ΕΝΑ ΤΑΞΙΔΙ ΣΤΙΣ ΤΕΛΕΥΤΑΙΕΣ ΕΠΙΣΤΗΜΟΝΙΚΕΣ ΕΞΕΛΙΞΕΙΣ ΚΑΙ ΣΤΙΣ ΕΦΑΡΜΟΓΕΣ ΤΟΥΣ

¨...Η θέση και η ταχύτητα ενός μικροσκοπικού σωματιδίου δεν μπορεί να είναι ταυτόχρονα γνωστές με απόλυτη ακρίβεια....Όμως το πραγματικό περιεχόμενο της αρχής της αβεβαιότητας αναδεικνύεται αν την εφαρμόσουμε σε ένα σωματίδιο παγιδευμένο σε μια μικροσκοπική περιοχή, οπότε η θέση του είναι γνωστή με περιθώριο λάθους, δηλαδή απροσδιοριστία, όση και η διάσταση της φυλακής του. Εφόσον η απροσδιοριστία στη θέση του θα είναι πολύ μικρή, η απροσδιοριστία στην ταχύτητά του θα είναι πολύ μεγάλη, οπότε και η ταχύτητά του η ίδια θα είναι μεγάλη κατά μέσο όρο. Οδηγούμαστε έτσι στο εξής εντυπωσιακό- και πολύ βαθύ - συμπέρασμα: όσο πιο μικροσκοπική είναι η φυλακή στην οποία είναι κλεισμένο ένα σωματίδιο, τόσο μεγαλύτερη είναι η ταχύτητά του κατά μέσο όρο, άρα τόσο μεγαλύτερη και η κινητική ενέργεια που υποχρεούται να έχει... Η πιο μικροσκοπική φυλακή που υπάρχει στη φύση είναι ο ατομικός πυρήνας. Τι περιμένουμε λοιπόν να κάνουν οι έγκλειστοί του, δηλαδή τα πρωτόνια και τα νετρόνια που βρίσκονται στο εσωτερικό του; Σύμφωνα με τα παραπάνω, θα έχουν τεράστιες κινητικές ενέργειες ακριβώς επειδή είναι παγιδευμένα σε μια τόσο μικροσκοπική περιοχή. Ο πυρήνας είναι γίγαντας ενέργειας ακριβώς επειδή είναι νάνος μεγέθους...¨
¨ Το φάντασμα της όπερας¨, Στέφανος Τραχανάς, καθηγητής Φυσικού Τμήματος Παν. Κρήτης
Αφιέρωμα στην αρχή της απροσδιοριστίας ή αρχή της αβεβαιότητας του Heisenberg η οποία ανακαλύφθηκε το 1927 και ...κρύβεται πίσω από όλες τις βασικές φυσικές προυποθέσεις που επιτρέπουν στο σύμπαν να φτάσει έως την αυτογνωσία!

Κυριακή 22 Ιουνίου 2014

Με ένα διθέσιο σε κάθε γωνιά της Γης


14 μήνες, 15 επιστημονικές αποστολές, 400 ώρες πτήσεων, 60 χιλιάδες χιλιόμετρα γύρω από τη Γη, είναι ο απολογισμός της αποστολής Wings for Science (Φτερά για την Επιστήμη), μιας πρωτοβουλίας ενός νεαρού ζευγαριού που έκανε τον γύρο του κόσμου με ένα διθέσιο πανάλαφρο αεροπλάνο με σκοπό να βοηθήσει επιστήμονες στις έρευνές τους. «Η πρώτη μας έγνοια ήταν πώς μπορούμε να φανούμε χρήσιμοι πετώντας», εξιστορεί στην «Κ» η 28χρονη Κλεμεντίν Μπακρί, η οποία μαζί με τον 31χρονο Αντριέν Νορμιέρ έβαλαν το στοίχημα να βοηθήσουν επιστημονικές ομάδες σε κάθε γωνιά του κόσμου. Οι ίδιοι δεν είναι επιστήμονες, η Μπακρί είναι δικηγόρος, ενώ ο Νορμιέρ πιλότος της πολιτικής αεροπορίας. Τα μόνα τους «όπλα» για να συνεισφέρουν στις επιστημονικές αποστολές ήταν το αεροπλάνο τους, οι φωτογραφικές τους μηχανές και η εμπειρία του Νορμιέρ πάνω στην τρισδιάστατη μοντελοποίηση μεγάλων εκτάσεων. Ο Νορμιέρ είναι από τους πρώτους Ευρωπαίους που στα μέσα του 2000 ανέπτυξε ένα ελεύθερα διαθέσιμο λογισμικό τρισδιάστατης απεικόνιση μεγάλων εκτάσεων γης, προσαρμόζοντας τις τεχνικές που χρησιμοποιούνταν τότε στον σχεδιασμό των πρωτοπόρων για την εποχή τρισδιάστατων γραφικών ηλεκτρονικών παιχνιδιών. Το μεταφορικό τους μέσο σε αυτό το ταξίδι ήταν ένα μικρό φιλικό προς το περιβάλλον αεροπλάνο Pipistrel Virus SW 80, μήκους μόλις 6 μέτρων, βάρους 280 κιλών, το οποίο πετάει με ταχύτητα 250 χιλιομέτρων την ώρα και καταναλώνει μόνο 7 λίτρα καύσιμο ανά 100 χιλιόμετρα, δηλαδή λιγότερο από τα περισσότερα αυτοκίνητα...


