water – Pagina 2 – Visionair

Een eiwit met polymeerjas blijkt te kunnen werken zonder water. Is dan toch leven zonder water mogelijk? Bron: [1]

Bouwsteen leven werkt zonder water

Laat een reactie achter / Wetenschap / Door Germen Roding / 12 augustus 2012 13 augustus 2012

Zou leven kunnen bestaan zonder water? In ieder geval is een bouwsteen ontdekt die zonder water kan functioneren: een bepaald enzym.

Water toch niet zo onmisbaar voor leven als gedacht
Water lijkt onmisbaar voor leven. Op aarde is er geen levensvorm die functioneert zonder water in het lichaam. Weliswaar kunnen organismen als beerdiertjes en bacteriën jarenlang overleven in gedroogde toestand, maar dan in een toestand van schijndood. Exobiologen zoeken daarom naar water, en wat een bewoonbare zone rond een ster uitmaakt, wordt bepaald door de vraag of water in vloeibare toestand kan voorkomen.

Een nieuwe ontdekking brengt hier verandering in. In ieder geval één eiwit blijkt te kunnen functioneren zonder water. Heel belangrijk, want het actieve deel van levende wezens bestaat, naast DNA, geheel uit eiwitten.

Adam Perriman van de Engelse Universiteit van Bristol en zijn collega´s zijn er in geslaagd het jasje van watermoleculen dat om myoglobines hangt -eiwitten die zuurstof naar de spieren transporteren en vers vlees zijn rode kleur geven – te vervangen door een synthetisch polymeer die werkt als een smeermiddel. Hierdoor veranderen de eiwitten in een soort dikke stroop.

Vervolgens bekeken de onderzoekers met behulp van neutron scattering hoe goed de eiwitten konden bewegen. Opmerkelijk genoeg bleken de eiwitmoleculen met polymeerjasje even goed als eiwitten in water te functioneren, bleven ze flexibel en vertoonden het in waterige omgeving bekende gedrag. Waaronder het binden van zuurstof.

Kunstmatig leven op Mars of de maan
Het belang van deze ontdekking is groot. Niet alleen wordt het potentiële domein waarin zich leven kan bevinden sterk vergroot, al gaat het hier om een polymeer dat niet van nature voorkomt, ook zou je nu in principe levende organismen kunnen ontwerpen die in zeer waterarme of waterloze omstandigheden functioneren. Woestijnen vormen de eerste mogelijkheid die opkomt, maar ook in omgevingen als Mars of wellicht zelfs de maan of asteroïden zouden dit soort organismen wellicht kunnen overleven.

Geneesmiddel zonder allergische reacties
Een tweede mogelijkheid, die nu al direct kan worden benut en ook door de ontdekkers genoemd, is het ontwerpen van enzymen (eiwitten die en bepaalde biochemische reactie helpen uitvoeren) die niet door het menselijke immuunsysteem worden aangevallen. Door een polyetheenglycol (PEG) aan te brengen kan een eiwit worden “verstopt” voor het immuunsysteem en -blijkt uit deze proef- nog steeds biologisch actief zijn (tenminste als PEG ruwweg dezelfde eigenschappen heeft als het polymeer dat de onderzoekers hebben gebruikt en dat helaas niet in de samenvatting terug te vinden is, [2] stelt dat het om een PEG-achtig polymeer gaat). Kortom: de eiwitten zelf vormen de vloeistof, aldus mede-auteur Perriman.

Vloeibare eiwitpleister en schonere reacties
Onder de toepassingen die het team nu wil ontwikkelen zijn pleisters waarbij het vloeibare eiwit als pasta wordt aangebracht. Het kan dan werken als een zuurstofpomp met een chemische reactie tussen de eiwitlaag en een uit glucose bestaande afdeklaag, waarbij zuurstof door het eiwit naar de huidoppervlakte wordt getransporteerd.

Ook kan de techniek worden gebruikt voor schonere biochemische reacties. Zonder water kunnen chemische reacties en biochemische reacties nauwkeuriger op elkaar worden afgestemd: door de factor water te verwijderen worden heel veel potentiële, ongewenste chemische reacties namelijk voorkomen. Deze ongewenste reacties hebben twee nadelen: naast verlies van grondstoffen, vervuilen ze het eindproduct waardoor een lastig en duur zuiveringsproces nodig is. Ook leveren ze een afvalstroom op. Dit zou voorkomen worden als enzymen worden ingepakt in bijvoorbeeld een PEG-mantel.

Bron:
1. A Polymer Surfactant Corona Dynamically Replaces Water in Solvent-Free Protein Liquids and Ensures Macromolecular Flexibility and Activity, Journal of the American Chemical Society, 2012, DOI: 10.1021/ja303894g (weinig informatief zonder volledige toegang)
2. Neutron Scattering Explains How Myoglobin Can Perform Without Water, Science Daily, 2012

Alle water op aarde samen vormt maar een kleine bol.

