Teilen Sie dies:
10 Geheimnisse unserer Welt, die die Wissenschaft endlich gelöst hat
Wissenschaftler sind seit Jahren durch die Geheimnisse unserer Welt verblüfft, von riesigen Bewegungen unter dem Ozean bis zu den Ursprüngen der Ozeane. Heute haben wir Antworten auf einige dieser Fragen.
Empfohlene Foto-Gutschrift: Pirate Scott10Das Geheimnis der Segelsteine des Death Valley
Vor den 1940er Jahren bis vor kurzem war der Racetrack Playa, ein trockenes Seebett mit ebener Oberfläche im Death Valley National Park, der Schauplatz für ein Rätsel um „Segelsteine“, bei dem die Menschen sich am Kopf kratzen mussten. Mit Jahren oder sogar Jahrzehnten zwischen jedem Vorkommen schien eine unsichtbare Kraft gleichzeitig Hunderte von Steinen über den Boden zu bewegen, wodurch lange parallele Pfade im getrockneten Schlamm zurückblieben. Diese Segelsteine wogen bis zu 300 Kilogramm.
Niemand hatte die Steine in Bewegung gesehen, soweit die Wissenschaftler wussten. Ein US-amerikanisches Forscherteam beschloss daher, 2011 zu untersuchen. Sie richteten Zeitraffer-Kameras und eine Wetterstation ein, um Windstöße zu messen. Dann installierten sie bewegungsaktivierte GPS-Tracking-Einheiten in 15 Kalksteinfelsen und stellten sie auf die Playa.
Es hätte ein Jahrzehnt oder mehr dauern können, bevor etwas passierte, aber sie hatten Glück. Im Dezember 2013 war das Team persönlich dabei, als die Steine segelten - und das Rätsel gelöst wurde.
Starker Regen und Schnee hatten 7 cm Wasser auf der Playa hinterlassen. Es erstarrte in der Nacht zu dünnen Eisplatten, die sich unter der Mittagssonne in größere schwebende Paneele aufbrachen. Leichte Winde mit einer Geschwindigkeit von etwa 15 Kilometern pro Stunde waren erforderlich, damit das angesammelte Eis die Felsen über die Playa schieben und Spuren im Schlamm hinter der eisigen Oberfläche hinterlassen konnte. Die Wege wurden Monate später sichtbar, als das Seebett ausgetrocknet war.
Die Felsen bewegen sich nur, wenn die Bedingungen perfekt sind. Nicht zu viel Wind, Sonne, Wasser oder Eis. Nicht zu wenig. "Es ist möglich, dass Touristen dies tatsächlich gesehen haben, ohne es zu merken", sagt der Forscher Jim Norris. "Es ist wirklich schwer zu beurteilen, dass sich ein Stein bewegt, wenn sich auch alle Felsen um ihn herum bewegen."
9Wie Giraffen bleiben auf ihren knöchernen Beinen aufrecht
Giraffen wiegen etwa 1.000 Kilogramm, haben aber für ihre Größe unglaublich dünne Beinknochen. Trotzdem kollabieren sie nicht oder scheinen verletzt zu werden.
Um herauszufinden, warum, testeten Forscher des Royal Veterinary College Gliedmaßen von Giraffen, die aus Zoos der Europäischen Union gespendet wurden. Die Gliedmaßen stammten von Tieren, die an natürlichen Ursachen in Gefangenschaft gestorben waren oder getötet worden waren. Die Forscher platzierten die Gliedmaßen in einem steifen Rahmen und simulierten dann mit einem Gewicht von bis zu 250 Kilogramm das Gewicht einer Giraffe an den Beinen. Jedes Glied blieb ohne Probleme stabil und aufrecht. Tatsächlich hätten die Giraffenbeine noch größere Kräfte erfolgreich tolerieren können.
Der Grund ist ein Suspensionsband (faseriges Gewebe, das Knochen zusammenhält), das sich in einer Rille befindet, die in einer Giraffe entlang der Beinknochen verläuft. Diese Beinknochen ähneln dem Mittelfußknochen eines menschlichen Fußes und dem Mittelfußknochen in einer menschlichen Hand. Bei einer Giraffe sind diese Knochen jedoch viel länger.