«Είχαμε τα μέσα και τη διάθεση να βοηθήσουμε, δεν γνωρίζαμε όμως ποιοι ήταν αυτοί που μας είχαν πραγματικά ανάγκη» θυμάται η Μπακρί. Το νεαρό ζευγάρι ζήτησε από την GIS Climat-Environnement-Société, μία πρωτοβουλία της γαλλικής κυβέρνησης για την αντιμετώπιση της κλιματικής αλλαγής, να στείλει μία ανακοίνωση σε όλους τους ερευνητές ανά τον κόσμο και να ρωτήσει ποιοι θα χρειάζονταν βοήθεια από αέρος. «Λάβαμε έως και 100 αιτήσεις, και από αυτές διαλέξαμε τις 15 που μας έπεισαν ότι το αποτέλεσμα θα ήταν πραγματικά χρήσιμο και θα επηρέαζε τις ζωές πολλών ανθρώπων» λέει η Μπακρί, προσθέτοντας ότι δύο επιπλέον όροι στη συνεργασία τους με τις ερευνητικές ομάδες ήταν, πρώτον, τα δεδομένα που θα παραχθούν να είναι ελεύθερα διαθέσιμα παγκοσμίως και, δεύτερον, η ομάδα τους να μην είναι απλοί πάροχοι δεδομένων, αλλά να συμμετέχουν ενεργά στην κάθε έρευνα.



Πρώτη στάση στην αποστολή τους ήταν το Λουξεμβούργο, όπου η ομάδα του Wings for Science έφτιαξε μαζί με ερευνητές του Πανεπιστημίου του Λουξεμβούργου ένα τρισδιάστατο μοντέλο του κέντρου της πόλης, στο οποίο απεικονίζεται η κατανομή της ατμοσφαιρικής ρύπανσης και θα χρησιμοποιηθεί στον σχεδιασμό ενός προγράμματος απορρύπανσης της ατμόσφαιρας. Στη συνέχεια, στην Ισλανδία οι δύο νέοι χαρτογράφησαν τα φυσικά ενδιαιτήματα των Puffins ή αλλιώς «παπαγάλων της θάλασσας», ενώ στην Αυστραλία «κατασκόπευσαν» με υπέρυθρη κάμερα τις νυχτερινές διαδρομές των μικρόσωμων πιγκουίνων που κατοικούν στο νησί Φίλιπ. Στη Γροιλανδία, το ζευγάρι του Wings for Science παρείχε στους ερευνητές μία τρισδιάστατη απεικόνιση ενός παγόβουνου με σκοπό οι επιστήμονες να παρακολουθήσουν τα αποτελέσματα της κλιματικής αλλαγής στο λιώσιμο των πάγων.



Στο Περού, στην αρχαιολογική περιοχή του Καράλ, η ομάδα του Wings for Science ανακάλυψε γεωγλυφικά που χρονολογούνται πριν από το 3.000 π.Χ., ενώ στην Ιορδανία έφτιαξαν τρισδιάστατα μοντέλα και χαρτογράφησαν αρχαιολογικούς χώρους, συμπεριλαμβανομένου του αρχαιολογικού χώρου της Πέτρας. Η τελευταία στάση στην επιστημονική τους αποστολή ήταν η Ελλάδα, και συγκεκριμένα η Σάμος. Εκεί συνάντησαν τα μέλη του Ινστιτούτου Θαλάσσιας Προστασίας «Αρχιπέλαγος» και τους βοήθησαν να καταγράψουν για πρώτη φορά από αέρος τις καταστροφές που έχουν προκληθεί από ανθρώπινες δραστηριότητες στα θαλάσσια λιβάδια Ποσειδωνίας. Οπως εξηγεί σε συνέντευξή της στην Μπακρί η υπεύθυνη του Ινστιτούτου, Αναστασία Μήλιου, το υδρόβιο αυτό ενδημικό φυτό της Μεσογείου εκτός από τη σημαντική συμβολή του στη διατήρηση της βιοποικιλότητας των θαλασσών, παίζει σημαντικό ρόλο στη μείωση της διάβρωσης των ακτών, αφού οι βαθιές του ρίζες συγκρατούν την άμμο και δεν την αφήνουν να παρασυρθεί από κύματα και ρεύματα.

