۶ اکتشاف علمی بزرگ در سال ۲۰۲۴؛ از مغز مگس تا اقیانوس‌های فضایی

 سال ۲۰۲۴ اگرچه بسیار پرفراز و نشیب و پر از حوادث مختلف بود، اما دانستن اینکه بشر اکنون می‌تواند ادعا کند بیش از هر زمان دیگری درباره کیهان می‌داند، مایه آرامش است. زیرا دانشمندان همیشه در حال یادگیری بیشتر هستند و علم همواره ناتمام و رو به پیشرفت است. اما کدام اکتشافات علمی سال ۲۰۲۴ هیجان‌انگیزتر و مکاشفه‌آمیزتر بودند؟ 

به گزارش فرادید، پاسخ دادن به این پرسش تا حدودی دشوار است. گاهی اوقات، یک لحظه «یافتم! یافتم!» آشکار وجود دارد، لحظه‌ای که پیامدهای متحول‌کننده‌ی آن برای بشریت، جهان گسترده‌تر یا خود کیهان، بی‌درنگ آشکار است. اما اغلب، آنچه در ظاهر گام کوچکی به نظر می‌رسد، در حقیقت آغاز قدم نهادن در راه چیزی است که به شکل غیرقابل تصوری حماسی و متحول‌کننده است. چه گسترش دانش ما از جهان میکروسکوپی باشد، چه تغییر نحوه درک همسایگی کهکشانی‌مان، هر پیشرفتی شایان توجه است. 

اینها شگفت‌انگیزترین اکتشافات علمی سال ۲۰۲۴ هستند:

اخترشناسان اقیانوس‌های پنهانی را بیرون از منظومه شمسی کشف کردند

مدت‌ها تصور می‌شد اقیانوس‌های زمین بی‌همتا هستند. تا آنجا که دانشمندان می‌دانستند، مریخ یک بیابان رادیواکتیو، زهره یک جهنم‌دره‌ی آتشفشانی خشک و قمرهای یخی بی‌شمار مشتری، زحل، اورانوس و نپتون توپ‌های یخی منجمد بودند. اما در دهه ۱۹۸۰، سیگنال‌های الکتریکی عجیبی که از قمر مشتری اروپا (Europa ) دریافت شد، قویاً نشان داد اقیانوسی با آب مایع باستانی، گرم و شور زیر پوسته یخی آن پنهان است. 

این افشاگری پرتاب مأموریت «اروپا کلیپر» ناسا را سرعت بخشید، فضاپیمایی که اکتبر امسال زمین را به امید مطالعه‌ی آن اقیانوس از راه دور و تعیین این که آیا پذیرای حیات است یا خیر، ترک کرد. 

امروزه دانشمندان مدام شواهد قانع‌کننده‌ای از اقیانوس‌ها را در منظومه شمسی بیرونی پیدا می‌کنند. 

انسلادوس زحل بدون تردید حاوی یک اقیانوس پرآب دیگر است، اما چندین مورد دیگر نامزدهای بسیار امیدوارکننده هستند و امسال چندین مورد دیگر پیدا شد. ماه فوریه، ستاره‌شناسان اعلام کردند مدرکی از یک اقیانوس پنهان در قمر میماس زحل پیدا کرده‌اند. سپس، ماه اکتبر، داده‌های قانع‌کننده به اقیانوس دیگری اشاره داشت که در میراندا، قمر اورانوسی، مدفون شده است. یافتن شواهد مبنی بر رایج بودن اقیانوس‌ها در منظومه شمسی مهم است!

زندگی آنطور که ما آن را می‌شناسیم عاشق آب است و اگرچه ما نمی‌دانیم این قمرهای آبی حاوی حیات هستند یا خیر، اکنون مکان‌های بسیار بیشتری برای جستجو در حیاط خلوت کیهانی خود داریم که دانشمندان قبلاً تصورش را هم نمی‌کردند. 