Hoeveel water is er op de aarde?

28 reacties / Visionaire vragen, Wereld / Door Germen Roding / 14 mei 2012 14 mei 2012

De aarde lijkt een waterplaneet, maar schijn bedriegt. Als alle water op aarde, inclusief grondwater en ijskappen, in een bol zou worden verzameld, zou deze niet erg groot zijn, een bol van 1385 km doorsnede. Daat is ongeveer de afstand van hier tot Spanje. De hoeveelheid water op de ijsmaan Enceladus is overigens veel kleiner, het maantje heeft een doorsnede van slechts 500 km.

In feite leven we maar in een klein, dun en kwetsbaar vliesje, dat we erg aan het vervuilen zijn. We moeten daarom snel overstappen op duurzame landbouw en energiebronnen en zuiniger en slimmer omspringen met grondstoffen.

Communicatie en toegang tot informatie zijn wereldwijd al enorm verbeterd

Overvloed voor iedereen

10 reacties / Ideeën en techniek, Maatschappij, Mensheid, Visionaire projecten, Wereld / Door Lennart van Haaften / 31 maart 2012 31 maart 2012

Ondanks alle negativiteit over economie, klimaat, ecologie, obesitas en geweld, gaat het erg goed met de wereld. Hoopvolle berichten zijn veel minder populair dan doemdenken en krijgen daarom weinig aandacht.

De feiten liegen niet. Mensen in westerse landen die we tegenwoordig `arm’ noemen, leven in grotere luxe dan koningen 100 jaar geleden, die geen auto’s of elektriciteit hadden. Ook de armste delen van de wereld gaan zienderogen vooruit: de hoeveelheid armoede, kindersterfte en analfabetisme dalen al decennia gestaag, terwijl steeds meer kinderen toegang krijgen tot onderwijs en schoon drinkwater. De verbeterende gezondheid en opleiding leiden weer tot minder geboortes en `luxueus gedrag’ als beter omgaan met natuur, dieren en milieu, wat de gevolgen van overbevolking verzacht.

Eufemistisch mobiele telefoons genaamd, tegenwoordig dragen we minicomputers met ons mee die krachtiger zijn dan de supercomputers uit 1980, een enorme luxe dus. En `we’ hier slaat op een groot deel van de mensheid; ook in Afrika en Azië zijn mobiele telefoons gemeengoed geworden (meer dan 70% van de mensen heeft er hier inmiddels een, en steeds meer met breedbandinternet). Het aantal internetgebruikers is wereldwijd verdubbeld tussen 2005 en 2010 tot meer dan 2 miljard.

Aan de basis van deze moderne telefoons ligt de wet van Moore. Breed geformuleerd zegt deze wet dat de capaciteit van digitale technologie exponentieel groeit. Dit komt tot uiting in de rekenkracht een opslagcapaciteit van computers, maar ook in de ontwikkeling van steeds meer andere technologieën die gedigitaliseerd worden en vervolgens meeliften op deze exponentiële groei, zoals biotechnologie, robotica en hersenonderzoek.

Overvloed

Het gaat dus helemaal niet zo slecht, maar het zal nog veel beter gaan. In hun boek Abundance voorspellen Peter Diamandis (vooral bekend van de X-prijzen) en Steven Kotler dat we binnen 30 jaar in een wereld leven waarin iedereen op Aarde toegang heeft tot voldoende voedsel, schoon drinkwater, onderdak, en uitstekende gezondheidszorg en onderwijs, schone energie en mensenrechten. Daarmee heeft iedereen de vrijheid om zichzelf naar eigen wens te ontwikkelen in plaats bezig te zijn met overleven. Dit is grofweg hoe wij in het rijke Westen nu al kunnen leven, maar dan met een veel lagere belasting van de Aarde.

Het begrip schaarste speelt hierbij een belangrijke rol. Als voorbeeld geven ze aluminium, wat 200 jaar geleden waardevoller was dan goud. Echter: 8% van de aardkorst bestaat uit aluminium; het is na zuurstof en silicium het meest voorkomende element. Hoe kan dit? Het probleem was dat aluminium veel voorkomt als aluminiumoxide (in bauxiet). Zodra de technologie (elektrolyse) ontwikkeld werd om aluminium te isoleren werd het spotgoedkoop. Nu zien we hetzelfde met energie. De Zon levert 5000 keer zoveel energie aan de Aarde als we gebruiken. Zodra we zeer efficiënt zonne-energie kunnen opvangen en opslaan, wordt energie praktisch gratis, met enorme gevolgen voor de economie en bijvoorbeeld ruimtevaart of CO₂ uit de lucht halen. De volgende stap is water. Met een overvloed aan energie en de juiste apparatuur kun je het gigantische zout water reservoir op Aarde benutten en zoet water produceren voor drinkwater, landbouw, industrie etc. Waar het om gaat is dat schaarste relatief is, en het echte probleem toegankelijkheid is. Dit kan bereikt worden dankzij technologie. En de ene doorbraak leidt de volgende in.