Das Zentralband erzeugt keine Kraft alleine. Es bietet nur passive Unterstützung, da es sich um elastisches Gewebe handelt, nicht um Muskeln. Dies verringert die Ermüdung des Tieres, da es seine Muskeln nicht so stark beanspruchen muss, um sein Gewicht zu tragen. Dieses Band schützt auch die Fußgelenke der Giraffe und verhindert den Zusammenbruch der Füße.
8Die singenden Sanddünen
Es gibt 35 bekannte Sanddünen, die ein lautes Grollen ausstrahlen, das wie das tiefe Stöhnen eines Cellos klingt. Der Ton kann bis zu 15 Minuten dauern und bis zu 10 Kilometer weit fahren. Einige Dünen singen gelegentlich, andere täglich. Es passiert, wenn Sandkörner diese besonderen Dünen hinunterrutschen.
Zunächst dachten die Wissenschaftler, die Töne stammten von Vibrationen in den Untergrundschichten der Dünen. Die Forscher fanden jedoch heraus, dass sie den Klang in einem Labor wiederherstellen könnten, indem sie Sand eine Steigung hinuntergleiten ließen. Das zeigte, dass der Sand, nicht die Düne, sang. Das Geräusch kam von den Schwingungen der Körner selbst, als sie die Düne oder eine geneigte Laborkonstruktion hinabstürzten.
Als nächstes untersuchten die Forscher, warum einige singende Sanddünen mehrere Notizen gleichzeitig produzierten. Dafür untersuchten sie den Sand von zwei Dünen - einer im Südwesten Marokkos und die andere im Südosten des Oman.
Der marokkanische Sand erzeugte immer einen Klang bei etwa 105 Hertz, was einer G-scharfen zwei Oktaven unter dem mittleren C ähnelt. Der omanische Sand erzeugte einen Bereich von neun Tönen von etwa fis bis D mit Frequenzen von 90 bis 150 Hertz .
Die Forscher entdeckten, dass die Größe der Körner für die Tonhöhe der Noten verantwortlich war. Die marokkanischen Körner hatten alle etwa die gleiche Größe, 150-170 Mikrometer (0,006-0,0065 in). Sie klangen ständig wie ein Gis. Die Körner der Omani-Gruppe waren jedoch zwischen 150 und 310 Mikrometer groß (0,006-0,012 Zoll), was ihr breiteres Spektrum an neun Noten ausmachte. Als Wissenschaftler einige der omanischen Körner nach Größe isolierten, vibrierten ihre engeren Bereiche bei einer Frequenz, um dieselbe Note zu erzeugen.
Die Geschwindigkeit des sich bewegenden Sandes war ebenfalls ein Faktor. Wenn die Körner alle nahe beieinander waren, bewegten sie sich mit ähnlichen Geschwindigkeiten und erzeugten konstant die gleiche Tonhöhe. Wenn die Körner in der Größe variierten, bewegten sie sich mit unterschiedlichen Geschwindigkeiten, was zu einer größeren Bandbreite von Noten führte.
Aber die Wissenschaftler verstehen immer noch nicht, warum diese Töne wie Musik klingen. Ihre Theorie ist, dass die Schwingungen der sich bewegenden Körner sich synchronisieren und Luft wie die Membran eines Lautsprechers zusammendrücken.
7 Das Brieftauben-Bermuda-Dreieck
Dieses Rätsel begann in den 1960er Jahren, als ein Professor der Cornell University die bemerkenswerte Fähigkeit von Brieftauben untersuchte, von Orten, die ihnen zuvor unbekannt waren, den Weg nach Hause zu finden.Er entließ die Tauben von verschiedenen Orten in New York State. Bis auf die aus Jersey Hill freigelassenen Vögel waren sie alle gut. Diese Tauben gingen fast jedes Mal verloren. Am 13. August 1969 fanden sie ihren Weg von Jersey Hill nach Hause, aber sie schienen jedes zweite Mal desorientiert zu sein und flogen wahllos herum. Der Professor konnte nicht erklären, warum das so war.