۵۰ مورد از بزرگ‌ترین نورون‌های مغز مگس، از جمله APL که بزرگترین سلول مغز است و بیش از ۱۲۰۰۰۰ سیناپس دارد

ترسیم مغز مگس میوه 

احتمالاً شما زیاد به مگس میوه فکر نکرده‌اید. اما برای بسیاری از دانشمندان، این موجود کوچک (Drosophila melanogaster) یکی از مهم‌ترین گونه‌های روی سیاره است. شاید مغز کوچکی داشته باشد، اما بسیاری از فرآیندهای عصبی اولیه را مشابه مغز انسان انجام می‌دهد، چه در جستجوی غذا باشد و چه وقتی با یکی دیگر از اعضای گونه خود در حال معاشرت باشد. این به آن معناست که مغز کوچک این مگس می‌تواند در مورد هر نوع مغزی از جمله مغز خودمان، به ما اطلاعات بدهد. 

ماه اکتبر، مغز یک مگس میوه بالغ با ۵۰ میلیون اتصال بین حدود ۱۴۰۰۰۰ نورون منفرد روی یک نوع نقشه خاص ترسیم شد. نقشه‌نگاری مغزی هر ارگانیسمی به همان اندازه که امیدوارکننده است، دشوار است. 

ارتباط سالم یا ناسالم بین سلول‌های مغز چگونه به نظر می‌رسد؟ مغز چگونه به ره‌یابی سه بعدی مجهز شده است؟ رفتار از کجا می‌آید؟ فکر یا خاطره دقیقا چه هستند؟ 

مغز مگس میوه به طور قابل‌توجهی نسبت به مغز انسان از پیچیدگی کمتری برخوردار است، اما این نقشه سرنخ‌هایی ارائه می‌دهد که می‌تواند به دانشمندان علوم اعصاب کمک کند بفهمند چه چیزی شما را شما می‌سازد. 

حد ۱.۵ درجه سانتیگراد گرمایش جهانی (تقریباً به طور قطع) شکسته خواهد شد

از برخی جهات، این خبر اصلاً تعجب‌آور نیست: فراوان‌ترین ساطع‌کنندگان گازهای گلخانه‌ای جهان نتوانستند به طور جامع خروجی‌شان را مهار کنند و سیاره با سرعت بسیار زیادی به گرم شدن خود ادامه داده و با خود تمام انواع هرج و مرج‌های اقلیمی را به همراه داشته است. اما امسال، برای نخستین بار، میانگین دمای جهانی به احتمال زیاد به بیش از ۱.۵ درجه سانتیگراد، بالاتر از سطوح قبل از صنعتی شدن، خواهد رسید. 

مرز ۱.۵ درجه سانتی‌گرادی که بسیار نقل شده تا حدودی قراردادی است؛ یعنی قرار نیست هنگام عبور از این حد، اتفاق تکان‌دهنده‌ای (غیر از آب و هوای شدید و ناآرامی‌های جوی که امروز نیز شاهد آن هستیم) به طور ناگهانی رخ دهد، اما این مرز همچنان از اهمیت برخوردار است!

طبق توافق پاریس، نزدیک به ۲۰۰ کشور موافقت کردند از افزایش دمای زمین به بالای ۲ درجه سانتیگراد بالاتر از سطح قبل از صنعتی شدن جلوگیری کنند، اما در حالت ایده‌آل، آن‌ها می‌خواستند این رقم را زیر ۱.۵ درجه سانتیگراد نگه دارند. هر قدر سیاره گرمتر شود، اثرات مضر ناشی از تغییرات آب و هوایی که تجربه خواهیم کرد، بیشتر می‌شود. هر ۰.۱ درجه سانتیگراد افزایش در میانگین دمای کره زمین خطر طوفان‌های شدیدتر، امواج گرمای طولانی‌تر، سیل‌های فاجعه‌آمیز و غیره را افزایش خواهد داد. 