Κοιτάσματα πετρελαίου απειλή για τις φάλαινες
«Μία φάλαινα χωρίς ακοή είναι μία νεκρή φάλαινα» λέει η Μπακρί, αρχίζοντας να εξιστορεί την επιστημονική αποστολή τους στον Καναδά. Το καλοκαίρι του 2012 η ομάδα του Wings for Science βοήθησε τον μη κυβερνητικό ερευνητικό οργανισμό Mingan Island Cetacean Study (Κητολογική Μελέτη του Νησιού Μίνγκαν) να καταγράψει τους πληθυσμούς, τις συνήθειες και τις μετακινήσεις των φαλαινών που ζουν, τρέφονται και διασχίζουν τον κόλπο του Αγίου Λαυρεντίου στο Κεμπέκ.


Οπως εξηγεί στην «Κ» η Σοφί Κομτουά, θαλάσσια βιολόγος στον παραπάνω οργανισμό, είναι άμεση η ανάγκη να πειστούν οι αρχές ότι η ανίχνευση υποθαλάσσιων κοιτασμάτων πετρελαίου με πιστόλια πεπιεσμένου αέρα, που ήδη εφαρμόζεται σε κάποιες περιοχές του κόλπου, προκαλεί ανεπανόρθωτες ζημιές στα θαλάσσια ζώα. Ο θόρυβος που κάνουν αυτές οι συσκευές ανίχνευσης πετρελαίου είναι 100.000 φορές πιο ισχυρός από αυτόν ενός μηχανοκίνητου σκάφους και επαναλαμβάνεται κάθε 10 δευτερόλεπτα, 24 ώρες την ημέρα, για ένα διάστημα πολλών ημερών μέχρι και εβδομάδων.



«Σε βαθιά νερά οι φάλαινες χρησιμοποιούν αποκλειστικά την ακοή τους για να κινηθούν και να βρουν τροφή. Οι ήχοι που φτάνουν στα αυτιά τους γίνονται ο τρισδιάστατος υποβρύχιος χάρτης τους» λέει η Κομτουά. Ο εκκωφαντικός όμως θόρυβος από τα πιστόλια αέρα διαταράσσει τη φυσιολογική συμπεριφορά των θαλάσσιων ζώων, αφού αυτά αποπροσανατολίζονται, ενώ σε κάποιες περιπτώσεις χάνουν και την ακοή τους. «Είναι σαν να σου κλείνει κάποιος ξαφνικά τα μάτια» λέει η Κομτουά, εξηγώντας ότι η προσωρινή ή μόνιμη απώλεια της ακοής στοιχίζει συχνά τη ζωή σε αυτά τα ζώα.



«Προσπαθούμε να καταγράψουμε τις διαφορετικές φάλαινες που βρίσκονται στην περιοχή, όμως ο κόλπος είναι πολύ μεγάλος και οι αποστάσεις είναι αδύνατον να καλυφθούν με τις βάρκες μας» αναφέρει η Κομτουά. «Το Wings for Science μας βοήθησε να δούμε από ψηλά σε ποιες περιοχές να ψάξουμε», προσθέτει. Το αεροπλάνο της αποστολής εντόπιζε τις φάλαινες, έδινε το γεωγραφικό τους στίγμα στις ομάδες που βρίσκονταν στις βάρκες, και οι δεύτεροι έφταναν στο σημείο για να καταγράψουν κάθε ζώο ξεχωριστά. «Η ουρά της φάλαινας είναι το δαχτυλικό της αποτύπωμα» λέει με ενθουσιασμό η Μπακρί, εξηγώντας ότι το σχήμα αλλά και ο χρωματισμός της ουράς είναι μοναδικό για κάθε ζώο, επιτρέποντας έτσι στους επιστήμονες να διαπιστώσουν, αλλά και να αποδείξουν στις αρχές ότι στην περιοχή ζουν πολλά τέτοια ζώα. Η καναδική ερευνητική ομάδα με τη βοήθεια του Wings for Science εντόπισε περίπου 50 φάλαινες, ισχυροποιώντας τη θέση της ότι πριν δοθεί το «πράσινο φως» για ανίχνευση ή άντληση πετρελαίου στην περιοχή είναι απαραίτητη η μελέτη της συμπεριφοράς, των συνηθειών και των περιοχών διαβίωσης αυτών των ζώων.

