Wetenschap

Laschamps Excursie: ompoling oorzaak uitstervingen?

Zo’n 42.000 jaar geleden vond de magnetische ompoling Laschamps Excursie plaats. Gedurende 500 jaar was er bijna geen magnetisch veld. Dit moet tot sterke klimaatverandering en uitstervingen hebben geleid, stellen onderzoekers.

De Puy de Dôme is een nu waarschijnlijk uitgedoofde vulkaan die vrij kort geleden nog actief was. Uit fossiele lavastromen uit de Chaîne des Puys weten we dat rond de 42.000 jaar geleden de magnetische pool omdraaide, de Laschamps excursie. Bron: Alain Rigaïl, Wikimedia Commons

Laschamps Excursie

Rond 42 000 jaar geleden was er een reeks vulkanen actief in Frankrijk, in de vulkaanketen Chaîne des Puys, bij Clermont-Ferrand in Frankrijk. Uit de lavastromen hier (en andere vulkanische gebieden) weten we dat ongeveer 42 000 jaar geleden het aardmagnetisch veld in duizend jaar heen en weer switchte. Gedurende vijfhonderd jaar verwisselden noord- en zuidpool van plaats. In de overgang tussen deze twee toestanden viel het veld helemaal weg. De Laschamps-excursie, zoals geologen dit korte “reisje” van de magnetische polen noemen.

Aardmagnetisch veld bijna verdwenen

Nu is er, dankzij analyse van opgegraven boomstammen van Nieuw-Zeelandse kauri-bomen in veen uit die tijd, veel meer bekend. Zo bleek dat er veel meer koolstof-14 en beryllium-10 in de lucht aanwezig waren dan normaal. Beide ontstaan door kosmische straling. Het magnetisch veld van de zon was net in die tijd ook veel zwakker dan gewoonlijk, waardoor kosmische straling veel makkelijker het zonnestelsel kon binnendringen dan anders. Het gevolg van deze twee gebeurtenissen was, dat veel meer kosmische straling dan gewoonlijk de aarde bereikte. Kauri-bomen zijn langzaam groeiende, apenbroodboom-achtige coniferen die inheems zijn in Nieuw-Zeeland.

Klimaatsverandering

Deze kosmische straling brak de ozonlaag af en veranderde de luchtstromen en het neerslagpatroon van de atmosfeer. Klimaatverandering, dus. Ook zijn uit deze tijd de eerste gedetailleerde grotschilderingen bekend. Waarschijnlijk leidde de Laschamps excursie en de gerelateerde Adams Event dit tot het in deze periode uitsterven van de Neanderthalers en van de grote dieren in Australië, Eurazië en Noord-Amerika, aldus de onderzoekers[1].

Deze conclusie van Alan Cooper en de overige auteurs is omstreden.[2] Merkwaardig is bijvoorbeeld, dat ijskernen uit deze periode geen grote klimaatverandering laten zien. Ook hebben de grote dieren in Australië, Noord Amerika en Eurazië in de millennia daarvoor nog wel ergere omstandigheden overleefd.

Wel is mogelijk, dat deze klimaatsverandering het laatste zetje richting de afgrond gaf aan de toch al ernstig overgejaagde megafauna en, daarmee, aan de Neanderthalers.

Bronnen
1. A. Cooper et al., A global environmental crisis, 42,000 years ago, Science, 2021, DOI: 10.1126/science.abb8677
2. Kauri trees mark magnetic flip 42,000 years ago, Science, 2021, DOI: 10.1126/science.371.6531.766

Toespraak van een eerlijke politicus (2): het goede nieuws

Na de sombere woorden van het eerste deel van de toespraak, komt de politicus nu met reden tot optimisme.

Het goede nieuws is, waarde toehoorders, dat we nog maar op het begin staan van het grootste groeitijdperk in de geschiedenis van de mensheid. En Nederland staat er goed voor om hier maximaal gebruik van te maken. Hoe? Dat zal ik u uitleggen.