۱.۵ درجه سانتیگراد یک هدف بلندپروازانه بود. عبور از آن این خبر را به یک کشف تلخ، اما مهم تبدیل می‌کند. زنگ‌های هشدار بلندتر از همیشه به صدا در می‌آیند: اگر این افزایش دما معکوس نشود یا حداقل متوقف نشود، تمام آینده ما به طور فزاینده تحت تأثیر خشم تغییرات آب و هوایی قرار خواهد گرفت. 

انسان‌ها به صورت انفجاری پیر می‌شوند

عجیب نیست اگر یک روز از خواب بیدار شوید، سعی کنید بند کفش‌تان را ببندید و ناگهان احساس کنید از دیروز پیرتر شدید. به طرز عجیبی اگرچه در واقعیت ما روزانه پیر می‌شویم، اما دانشمندان ماه آگوست دریافتند بدن انسان دو انفجار پیری سریع را پشت سر می‌گذارد: یک بار در ۴۴ سالگی (حدوداً) و یک بار در ۶۰ سالگی. 

دانشمندان با کمک ۱۰۸ داوطلب که انواع نمونه‌های بیولوژیکی را به پژوهشگران تحویل دادند، موجودی در حال تغییری از مواد زیست‌شیمیایی و میکروب‌های مختلف را در سنین مختلف ردیابی کردند. بنا به دلایلی که برای دانشمندان روشن نیست، به نظر می‌رسد مردان و زنان در اواسط دهه ۴۰ سالگی، دچار یک تغییر اساسی می‌شوند: روشی که بدن ما با بیماری‌های قلبی عروقی مقابله می‌کند و نحوه تجزیه موادی مانند الکل، چربی‌ها و کافئین تغییر می‌کند. سپس، وقتی وارد دهه ۶۰ سالگی می‌شویم، بدن ما در تنظیم ایمنی و متابولیسم کربوهیدرات‌ها (از جمله موارد دیگر) دچار تغییراتی می‌شود. 

اگرچه هنوز روشن نیست چه مقدار از این تغییرات متأثر از تغییرات سبک زندگی هستند تا صرفاً بیولوژیکی، این واقعیت که ما جهشی پیر می‌شویم کاملاً غیرمنتظره است.

سال ۲۰۲۰، ماموریت OSIRIS-REx ناسا ۱۲.۶ گرم غبار سیارکی را بازیابی کرد. امسال، بالاخره اطلاعات بدست‌آمده از آن نمونه فاش شد

در این نمونه، دانشمندان پری‌بیوتیک‌ها و مولکول‌هایی را یافته‌اند که نشان می‌دهد این سیارک از یک جهان فعال از نظر زمین‌شناسی آمده است

دانشمندان یک صندوقچه گنج کیهانی را باز می‌کنند

کارل ادوارد سِیگِن (اخترشناس، مشاور ناسا و مروج علم‌های اخترشناسی، اخترفیزیک) زمانی گفت: «ما از چیزهای ستاره‌ای ساخته شده‌ایم.» این گفته به معنای واقعی کلمه کاملاً درست است، زیرا تمام عناصر سازنده ما و سیارات و هر چیزی که بین این دو است، از مرگ ستارگان باستانی بی‌شمار ناشی میشود. حالا، به لطف مأموریت OSIRIS-REx ناسا، ما در شرف پی بردن به این موضوع هستیم که تمام این ستاره‌ها از کجا آمده‌اند. 

سال ۲۰۲۰، OSIRIS-REx موفق شد برای مدت کوتاهی روی سیارک بنو (Benny) فرود آید، مقداری از مواد بکر آن را بردارند و سپس در سپتامبر ۲۰۲۳ آن را به زمین بازگرداند. این نخستین بار نیست که یک فضاپیما ماده‌ای را از یک سیارک ربوده است (ژاپن دو بار این کار را انجام داده)، اما ۱۲۱.۶ گرم ذرات سیارکی OSIRIS-REx تا کنون بزرگترین نمونه از ماده بکری است که تا کنون به زمین آورده شده است. 