Θα ξεδιψάσουν από την... ομίχλη
Ενας ακόμα μη κυβερνητικός οργανισμός, αυτή τη φορά από τη Χιλή, ζήτησε τη βοήθεια των φτερών της ομάδας του Wings for Science. Ο διεθνής οργανισμός Fog Quest (Κυνήγι Ομίχλης) κάνει προσπάθειες τα τελευταία χρόνια να αναβιώσει μία παλιά πρακτική συλλογής γλυκού νερού από την ομίχλη, και να βοηθήσει έτσι ανθρώπους που ζουν σε απομονωμένες και ξηρές περιοχές να αποκτήσουν πρόσβαση σε νερό. Ενώ στους πρόποδες των Ανδεων, κυρίως στη Βόρεια και Κεντρική Χιλή οι βροχές είναι σπάνιες, οι περιοχές αυτές καλύπτονται σχεδόν όλο τον χρόνο από ένα παχύ στρώμα ομίχλης που έρχεται από τον Ειρηνικό Ωκεανό.
«Η ομίχλη δεν είναι νερό σε αέρια μορφή, αλλά μικροσκοπικές πολύ ελαφριές σταγόνες νερού που μετακινούνται με τον αέρα» εξηγεί στην «Κ» η Φερνάντα Ρόχας Μαρκίνι, μέλος της ομάδας του Fog Quest. Οι συλλέκτες που εγκαθιστά η ομάδα της Ρόχας σε απομακρυσμένα χωριά της Γουατεμάλας, στην έρημο Ατακάμα και σε άλλες περιοχές της Κεντρικής Χιλής, μοιάζουν με ένα γιγάντιο δίχτυ του βόλεϊ, με πολύ πυκνή πλέξη, κατασκευασμένο από νάιλον. Στην κάτω πλευρά αυτού του «φιλέ» είναι τοποθετημένος ένας σωλήνας κομμένος κατά μήκος, ώστε να κυλάει μέσα σε αυτόν το νερό που στάζει από το δίχτυ. «Ενας συλλέκτης μεγέθους 40 τετραγωνικών μέτρων μπορεί να συγκεντρώσει κατά μέσο όρο 240 με 400 λίτρα νερού την ημέρα, αναλόγα με την περιοχή και το πάχος της ομίχλης» λέει η Ρόχας, εξηγώντας ότι η ποσότητα αυτή επαρκεί όχι μόνο για να καλύψει τις ανάγκες των νοικοκυριών, αλλά και για την καλλιέργεια κηπευτικών σε άνυδρες περιοχές. «Στη Γουατεμάλα αυτή τη στιγμή περισσότεροι από 150 άνθρωποι έχουν πρόσβαση σε καθαρό γλυκό νερό χάρις σε αυτή τη μέθοδο» αναφέρει η Ρόχας.


Ενώ τα υλικά είναι φτηνά και η εγκατάσταση των διχτυών απλή, το μυστικό της επιτυχίας, δηλαδή της συλλογής πολλών λίτρων νερού, κρύβεται στον συγκεκριμένο τόπο εγκατάστασης και στον ακριβή προσατολισμό των συλλεκτών, ώστε η ομίχλη να είναι όσο το δυνατόν πιο πυκνή στη συγκεκριμένη περιοχή και η επιφάνεια του διχτυού να είναι κάθετη στην κατεύθυνση του αέρα. Αυτή την αποστολή ανέλαβε να φέρει εις πέρας η ομάδα του Wings for Science. Πετώντας πάνω από άνυδρες ορεινές περιοχές κοντά στο Σαντιάγο της Χιλής, η Ρόχας κατέγραψε πολλές απομακρυσμένες κατοικίες που θα μπορούσαν να επωφεληθούν από την παραπάνω μέθοδο, ενώ επίσης μελέτησε προσεκτικά τις συγκεντρώσεις ομίχλης σε αυτές τις τοποθεσίες εντοπίζοντας τα καταλληλότερα σημεία εγκατάστασης των συλλεκτών. «Εξεπλάγην από το πόσο κοντά στο έδαφος μπορούσε να πετάξει αυτό το αεροπλάνο. Πρώτη φορά κατάφερα να δω τόσο καλά την ομίχλη» λέει η Ρόχας. «Μου προσέφεραν τα καλύτερα στοιχεία που έχω συλλέξει ποτέ».