Nederland energieonafhankelijk

U wordt wijsgemaakt dat er energiegebrek heerst. Dit is onjuist. De energie ligt werkelijk voor het opscheppen en komt met bakken tegelijk uit de hemel. Nederland is weliswaar niet zo zonnig als de gebieden aan de evenaar, maar Nederland zelf ontvangt jaarlijks per vierkante meter evenveel zonneschijn als het elektriciteitsverbruik van een zuinig persoon: 1100 kilowattuur. Helaas zijn onze zonnepanelen nog niet zo goed dat we al deze energie kunnen benutten, maar hier komt snel verandering in. Op dit moment zitten de recordhouders boven de dertig procent. Dertig procent van 1100 kWh is 330 kilowattuur, iets minder dan een kilowattuur per dag. Nederland gebruikt in totaal rond de 900 miljard kilowattuur aan energie per jaar. Om deze energie op te wekken hebben we dus 3000 vierkante kilometer zonnepaneel nodig, ongeveer tien procent van onze landoppervlakte. Het goede nieuws is: alleen al onze daken leveren al negenhonderd vierkante kilometer. Dat is een derde. De rest kunnen we opwekken met drijvende zonnepanelen op zee. Op onze 60 000 vierkante kilometer Noordzee is het geen probleem om 2000 vierkante kilometer drijvende zonnepanelen te plaatsen.

Het grootste probleem is op dit moment de opslag. Maar ook hier kunnen we wat aan doen, bijvoorbeeld met waterstof. Op dit moment is in de nieuwste elektrolyse-fabrieken de efficiëntie tachtig procent. Dat betekent dat van elke tien kilowattuur aan elektriciteit die je er in stopt, er acht kilowattuur aan waterstof uit komt. Daarmee kunnen we gebruikspieken opvangen. In ruil daarvoor hoeven we geen druppel olie meer te importeren. Want alle energie die we verbruiken, produceren we zelf. Uit zon, aangevuld met wind en kernenergie.

Geen afvalscheiding meer maar plasmascheiding en grondstofwinning uit afval

We stoppen ook met de onzinnige afvalscheiding. Gescheiden afval, bespaart nauwelijks energie en kost vooral veel ruimte, tijd en moeite. Als we alle afval door de plasmascheider jagen, hebben we nog maar één afvalcontainer nodig in plaats van vier. De afvalstortplaatsen graven we af. Dit worden onze metaalmijnen. Zo komt er extra ruimte voor natuur en woningbouw. En werken we niet meer mee aan de vernietiging van andere landen door mijnbouw.

Asiel is wat anders dan immigratie

Mijn progressieve collega’s vinden dat Nederland de plicht heeft om immigranten op te nemen, als zij asiel aanvragen. Mijn meer xenofobe collega’s vinden dat Nederland helemaal niemand meer toe moet laten. Beide is onzin. Asiel is een recht, waar we niet aan moeten tornen, maar immigratie is een gunst. Asiel moet asiel blijven, en immigratie, immigratie. Het doel van asiel is dat vluchtelingen op een veilige plaats kunnen verblijven. Welke veilige plaats dan ook. Deze veilige plaats hoeft niet Nederland te zijn. Nederland is maar een klein land en erg dichtbevolkt. Er zijn meer voor de hand liggende plaatsen om heen te migreren dan Nederland. Zolang Nederland deze veilige plaats organiseert, voldoet Nederland aan haar ethische verplichtingen.

Op naar de sterren, door een goede politiek. bron: NASA

Vrijheid van godsdienst is het verheerlijken van irrationaliteit

Mijn collega’s van religieuze partijen als SGP en NIDA willen godslastering verbieden. Stel, God is almachtig. Dan staat Hij boven datgene wat mensen over Hem zeggen./ Stel, God is niet almachtig. Waarom zou je je er dan druk om maken? Het is niet nodig de waarheid te beschermen, alleen om leugens te beschermen. Daarom zien we dat mensen die leugens verdedigen, en die van de leugen afhankelijk zijn om hun macht te behouden, het meest krampachtig roepen om censuur. Nederland is een vrij land, en vrijheid maakte ons onafhankelijk en groot. Vrijheid van godsdienst is het voortrekken van verzinsels op de waarheid. Daarmee kunnen we nooit akkoord gaan.

Buitenlandse politiek volgens de Gulden Regel

Nederland is een mooi en welvarend land, waar het leven goed is. Uiteraard gunnen we dat de rest van de mensheid ook. Dus stoppen we met het parasiteren op de rest van de wereld, en daar dood en verderf zaaien onder het mom van vredesmissies. Alleen als de meerderheid van de bevolking vóór heeft gesteld voor een vredesmissie, nemen we daaraan deel. Anders niet. Nederland wordt belastingparadijs af voor multinationals. Als we niet op een eerlijke manier geld kunnen verdienen, dan maar niet. Uiteraard pakken we ook multinationals die hier in Nederland belasting willen ontduiken hard aan door ze strafheffingen op te leggen. Hiermee werken we samen met onze goedwillende vrienden in het buitenland. Ook heffen we alle importheffingen en importbeperkingen op voor importen uit arme, onderontwikkelde maar democratische landen. We werken samen waar dat kan, bijvoorbeeld met wetenschappelijk onderzoek. Maar we zeggen alle internationale verdragen op, die mensenrechten schenden of onze zelfstandigheid verminderen.