Diamandis en Kotler identificeren drie krachten die ons een wereld van overvloed kunnen gaan bezorgen:

Techno-filantropen. Succesvolle ondernemers als Bill Gates, Pierre Omidyar en Mark Zuckerberg zijn rijk geworden dankzij technologie, en gebruiken nu hun enorme rijkdom en connecties om de wereld effectief te verbeteren. (Vroeger besteedden filantropen hun geld vooral aan lokale doelen als bibliotheken en ziekenhuizen in hun eigen stad.) Geen wonder dat Bill Gates afgelopen week de Nederlandse regering opriep niet te bezuinigen op ontwikkelingshulp.

Het opkomende miljard. In feite zo’n 4 miljard, dit zijn mensen uit ontwikkelingslanden die online komen en hun kennis met elkaar en de rest van wereld delen. Als zij ook nog eens goed onderwijs genieten (bijvoorbeeld via de Khan Academie) kunnen zij een enorme bijdrage leveren aan de wereld en de economie en alle genoemde ontwikkelingen nog eens versnellen. Bedenk dat wetenschap 200 jaar geleden een hobby was van enkele rijken, een minieme fractie van de bevolking. Straks komen er duizenden Einsteins bovendrijven.

Doe-het-zelf vernieuwers. Dit zijn individuen en kleine bedrijfjes die vernieuwende producten maken dankzij visionaire inzichten en ondernemerschap, zoals apparaten die zoet water produceren, gen sequentie en energie-zuinige auto’s.

De gevolgen

Nieuwe technologie die zich snel ontwikkelt dankzij de exponentiële groei opent vele nieuwe mogelijkheden.

Goedkope energie veroorzaakt een kettingreactie van positieve ontwikkelingen

Juist Afrika is geschikt voor (decentrale) energie opwekking, aangezien daar weinig infrastructuur is (elektriciteitskabels en olieleidingen) en veel zon. Op dezelfde manier heeft Afrika mobiele telefonie in gebruik genomen en daarbij de vaste lijnen overgeslagen.

Toekomstige mobiele telefoons fungeren ook als minilab waarmee je via een bloeddruppel uit je vingertop een diagnose kan laten stellen, en later zelfs je DNA mee kan sequensen en verhoogde risico’s op ziektes inschatten. Kunstmatige intelligentie systemen als Watson kunnen vervolgens een behandelplan opstellen. Hiermee verdwijnt de schaarste aan artsen. Als je deze informatie van iedereen combineert kun je ook nog eens trends zoals epidemieën wereldwijd nauwkeurig in kaart brengen. Binnen enkele decennia kan iedereen op Aarde hierover beschikken.

Kunstmatige intelligentie kun je ook inzetten als leerkracht of mentor. Op die manier krijgt elk kind via een telefoon of tablet onderwijs op maat.

Als een groot deel van de wereldbevolking goed opgeleid is en in contact is met elkaar via een (decentraal) internet, zullen mensenrechten veel beter gewaarborgd kunnen worden dan nu.

Een overvloed aan informatie leidt tot hoge efficiëntie, zoals een slim energie netwerk, waarin gebruik en productie nauwkeurig op elkaar afgestemd zijn.

Ten slotte

Zowel onze psychologische neiging om vooral negatieve ontwikkelingen op te merken (waardoor de media hier ook graag over schrijven) en de lineaire manier van denken waardoor we steeds verrast worden door de snelheid van exponentiële groei dragen er toe bij dat ons beeld van de wereld van 2030-2040 een stuk somberder is dan gerechtvaardigd.

Bron: Peter Diamandis & Steven Kotler – Abundance: The future is better than you think, 2012 (Free Press), ISBN-13: 978-1-4516-1421-3.

Drijvende tuin voorkomt hongersnood

4 reacties / Ideeën, Ideeën en techniek / Door Germen Roding / 7 januari 2012 9 januari 2012

Bangladesh wordt elk jaar geteisterd door overstromingen die een groot deel van het laaggelegen land onder water zetten en voor hongersnood zorgen. Eindelijk is er nu een oplossing.

