Naučni događaji 2014.

Tradicionalna godišnja lista Elementarijuma predstavlja događaje iz sveta nauke koji su tokom 2014. godine izazvali najveću pažnju...

Priredili: I. Horvat, T. Marković, B. Klobučar, S. Bubnjević

Nakon uzbudljive godine – prvog sletanja na kometu, neuspelog lova na talase sa početka vremena, borbe sa velikim epidemijama i diskusije o klimatskim promenama – moglo bi se učiniti kako nauka zauzima bolje mesto u društvu nego što je bio slučaj ranijih godina. Simbolično, u poznatom suđenju sedmorici iz Akvile, italijanski sud je krajem 2014. oslobodio sedam naučnika koji su prethodne dve godine gonjeni jer nisu na vreme predvideli razorni zemljotres. Ovaj proces, svojevremeno kritikovan kao inkvizija za naučnike, preokrenuo se protekle godine u korist nauke.

Istovremeno, prošlo je prvih godinu dana otkad je pokrenut Horizont 2020, najveći fond za finansiranje nauke u Evropi, dok su širom sveta najavljeni i drugi konkretni, izdašno finansirani naučni poduhvati. Naučnici su konsultovani kao nikada ranije povodom klimatskih promena, a njihovo mišljenje je uvaženo na raznim stranama.


Nažalost, ni sujeverje, teorije zabluda, pseudonauka i druge tome slične pojave ništa nisu izgubile na snazi. Stanje u kom naučnici rade širom sveta nije dramatično bolje. Naprotiv. No, ugled nauke u medijima je ipak u porastu, kako globalno tako i u Srbiji. I mada su neka od najznačajnijih naučnih postignuća sasvim nevidljiva javnosti, primetno je da „naučne vesti“, ako su se probile do novinara, dobijaju sve značajniji prostor i u konvencionalnim masovnim medijima.

Šta je izazvalo najviše pažnje u 2014?                                                   

1. Sletanje na kometu

Prvi put u istoriji, nakon deset godina, pet meseci i četiri dana putovanja, jedan ljudski uređaj je 12. novembra 2014. godine uspeo da sustigne kometu tokom njenog orbitiranja kroz Sunčev sistem, napravivši ogroman pomak u istraživanju svemira.

U pitanju je sonda pod nazivom Rozeta, koju je Evropska svemirska agencija, ESA, pre više od decenije lansirala u svemir kako bi detaljno istražila površinu komete 67P/Churyumov–Gerasimenko.

Tokom oko 6,4 milijarde kilometara dugog puta, koji je morala da prevali kako bi se približila 67P, sonda Rozeta je tri puta obišla oko Zemlje i jednom oko Marsa. Zahvaljujući takozvanoj gravitacionoj praćki, Zemlja i Mars su na ovaj način pomogli da Rozeta dobije dovoljno ubrzanje za sustizanje komete.

Neposredno pred susret sa kometom, letelica je izdržala seriju manevara da bi smanjila brzinu i bezbedno se približila objektu. Nakon toga usledilo je sletanje robota opremljenog naučnim instrumentima.

Fili je robot težak 100 kilograma oblika kutije, koji se nalazio na svemirskoj letelici Rozeta do susreta sa kometom 67P/Churyumov–Gerasimenko. Sastoji se iz osnovne ploče, instrumentske platforme i poligonalne „sendvič“ konstrukcije, koje su izgrađene od ugljeničnih vlakana. Takođe, sadrži i solarne ćelije ispod kojih se nalaze neki podsistemi i instrumenti. Još jedan važan deo konstrukcije su harpuni, „kuke“ koje imaju ulogu da pričvrste Filija za površinu komete.

ESA stručnjaci potvrdili su da je Fili sleteo na kometu. Nažalost, harpuni se nisu aktivirali kada ju je prvi put dotakao, nakon čega se odbio od površine i počeo da se rotira. Mada konačna lokacija spuštanja nije mnogo udaljena od planirane, Fili je sleteo u osenčeni deo, zaklonjen liticom. To mu je onemogućilo da sakupi dovoljno Sunčeve svetlosti i napuni baterije, pa je zaspao nakon samo dva dana provedena na kometi, što ga nije sprečilo da ispuni 80 odsto svojih zadataka.

