1.10. Zanimljivosti

Kosmički kalendar je metod vizualizacije hronologije kosmosa. Pomoću njega kompleksne geološke, biološke i astronomsko-kosmičke događaji se prikazuju na jednostavniji način kako bi se lakše shvatilo vreme od Velikog praska do sada. U kosmičkom kalendaru 13.8 milijardi godina sabijeno je u jednu kalendarsku godinu.

Stare stene su retkost na Zemlji. Dinamičnost planete je bila suviše velika da sačuva stene iz svojih najranijih dana. Ipak, pronađene su neke od najstarijih stena na Zemlji. One se nalaze u Kanadi, na severoistočnoj obali zaliva Hadson. Prema procenama naučnika njihova starost iznosi 4.28 milijardi godina. To su verovatno najstarije stene na Zemlji.

Naša planeta je nešto starija (4.5 milijardi godina) od te najstarije pronađene stene na Zemlji.

Možemo li se time zadovoljiti ili ćemo tražiti još starije stene?

Kada hladna i tamna nebeska tela uđu u Zemljinu atmosferu, ona burno sagorevaju i pri tome emituju svetlost. Pojava svetlosnog traga naziva se meteor. U narodu su poznati pod imenom „zvezde padalice.“

Ukoliko meteor ne sagori u potpunosti, već padne na Zemlju, naziva se meteorit.

Do sada je pronađeno na desetine hiljada meteorita. Pronađeni su na najrazličitijim delovima Zemlje.

Jedan meteorit u SAD-u je 1954. godine, prošavši kroz krov kuće, povredio ženu koja je sedela u dnevnoj sobi.  Imao je masu od samo 4 kg.

Prvi meteorit u svetu čiji je pad detaljno i službeno dokumentovan pao je 1751. godine kod mesta Hrašćina (Hrvatska) i zato se zove Hrašćinski meteorit. Posle pada poklonjen je carici Mariji Tereziji i danas se čuva u Pirodnjačkom muzeju u Beču.

Ovaj meteorit je bio potvrda da kamenje može padati sa neba.

Najveći meteorit pronađen u Srbiji je Dimitrovgradski meteorit i ima gvozdeni sastav. Zbog toga ga nazivaju i „dimitrovgradsko gvožđe“.  Njegova masa je oko 100 kg.

Slično tome, gvozdeni meteorit iz Hrašćine u Hrvaskom Zagorju nazivaju „zagrebačko željezo“, a njegova masa je 39 kg. Deo Hrašćinskog meteorita koji se tokom pada raspao na dva dela (39 i 9 kg) izložen je u Prirodnjačkom muzeju u Beču, a polirana pločica tog meteorita (mase 0,56 g) nalazi se u Hrvatskom prirodoslovnom muzeju u Zagrebu.

U Sloveniji je najpoznatiji Avški meteorit, koji je pao 1908. godine kod sela Avče u dolini reke Soče. Njegova masa je 1230 g. Danas je izložen u Prirodnjačkom muzeju u Beču.

Smatra se da svemir ima 2000 milijardi galaksija.

Najstarija i najdalja galaksija u vidljivom svemiru je GN-z11. Udaljena je 32 milijarde svetlosnih godina. Prečnik galaksije Mlečni put, u kojoj se nalazi naš Sunčev sistem, je oko svetlosnih godina.

Zvuk Velikog praska

Na osnovu podataka iz merenja kosmičkog mikrotalasnog pozadinskog zračenja (CMB), fizičar Džon Kramer (John G. Cramer) sa Univerziteta u Washingtonu pretvorio je energetske frekvencije u zvučne talase i tako napravio je snimak zvuka Velikog praska. Koristio je podatke svemirske letilice Plank Evropske svemirske agencije (ESA). Da bi se zvuk mikrotalasnog pozadinskog zračenja mogao čuti morao ga je pomnožiti sa .

Kako se zvuk mogao prostirati, kada znamo da se zvučni talasi ne prostiru u vakuumu?

Odgovor je jednostavan. Dok se svemir širio, prvih 100 000 do 700 000 godina svemir je bio gušći od vazduha na Zemlji, te je  zvuk mogao da putuju kroz njega.