Een natuurramp als land
Het Zuid-Aziatische land Bangladesh ligt net als Nederland in een rivierdelta. De rivieren die in de delta uitkomen, de Ganges en de Brahmaputra, zijn regenrivieren, waardoor ze tijdens de moesson zwaar overstromen. Geregeld staat bijna de helft van het land onder water. Ook is Bangladesh zeer dicht bevolkt, 160 miljoen mensen op een oppervlakte van 2,5 maal Nederland, wat het probleem nog erger maakt.

Waterhyacint bijna meest gevreesde onkruid ter wereld
Bangladesh kent een subtropisch klimaat,waardoor het hele jaar landbouw mogelijk is. Dat wil zeggen: als het land niet onder water staat. Weliswaar zijn er speciale rijstsoorten die met het water meegroeien en tot twee meter lang kunnen worden,maar erg veel brengen die niet op, omdat de plant heel veel energie in de stengel moet investeren. In een dergelijke omgeving doet waterhyacint het erg goed. Dit wateronkruid behoort tot de top tien meest gevreesde onkruiden ter wereld. De waterhyacint blijft drijven door luchtblazen. De waterplant vormt dichte matten die rivieren en waterwegen verstikken en is in Bangladesh alomtegenwoordig.

Zo wordt de drijvende tuin opgebouwd. Op een laag waterhyacinten komt een bamboeconstructie, waarop een tweede laag waterhyacinten komt met hierop aarde en koemest.

Dubbele mat van waterhyacinten vormt drijvende tuin
Agronomen hebben nu een speciale drijvende tuin ontwikkeld die de plattelandsbevolking in Bangladesh in staat stelt de moesson te overleven. Deze tuin is met lokale materialen te bouwen. De onderste laag bestaat uit waterhyacinten, gevolgd door een bamboe skelet waaroverheen de tweede laag waterhyacinten wordt geplaatst. Bovenop deze laag komt een laag teelaarde, waarop subtropische en tropische groenten zoals okra en kangkong kunnen worden gekweekt. Zie diagram.

Na afloop van de moesson kan de drijvende tuin als bemesting dienen voor de dan weer drooggevallen groentetuin op het land. Het volgende jaar moet er weer een nieuwe drijvende tuin gebouwd worden.

Met één drijvende tuin van acht bij één meter kan een familie honderden kilo’s groenten per jaar produceren. Het verschil tussen leven en dood. Zelfs in een op het eerste gezicht totaal hopeloze situatie als die in Bangladesh is het mogelijk met enige inventiviteit om toch een beter bestaan op te bouwen.

Bron:
Practical Action

De jonge ster TW Hydrae geeft een kijkje in hoe het zonnestelsel er vlak na het ontstaan uitgezien heeft.

Duizenden aardse oceanen rond ster

2 reacties / Wetenschap, Zonnestelsel / Door Germen Roding / 16 november 2011 16 november 2011

Astronomen ontdekten dat zich rond de jonge ster TW Hydrae duizenden oceanen aan waterijs bevinden. Het scenario dat kometen de aardse oceanen hebben gevuld, wordt zo steeds waarschijnlijker.

Blik op het jonge zonnestelsel
De ster TW Hydrae, een oranje K-dwergster die iets kleiner is dan de zon, is naar kosmische maatstaven extreem jong, rond de 10 miljoen jaar. Het materiaal rond deze T Tauri-ster (een ster in de planeetvormingsfase) klontert op dit moment samen tot een zonnestelsel. Een gelukkig toeval is dat TW Hydrae vrij dicht bij de aarde staat – 150 lichtjaar – en de pool vrijwel op de aarde gericht is, zodat met een telescoop de planetaire schijf goed waar te nemen is. We kunnen dus als het ware een kijkje nemen in het zonnestelsel zoals dat er miljarden jaren geleden uitzag.

Waar komen de aardse oceanen vandaan?
Een bekend vraagstuk in de astronomie is, waar de oceanen van de aarde vandaan komen. Immers: de aarde bevindt zich binnen de ‘ijsgrens’, de grens waarbinnen ijs niet kan blijven bestaan zonder beschermend zwaartekrachtsveld. Dat zwaartekrachtsveld was er uiteraard nog niet toen de aarde nog niet bestond. Op dit moment is de meest gezaghebbende theorie dat kometen uit het buitenste deel van het zonnestelsel onze oceanen hebben gevuld. Vandaar dat astronomen het buitenste deel van de protoplanetaire schijf rond TW Hydrae met meer dan normale belangstelling hebben waargenomen.

Duizenden oceanen
Een groep astronomen benutte de Herschel ruimtetelescoop om sporen van water rond TW Hydrae waar te nemen. Met succes. Het team rapporteert dat er een groot reservoir aan waterijs in de stellaire schijf te vinden is met een totaal van enkele duizenden malen de hoeveelheid water in de aardse oceanen.