Recht om te wonen, goede gezondheidszorg en recht op werk zijn mensenrechten

Op dit moment zijn huizen onbetaalbaar, omdat de rechten van bankiers belangrijker worden gevonden dan de rechten van de bevolking. Dat geldt ook voor de gezondheidszorg. Op dit moment is er alleen socialisme voor bankiers en managers in de gezondheidszorg, niet voor de bevolking. We gaan nu de rollen omdraaien. Huizen zijn om in te wonen, niet om grof aan te verdienen. Dus we gaan flink huizen bijbouwen die ook voor mensen met een laag inkomen betaalbaar zijn. Gezondheid is een mensenrecht, verdienen aan het leed van een ander is dat niet. Dus we verklaren de patenten van elke farmaceut die woekerprijzen eist ongeldig, en we gaan zelf die medicijnen maken.

Door rechts wordt geklaagd dat mensen met een bijstandsuitkering parasieten zijn. Links klaagt over de voortdurende kortingen en pesterijen van bijstandsgerechtigden. Wij hebben een oplossing voor dit probleem. We schaffen de bijstand af, en vervangen die door een werkgarantie. Iedere Nederlander heeft recht op een overheidsbaan tegen het minimumloon. Wie arbeidsgehandicapte is, krijgt aangepast werk. Zo kunnen we allemaal een eerlijk en productief leven leiden, en hoeft niemand op elkaar neer te kijken. Want iedereen werkt hard.

Voedselgewas uit wilde plant in recordtijd, met CRISPR

Een Chinees team slaagde er in om iets wat anders eeuwen van kweken kost, in een enkele stap voor elkaar te krijgen. Een grote soort wilde rijst wordt in een handomdraai een voedselgewas, compact en eetbaar. Ze gebruikten genoom sequencing en -bewerking als snelle manier om planten te ‘temmen’.

Oryza alta

Daardoor kon een wilde rijstsoort snel in een rijk voedselgewas worden omgezet. De meest gekweekte rijst (Oryza sativa) heeft in de meeste cellen twee kopieën van het genoom, maar sommige van zijn wilde verwanten hebben er vier. Dit kenmerk, tetraploïdie, is een kenmerk dat in verband wordt gebracht met krachtige en winterharde planten.

Om te profiteren van die genetische rijkdom, ontwikkelden Jiayang Li en zijn collega’s een manier om precieze veranderingen aan te brengen in het genoom van een wilde rijstsoort, Oryza alta. Oryza alta is een Zuid-Amerikaanse rijstsoort die tot vier meter hoog kan worden. Het is ook een overblijvende plant. De meeste soorten rijst leven maar een jaar.

Een nieuw voedselgewas. De twee meest linkse soorten, Oryza sativa en (beperkt) Oryza glaberrima, leveren alle gekweekte rijst. Chinese onderzoekers slaagden er in om de wilde soort Oryza alta (de enorme plant in het midden) te temmen tot de derde gekweekte rijstsoort, met één enkele reeks CRISPR edits van het genoom. Bron: Paul L. Sanchez et al.

Voedselgewas door CRISPR

Dergelijke nauwkeurige genoombewerking is in veel planten een uitdagende taak. Het team haalde de genomen van tientallen wilde rijstlijnen, waaronder enkele van O. alta, door een sequencer. Zo vond het team de O. alta versie van 123 genen waarvan bekend is dat ze belangrijk zijn in gekweekte rijst voor landbouwkenmerken. Denk dan aan bijvoorbeeld genen die invloed hebben op opbrengst van korrels en kwaliteit. De auteurs gebruikten daarna op CRISPR gebaseerde techniek om zes van die kenmerken te verbeteren. Dit lukte. En is nu een demonstratie van een snelle methode om wilde rijst geschikter te maken voor de landbouw.

Gevolgen

Op dit moment hangt onze wereld voedsel productie af van slechts enkele soorten, in totaal minder dan vijftig. Door deze nieuwe techniek kunnen we het enorme genetische potentieel in de honderdduizenden overige plantensoorten aftappen, en deze wilde planten omzetten in nieuwe landbouwgewassen. Dat is erg goed nieuws en wel hierom. Ziekteverwekkers zijn vaak gespecialiseerd op één soort. Als we het aantal cultuurgewassen uitbreiden tot duizenden soorten, kunnen ziekten veel minder schade aanrichten.