Odgovor je jednostavan. Dok se svemir širio, prvih 100 000 do 700 000 godina  svemir je bio gušći od vazduha na Zemlji, te je  zvuk mogao da putuju kroz njega.

Kada se gleda televizijski kanal bez signala, uočava se „sneg“. Oko 1% tog snega na ekranima je slika kosmičkog mikrotalasnog pozadinskog zračenja – gledate rođenje svemira!

Ostalih 99% „snega“ na ekranu je rezultat elektronske buke i on označava elektromagnetni šum (neželjena smetnja) koji je slučajno pokupila antena.

Dobro je poznato da Zemlja nije zvezda, već planeta. Ipak, snimci satelita koji snimaju Zemlju iz svemira pokazuju neočekivane sjajne trenutke svetlosti iznad okeana i tla Zemlje. Kako svetlucanje Zemlje izgleda pogledajte u videu.

Zemlja je planeta, a ipak svetluca poput zvezde!?

Ovo svetlucanje prvi put je zabeleženo još 1993. godine, kada je svemirski brod Galileo, koji je proučavao Jupiter, kratko okrenuo sočivo prema Zemlji. Kada  je astronom Karl Sejgan (Carl Sagan) sa saradnicima analizirao slike sa Zemlje, uočili su njeno svetlucanje. Od tada naučnici pokušavaju da otkriju tajnu svetlucanja Zemlje.

Otkud to?

Naučnici NASE su tek 2017. godine uspeli da nađu odgovor na ovo pitanje. Proučavajući snimke DISCOVR (Deep Space Climate Observatory) sa satelita, naučnici su uspeli da otkriju razlog svetlucanja. Ono potiče od oblaka cirusa*, punih kristala leda. Kada su kristali leda unutar oblaka orijentisani približno horizontalno, tada oni reflektuju sunčevu svetlost, odajući svetlucav izgled Zemlje. Ovo svetlucanje je primećeno i iz dalekog svemira. Logično, zar ne? Ali ipak nismo odmah znali odgovor, već smo ga morali tražiti.

*Cirusi su vrsta oblaka sastavljenih od krupnih kristala leda i formiraju se na visinama od 8000-9000 m.

Da li znate da je naše telo sačinjeno od osnovnih (elementarnih čestica), ili uvek prvo pomislite na ćeliju?

Naravno da je prva misao — naše telo je sačinjeno od ćelija! To je i tačno.

Ali od čega su ćelije sačinjene?

Ćelije su izgrađene od mnogo delova koji se nazivaju organele.

Ali od čega su izgrađene organele?

Organele su izgrađene od proteina, a proteini su sastavljeni od aminokiselina, a aminokiseline su građene od molekula, a molekuli od atoma. Eto, stigosmo i do atoma, a unutar atoma nalaze se elektroni, protoni i neutroni.

A gde su elementarne čestice?

Već smo naučili da je elektron elementarna čestica, kao i da su protoni i neutroni izgrađeni od kvarkova (elementarnih čestica). I eto, stigosmo i do elementarnih čestica!

Da li naše telo proizvodi elementarne čestice?

Ne samo da smo napravljeni od elementarnih čestica, već ih i proizvodimo, a tokom dana stalno nas „bombarduju.“

Mnoge od čestica koje čine ćeliju postojale su hiljadama i hiljadama godina ranije. Setite se, već smo u prethodnim poglavljima napisali da su atomi vodonika, pa i oni u vama, proizvedeni u Velikom prasku, a atome drugih elemenata (kiseonika, azota i ugljenika) su napravile zvezde.

 Koji je prvi nastali molekul?

Smatra se da je prvi molekul bio HeH+ (helijumov hidridni jon), sastavljen od atoma helijuma (He) i protona vodonika (H+). To je bio prvi korak na putu do tako kompleksnog molekula kao što je DNK. Bio je to veoma dug put i trajao je milijardama godina.

He⁺ + e^– → He + H⁺ → HeH⁺

Dugo se tragalo za dokazima o postojanju „mitskog“ molekula u svemiru jer ga nije bilo u našem okruženju. Kada je nastao, svemir je bio suviše vreo i ispunjen elementarnim česticama. Smanjivanjem temperature stvoreni su uslovi za nastanak atoma vodonika i helijuma. Kasnije su u hemijskim reakcijama stvoreni i prvi molekuli.