Dit ontdekten ze door de hoeveelheid waterdamp te meten en deze via astrofysische berekeningen te herleiden tot de hoeveelheid ijs die aanwezig moet zijn om deze waterdamp te produceren. De hoeveelheid ijs is zelfs genoeg om een geheel uit water bestaande oceaanplaneet zo groot als de aarde te produceren.

Uit details van de vorm waarin het ijs aanwezig was, leidden ze af dat het ijs afkomstig is van een mengsel dat verspreid is over de hele protoplanetaire schijf. Kortom: een duidelijke aanwijzing dat de komeethypothese klopt.

Bron
Scientific American

Een oceaanplaneet met twee manen. Bron: Luciano Mendez/Wikipedia

Reusachtige oceaanplaneet ontdekt

11 reacties / Universum, Wetenschap / Door Germen Roding / 27 oktober 2011 27 oktober 2011

Op veertig lichtjaar afstand bevindt zich waarschijnlijk een enorme planeet met een honderden kilometers diepe oceaan. Dat blijkt uit metingen van Luikse astronomen.

: Een oceaanplaneet met twee manen. Bron: Luciano Mendez/Wikipedia

Zichtbare ster met zonnestelsel
55 Cancri A is een zonachtige ster op ongeveer veertig lichtjaar afstand. Met een schijnbare magnitude van 6 is de ster nog net zichtbaar zonder verrekijker of telescoop. De ster staat in het sterrenbeeld Kreeft.

Uniek aan de ster is dat het een van de weinige is die tenminste vijf planeten heeft. De binnenste van deze planeten, 55 Cancri e is ontdekt in 2005 en kreeg sindsdien veel aandacht van astronomen. Verschillende onderzoeksgroepen hebben de veranderingen in positie van de ster waaromheen deze planeet draait gemeten. Daaruit trokken ze de conclusie dat 55 Cancri e acht maal zo zwaar is als de aarde en elke achttien uur rond de ster draait.

Zonder een meting van de straal van de planeet is het echter onmogelijk om vast te stellen hoe dicht de planeet is en dat is uiteraard bijzonder lastig gezien de zeer grote afstand. Als de planeet vrijwel geheel uit zware metalen bestaat kan hij zo groot zijn als de aarde. Bij een lagere dichtheid zal de planeet groter zijn. Is het een ijsreus, dan lijkt hij op Neptunus.

Oktober 2011 licht Michael Gillon n de universiteit van Luik met enige collega’s een tipje van de sluier op. Ze hebben 55 Cancri e waargenomen terwijl deze voor zijn moederster langstrok, in astronomisch vakjargon een planeetovergang. Hierbij gebruikten ze zowel de Spitzer telescoop van NASA als de Canadese MOST ruimtetelescoop.

55 Cancri e stomende oceaanwereld
Aan de hand van de lichtafzwakking kan je vrij eenvoudig berekenen hoeveel van de ster af werd gedekt door de planeet, m.a.w. hoe groot de planeet is. Op grond van hun metingen stelden Gillon en zijn collega’s vast dat de planeet twee keer zo groot in diameter is als de aarde. De oppervlakte is daarmee vier keer die van de aarde en, belangrijker, het moet dus wel net als de aarde een rotsachtige planeet zijn, want de planeet heeft met acht keer het volume en massa van de aarde, dezelfde dichtheid als de aarde.

Het is echter mogelijk nog wat meer informatie af te leiden en dat hebben de onderzoekers ook gedaan. Een rotsplaneet bestaat waarschijnlijk uit dezelfde bestanddelen als de rotsplaneten in ons eigen zonnestelsel: een combinatie van ijzer en magnesium silicium oxides. Echter, 55 Cancri e is te groot om alleen uit deze materialen te kunnen bestaan, dus moet er volgens de onderzoekers nog een “envelop” van gas of vloeistof omheen zitten.

Ze bestudeerden twee mogelijkheden. De eerste: een atmosfeer van waterstof en helium zoals rond de bekende ijsreuzen Uranus en Neptunus. Volgens hun berekeningen overleefde deze niet langer dan enkele miljoenen jaren zo dicht bij de ster. De tweede mogelijkheid is een enorme oceaan, met ongeveer de massa van een vijfde van de gehele planeet. Dat is honderd maal zoveel water als op aarde. Dit is volgens de onderzoekers waarschijnlijker omdat water minder snel de ruimte in wordt geslingerd en dus vele miljarden jaren kon bestaan.

Ergo, 55 Cancer e moet dus een waterwereld zijn volgens het team. Geen eindeloze Stille Oceaan overigens. Stel je een stomende hel voor, zo heet en zo dicht dat het water superkritisch wordt. Dat wil zeggen dat er geen verschil meer is tussen de vloeistoffase en de gasfase. De planeet kan ook ’tidally locked’ zijn, waarbij één zijde permanent naar de zon is toegewend en de andere voor eeuwig bevroren is.