Ook kunnen we planten voor nieuwe niches ontwikkelen. Neem, bijvoorbeeld de Kerguelenkool. Deze wilde kool groeit erg goed in het barre, koude klimaat van de Kerguelen eilanden waar de plant vandaan komt. Als we deze vit. C rijke kool kunnen temmen, hebben we een groente die hartje winter kan worden gekweekt.

Tot slot kunnen we nieuwe gewassen vinden voor nieuwe doelen. Bijvoorbeeld, een soort voor een grondstof, bedoeld om aardolie mee te vervangen. Of een plant die vezels voor textiel levert.

De Kerguelen kool is erg goed bestand tegen barre klimaten en ook een windbestuiver. Een toekomstig voedselgewas? Bron: Wikimedia Commons/B.Navez

Bron:

Hong Yu et al., A route to de novo domestication of wild allotetraploid rice, Cell, 2021, DOI: 10.1016/j.cell.2021.01.013

Noordelijke IJszee bestond uit zoet water aan begin IJstijd

Dat blijkt uit het ontbreken van thorium-230 isotopen in sediment uit de Noordelijke IJszee. Verklaart zoet water het begin van de IJstijd? En moeten we ons zorgen maken?

Onze meest noordelijke oceaan is bijna helemaal omsloten door land. De Noordelijke IJszee is ingeklemd tussen de Euraziatische en Noord Amerikaanse landmassa’s, en Groenland. Er is weinig verdamping en veel instroom van zoet water. Daarom is het water van de Noordelijke IJszee nu al een kwart minder zout dan in de overige oceanen.

Een ijsberg in de buurt van Upernavik, Groenland. Maakte het smelten van grote hoeveelheden ijs de Noordelijke IJszee zoet? Bron: Kim Hansen/Wikimedia Commons

Thorium als betrouwbare index voor saliniteit

Zout water bevat veel meer opgeloste mineralen dan zoet water, waaronder uranium en thorium. Anders dan uranium, dat gemakkelijk oplost in water, vormt thorium onoplosbare kristallen die naar de zeebodem zinken. De isotoop thorium-230 wordt gevormd door het uiteenvallen van uranium. Dat wil zeggen, dat deze isotoop een goede schatting geeft van de hoeveelheid opgelost uranium, en dus zout, in het oceaanwater. Een groep wetenschappers ontdekte iets opvallends. Er waren sedimentlaagjes waarin er bijna geen thorium-230 meer voorkwam. Met andere woorden: in die tijd was de Noordelijke IJszee zoet, van de oppervlakte tot op de zeebodem. Deze perioden traden op aan het begin van glacialen (ijsperioden). [1]

Wanneer was de Noordelijke IJszee zoet?

De meest recente periode met zoet water, vond plaats tussen de 70 000 en 62 000 jaar geleden. Grote ijsdammen blokkeerden toen de enige grote toegang tussen de Noordelijke IJszee en de rest van de oceanen, de zee tussen Groenland en Noorwegen. Door de zeespiegeldaling lag de Beringstraat, tussen Siberië en Alaska, toen ook droog. Misschien dat zelfs slechts 15.000 jaar geleden nog een periode met veel zoet water optrad. De hoeveelheid zoet water die nodig was om de Noordelijke IJszee zoet te maken is enorm: rond de negen miljoen kubieke kilometer. Dit werd geleverd door een combinatie van smeltwater en neerslag, aldus de auteurs [2].

Begin van de IJstijd

Op dit moment is nog steeds niet duidelijk wat de ijstijden veroorzaakt. In feite had de volgende ijsperiode nu al aan moeten breken. Het verzwakken van de Golfstroom, met de enorme hoeveelheid warmte die deze uit de tropen aanvoert, is aannemelijk als oorzaak. Maar mogelijk speelt ook een veel grotere zoetwaterafvoer uit het omringende land een rol, bijvoorbeeld door wegdooiende permafrost. Wat nu op grote schaal gebeurt. Zoet water bevriest sneller dan zout water. Mogelijk werd de Noordelijke IJszee bedekt met een dikke laag zoet smeltwater. Zo kon zich in de winter gemakkelijker een ijsdek over de gehele Noordelijke IJszee vormen. En hiermee een ijsperiode in gang zetten, want ijs weerkaatst zonlicht erg goed.

Bronnen

1. The Arctic Ocean might have been filled with freshwater during ice ages, Nature News and Views, 2021
2. Geibert, W., Matthiessen, J., Stimac, I. et al. Glacial episodes of a freshwater Arctic Ocean covered by a thick ice shelf. Nature 590, 97–102 (2021). https://doi.org/10.1038/s41586-021-03186-y

Ozonlaag bedreigd door mysterieuze Chinese gassen

Het gat in de ozonlaag is een milieuprobleem, dat eind jaren tachtig op werd gelost door alle CFK’s te verbieden in het Protocol van Montreal. Maar nu dreigen drie nieuwe mysterieuze CFK-verbindingen, die ook de ozonlaag aantasten, dit weer teniet te doen.