Pretpostavljalo se da pokušaj analize tla dopremljenog sa komete nije bio uspešan. Međutim, stručnjaci iz DLR-a, nemačkog vazduhoplovnog centra, koji rade na COSAC instrumentu, potvrdili su da su pronađene materije organskog porekla. Druge analize su pokazale da je površina komete uglavnom vodeni led prekriven tankim slojem prašine.

Ipak, prema poslednjim podacima koje je ESA objavila, voda sa komete ne podudara se sa vodom sa Zemlje. Katrin Eltveg sa Univerziteta u Bernu u Švajcarskoj, sa svojim timom vrši analizu uzoraka, mereći količinu deuterijuma u vodi i upoređujući je sa količinom običnog vodonika. Istraživanja su pokazala da vodonikovog izotopa ima oko tri puta više u vodi sa komete, nego u zemaljskoj.  Ovo otkriće dovelo je do zabune, pošto je odnos deuterijuma i standardnog vodonika u vodi na drugim kometama sličan njihovom odnosu na Zemlji. 

2. Broj ljudi u neolitu

Ove godine, srpska naučnica Sofija Stefanović ostvarila je neverovatan uspeh – istorijski za našu zemlju. Sofija Stefanović, profesorka sa Filozofskog fakultetu Univerziteta u Beogradu, svojom izuzetnom idejom je uspela da zazuzme značajno mesto u sazvežđu evropske nauke i osvoji prvi grant Evropskog istraživačkog saveta u Srbiji.

Projekat BIRTH, za koji je naša naučnica osvojila čak 1,7 miliona evra nepovratnih sredstava, baviće se proučavanjem nagle demografske ekspanzije u periodu neolita, odnosno mlađeg kamenog doba. Poznato je da je čovek tokom ovog perioda praistorije (između 10.000 i 5000 godina pre nove ere) uspeo da ovlada izradom i upotrebom oruđa i oružja, počeo je stalno da nastanjuje određene oblasti, obrađuje zemlju i pripitomljava životinje. Međutim, ono što našu naučnicu posebno interesuje je razlog zbog kog je došlo do naglog porasta populacije u ovom periodu.

Izuzetna zamisao Sofije Stefanović je da otkrije uzrok demografske ekspanzije tako što će proučavati skelete žena koji potiču iz ovog perioda. Na osnovu ispitivanja karlice i zuba neolitskih žena, utvrdiće se statistika porođaja i time dobiti prvi biološki dokazi o evoluciji polodnosti.

Naime, ideja je da se proučavaju takozvane inkrementne linije u strukturi zuba. Ove linije su slične godovima na stablu drveta – svaka linija predstavnja jednu godinu života. Ukoliko je žena bila trudna, linija koja odgovara toj godini će biti tamna, zadebljala i mineralizovana. Na osnovu ovoga će se dobiti statistika porođaja, što će u velikoj meri pomoći našem naučnom timu da reši ovo višemilenijsku misteriju.

Takođe, ideja je da se proučavaju karlice žena iz neolita i da se uporede sa karlicama žena iz ranijih perioda. Postoji verovatnoća da oblik karlice nije bio pogodan za održavanje trudnoće i da se evolucijom to promenilo u ovom periodu. Na ovaj način će tim iz Laboratorije za bioarheologiju pri Filozofskom fakultetu otkriti i da li u ovome leži tajna naglog porasta broja ljudi u našoj praistoriji.

3. Rat s ebolom

Ovu godinu je, na veliku nesreću velikog broja stanovnika naše planete, obeležila i epidemija virusa ebole, za koju trenutno ne postoji ni lek ni vakcina, koje bi preduhitrile pojavu i širenje bolesti.
Ebola je grupa od pet vrsta virusa iz grupe Filoviridae, od kojih četiri vrste izazivaju virusno oboljenje kod čoveka. Infekcija se prenosi u dodiru sa krvlju ili telesnim tečnostima obolelih, kako ljudi tako i životinja.

Ova veoma razarajuća bolest, prvi put je identifikovana 1976. godine u Sudanu, i nedugo zatim u DR Kongo. Prate je bol u mišićima, malaksalost i glavobolja. Zatim dolazi do javljanja dijareje, povraćanja, osipa i smanjene funkcije jetre i bubrega. Stopa smrtnosti je izuzetno visoka i iznosi oko 90 procenata.