Vermoedelijk wordt een dergelijke wereld geteisterd door zeer heftige stormen en ook chemici zullen hun hart ophalen aan de vele merkwaardige verbindingen die zich onder deze omstandigheden vormen.

Over enkele jaren weten we meer. Dan zal de ‘envelop’ van de planeet rechtstreeks zichtbaar zijn voor de volgende generatie, veel betere, telescopen.

Bron:
Improved precision on the radius of the nearby super-Earth 55 Cnc e

IJs-XI is door zijn zeer regelmatige kristalvorm sterk ferroelektrisch.

‘Elektrisch ijs leidde tot vorming planeten’

4 reacties / Wetenschap, Zonnestelsel / Door Germen Roding / 25 augustus 2011 25 augustus 2011

Het ijs dat wij uit de vriezer en de Elfstedentocht kennen is elektrisch neutraal. Er zijn echter vele anderen soorten ijs, waaronder elektrisch ijs, ijs-XI. Deze vreemde vorm van water is veel taaier en komt veel meer voor dan tot nu toe gedacht en kan wel eens een belangrijke rol hebben gespeeld in de manier waarop ons zonnestelsel zich heeft gevormd. En, nog interessanter, zelfs leven.

Herbergt Antarctica behalve miljoenen pinguïns, ook elektrisch ijs?

Elektrisch ijs-XI bij zeer lage temperaturen op Antarctica?
Zuurstof trekt elektronen veel sterker aan dan waterstof. Een enkel molecuul water kent een positieve kant – de waterstofkant – en de negatieve zuurstofkant. Dit maakt water één van de merkwaardigste substanties in het universum. Zo zijn er meer dan tien verschillende soorten ijs. Het ijs dat we uit het dagelijks leven kennen, ijs-1h, is zo geordend dat de waterstofatomen random door elkaar zijn geplaatst. Als gevolg hiervan is ijs elektrisch neutraal. Als ijs wordt afgekoeld tot een ijzige zestig kelvin (-213,15 graden Celsius), dan gaan de waterstofatomen zich netjes in een regelmatig patroon schikken. In dit perfect regelmatige kristal, onder wetenschappers bekend als ijs-XI of elektrisch ijs, zijn er duidelijke gebiedjes met positieve en negatieve lading.

Door die polarisatie klontert ijs-XI veel sneller samen dan ‘normaal’ ijs, namelijk door statische elektriciteit. Als het vroege zonnestelsel veel ijs-XI bevatte, zouden planetenbeginsels veel sneller gegroeid zijn dan tot nu toe voor mogelijk wordt gehouden. Elektrische aantrekking is bij kleine objecten namelijk vele ordes van grootte sterker dan zwaartekrachtsaantrekking. Ook kan elektrisch ijs organische verbindingen aantrekken, wat tot het ontstaan van complexe moleculen en uiteindelijk leven kan leiden. Sommigen beweren dat op Antarctica dit elektrische ijs voorkomt, maar deze claim is omstreden. Wel zijn astronomen er van overtuigd dat het geheimzinnige goedje veel voorkomt in de cryogene leegten van de Kuipergordel en de Oortwolk.

IJs-XI laat zelfs na ‘smelten’ tot gewoon ijs geheugenafdruk achter

In 2006 produceerden Masashi Arakawa en zijn collega’s ijs-XI in het lab bij een temperatuur tussen de 57 en 66 kelvin. Dit zijn de temperaturen op de ijsreus Uranus en zijn manen. Dit temperatuurbereik is te klein om genoeg ijs-XI te hebben gevormd voor een belangrijke rol in de vorming van planeten. Althans: dat dacht men tot nu toe. IJs-XI blijkt veel taaier dan tot nu toe gedacht. Om te beginnen kunnen kleine stukjes ijs-XI grote hoeveelheden ‘normaal’ ijs in zichzelf omzetten. Arakawa’s groep koelde huis-tuin- en keuken ijs af tot zestig kelvin, waarna zich ijs-XI vormde. Ze verwarmden het daarna tot honderd kelvin zodat het weer in ‘normaal’ ijs veranderde. Daarna koelden ze het ‘gewone’ ijs weer af.

Nu gebeurde er iets vreemds. IJs-XI vormde zich al bij 72 kelvin. Vreemd genoeg bleef standaardijs standaardijs bij 72 kelvin. Onderzoekers denken dat de oorzaak ligt in nanogebiedjes met ijs-XI die de hogere temperatuur overleven. Verdere experimenten toonden zelfs aan dat de nanogebiedjes overleven tot 111 kelvin. IJs-XI zou dus wel eens veel meer in de ruimte kunnen voorkomen dan tot nu aangenomen.

