Научни новини: Слънчогледи, динозаври, астероиди и резултати от проучвания

Какво гледат слънчогледите

Фототропизмът (растеж по посока на светлината) е механизъм, който се среща при повечето растения и е добре проучен. Основни за функцията му са специални молекули, наречени фототропини, които са чувствителни към светлина в синята част на спектъра. Те насочват растежните хормони към тази страна на растението, която е в сянка, и тя расте по-бързо. Това кара растението да се наклони на другата страна и така се насочва към светлината. 

Хелиотропизмът при слънчогледите (следенето на слънцето) е сходен и познат на всички феномен – сутрин питите се обръщат на изток, за да посрещнат слънцето, а през деня плавно се накланят на запад, към залеза. В началото на годината беше описано наличието на вътрешен часовник, който казва на слънчогледите, че изгревът наближава и е време да се обърнат и да отворят цветчетата си в очакване на насекомите, които ще ги опрашат. Но това е само част от процеса.

До момента се смяташе, че движението на растенията също е базирано на фототропини, което може да се окаже невярно. Това сочи нова публикация, която сравнява генната експресия при слънчогледи, отгледани в специализирани растежни стаи и на полето. В растежните камери те не се движат през деня, а растат директно към неподвижния светлинен източник, при което се активират само гени, свързани с фототропизма, докато в слънчогледите на полето се наблюдава експресия на напълно различни гени.

За да разберат дали спектърът на светлината има значение за хелиотропизма, учените са поставили специални засенчващи филтри над растенията, които спират само определена част от спектъра. Това не е повлияло на движението на питите, което най-вероятно значи, че процесът се базира на множество механизми, действащи в синхрон и активирани от различни дължини на вълната.

Въпреки че не дава отговор как точно работи механизмът за насочване към слънцето, публикацията показва, че процесът е по-сложен, отколкото се смяташе до момента, и описва нови начини, по които растенията реагират на светлината. Статията е интересна и защото от нея се вижда ефектът на контролираните условия – невинаги между полученото в лабораторията и реалните условия може да се направи паралел.

Следа в изчезването на динозаврите

Изчезването на динозаврите вследствие на сблъсък на гигантски метеорит със Земята преди около 66 млн. години е добре приета хипотеза. Тя е предложена през 1980 г. от геолога Уолтър Алварес и баща му, носителя на Нобелова награда за физика Луис Уолтър Алварес, заради което е наричана и хипотеза на Алварес.

Всички доказателства, налични към момента, сочат, че мястото на удара е 180-километровият кратер Чиксулуб, намиращ се в днешен Юкатан, Мексико, който тогава е бил плитко море с дълбочина от няколкостотин метра. Най-вероятно астероидът е бил с диаметър между 10 и 15 км, сходен по големина с по-малкия спътник на Марс – Деймос. Освен експлозия и огромни приливни вълни, ударът му бързо е предизвикал рязко понижаване на температурата, което е довело до измирането на мегафауната. Смята се, че вследствие на това са загинали около 75% от всички видове на планетата, като най-засегнати са били по-големите животни, особено тревопасните и хищниците.

Причината за спадането на температурите все още е обект на дебати. Една от водещите хипотези до момента беше, че изгарянето на частици в атмосферата е довело до многократно увеличение на концентрацията на серен диоксид в нея. Комбинацията със саждите от пожарите по цялата планета е довела до рязко намаляване на количеството слънчева светлина, което е понижило температурата. Възможно е обаче основната причина за тъмната зима, покрила Земята, да се окаже друга – фин прах, изхвърлен при удара.

Това показват резултатите от измерването на силикатни частици, отложени в находището „Танис“ в Северна Дакота. С помощта на лазернодифракционен апарат размерът на частиците е определен между 0,8 и 8 µм – многократно по-малък от предполагания до момента. Това е от значение както за разпространението им в атмосферата, така и за взаимодействието им със слънчевата светлина. Най-вероятно те са били и основният компонент на материала, изхвърлен от удара.