Πάνω από «Το παιδί του Κρακατόα»
Πάνω από την κορυφή ενός από τα πιο επικίνδυνα ηφαίστεια του κόσμου πέταξε η ομάδα του Wings for Science για να βοηθήσει τους ερευνητές του Κέντρου Ηφαιστειολογίας και Ελέγχου Γεωλογικών Απειλών της Ινδονησίας να μελετήσουν τη δραστηριότητα του δυσπρόσιτου νησιού-ηφαιστείου «To παιδί του Κρακατόα».


Το μικρό νησί βρίσκεται σήμερα στη θέση όπου μέχρι το 1883 υπήρχε το ξακουστό ηφαίστειο Κρακατόα που αφανίστηκε όταν εξερράγη, σκοτώνοντας περισσότερους από 36.000 ανθρώπους. Η ισχύς αυτής της έκρηξης υπολογίζεται ότι ήταν 13.000 φορές μεγαλύτερη από αυτήν της ατομικής βόμβας που κατέστρεψε τη Χιροσίμα, ενώ η μόνη μεγαλύτερη έκρηξη στη σύγχρονη εποχή ήταν του ηφαιστείου Ταμπόρα, επίσης στην Ινδονησία, το 1815.



Απομακρυσμένο αλλά και επικίνδυνο να προσεγγιστεί από τη θάλασσα, το ενεργό ηφαίστειο «Το παιδί του Κρακατόα» έχει μείνει για χρόνια ανεξερεύνητο. Μαθαίνοντας λοιπόν για την παγκόσμια επιστημονική αποστολή του Wings for Science, ο ηφαιστειολόγος Φίλιπσον Μπανί ζήτησε από τους δύο νέους να πετάξουν πάνω από το ηφαίστειο με σκοπό να μετρήσουν τη συγκέντρωση διοξειδίου του θείου στα αέρια του ηφαιστείου, και να εξάγει έτσι ο ίδιος συμπεράσματα για τη δραστηριότητα του μάγματος. «Οσο το μάγμα πλησιάζει στην επιφάνεια η πίεση που ασκείται σε αυτό από τα πετρώματα είναι μικρότερη, με αποτέλεσμα να απελευθερώνονται μεγαλύτερες ποσότητες αερίων» λέει στην «Κ» ο Μπανί.



Τοποθετώντας ένα φασματόμετρο υπεριώδους ακτινοβολίας στην οροφή του αεροπλάνου, ο Μπανί ζήτησε από την ομάδα να πετάξει σε μικρή απόσταση από τον κρατήρα, ώστε να καταφέρει να περάσει κάτω από το νέφος. «Για να κάνουμε μετρήσεις με το φασματόμετρο χρειαζόμαστε μία πηγή υπεριώδους ακτινοβολίας. Στην περίπτωσή μας, η πηγή είναι ο ήλιος» λέει ο Μπανί, εξηγώντας ότι για να αναλυθεί η σύσταση του νέφους χρειάζεται αυτό να βρίσκεται ανάμεσα στην πηγή της ακτινοβολίας και στη συσκευή μέτρησης.



Οι μετρήσεις έδειξαν ότι «Το παιδί του Κρακατόα» εκλύει περίπου 200 τόνους διοξειδίου του θείου την ημέρα, με αποτέλεσμα να κατατάσσεται στη μέση περίπου της λίστας με τα 50 ηφαίστεια που αποτελούν τις μεγαλύτερες πηγές διοξειδίου του θείου στη Γη. Οι μετρήσεις αυτές, εξηγεί ο Μπανί, σε συνδυασμό με άλλους παράγοντες, όπως η σεισμική δραστηριότητα της περιοχής και η μορφολογία του ηφαιστείου, μπορούν να χρησιμοποιηθούν για να εξαχθούν συμπεράσματα σχετικά με την πιθανότητα έκρηξης ενός ηφαιστείου. Εκτός όμως από την ηφαιστειακή δραστηριότητα, οι μεγάλες συγκεντρώσεις διοξειδίου του θείου στην ατμόσφαιρα ευθύνονται σε μεγάλο βαθμό για τη δημιουργία όξινης βροχής, η οποία αποτελεί και τη μεγαλύτερη επίπτωση των ηφαιστείων στον καιρό.

www.kathimerini.gr