Kontrola epidemije se odvija tako što se vrše strogi nadzori potencijalno obolelih. Do 2012. godine u svetu je ukupno bilo registrovanih oko 1000 obolelih od ove opake bolesti. Najveća epidemija ebole, koja je do danas zabeležena, trenutno je aktuelna epidemija na prostoru zapadne Afrike u državama Sijera Leone, Gvineji, Liberiji i Nigeriji. Samo u toku ove godine, broj obolelih se popeo na skoro 20.000. Za sada, bolest se leči podizanjem imuniteta pogođenih ovom bolešću, kako bi organizam sam pokušao da se izbori sa virsuom.

Epidemija se sprečava karantinom i kontrolama na aeorodromima, posebno putnika koji dolaze iz rizičnih oblasti, poput Zapadne Afrike, gde je situacija trenutno najozbiljnija.

U pogledu lekova, najvše pažnje privlači takozvani ZMAPP (ZMAPP), lek koji se sastoji od tri vrste antitela koja prate proces razmnožavanja virusa. Razvijanje ovog leka započelo je pre deset godina Ministarstvo odbrane SAD, i do sada se pokazao efikasnim na majmunima. Od početka poslednjeg talasa (krajem prošle godine), lek je testiran i na ljudima.

Drugi način kojim lekari pokušavaju da leče pacijente je transfuzija krvne plazme pacijenata koji su se uspešno izborili sa ebolom, u nadi da će antitela koja se nalaze u takvoj plazmi pomoći obolelima u lečenju. Svetska zdravstvena organizacija kaže da je jedan od glavnih problema ovde logistika prikupljanja krvne plazme, i ocenjuju da će prva količina biti spremna za testiranje krajem ove godine.

Lek koji je najdostupniji, ukoliko se dokaže da je i efikasan, jeste AVIGAN (AVIGAN), poznat još pod nazivom Favipiravir (Favipiravir), i spada u grupu antivirusa. Ovaj lek stiže iz Japana, i više od 10.000 doza je spremno za distribuciju. Uveliko se koristi za lečenje gripa, ali još nije testiran na ljudima kada je reč o lečenju ebole. Ipak, eksperimenti na miševima pokazuju da dovodi do smanjenja nivoa ovog virusa u telu.

Postoji i nekoliko kandidata kada su u pitanju vakcine. Jedna od njih je VRC207, koja se bazira na virusu prehlade kod šimpanzi.

4. Gravitacioni talasi

Možda ništa u ovoj godini nije izazvalo toliko uzbuđenja, burnih debata, ali i razočaranja u naučnim krugovima, kao objava otkrića gravitacionih talasa. Trebalo je da prođe svega nekoliko meseci da bi naučna zajednica shvatila da je rač o sreći kratkog veka i da je najverovatnije došlo do greške u tumačenju dobijenih podataka.

Šta se zapravo dogodilo? U martu ove godina obradovala nas je vest da su naučnici sa projekta BICEP2 uspeli da detektuju prve znake života našeg svemira – misteriozne gravitacione talase. Smatra se da su ovi talasi nastali tokom prvih nekoliko delića sekunde postojanja svemira, u toku takozvane inflacije, kada je došlo do nagle i ubrzane ekspanzije prostora. Kao posledica ubrzanog širenja materije u ranom svemiru, prema nekim teorijama došlo je do formiranja ovih talasa. Prve svetlosne informacije, koje nam govore o tome kakve karakteristike je svemir imao kada je bio star 380.000 godina, snimili smo još šezdesetih godina prošlog veka. Međutim, nemamo saznanja o tome šta se dešavalo pre toga, jer je svemir bio toliko gust da svetlosni zraci nisu mogli da se probiju i otisnu na daleki put ka našim teleskopima i detektorima.

Tim naučnika, koji je sa Južnog pola posmatrao gravitacione talase, uvideo je nešto što nazivamo B-modalitet, odnosno određene šare koje su gravitacioni talasi kao otisak prsta mogli da ostave u prvoj svetlosti svemira, u procesu koji nazivamo polarizacija. Ono što je „uprljalo“ blistavost ove priče je činjenica da gravitacioni talasi ovome ne moraju da budu jedini uzročnik, već slične šare može da načini i prašina u našoj galaksiji.