Dr. Jonathan Hagstrum vom US Geological Survey glaubt, das Rätsel gelöst zu haben, obwohl seine Theorie umstritten ist. „Die Vögel navigieren so, dass sie einen Kompass und eine Karte verwenden. Der Kompass ist normalerweise die Position der Sonne oder des Magnetfelds der Erde “, sagte er. "Sie verwenden Sound als Karte ... und dies wird ihnen sagen, wo sie sich relativ zu ihrer Heimat befinden."
Hagstrum glaubt, dass die Tauben infraschalligen, niederfrequenten Schall verwenden, der für den Menschen nicht hörbar ist. Wie wir schon einmal besprochen haben, wurde diese Art von Klang möglicherweise in alten Klanglandschaften verwendet, um die mentalen Zustände unserer Vorfahren zu verändern, als sie an religiösen Zeremonien teilnahmen.
Die Vögel können Infrasound (der in diesem Fall durch kleine Vibrationen auf der Erdoberfläche von tiefen Meereswellen erzeugt wird) als Zielfeuer verwenden. Als die Vögel in Jersey Hill verloren gingen, bewegten Temperatur und Wind das Infrasound-Signal in die Atmosphäre. Die Tauben konnten es am Boden nicht spüren. Aber am 13. August 1969 waren die Temperatur- und Windbedingungen perfekt. So konnten die Tauben den Infraschall hören und ihren Weg nach Hause finden.
6Der einzigartige Ursprung von Australiens einzigem aktiven Vulkan
Australien hat nur ein aktives vulkanisches Gebiet, das sich über 500 Kilometer von Melbourne bis zum Mount Gambier erstreckt. In den letzten vier Millionen Jahren gab es rund 400 Vulkanereignisse, der letzte Ausbruch vor etwa 5.000 Jahren. Die Wissenschaftler waren verblüfft, was diese Ausbrüche in einem Teil der Welt verursacht hat, der sonst fast keine vulkanische Aktivität aufweist.
Nun haben Forscher das Rätsel gelöst. Die meisten Vulkane auf der Erde kommen an den Rändern der tektonischen Platten vor, die sich ständig um kleine Entfernungen (in Zentimeter pro Jahr) auf dem Erdmantel bewegen. In Australien verursachen Schwankungen in der Dicke des Kontinents jedoch, dass die Strömungen im Mantel darunter Wärme an die Oberfläche ziehen. In Kombination mit Australiens nordwestlicher Verschiebung um 7 Zentimeter (3 Zoll) pro Jahr entwickelte sich in dieser Gegend ein Hotspot, der Magma erzeugte.
"Es gibt rund 50 andere, in ähnlicher Weise isolierte Vulkangebiete auf der Welt, von denen wir einige jetzt erklären können", sagt Rhodri Davies von der Australian National University.
5Der Fisch, der in einer Superfund-Bereinigungsstelle gedeiht
In den 1940er bis 1970er Jahren warfen Produktionsbetriebe polychlorierte Biphenyle (PCB) als Abfall in den New Bedford Harbor in Massachusetts. Die Environmental Protection Agency erklärte den Hafen zu einer Superfund-Bereinigungsstelle, da die PCB-Belastung mehr als das Vierfache des als sicher angesehenen Niveaus betrug. Aber im Hafen gibt es auch ein biologisches Rätsel, das Forscher möglicherweise gelöst haben.
Inmitten einer solchen giftigen Verschmutzung gediehen Atlantik-Killifish in New Bedford Harbor. Killifische, eine Art Beutefisch, verbleiben ihr Leben lang nur wenige hundert Meter von ihrem Geburtsort entfernt in denselben Gewässern.
Wenn ein Fisch PCB verdaut, werden einige der metabolisierten Chemikalien für den Fisch normalerweise toxischer als die ursprünglichen PCB. Aber Killifish hat diesen genetischen Weg ausgeschaltet und die Bildung von metabolisierten Toxinen verhindert. Sie haben sich an die PCB-Verschmutzung angepasst, aber einige Wissenschaftler glauben, dass diese genetische Veränderung den Killifish anfälliger für die schädlichen Auswirkungen anderer Schadstoffe machen kann. Es ist auch möglich, dass diese Fische nicht in einer gesunden Umgebung leben können, wenn das Wasser gereinigt wird.
