felsen in einem Wüstental des heutigen Südägyptens weist darauf hin, dass das erste Alphabet - aus dem sich alle modernen Alphabete entwickelt haben - wahrscheinlich in Ägypten erfunden wurde und nicht, wie bisher angenommen, in der Levante-Region. was ist jetzt Syrien, Libanon und Israel. Bislang glaubten Gelehrte, dass der Urvater des geschriebenen Hebräisch, Arabisch, Griechisch - praktisch alle Alphabete, einschließlich unseres - im 17. Jahrhundert v. Chr. Erfunden wurden. Die Inschriften in Ägypten weisen nun auf einen Ursprung im Jahre 1900 vor Christus hin.

Auch die Dinosaurier wurden ein wenig überarbeitet. In den letzten Jahren haben eine Reihe von Paläontologen skeletonale Beweise dafür vorgelegt, dass Saurier warmblütig und aufkeimend waren und die wahrscheinlichen Vorfahren moderner Vögel waren. Aber diese kuschelige Theorie kann nicht fliegen. Der Wirbeltier-Paläobiologe John A. Ruben von der Oregon State University ist der Meinung, dass Dinosaurier eher Komodo-Drachen als Nymphensittichen ähneln.


MENSA-MAUS

Ein Rätsel der Flucht - was die Hummeln in der Luft hält - wurde von Michael Dickinson gelöst, einem Assistenzprofessor für integrative Biologie an der University of California in Berkeley. Er baute einen vergrößerten Satz von Roboterflügeln, der den Insektenflug in einem Mineralölbad kopierte und die von ihnen erzeugten Kräfte maß. Der eindrucksvollste Flug des Jahres war jedoch eindeutig die weltweite Ballonsage von Bertrand Piccard und Brian Jones. Während des morgendlichen Vormittags des 21. März stiegen sie in die Geschichtsbücher ein, als ihr Ballon Breitling Orbiter 3 mit einer Geschwindigkeit von 130 Meilen pro Stunde in einer Höhe von 36.000 Fuß über eine unsichtbare Ziellinie bei 9 Grad 27 Minuten westlicher Länge in Mauretanien fuhr. Die nächste Herausforderung? Vielleicht eine Weltumsegelung an Bord moderner Zeppeline.

Die Biotechnologie war weiterhin umstritten. Es gab Gerüchte, dass geklonte Menschen unmittelbar bevorstanden. In einer Sonderausgabe von Einige Wissenschaftler haben darüber nachgedacht, wie nahe sich eine bionische Zukunft befindet - eine, die mit Transplantaten, muskelaufbauenden Impfstoffen, mit Maschinen ausgestatteten Köpfen und geklonten Menschen gefüllt ist. Klingt zu fantastisch? Bedenken Sie, dass die Wissenschaftler von Princeton in diesem Jahr eine Sorte super intelligenter Mäuse durch Manipulation eines einzelnen Gens geschaffen haben.

Zu den unmittelbareren Themen im Bereich der Biotechnologie gehörte die anhaltende Debatte über gentechnisch veränderte Pflanzen. Zunehmend lautstarke Gegner begannen, die Weisheit der Veränderung von Nahrungsmittelpflanzen mit Pestizid produzierenden Genen in Europa und den Vereinigten Staaten in Frage zu stellen.

Dank fortschrittlicher Bildgebungs- und Modellierungstechniken konnten die Wissenschaftler wichtige biologische und chemische Prozesse noch klarer betrachten. Forscher der Arizona State University veröffentlichten die ersten echten Bilder von Atomorbitalen in einem Kristall namens Cuprit. Hauptautor J.M. Zuo: "Es ist ein direkter experimenteller Beweis für das Quantenmodell." Und Nahaufnahmen von Ribosomen helfen zu erklären, wie diese winzigen Organellen, wie hocheffiziente Fabriken, alle Proteine ​​herstellen, um das Leben aus einfachen genetischen Vorlagen zu erhalten. Ein anderes Rätsel - wie sich Proteine ​​zu komplizierten Formen zusammenfügen, die ihre Funktion beeinflussen, wird von einem Supercomputer angegangen, der einen mathematischen Algorithmus ausführt, der von Jonathan King vom Massachusetts Institute of Technology und Sorin Istrail von Sandia National Laboratories entwickelt wurde. Dank fortschrittlicher Bildgebung können Forscher menschliche Embryonen besser visualisieren.


MOLEKULARMOTOR

Andere Forscher versuchen, die Maschinerie der Zellen zu bedrängen, um eine neue Generation winziger Maschinen herzustellen, die nützliche Arbeit im Körper leisten könnten. In der Tat hat Atomtechnik in letzter Zeit einen langen Weg zurückgelegt. Wissenschaftler der Cornell University haben eine molekularbasierte Engine nach denen in Zellen strukturiert, die bakterielle Zilien bewegen oder Energie durch Membranen transportieren. Die Wissenschaftler fanden ihren molekularen Stator und Rotor in Form eines allgegenwärtigen Moleküls, dem Enzym ATPase.

Auch in der Elektronik und im Computer treibt die Miniaturisierung von Komponenten die Informations- und Kommunikationsumdrehungen weiter voran. Peter Gammel und seine Kollegen von Bell Labs / Lucent Technologies verwendeten die neuen Methoden der Mikrobearbeitung, bei denen Computerchips zum Ausbilden und Aufbau mikroskopischer Strukturen auf Siliziumwafern verwendet werden, drei der kritischen Geräte eines Mobiltelefons auf Lilliputian-Größe Dadurch können alle Komponenten eines Telefons auf einem einzigen Chip aufgebaut werden. Andere Forscher von Bell Labs produzierten kürzlich einige der kleinsten und schnellsten Transistoren aller Zeiten. Das beweist, dass das Moore-Gesetz zumindest jetzt weitergeht.

Der Wettlauf um Hochgeschwindigkeitsdaten zu Hause - sei es über Kabel, Twisted Pair, Glasfaser, Satelliten oder drahtlose Technologie - wurde fortgesetzt. Und mit welchen Modi auch immer Sie gewinnen werden, erhalten wir alle besseren Zugriff auf das Web der zweiten Generation, XML-Seiten und verbesserte Suchmaschinen.

Daher strömt der Strom neuer und aufregender Daten weiterhin aus dem Labor. In der Tat so sehr, dass einige Wissenschaftler besorgt sind, dass sie alle neuen Informationen sortieren und verstehen können. Beispielsweise erfassen die Detektoren des CERN Particle Collider in der Schweiz jedes Jahr 1 Petabyte Daten - mehr als das 1000-fache aller Wörter in der Library of Congress. Aber andere bereiten sich bereits auf das neue Jahrtausend vor. Sie erstellen riesige, skalierbare Datenbanken, die auf Computern auf der ganzen Welt untergebracht sind und über das Internet miteinander verbunden sind. Jeder Forscher, der Zugriff auf das World Wide Web hat, kann diese Server mit spezifischen Suchanfragen abfragen und die grafischen Daten innerhalb von Sekunden auf dem Computerbildschirm anzeigen.

Also bleibt gespannt. Wenn es sich bei unseren Seiten um Hinweise handelt, steht das Beste der Wissenschaft noch aus. Der renommierte Physiker Steven Weinberg hatte die Vereinigung der Physik bis 2050 vorausgesagt, und wir können sicher sein, im nächsten Jahrhundert viel unerwartete Wissenschaft zu lernen.