След въвеждането на тези данни в климатична симулация се установява, че частици с такъв размер могат да се задържат във въздуха около 15 години и в зависимост от сезона да понижат глобалната температура с 15–19°C. В комбинация със серния диоксид и саждите моделът е показал потенциал за спад с до 25°C, като най-вероятно температурите са се задържали по-ниски от тези преди удара в продължение на поне 20 години.

Според модела запрашването на въздуха е довело и до пълно спиране на фотосинтетичните процеси, като това най-вероятно е станало само в рамките на две седмици, причинявайки колапс на хранителните вериги. Кризата е продължила почти две години, а възстановяването е започнало от Южното полукълбо, което се доказва от по-малкия брой изчезнали видове там. 

Работата на палеоклиматолозите е трудна, тъй като нямат пряк поглед върху промените и трябва да правят изводите си въз основа на косвени доказателства. Но откритията им за предишни масови измирания и драстични промени в климата са важни, защото могат да ни помогнат да разберем по-добре процесите, протичащи в момента.

Борба с астероиди

Съдбата на динозаврите служи за напомняне, че опасността от подобни събития е реална, макар и малко вероятна. Само преди няколко месеца покрай Земята премина астероид 2023 NT1 с диаметър между 30 и 60 м. Той е прелетял изключително близо, на по-малко от 100 000 км от нас, което е около четвърт от разстоянието до Луната. Въпреки че не би причинил глобална катастрофа, размерът му е достатъчен да унищожи голям град при директен удар. Най-притеснителното е, че следенето на подобни по-малки обекти е трудно – 2023 NT1 е забелязан два дни след като е преминал покрай Земята. Той ще посети Слънчевата система отново през 2044 г., но този път на повече от 1 AU (разстоянието до Слънцето, или 150 млн. км), поради което е премахнат от списъка с потенциално опасни обекти.

Най-доброто решение за опасни астероиди е отклоняването им в нова траектория, която ги отдалечава от Земята. Но това е възможно само ако има достатъчно време. В случай че обектът бъде открит само дни преди сблъсъка, единственото решение е раздробяването му на малки парчета, които или ще подминат планетата, или ще изгорят в атмосферата. Въпреки че звучи като филмов сценарий, е научно издържано.

Това показват доводите, изложени от американски учени в скорошна публикация, предизвикана от преминаването на 2023 NT1. Според тях ракета, която е подготвена да бъде изстреляна в рамките на няколко часа, може да се използва за фрагментиране на астероида. Вариантите са да се действа с пасивни (кинетични) импактори, освободени под формата на облак към астероида, или с активни (експлозивни) импактори – това най-вероятно ще се наложи за някои по-плътни астероиди.

Ако астероидът е от камък (или агрегати), симулациите показват, че той може да бъде обезвреден с разбиване само ден преди удара, като е най-добре фрагментите да са поне 1000, за да може да се намалят ефектите върху атмосферата и да няма щети на повърхността на Земята. При плътни метални астероиди парчетата трябва да с по-малък размер и по-разпръснати, за да се избегне припокриване при изгарянето им.

Отклоняването на астероид с размерите на 2023 NT1 също е възможно и за това ще е нужен само кинетичен импактор с тегло 100 кг, но той трябва да бъде изстрелян няколко дни преди удара. Затова учените смятат, че при предупреждение от около седмица фрагментацията е по-подходящ метод. Тези симулации се базират на данните от сондата DART на NASA, която се сблъска с астероида Диморфос.

Към момента повечето програми за наблюдение и ранно известяване са американски с европейско партньорство. Поради това е най-вероятно и първите противоастероидни ракети да бъдат разработени там. Въпреки това, ако времето за реакция е кратко, местоположението за изстрелване на ракетата може да се окаже ключово, което предполага разполагането на подобен арсенал равномерно по цялата планета. Доколко това е възможно, е въпрос, на който по-скоро трябва да отговорят политиците. Учените показват, че имат решение, което е много вероятно да проработи.

Възпроизводимост в науката

Понякога и в контролирани условия е невъзможно да се повторят конкретни резултати. Тази тема се дискутира активно от дълго време, като се започне от областта на психологията, където е въведен терминът криза на възпроизводимостта. Основната причина са ограничените финансови средства, отпускани за изследвания, чиято цел е да повторят публикувани вече резултати.