Deze stoffen vertragen namelijk het herstel van de laag ozon met 20 jaar. Metingen wijzen uit dat ze uit China komen.

Nut van de ozonlaag

Bijna alle zuurstof in de atmosfeer is di-zuurstof, O2. Slechts een heel klein deel van alle zuurstof is ozon, O3. Ozon blokt UV-A en UV-B straling en beschermt hiermee het leven op aarde tegen deze energierijke straling. Erg veel ozon is er niet. Denk aan een laagje van 3 mm dik, met de luchtdruk op zeeniveau. Maar als dit dunne laagje verdwijnt, dan betekent dat bijvoorbeeld meer huidkanker. En schade aan planten en dieren.

De ozonlaag herstelt zich redelijk. Helaas gooien nieuwe emissies uit China roet in het eten. Bron: EU/EEA

Mysterieuze herkomst

Martin Vollmer van de Zwitserse federale laboratoria voor materiaalkunde en technologie in Dübendorf en zijn collega’s analyseerden luchtmonsters. Deze zijn afkomstig van een netwerk van sensoren over de hele wereld, om trends in atmosferische gassen te volgen.

Het team vond een CFK-verbinding, HCFC-132b genaamd, die nog nooit in de atmosfeer was aangetroffen. Volgens analyse van oude monsters verscheen HCFC-132b ongeveer twintig jaar geleden voor het eerst. Sindsdien zijn de niveaus van de verbinding, die afkomstig lijkt te zijn uit fabrieken in Oost-Azië, gestegen. Maar de onderzoekers zagen ook twee andere verbindingen, HCFC-133a en HCFC-31. Ook daarvan fluctueerden de niveaus in de loop van de tijd, meer dan die van HCFC-132b. [1]

Verouderd

HCFC-132b is een vervanger voor het beruchte ozonlaag aantastende gas CFC-113 en zou in 2020 uitgebannen moeten zijn [2].
HCFC-133a is een tussenproduct voor de bereiding van het middel halotraan. Ook HCFC-31, het derde gas, is een tussenproduct dat ondertussen wordt vervangen door ozon sparende alternatieven. Al zijn deze drie gassen dan minder agressief dan eerdere ozon afbrekende gassen.

Mogelijk is hier dus de eigenaar van een chemische fabriek in China aan het knoeien met verouderde chemische processen, om de kosten te drukken. En hield hij er ook geen rekening mee, dat dankzij moderne, sterk verbeterde detectiemethoden nu zelfs delen per quadriljoen in lucht aangetoond kunnen worden. Vervelend nieuws, want dankzij deze knoeier duurt het 20 jaar langer tot het gat in de ozonlaag definitief is geheeld.

Bron

  1. Martin K. Vollmer et al., Unexpected nascent atmospheric emissions of three ozone-depleting hydrochlorofluorocarbons, Proc. Natl Acad. Sci., 2021, 118 (5) e2010914118; https://doi.org/10.1073/pnas.2010914118
  2. Nonadiabatic Dynamics of HCFC-132b, barbatti.org, 2016

Rydbergontvanger kan alle radiofrequenties ontvangen

Stel je voor, een radio waarmee je alle mogelijke radiogolven kan ontvangen, van extreem-lage frequentie, tot 20 gigahertz. Dat is nu mogelijk met de Rydbergontvanger.

Rydberg-atomen. Door steeds meer energie toe te voegen, springt het buitenste elektron van een atoom naar een hogere baan. Er is steeds minder energie nodig om een baan hoger te springen, tot die energie bijna nul is. Dat is de Rydberg-toestand. Omdat het elektron nu bijna nul energie nodig heeft om te ontsnappen, is de Rydbergontvanger extreem gevoelig. Bron

Wat is een Rydbergontvanger?

De werking van een Rydbergontvanger berust op Rydbergatomen, in dit geval van het element rubidium. Rydbergatomen zijn atomen die veel groter zijn dan normale atomen, omdat het buitenste elektron heel veel extra energie bezit. Daarom bevindt dit elektron zich in een erg wijde baan om de atoomkern. Dat maakt Rydbergatomen erg labiel. Er is immers maar heel weinig energie nodig om het elektron te laten ontsnappen. En dus gevoelig. Zelfs het zwakste signaal is bij Rydbergatomen al voldoende om het elektron weg te laten springen, en dus een elektrisch stroompje te geven. Bijvoorbeeld, het zwakke signaal van een radiogolf.