سیارک‌ها باقیمانده‌های شکل‌گیری خشن منظومه شمسی هستند. این بلوک‌های سازنده نه تنها حاوی مواد معدنی هستند که برای ساخت سیارات از جمله زمین استفاده شده‌اند، بلکه حاوی مواد شیمیایی هستند که دریاها و اقیانوس‌های ما را ایجاد کرده‌اند و شاید حتی ترکیباتی که نخستین اشکال حیات را ایجاد کرده‌اند. 

امسال، دانشمندان برای نخستین بار به نمونه OSIRIS-REx نگاه انداختند و از آنچه یافتند شگفت‌زده شدند: خورشید در پی مرگ چندین ستاره بوجود آمده، از ستاره‌های کم‌جرم گرفته تا به قدری بزرگ که به عنوان ابرنواختر قدرتمند منفجر شدند. مولکول‌های عجیب موجود در نمونه نشان می‌دهد از یک جهان فعال از نظر زمین‌شناسی تخریب‌شده آمده و مجموعه‌ای از ترکیبات پری‌بیوتیک، از جمله انواع اسیدهای آمینه در آن سیارک اولیه یافت شدند. 

به طور خلاصه، این نمونه در حال بازنویسی آن چیزست که درباره منشا منظومه شمسی می‌دانستیم. تازه دانشمندان تنها یک درصد از آن را مطالعه کرده‌اند. چه کسی می‌داند چه اطلاعات تازه دیگری از آن در انتظار کشف شدن است؟ 

 هوش مصنوعی اسرار پروتئین‌ها را آشکار می‌کند

امسال، مشخص شد قرار است هوش مصنوعی به آشکار شدن نحوه عملکرد خود زندگی کمک کند. ماه اکتبر، جایزه نوبل شیمی به چندین محقق درگیر در مطالعه پروتئین‌ها اعطا شد؛ ماشین‌های قیچی‌مانندی که زیربنای بسیاری از بیوشیمی هستند. 

درک نحوه عملکرد پروتئین‌ها یعنی اینکه بدانید چگونه بیماری‌ها از مالاریا گرفته تا پارکینسون تکثیر می‌شوند و سپس شناسایی راه‌هایی برای متوقف کردن تکثیر آن‌ها. 

بطور خاص، دو نفر از سه دریافت‌کننده این جایزه، دمیس حسابیس و جان جامپر، هر دو در Google DeepMind اکتشافات خود را مدیون مدل هوش مصنوعی خود به نام AlphaFold2 هستند. 

این هوش مصنوعی با کارایی بی‌باکانه، توانست ساختار تقریباً تمام ۲۰۰ میلیون پروتئینی را که دانشمندان وجودشان را یافته‌اند پیش‌بینی کند، به این معنا که دانشمندان اکنون ابزاری دارند که با کمک آن می‌تواند به سرعت و با دقت مشخص کنند چه نوع پروتئین‌هایی از انواع واکنش‌های شیمیایی یا مجموعه‌ای از شرایط آغازین ناشی می‌شوند یا در آن نقش دارند. 

توانایی دانشمندان در رمزگشایی بسیاری از جنبه‌های گیج‌کننده بیوشیمی، از مقاومت آنتی‌بیوتیکی گرفته تا بیماری‌های عصبی، هرگز دقیق‌تر از این نبوده است.

سقوط مرگبار یک کودک از ساختمانی مرتفع (فیلم)

بیشتر بخوانید:

وضعیت ناامنی غذایی جهان در سال ۲۰۲۳؛ جایگاه ایران کجاست؟ (+ نقشه)

تماشاخانه

قهوه ترک یا اسپرسو کدام برنده واقعی هستند؟ دو سبک، دو تجربه (فیلم)

آنچه از بم برجای ماند / ۲۱ سال بعد، هنوز برخی زخم‌ها باز هستند (فیلم)

فیلم های دیگر