HeH⁺ + H → He + H₂⁺

Kada je otkriven?

Konačno, 2019. godine, otkriven je molekul na nekih 3000 svetlosnih godina u mladoj planetarnoj maglici NGC 7027. Molekul HeH⁺ detektovala je stratosferska opservatorija za infracrvenu astronomiju*, SOFIA  (Stratospheric Observatory for Infrared Astronomy).

*Infracrvena astronomija je grana astronomije koja se bavi proučavanjem astronomskih objekata vidljivom** i infracrvenom** delu spektra elektromagnetnog zračenja.

**Talasne dužine vidljivog zračenja kreću se od 390 nm – 750 nm, a infracrvenog zračenja od 0,75 do 300 mikrometara. (1nm=10^-9 m=0.000 000 001 m).

Zašto nije otkriven ranije?

Za njegovu detekciju, kao i za mnoga druga otkrića, neophodni su nam veoma osetljivi i precizni instrumenti. Stoga je takvo otkriće bilo moguće tek po otkriću sofisticiranih naučnih detektora. Takav instrument je spektrometar velike rezolucije (GREAT) koji se nalazi na SOFIA, pomoću koga su naučnici upeli da detektuju mitski molekul.

SOFIA leti na visini od 13 000m i nosi infracrveni teleskop težak 20t. Na kraju trupa nalaze se teleskopska vrata.

Zašto teleskop na tako velikoj visini? 

Da bi se mogao uhvatiti infracrveni spektar, potrebno je izbeći većinu vodene pare (99%) u zemljinoj atmosferi. Vodena para apsorbuje neke talasne dužine infracrvenog zračenja i time sprečava da dospeju do tla, pa samim tim i do najvećih teleskopa na Zemlji.

Naučnici IBM (The International Business Machines Corporation) u Kaliforniji napravili su film „Dečak i njegov atom“. U  filmu su „glumci“ atomi ugljenika. Dečak, sastavljen od atoma, se igra sa svojim prijateljem atomom, koji uzima različite oblike.

Da bi napravili ovaj najmanji film na svetu naučnici su koristili skenirajući tunelski mikroskop (STM), koji se koristi za snimanje površine i karakterizaciju materijala. Ovim mikroskopom se može postići velika rezolucija, tako da se pojedinačni atomi na površini mogu snimiti. Da bi ovaj film bio vidljiv, mora se uvećati do 100 miliona puta.

Za snimanje filma naučnici su atome ugljenika povlačili iglom, koja ih može postaviti na željeno mesto. Na ovaj način su dobili 242 slike koje su zatim spojili u animirani film.

Da li možete zamisliti koliko su to male sličice?

Znate koliki je prečnik ljudske kose?

Prečnik ljudske kose je oko 50 mikrometara. U njega bi se moglo složiti čak 1000 sličica!

CERN (Ženeva, Švajcarska) je najveći centar za istraživanje elementarnih čestica, a WWW (World Wide Web) Svetska komunikaciona mreža. WWW  stvorena je 1990. godine u CERN-u!

U CERN-u ima mnogo laboratorija. U njima rade naučnici iz mnogo zemalja i stoga je trebalo na neki način preneti i razmeniti mnogo različitih podataka dobijenih u eksperimentima. Zato je bio neophodan pouzdan komunikacioni alat. Internet je u tom trenutku već postojao, ali ne i način da se upotrebi za povezivanje jednog dokumenta direktno sa drugim.

Od prvobitne ideje da se omogući automatizovana razmena informacija među naučnicima širom sveta, došlo se do primernog alata koji milijardi ljudi koristi za interakciju na inernetu. Da nema WWW ne biste ni i mogli čitati ovu i druge knjige ili dokumente na internetu.

Sunčev sistem, u kojem se nalazi i naša planeta Zemlja, je deo Mlečnog puta. Mlečni put je spiralna galaksija.

Koliko je velika i kakvog je izgleda galaksija Mlečni put?

Naučnici su tek 2018. godine saznali da je naša galaksija veća nego što se mislilo. Njen radijus je 150 000 svetlosnih godina, što je oko dva puta više nego što je određeno u ranijim proučavanjima. Ali to nije sve!