Rydbergontvangers kunnen dankzij extreem-gevoelige Rydberg-atomen zeer veel verschillende frequenties ontvangen. Bron: leger USA

In deze ontvanger worden de rubidium-atomen opgepompt met een laser tot Rydberg-atomen en bij een microgolfcircuit geplaatst. Dat microgolfcircuit versterkt de signalen die door de antenne worden ontvangen. Rydbergatomen zijn zo gevoelig dat ze op alle golflengtes reageren – van extreem lange golflengtes (denk aan tienduizenden kilometers of meer) tot centimetergolven.

Erg handig in het leger natuurlijk, als er weer eens ergens een olie- of grondstofrijk landje van een anti-westerse dictator, of democratisch gekozen president, bevrijd moet worden. Hun stoorzenders gaan ze dan niet meer baten, want de Rydbergontvanger kan elke frequentie ontvangen, ook de niet-gestoorde frequenties.

Verwacht voorlopig geen Rydberg-modem waarmee je online Space Invaders kan spelen terwijl je trein door een tunnel rijdt. Het Usaanse leger wil eerst hun nieuwe speeltje doorontwikkelen tot een volwassen communicator. We zullen hier nog van horen.

Bron:

  1. David H. Meyer et al, Waveguide-Coupled Rydberg Spectrum Analyzer from 0 to 20 GHz, Physical Review Applied (2021). DOI: 10.1103/PhysRevApplied.15.014053
  2. David H Meyer et al, Assessment of Rydberg atoms for wideband electric field sensing, Journal of Physics B: Atomic, Molecular and Optical Physics (2019). DOI: 10.1088/1361-6455/ab6051

Massa van donkere materiedeeltjes nu veel nauwkeuriger

Theoretisch fysici hebben het mogelijke bereik voor de massa van donkere materiedeeltjes flink ingeperkt. Dit bereik blijkt veel kleiner dan voorspeld. Daardoor hoeven donkere-materiejagers maar met een beperkt aantal deeltjes rekening te houden.

Massa van donkere materiedeeltjes maximaal 20 maal zo groot als elektron

Bij hun berekeningen gingen de onderzoekers er van uit dat alleen de zwaartekracht op de deeltjes inwerkt. Ze berekenden dat de massa van de donkere materiedeeltjes tussen de 0,001 en 10 000 000 eV/c2 moet liggen. Om een indruk te geven: elektronen hebben een massa van 511 000 eV/c2, protonen en neutronen nog eens rond de duizend maal meer. Dat betekent dat de donkere materie-deeltjes maximaal 20 maal zo zwaar zijn als een elektron, of veel lichter

Dat klinkt als een enorme onzekerheid, en dat is het ook. Maar vergeleken met het eerdere massabereik – tussen de 10-24 eV en 1019 GeV (de Planck-massa, waarbij deeltjes direct ineenstorten tot een zwart gat), is dit een zeer sterke afname. Vergelijk een onzekerheid van een getal met vijftig cijfers, met die van tien cijfers. We weten nu bijvoorbeeld dat het hypothetische deeltje X ruim binnen het bereik van onze deeltjesversnellers ligt. Nu kunnen we ook veel gerichter zoeken. Deze schatting is een indrukwekkende prestatie, zeker als je bedenkt dat we alleen de massaverdeling van donkere materie kennen. En verder niets weten.

Kwantumzwaartekracht

Voor het stellen van deze grenzen is gebruik gemaakt van onze bestaande kennis over kwantumzwaartekracht. Dit laat zien dat donkere materie niet ‘ultralicht’ of ‘superzwaar’ kan zijn, zoals sommigen theoretiseren, tenzij er een nog onbekende extra kracht op inwerkt. Dit onderzoek helpt natuurkundigen op twee manieren: het perkt het zoekgebied voor donkere materie enorm sterk in, en het zal mogelijk ook helpen onthullen of er al dan niet een mysterieuze onbekende extra kracht in het universum is.[1]

Zowel de aanhangers van de snaartheorie, als van loop quantum gravity zijn het er over eens dat er iets als kwantumzwaartekracht bestaat. Een groep mensen, waaronder ik, heeft daar vraagtekens bij. En dus ook bij deze uitkomst. Mijn persoonlijke gevoel is, dat zwaartekracht in werkelijkheid de kwantumverstrengeling is tussen reële en virtuele deeltjes. Deze kwantumverstrengeling vermindert dan de vrijheidsgraden van virtuele deeltjes, dus lijkt ruimtetijd in te krimpen. Precies het effect dat je ziet door zwaartekracht. De theorie dat tijd voortkomt uit kwantumverstrengeling is overigens al onderwerp van serieus onderzoek.