I pored velikih napora koje su ovi naučnici uložili kako bi eliminisali galaktičku prašinu kao potencijalnog „krivca“, neki propusti su bili načinjeni. Tim naučnika okupljenih oko svemirskog teleskopa Plank ipak oprezno izlazi sa opovrgavanjem rezultata, jer smatraju da još analiza mora da se načini, kako bi se doneli zaključci sa stopostotnom sigurnošću. Najveći propust BICEP2 tima je to što su u javnost izašli sa preliminarnim rezultatima, ne čekajući potpune setove podataka sa Plank satelita, koji je proučavao iste efekte, ali na mnogo većem opsegu talasnih dužina svetloti koju je posmatrao.

Ako bi se ipak u bliskoj budućnosti pokazalo da gravitacioni talasi jesu uzrok ovoj vrsti polarizacije i neravnomernoj raspodeli materije u ranom svemiru, naučnici bi uspeli da objasne zašto svemir izgleda onako kako izgleda danas, odnosno kako je uspeo da razvije strukture poput prvih zvezda i galaksija, kojima su bile neophodne klice gušće materije, oko kojih su se tokom dugog niza godina postepeno formirale poznate strukture. 

 

5. Poletanje Oriona

Letelica Orion, koja bi jednog dana trebalo da ponese ljude dalje nego što su ikada bili, 5. decembra 2014. godine je otišla na svoje probno putovanje. Ova letelica, koju je dizajnirala NASA u saradnji sa drugim svemirskim agencijama, u budućnosti bi trebalo da ljudima omogući put na Mars. Iako je premijerni let bio zakazan za 4. decembar, zbog loših vremenskih prilika probni let je pomeren za dan posle.

Iz čega se sastoji letelica Orion? Kapsula je sastavljena iz pet delova, a u orbitu ju je lansirala United Launch Alliance Delta 4 Heavy raketa. Vrh kapsule je Launch Abort System, koji služi kao sigurnosni modul i može se odvojiti pri lansiranju zajdno sa posadom ukoliko bilo šta pođe naopako. Ovaj sistem je prvi bio testiran tokom lansiranja test leta. Ispod njega se nalazi Crew Module, gde će na kraju biti smeštena posada i gde staje četvoro putnika. Servisni modul je dizajnirala Evropska svemirska agencija i nosi raketne motore za pogon kapsule, ali i solarne ploče koje će napajati letelicu, kao i sav kiseonik koji će biti potreban posadi.

Posebni elementi dizajnirani su da štite ovaj modul pri prolasku kroz atmosferu i sastavljeni su u jedinicu pod nazivom Spacecraft Adapter, a poslednji deo je takozvana jedinica sa instrumentima gde su smešteni svi računari, senzori i sistemi za komunikaciju.

Test let se sastojao iz nekoliko etapa. Tokom prve faze leta, sve je teklo besprekorno. Tokom druge faze leta, letelica je razvila brzinu od oko 25.000 kilometara na čas u orbiti oko planete. Sledeći korak bio je odvajanje kapsule i paljenje potiskivača koji su poslati letelicu van niske orbite oko Zemlje. 

Nakon što je prva orbita oko zemlje završena, Orion se udaljio od Zemlje i prošao kroz Van Alenov pojas radijacije, tokom kog su bile pogašene kamere kako ne bi došlo do oštećenja. Nakon prolaska kroz Van Alenove pojase svi sistemi su i dalje radili savršeno. Ključni momenat za Orion je bio ulazak letelice u atmosferu, međutim, kako je i ova faza leta protekla besprekorno, Orion je bezbedno sleteo u Tihi okean.

Prema planovima NASE, let na Mars bi trebalo da se dogodi za svega nekoliko godina, najverovatnije 2021. Tada će svet pratiti epohalni trenutak u istoriji ljudske civilizacije, koji će omogućiti našoj vrsti da zakorači na neko drugo nebesko telo, nekoliko decenija nakon što smo sleteli na Mesec. 

6. HIV protiv ćelija raka

Vest koja će sigurno obeležiti 2014. godinu je da su naučnici uspeli da spoje dva zla, pri čemu je genetski modifikovani HIV virus počeo da napada i uništava ćelije raka.  

Naučnici sa Univerziteta u Pensilvaniji koristili su genetski modifikovan HIV virus kako bi reprogramirali imuni sistem pacijenata obolelih od raka tako da sam napada bolesne ćelije. Eksperimentalna terapija dovela je do potpunog izlečenja većine pacijenata koji nisu reagovali ni na kakav vid terapije do tada.