В повечето случаи се разчита на изготвянето на проекти със силна „история“, а данните понякога остават на второ място. Донякъде това се дължи на натиска за постоянно публикуване, на който са подложени учените, а отрицателните резултати се приемат изключително трудно от научните издания. Но след като изследванията са вече публикувани, е много трудно да бъдат оборени и тъй като често става въпрос за репутация и его, възниква напрежение между авторите на първоначалните статии и тези, които не могат да повторят резултатите и да публикуват откритието си. Това води до погрешното впечатление, че единични изследвания са абсолютната истина по даден въпрос, а всъщност те са малка част от големия научен пъзел.

Ново проучване представя интересен поглед към проблема и показва колко важно е как ще бъдат обработени данните. То е достъпно в предпечатна версия и все още не е рецензирано, но с оглед на подхода към анализа заслужава да се обсъди, затова и редица публикации обърнаха внимание на представените резултати.

Авторите дават два набора данни на 146 учени в областта на екологията и еволюционната биология. Данните са свързани с два въпроса: доколко размерът на сините синигери се влияе от конкуренцията с другите малки в гнездото и дали тревната покривка пречи, или помага на евкалиптовите фиданки да прорастват. Получените 137 отговора (някои са работили в екип) са многозначителни.

Повечето от 74-те резултата, получени от първия набор данни, показват негативен ефект – колкото по-голяма е конкуренцията в гнездото, толкова по-малки са пиленцата. Но от тези 74 само половината смятат резултата за убедителен. Пет от отговорите са, че данните не показват ясна връзка между двата фактора. А според други пет конкуренцията в гнездото няма ефект. По-ярко разграничаване има при евкалиптовите фиданки. От 63 отговорили 6 откриват позитивен ефект от наличието на тревна покривка, 18 – негативен, а 8 не са сигурни в ефекта. Най-голямата група отговорили смята, че между двете няма връзка.

След получаването на резултатите те са дадени на трета група, която е симулирала рецензионния процес. При него резултатите, показващи най-голям ефект от тревната покривка върху евкалиптовите фиданки, са отхвърлени, но това не променя съществено анализа. При синигерите дори и най-крайните резултати са одобрени. Това показва колко голямо влияние имат подходът при обработка на данните и използваните статистически методи. Особено в биологията, където данните често са изключително хетерогенни, дори малки промени в анализа могат да доведат до абсолютно различен резултат. И въпреки че статиите преминават през рецензиране, това не е гаранция, че статистическият подход ще бъде оценен подобаващо.

Изследването е вдъхновено от друго проучване, при което на 29 екипа, работещи в областта на социалните науки, е даден набор от данни, свързан с цвета на кожата на футболисти и броя червени картони, които получават. Въпреки че 20 от групите откриват статистическа връзка между двете – медианата на вероятността тъмнокож играч да получи картон е около 1,3 пъти по-висока, – абсолютната им стойност варира в широки граници. И както авторите отбелязват, ако всеки един от тези 29 резултата се публикува като отделна статия, изводите може да са коренно различни – от пълна липса на връзка между двете до много силна, с вероятност почти три пъти по-висока в сравнение с играч със светла кожа.

Разпределената обработка на данните не е възможна винаги и крие своите рискове, така че най-вероятно ще остане по-рядко използван подход. Въпреки това, както отбелязват и авторите на изследването с футболните данни, е добра идея да се прилага, когато решенията засягат законодателни промени и други свързани процеси.

Но всичко това не трябва да се приема като сигнал, че науката не работи и не следва да се вярва на резултатите и експертите. Тази дискусия показва, че научният подход работи дори когато е приложен върху себе си. Основният извод за широката публика е, че единични изследвания не трябва да се приемат за абсолютен факт и не е лошо да сме мнителни към шокиращи заглавия в медиите. Това е особено важно при теми като здраве, хранене и икономика, в които сензационните новини не са рядкост.