De massa van donkere materiedeeltjes is alleen indirect waar te nemen. Zoals hier door het zwaartekrachtslens-effect. De reden voor de ringen. Bron: NASA/Wikimedia Commons

Het zichtbare universum bestaat voor slechts vijf procent uit ‘normale’, baryonische materie. Vijfentwintig procent komt voor rekening van donkere materie, terwijl zeventig procent van de totale energie-inhoud van het universum uit donkere energie bestaat.

Bronnen

  1. X. Calmet en F. Kuipers, Theoretical bounds on dark matter masses, Physics Letters B, Volume 814, 10 March 2021, DOI: 10.1016/j.physletb.2021.136068

Toekomstige technologie, van 2022 tot het jaar 4000

Sommige toekomstige technologie is er nu al in rudimentaire vorm. Denk aan kwantum computers en wetware, de interface tussen brein en machine. Voorspellen dat deze technologie effectiever en goedkoper wordt, is dus vrij veilig. Of dat deze nieuwe toepassingen krijgt.

Moeilijker te voorspellen is echt disruptieve technologie. Dat is technologie, die de mens vermogens geeft die deze tot nu toe nog niet had. Vooral technologie, die het gevolg is van nieuwe wetenschappelijke doorbraken. Toch doen de makers van deze video, een moedige poging. Dit op basis van bestaande trends en de bekende natuurkundige wetten.

De voorspelling in de video dat de Alcubierre drive werkt, is omstreden. Het effect waarop deze drive berust, is nog niet in een experiment aangetoond. Al vormt het warpveld waarop de Alcubierre drive berust een geldige oplossing van de algemene relativiteitstheorie.

Dat wil zeggen, geldig, als er negatieve energie bestaat op onze schaal, niet alleen maar op de schaal van kleine deeltjes. En er een methode is om deze te scheppen. We kunnen dan ook zelf wormgaten aanleggen. Daarmee zou je in principe zelfs tijd kunnen reizen.

Wormgaten en warp drives zijn nog onbewezen toekomstige technologie, maar in theorie mogelijk. Bron: Genty/Pixabay

Vind je nanotechnologie klein? Welnu, het kan nog kleiner. Stel je voor, een complete fabriek opbergen in de ruimte van een atoom. Dat kan in theorie met femtotechniek. Technologie op de schaal van een atoomkern. Mogelijk kunnen we in de toekomst de sterke kernkracht net zo manipuleren als de elektromagnetische kracht nu. Dan zouden er compleet nieuwe technieken ontstaan. En nieuwe kansen. Nieuwe dingen om mee te maken en te onderzoeken. Denk aan een bezoekje aan het binnenste van de zon, of de aarde, bijvoorbeeld. Dat, en nog veel meer, zou dan mogelijk zijn.

Nieuwe natuurwetten, toekomstige technologie

Alles staat of valt met de vraag, of onze natuurkundige wetten, de enige wetten zijn die bestaan. Of dat er mogelijk nog nieuwe wetten bestaan. Inderdaad zijn er dingen die we nog niet kunnen verklaren met de wetten die we nu kennen. Zo hebben we geen flauw idee, wat donkere materie precies is. En waar die enorme ringen vandaan komen in de hemel. Zo groot, dat ze haast wel het restant van een botsing met een ander heelal lijken te zijn. Ontdekken we nieuwe natuurwetten, dan ontdekken we ook enorm veel nieuwe potentiële apparaten.

Teegarden B, een exoplaneet om te koloniseren?

Exoplaneet Teegarden B is in 2017 ontdekt. Het is met een “earth similarity index” van 0,95 de meest aardachtige planeet die we kennen. En is met 12,5 lichtjaar relatief dichtbij.

In ons zonnestelsel zijn maar twee, of misschien drie, planeten met enige moeite bewoonbaar voor de mens. Naast de aarde, Mars en – misschien – de wolken van Venus of de polen van Mercurius. Ver weg van de meestal koesterende, af en toe gevaarlijke stralen van moeder Sol is de keus groter.

Exoplaneten zijn per definitie planeten buiten ons zonnestelsel. Onze nabije buur Proxima Centauri en het Alfa Centauri dubbelstelsel – beide rond de 4 lichtjaar, zijn in theorie bereikbaar. Al moeten we dan in het beste geval rekening houden met een reis van tientallen jaren. En heel erg veel energie proppen in de voortstuwing. Want hoe dichter je de lichtsnelheid nadert, hoe meer energie het kost.