Killifish sind Beute für gestreiften Barsch, Blaubarsch und andere Fische, die wir essen. Auch wenn die Killifische gegen PCB-Toxine immun zu sein scheinen, können sie diese Schadstoffe über die Nahrungskette hinweg an uns weiterleiten.
4Wie werden Unterwasserwellen erzeugt?
Unterwasserwellen, auch als innere Wellen bezeichnet, bleiben unter der Meeresoberfläche und sind vor unserer Sicht verborgen. Sie heben das Oberflächenwasser des Ozeans um Zentimeter an, was es schwierig macht, sie außer per Satellit zu erkennen. Die größten inneren Wellen treten in der Luzonstraße zwischen Taiwan und den Philippinen auf. Sie können bis zu 170 Meter hochragen und bewegen sich mit nur wenigen Zentimetern pro Sekunde über große Entfernungen.
Wissenschaftler glauben, dass wir verstehen müssen, wie diese Wellen erzeugt werden, da sie einen wichtigen Beitrag zum globalen Klimawandel leisten können. Interne Wellen mischen das weniger salzige, wärmere Meerwasser des Ozeans mit seinem salzigeren, kälteren Wasser. Sie treiben große Mengen an Salz, Wärme und Nährstoffen durch den Ozean. Es ist die primäre Art und Weise, wie Wärme vom oberen Ozean in das untere Wasser übertragen wird.
Wissenschaftler wollten schon lange das Rätsel lösen, wie die riesigen inneren Wellen in der Luzonstraße erzeugt werden. Sie sind im Meer schwer zu sehen, obwohl Instrumente den Dichteunterschied zwischen einer internen Welle und dem umgebenden Wasser erkennen können. Trotzdem beschlossen die Wissenschaftler, ihre Tests in einem 15 Meter langen Wellentank durchzuführen. Die internen Wellen wurden erzeugt, indem kaltes Bodenwasser über zwei Kämme auf dem simulierten Meeresboden geschoben wurde. Es scheint, als würden diese riesigen inneren Wellen durch den Abstand der Kämme in der Luzonstraße erzeugt, nicht durch ein Merkmal auf einem Kamm wie einem hohen Berg.
"Es ist ein wichtiges fehlendes Puzzleteil in der Klimamodellierung", sagt Thomas Peacock vom MIT. „Derzeit können globale Klimamodelle diese Prozesse nicht erfassen.Sie erhalten eine andere Antwort… wenn Sie diese Wellen nicht berücksichtigen. “
3 Warum Zebras Streifen haben
Es gibt viele Theorien darüber, warum Zebras Streifen haben. Einige denken, die Streifen wirken als Tarnung oder als Möglichkeit, Raubtiere zu verwirren. Andere glauben, dass die Streifen Zebras helfen, die Körperwärme zu regulieren oder ihre Partner auszuwählen.
Wissenschaftler der University of California in Davis beschlossen, die Antwort zu finden. Sie untersuchten, wo die Arten (und Unterarten) von Zebras, Pferden und Eseln lebten. Sie sammelten Informationen über Farbe, Lage und Größe der Streifen an den Körpern der Zebras. Dann kartierten sie die Standorte von Tsetsefliegen und Tabaniden wie Pferdeflocken und Hirschfliegen. Einige andere Variablen, einige statistische Analysen und voila. Sie hatten ihre Antwort.
"Ich war von unseren Ergebnissen begeistert", sagte der Forscher Tim Caro. "Immer wieder gab es an den Körperstellen in den Teilen der Welt, in denen es mehr Ärger gab, wenn die Fliegen beißen, größere Streifen."
Zebras sind anfälliger für beißende Fliegen, da ihre Haare kürzer sind als bei ähnlichen Tieren wie Pferden. Diese blutsaugenden Fliegen können tödliche Krankheiten tragen, daher ist es für Zebras wichtig, dieses Risiko zu vermeiden.
Andere Forscher der Universität von Schweden fanden heraus, dass Fliegen Zebrastreifen vermeiden, da sie die richtige Breite haben. Wenn sie breiter wären, wären die Zebras nicht geschützt. In dieser Studie wurden mehr Fliegen von schwarzen Oberflächen angezogen, weniger von weißen Oberflächen und die wenigsten von Streifen.