Erg snel gaat die omzetting overigens niet bij die extreem lage temperaturen. Zuiver waterijs kan er duizenden jaren over doen om omgezet te worden in ijs-XI. Arakawa speelde daarom vals met een natriumoplossing. Natrium komt niet erg veel voor in de ruimte, maar mogelijk kunnen ook andere, vaker voorkomende substanties als methaan of ammoniak de vorming van ijs-XI katalyseren. Tijd voor een volgend experiment dus…

Lees ook: Eendimensionaal elektrisch ijs geproduceerd, ‘Leven begonnen in ijs’

Bron:
New Scientist

Een quasar. Het zwarte gat in het centrum zuigt een enorme draaikolk gas aan.

‘Kosmische oceaan ontdekt’

Laat een reactie achter / Ideeën en techniek, Universum, Wetenschap / Door Germen Roding / 22 juli 2011 23 juli 2011

Rond een verre quasar, de actieve kern van een jong melkwegstelsel, is een enorme hoeveelheid water ontdekt van honderdduizend zonsmassa’s. Deze hoeveelheid water stelt alle oceanen op aarde totaal in de schaduw. Zou zich hier leven hebben kunnen ontwikkelen? En zou er galactische panspermie zijn geweest?

Quasars: onvoorstelbare energiebronnen

Op het moment dat het licht de quasar verliet, twaalf miljard jaar geleden, was het heelal ongeveer anderhalf miljard jaar oud. Astronomen troffen zelden zo’n waterrijke omgeving rond een quasar aan. Een zoveelste demonstratie van de alomtegenwoordigheid van water in het universum, aldus astrofysicus Matt Bradford, als onderzoeksleider betrokken bij het onderzoek.

Een quasar is in feite een enorm groot zwart gat in het centrum van een sterrenstelsel, dat volop materie opslokt. Deze materie valt in het zwarte gat, wordt daardoor extreem heet en zendt heel veel energie uit. Ook het zwarte gat in het midden van ons eigen sterrenstelsel was vermoedelijk miljarden jaren geleden een quasar. Deze quasar, met de poëtische naam APM 08279+5255 huisvest een zwart gat van twintig miljard zonsmassa’s. De quasar produceerde in zijn eentje meer energie dan tienduizend grote stelsels ter grootte van onze eigen Melkweg anno nu doen.

Kosmische oceaan van water rond de quasar
Water komt veel voor in het universum, zij het niet zoveel als in deze quasar. Onze Melkweg bevat bijvoorbeeld een vierduizendste van de hoeveelheid water die in deze quasar is aangetroffen. Overigens is de waterdampwolk extreem ijl naar aardse maatstaven. Een kubieke kilometer van deze waterdampnevel zou ongeveer drie gram water bevatten. Het gas is ook koud – 53 graden onder nul. Dit is vijf maal heter en tien tot honderd keer dichter dan gebruikelijk in een melkwegstelsel van nu. In deze vorm zou geen enkel aards organisme het er lang uithouden.

Deze waterdamp is maar een van vele gassen die de quasar omringen en tonen aan dat de quasar het gas in rÃ¶ntgenstraling en warmtestraling verhit. Door de interactie van de quasar en de gaswolk ontdekten de astronomen dat de omringende gaswolk enorm is. De quasar kan nog wel zes keer zo zwaar kan zijn geworden als op het moment dat het licht de quasar verliet. Of dat ook gebeurt is de vraag. Veel van het gas zal vermoedelijk condenseren in sterren of – en nu wordt het heel interessant – planeten. Kosmische waterdruppels dus, zo groot als de aarde.

Op waterrijke planeten die zich miljarden jaren geleden vormden, kan zich al vlak na het ontstaan van het heelal, vanaf 12 miljard jaar geleden, het eerste leven hebben gevormd.

Was deze kosmische oceaan de kraamkamer van het leven?
Water bestaat uit de atoomsoorten (elementen) waterstof en zuurstof. Vlak na de Big Bang bestond er alleen waterstof en helium. Die zuurstof in het water moet dus geproduceerd zijn door de allereerste exploderende sterren. Deze sterren vormen vlak voor de supernova behalve zuurstof, ook andere elementen die het leven nodig heeft, zoals de zeer belangrijke koolstof en stikstof.

Het moet daar een enorme heksenketel geweest zijn, waarin zich allerlei chemische verbindingen zoals aminozuren en nucleïnezuren, de bouwstenen van het leven, vormden. De quasar gaf een enorme hoeveelheid energie. Voldoende voor ingewikkelde chemische reacties. Uit de veel ijlere wolken in de Melkweg vormen zich al sterren, laat staan in een zeer dichte wolk als deze. Het is haast onvermijdelijk dat zich in een dergelijke enorme omgeving leven heeft gevormd.