Istraživanje je uključivalo 30 pacijenata, petoro odraslih i dvadeset petoro dece. Svi su imali težak vid akutne limfocitne leukemije kod kojih su raniji pokušaji lečenja bili neuspešni i bolest se vraćala nekoliko puta. Kod više od polovine čak ni transplantacija ćelija koštane srži, koja u takvim situacijama daje najveće šanse za život, nije pomgla. Doktori su većini prognozirali još nekoliko meseci ili tek par nedelja života.

Lekari su iz krvi obolelih izdvajali T-ćelije, bela krvna zrnca koja štite organizam od virusa i raka, zatim filtriranu krv vraćali nazad. Kasnije su koristili modifikovan oblik HIV virusa kako bi zarazili T-ćelije i u njih ubacivali gene sposobne da prepoznaju i napadnu određenu vrstu raka. Ćelije su se potom razmnožavale i ostajale u telu pacijenata mesecima.

Modifikovani virus sadrži DNK čoveka, miša i krave, virus koji napada mrmote i jedan koji napada krave. „Prerađene“ T-ćelije su sadržale takozvane himerne antigen receptore – proteine koji pronalaze i ubijaju ćelije raka. Hemoterapijom su uništavane nemodifikovane T-ćelije kako ne bi napadale nove, koje se ubrizgavaju u telo pacijenta. Svaka od njih je sposobna za razmnožavanje, te od jedne može nastati čak deset hiljada novih.

U narednih nekoliko nedelja pacijenti su imali povišenu temperaturu, drhtavicu, nizak krvni pritisak i slične simptome koji se javljaju i kod gripa. Ovakve reakcije organizma znak su da je rak „u bekstvu“. Šest meseci od početka terapije 23 od 30 pecijenata su i dalje bili u životu, a čak 19 je bilo u potpunoj remisiji. Sedmoro njih je umrlo, a kod nekih se pre iznenadne smrti bolest počela povlačiti.  

Karl Džun i Stefan Grap, doktori sa Univerziteta u Pensilvaniji, misle da je duga remisija znak da presađivanje ćelija koštane srži više neće biti neophodno. Još se nadaju da će terapija T-ćelijama zameniti onu sa transplantacijom ćelija koštane srži, koja je veoma rizična i naporna.

7. Budućnost CERN-a

Ova godina je bila vrlo uzbudljiva za CERN. Naime, proslavljena su dva rođendana – CERN je napunio 60 godina, a internet, koji svoje korene ima baš u ovoj naučnoj ustanovi, svoj 25. rođendan.

Takođe, početkom novembra objavljena je vest o tome ko će biti sledeći direktor CERN-a, počevši od 1. januara 2016. godine. Tačnije, u pitanju je buduća direktorka, itlijanska naučnica u oblasti elementarnih čestica Fabiola Đanoti. Poznata naučnica je radila na nekoliko projekata unutar CERN-a, od 1987. godine kada se zvanično zaposlila u ovoj ustanovi. Tokom nekoliko godina bila je vođa tima eksperimenta ATLAS, koji je zaslužan za otkriće Higsovog bozona 2012. godine. Međutim, široj javnosti je postala poznata kao portparol ovog projekta. Ovo je prvi put u 60-godišnjoj istoriji CERN-a da će na njegovom čelu biti jedna žena.

Međutim, ova godina će ostati i po nekoliko značajnih otkrića. Naime, CERN je početkom 2014. godine prvi put uspeo da generiše snop antivodoničnih atoma, da bi već tokom leta CERN-ov eksperiment ALPHA uspeo da izmeri naelektrisanje pojedinačnih atoma. Antivodonik predstavlja antimateriju – materiju sastavljenu od antičestica, za razliku od obične materije koju poznajemo, a koja je sastavljena od elementarnih čestica, kao što su protoni, neutroni, elektroni i sl.

Tokom 2014. godine, radilo se i na značajnom unapređenju najmoćnije naučne mašine na planeti, LHC-a. U februaru je tim naučnika i inženjera krenuo sa otvaranjem akceleratora na svakih 20 metara. Remont LHC-a je bio neophodan, kako bi s proleća 2015. godine počeo da radi punom parom i ubrzava čestice na mnogo većim energijama, što će u budućnosto otvoriti mnoga vrata za nova otkrića.