2Das Massensterben von etwa 90 Prozent der Arten der Erde
Vor rund 252 Millionen Jahren wurden rund 90 Prozent der Arten auf unserem Planeten in der aussterbenden Perm-Zeit ausgelöscht, die auch als "Great Dying" (Massensterben) bezeichnet wird, dem schlimmsten Massensterben der Erde. Es ist ein uralter Whodunit mit Verdächtigen, die von Asteroiden bis zu Vulkanen reichen. Es stellt sich jedoch heraus, dass die Mörder nicht ohne ein Mikroskop gesehen werden können.
Laut MIT-Forschern war der Täter eine einzellige Mikrobe Methanosarcina das isst Kohlenstoffverbindungen und produziert Methan als Abfall. Diese Mikrobe existiert heute in Mülldeponien, Ölquellen und im Innern von Kühen. In der Perm-Zeit glauben Wissenschaftler Methanosarcina unterzogen sich einem Gentransfer von einem Bakterium, das erlaubt Methanosarcina Acetat verarbeiten. Sobald dies geschehen war, konnte die Mikrobe große Haufen organischer Substanz mit Acetat auf dem Meeresboden verbrauchen.
Die Mikrobenbevölkerung explodierte, spuckte riesige Mengen Methan in die Atmosphäre und versauerte den Ozean. Die meisten Pflanzen und Tiere an Land sowie Fisch und Schalentiere im Meer starben. Aber die Mikroben hätten Nickel benötigt, um sich so wild zu vermehren. Aufgrund ihrer Sedimentanalyse glauben die Forscher, dass die sibirischen Vulkane die großen Nickelmengen, die die Mikroben benötigen, aushöhlen.
"Ich würde sagen, dass die Auslöschung des endpermischen Perms das engste tierische Leben ist, das jemals völlig ausgelöscht wurde, und es könnte ziemlich nahe gekommen sein", sagt der Forscher Greg Fournier. "Viele, wenn nicht die meisten, überlebenden Gruppen von Organismen hingen kaum weiter, wobei nur wenige Arten durchkamen, viele wahrscheinlich durch Zufall."
1 Der Ursprung der Ozeane der Erde
Wasser bedeckt ungefähr 70 Prozent der Oberfläche unseres Planeten. Anfangs glaubten die Wissenschaftler, dass die Erde trocken gebildet wurde, wobei eine geschmolzene Oberfläche durch die Auswirkungen anderer Objekte aus dem Weltraum erzeugt wurde. Kollisionen mit Asteroiden und nassen Kometen brachten angeblich viel später Wasser auf unseren Planeten. "Einige Leute haben argumentiert, dass Wassermoleküle, die bei der Entstehung der Planeten vorhanden waren, in den Weltraum verdampft worden wären", sagte der Geologe Horst Marschall. "[Wissenschaftler waren der Meinung, dass Oberflächenwasser, wie es heute auf unserem Planeten existiert, viel später Hunderte von Millionen Jahren später gekommen sein muss."
Eine neue Studie zeigt jedoch, dass die Erde bei ihrer Entstehung Wasser auf ihrer Oberfläche hatte, so dass sich das Leben früher entwickelt hat als ursprünglich angenommen. Dasselbe kann für andere Planeten in unserem inneren Sonnensystem gelten, bevor ihre Umgebungen feindselig wurden.
Um zu bestimmen, wann das Wasser auf der Erde ankam, verglichen die Forscher zwei Meteoritensätze. Der erste Satz, kohlenstoffhaltige Chondrite, sind die ältesten Meteorite, die jemals identifiziert wurden. Sie entstanden etwa zur gleichen Zeit wie unsere Sonne, bevor sich Planeten entwickelten. Der zweite Satz von Meteoriten stammt vermutlich aus Vesta, einem großen Asteroiden, der sich ungefähr 14 Millionen Jahre nach der Geburt unseres Sonnensystems im gleichen Gebiet wie die Erde gebildet hat.
Die beiden Meteoritentypen teilen sich die gleiche Chemie und enthalten viel Wasser. Aus diesem Grund glauben die Forscher, dass sich die Erde vor etwa 4,6 Milliarden Jahren aus den kohlenstoffhaltigen Chondriten mit Wasser gebildet hat.