Galactische panspermie: aards leven als laatkomer
Als we aannemen dat ook de Melkweg in haar jeugd zo waterrijk was, moet het eerste leven zich vele miljarden jaren eerder hebben gevormd. Zou het leven op aarde zijn ingezaaid vanuit het centrum van de Melkweg, via ijssplinters die miljarden jaren lang door de Melkweg reisden? of misschien van het ene melkwegstelsel naar dat van ons? En zouden er buitenaardse beschavingen bestaan, ontstaan in dit verre verleden, die nu miljarden jaren oud zijn?

Twaalf miljard jaar is heel lang. Het leven ontstond extreem snel op aarde. We zijn per slot van rekening kosmische laatkomers. En de primitiefste soorten bacteriën en archeeën zijn vaak zeer resistent tegen kosmische straling. Een fascinerende gedachte.

Bronnen
1. Astronomers Discover Largest and Most Distant Reservoir of Water Yet, ScienceDaily.com (2011)
2. DISCOVERY OF WATER VAPOR IN THE HIGH-REDSHIFT QUASAR APM 08279+5255 AT Z=3.91, preprint op ArXiv (2011)

Graag vanaf je balkon het water in duiken? of onder je huis door willen kunnen varen?

Wonen met één been in het water

Laat een reactie achter / Ideeën en techniek / Door Germen Roding / 3 juli 2011 3 juli 2011

Geen zin in lastige buren? Front Architects uit Polen heeft dé oplossing. De bedenkers lieten zich inspireren door een billboard. Hoe zou het zijn te wonen in een huis met de eigenschappen van een billboard, dus hoog, breed maar nauwelijks met diepte?

Het antwoord: ongeveer zoals dit. Het huis van twee meter diepte, zes meter hoog en twaalf meter lang. Het huis is net groot genoeg voor één persoon. De architecten wilden hiermee aandacht vragen voor het huisvestingsleed voor de single in Polen. In het streng katholieke Polen is het gezin namelijk nog steeds de hoeksteen van de samenleving.

Het billboardhuis zoals het er uit zou komen te zien op een plein.

Ook ideaal voor watersport- of zwemliefhebbers. Hoogtevrees niet aanbevolen…

Ook voor botenbezitters is dit stulpje ideaal. Via de vouwladder ben je zo beneden. En je hebt weinig last van ongewenst bezoek. Zouden de eerste filmsterren en leden van koninklijke huizen zich al in Polen gemeld hebben?

Geen gezanik met jachthavens en havenmeesters. Je kan 'gewoon' van huis uit rechtstreeks aanmeren en je boot zelfs onder je huis leggen...

Ook elders waar weinig vlakke grond is, biedt het billboardhuis DE oplossing. In de Grand Canyon bijvoorbeeld…

Bron:
Front Architects – Single Hauz

Het idee om de maan te terraformeren is nu iets minder krankzinnig geworden.

Maangesteente bevat evenveel water als aards magma uit de bovenste mantel

3 reacties / Ideeën en techniek, Wetenschap, Zonnestelsel / Door Germen Roding / 30 mei 2011 1 juni 2011

De maan blijkt veel meer water te bevatten dan eerder werd aangenomen. Zal het mogelijk zijn om ook uit deze bron water te winnen voor maankolonies?

Onderzoekers vonden water in parels van vulkanisch glas uit maangesteente dat astronauten van de Apollo-11 missie meenamen, samen met andere op aarde veel voorkomende vluchtige elementen. De gehaltes bleken zelfs overeen te komen met die op aarde (1).De hoeveelheid aangetroffen water is daarmee honderd maal hoger dan tot nu toe gedacht. Om een indruk te geven: de hoeveelheid water in maangesteente is hiermee ongeveer 0,04 procent (2). Zou al dit water de maan bedekken, dan was dit voldoende voor een oceaan van meer dan 700 m diepte.

Gevolgen
Deze ontdekking heeft een aantal verstrekkende gevolgen. Ten eerste is dit aanvullend bewijs dat de maan en de aarde een vergelijkbare geologische oorsprong hebben.
Interessanter is dat de ijsafzettingen in de Shackleton krater op de zuidpool wel eens van vulkanische oorsprong kunnen zijn.
De interessantste implicatie is dat er diep onder de maankorst in holtes waarschijnlijk de nodige “pockets” met water bevinden. Dit zou de overlevingskansen van een maankolonie aanmerkelijk vergroten. Ook wordt het aantal vestigingsplaatsen nu veel groter. Niet alleen de polen, maar ook gebieden dichter bij de maanequator worden zo interessant als waterwinnings- en vestigingsgebied. Voorstanders van een kolonie op de maan zullen dit nieuws waarschijnlijk met gejuich ontvangen.