Početkom 2019. godine astronomi su ustanovili da njen oblik nije ravan#svetgod, već se savija i krivi na svojim krajevima. Do ovog zaključka su došli analizirajući podatke od 1339 zvezda.

Astronomi su slikovito opisali koliki su izazov bila ova merenja: „Kao da pokušavate da odredite oblik svoje države dok stojite u svom dvorištu.“

Znate li šta je svetlosna godina?

Svetlosna godina je merna jedinica za dužinu koja se koristi u astronomiji. To je udaljenost koju svetlost pređe u vakuumu za jednu godinu.

Treba istaći da je svetlosna godina jedinica za rastojanje, a ne za vreme.

Da li znamo koliko je to metara?

Da, lako se može izračunati uz pomoć formule za pređeni put  s=c^.t

Brzina svetlosti u vakuumu iznosi: 

.

 Za proračun je uzeta približna vrednost brzine svetlosti.

Njena tačna vrednost iznosi:  .

Vreme od 1 godine izraženo u sekundama iznosi:  .

Svetlosna godina izražena u metrima iznosi:

Vidite li koliko je lakše izreći udaljenost od na primer svetlosnih godina, nego izreći

.

Analizirajući Marčisonov meteorit (Murchison meteorit), koji je pao na Zemlju 1969. godine u Australiji, naučnici su otkrili da u njemu nalaze zrna prašine stara oko 7 milijardi godina. Ona su starija čak za 2.4 mililijardi godina od Sunca! Ova zrna prašine potiču od zvezda koje su bile rođene čak pre nego što se rodio naš Sunčev sistem.

Rezultati su objavljeni januara 2020. godine u naučnom časopisu Proceedings of the National Academy of Sciences (PMAS).

Kako je to moguće?

Zvezde imaju svoj životni vek. Nakon smrti, zvezde i čestice koje su se nalazile unutar njih se rasprše po Svemiru, da bi se kasnije grupisale u nove zvezde, planete, meteorite i mesece. Taj meteorit koji je pao na Zemlju imao je u sebi i materijal davno umrle zvezde.

Kako su naučnici došli do podatka o starosti materijala?

Morali su da izoluju zvezdanu prašinu (zrna prašine), kako bi kasnije mogli analizirali njihovu starost.

Kako su izolovali zvezdanu prašinu?

Od delova Marčisonovog meteorita napravili su prah i taj prah su rastvorili u kiselini. U rastvoru je ostala samo „sićušna“ zvezdana prašina!

Kako su naučnici izmerili starost zvezdane prašine?

Koristili su jedinstvenu tehniku datiranja za merenje efekta u materiji nakon izlaganja kosmičkim zracima. Ovom metodom se meri koncentracija izotopa koji nastaju pri izlaganju čvrstog materijala kosmičkom zračenju. Kosmičko zračenje utiče na stvaranje novih elemenata kao što je na primer izotop neona (Ne-21) i izotopa helijuma (He-3), čija se koncentracija može izmeriti u laboratoriji. Koncetracija pojedinih izotopa omogućava davanje procene o tome koliko je davno stena bila izložena kosmičkom zračenju.

Naučnici su zrna prašine stavili u specijalno izgrađen maseni spektrometar* i beležili broj atoma Ne-21 i He-3. Znajući koliko je atoma Ne-21 nastalo u zrnima prašine, izračunali su starost materijala. Što su zrnca bila duže izložena kosmičkom zračenju, to se više izotopa Ne-21 formiralo u zrncima prašine. Naravno da nisu sva ispitivana zrna prašine bila jednako stara. Većina njih je bila stara koliko i Sunčev sistem, 4.6 milijardi godina.

*Masena spektrometrija je tehnika kojom se iz analize visine spektralne linije (koja prikazuje broja ioniziranih molekula) i količnika mase i naelektrisanja ioniziranih molekula računa broj poznatih molekula.

Kako bi imali predstavu o starosti najstarijeg materijala pronađenog na Zemlji pogledajte sliku dole:

Geolozi su dodali novo poglavlje u istoriji Zemlji – Megalajan! Poslednjih 4200 godina zvanično su označene kao novo doba.

I mi smo u njemu!