Het koloniseren van exoplaneet Teegarden b is in theorie goed te doen. De planeet ligt in de bewoonbare zone van Teegarden en is minimaal zo groot als de aarde. Vermoedelijk groter. Bron: phl@UPR Arecibo

Koloniseren exoplaneet Teegarden B

Maar stel, dat we het gaan doen, gewoon, omdat het kan? Deze video verkent de mogelijkheden voor Teegarden B, een exoplaneet die rond een rode dwerg draait op 12,5 lichtjaar afstand[1]. Het “ringwereld”scenario dat de makers van de bovenste video beschrijven is, zo wijzen recente berekeningen uit, wat te pessimistisch. Waarschijnlijker is het “oogbal aarde” scenario. Teegarden B zou dan het meeste weg hebben van een enorme oogbal. Het wit is dan eeuwig ijs. Het bewoonbare deel kent een eeuwige dag, en waarschijnlijk af en toe een heftige zonnevlam. [2] Vele malen heftiger dan onze brave zon produceert.

Bronnen:
1. Teegarden’s Star B, NASA
2. M. Zechmeister et al., The CARMENES search for exoplanets around M dwarfs, Two temperate Earth-mass planet candidates around Teegarden’s Star, Astronomy and Astrophysics, 2019, https://doi.org/10.1051/0004-6361/201935460

Coronavirussen: hoge mutatiesnelheid en vaccins

Maak kennis met de coronavirussen. De uitgebreide familie waartoe het virus dat covid-19 veroorzaakt, SARS-CoV-2, behoort.

Daarvan kunnen we veel leren. Bijvoorbeeld, dat immuniteit tegen coronavirussen meestal niet lang duurt. Deze virussen muteren namelijk heel snel. Daarom is het de vraag, of massaal vaccineren lang gaat helpen om covid-19 onder de duim te houden. Want andere coronavirussen die verkoudheid veroorzaken, doorbreken na ongeveer één jaar de immuniteit[1].

En er is nog meer. Daarom hieronder een video, waarin de belangrijkste coronavirussen aan de orde komen.

Coronavirussen

Het coronavirus SARS-CoV-2 is slechts één soort van de grote familie coronavirussen. En coronavirussen komen veel voor. Zelfs dertig procent van alle verkoudheden komt door een coronavirus. En covid is niet eens het gemeenste coronavirus. Bijvoorbeeld: het verwante virus dat SARS veroorzaakt, SARS-CoV, kent een hogere sterfte.

Het ergste coronavirus tot nu toe was MERS-CoV. Maar liefst 35 procent van de besmette mensen gaat eraan dood. Dit was het virus, dat in Saoedi-Arabië en omgeving dood en verderf zaaide. Maar gelukkig bleek MERS vooral de drinkers van urine van kamelen, of hun verzorgers, te treffen. Bovendien, maar weinig mensen doen dat. Maar wel waren er enkele kleine uitbraken in China en Korea.

Laatste tips

Voor onze laatste tips, klik hier. En in het kort. SARS-CoV-2 wordt vrijwel geheel via de lucht verspreid. Mensen kan je het beste buiten ontmoeten. En draag een mondkapje als je mensen ontmoet. Dit, het liefst KN95. Of, van een betere kwaliteit natuurlijk. Mijd, waar mogelijk, ruimtes met veel mensen. Draag bovendien binnen in winkels, en andere ruimtes, altijd een mondkapje. Blijf er ook zo kort mogelijk.

Vitamines

De zwaarste patiënten in de kliniek bleken zeer lage waardes van deze vitamines in hun bloed te hebben. Dus, zorg dat je voldoende (niet teveel!) vit. D en K binnen krijgt. Bijvoorbeeld, door per dag de aanbevolen dosis multi vitamines te slikken.

Belangrijk. Slik de aanbevolen dosis vitamine D en K. Niet meer. Niet minder. Zie verpakking. Deze vet oplosbare vitamines kunnen zich ophopen. Deze te veel slikken leidt tot een overdosis. Je kan ze namelijk niet uitplassen, wat met water oplosbare vitamines (B, C) wel kan.
De op de verpakking aanbevolen dosis (multi) vitamine is veilig.

Als je medicijnen slikt, raadpleeg dan eerst de bijsluiter van deze medicijnen en overleg eerst met je arts of apotheker. Sommige medicijnen, zoals digoxine, werken anders als gevolg van het slikken van vitamines.

Coronavirussen hebben stekels. De stekels van covid-19 (hier rood) zijn heel goed in het binden aan ACE2 receptoren van cellen van de mens. Bron: overheid Usa (state.gov)

Bron
1. The false promise of herd immunity for COVID-19, Nature, 2020

Dutch