Mozaika

Konec neutrinového skandálu

O „neutrinovém“ skandálu se mluví už třicet let. Neutrina jsou podivuhodné a dosud poněkud tajemné částice světa atomu. Bez nich by náš svět neexistoval, a přitom jako by pro ně ani žádný nebyl. Neutrina snadno pronikají hmotou. Naším tělem jich neustále proletují spousty, ale s některým atomem našeho organizmu se srazí tak jednou za celý náš život. Fyzikové předpokládali, že neutrino nemá hmotu. Skandál, o kterém při svých popularizačních přednáškách rád vyprávěl J. Grygar, spočívá v tom, že ze Slunce k nám doletí podstatně méně neutrin, než by podle fyzikálních výpočtů mělo. Proto si vědci kladli otázku: Máme snad špatné přístroje, nebo neplatí naše teoretické představy o tom, co se děje ve Slunci?

Třicet let se astronomové touto otázkou trápili a nyní se zdá, že si oddechnou. Tým z Kanady, Británie a Spojených států prohlásil, že přístroje jsou v pořádku, teorie o Slunci také. K objasnění přispěl detektor neutrinové observatoře v Sudbury (v Ontariu), která leží dva kilometry hluboko v niklovém dolu. Detektor obsahuje tisíc tun těžké vody, kterou každou sekundu projdou tisíce miliard neutrin, ale zachytí se jich v ní za den pouhá hrstka. Slunce tedy přece jen funguje tak, jak vědci předpokládají už dlouho. Navíc pokusy v Ontariu potvrdily zjištění získané aparaturou Super-Kamiokande v japonském Mozuri r. 1998, že neutrino je hmotné. Zmíněný skandál byl způsoben tím, že neutrino existuje ve třech různých typech, přičemž cestou ze Slunce na Zemi se z 62 % změní na jiný typ neutrina, který předchozí detektory nezachytily.

Jak vypadá neutronová hvězda?

Na vzdálené hvězdy si hned tak „nesáhneme“. Zvlášť na neutronové hvězdy, jejichž vlastnosti stále ještě udivují návštěvníky astronomických přednášek tím, že mají hmotu jako naše Slunce, a přitom průměr pouhých pár kilometrů.

Neutronová hvězda je pozůstatkem zániku hvězdy, supernovy. Pozorujeme ji jako pulzar, který se velmi rychle otáčí a vysílá pravidelné rentgenové nebo radiové záření. Tolik teorie. Jak ale opravdu vypadá taková neutronová hvězda, kterou pozorujeme dejme tomu v Krabí mlhovině? Astronomové si myslí, že má pevný povrch a uvnitř „tekutý“ neutronový plyn. Jak je ten povrch tlustý? Jak rychle hvězda chladne? Jak vysílá gravitační vlny? Na tyto otázky astrofyzikové dosud hledají odpověď.

Američtí astronomové Charles Horowitz z Indianské univerzity v Bloomingtonu a Jorge Piekarewicz z Floridské státní univerzity v Tallahassee chtějí tloušťku povrchu nedostupné hvězdy zjistit tak, že změří neutronový obal jádra atomu olova ²⁰⁸Pb. Pro laika jsou hvězda a atom nesrovnatelné (atom olova je tolikrát menší než neutronová hvězda, že by to vyjádřilo číslo s 55 nulami), jsou nukleární povahy a platí v nich stejné fyzikální zákonitosti.

Oba Američané tvrdí, že z měření tloušťky neutronového obalu atomu olova určí tloušťku obalu neutronové hvězdy. Obal chtějí změřit ve výzkumné laboratoři urychlovače v Newport News ve Virginii.

Jsou nějaké planety u hnědých trpaslíků?

Stále častěji se dozvídáme o existenci planet u jiných hvězd. Zatím si je astronomové spíše vypočítávají, než aby je přímo pozorovali. Jak tyto vzdálené světy vypadají? Ve fantastických románech mívají podobu něčeho výrazně odlišného, ale zároveň (paradoxně) i podobného pozemské krajině. Co jiného si také vymýšlet. Nyní astronomové zjistili, že sice těch cizích planet není málo, ale čím víc jich je, tím méně líbeznou přírodu nabízejí – jen tmu a mráz bez života.

Není to tak dávno, co byli objeveni hnědí trpaslíci – tělesa přibližně desetinásobně větší než Jupiter, jimž však chybí dostatek hmoty na to, aby se v nich mohly zažehnout termonukleární přeměny prvků. Jsou to nedokonalé, nedorostlé hvězdy, nebo přerostlé planety? Astronomové z Evropské jižní observatoře v Chile studovali pomocí 3,5metrového dalekohledu (New Technology Telescope) asi stovku hnědých trpaslíků v mlhovině v Orionu, v oblasti vzdálené 1200 světelných let, která je kolébkou nových hvězd.

U šedesáti z nich zpozorovali oblak horkého prachu. Pozorování Hubblovým kosmickým dalekohledem výsledky potvrdilo, což znamená, že by se z prachu kolem trpaslíků skutečně mohly zformovat menší planety. Vypadaly by však úplně jinak než Země. Chladnoucí hnědý trpaslík by jim neposkytoval dostatek tepla nutného k jejich vývoji a proměnám, byly by mrtvé.

Američtí vědci z Pasadeny se přiklánějí k názoru, že hnědí trpaslíci mají blíž k hvězdám než k planetám.

Pozemské přivítání Marsu

Pamětníci si určitě vzpomenou, jak byli vědci opatrní, abychom si na Zemi nezavlekli nějaké nebezpečné mikroorganizmy z Měsíce. Vzorky měsíčních hornin i sami američtí astronauti navracející se z Měsíce putovali do přísné karantény.

Podobný problém nastane, až se automatické meziplanetární stanice vydají pro vzorky z povrchu Marsu. Vesmírní roboti sice na Marsu dosud žádný život nenašli, ale co kdyby. Badatelé pátrající po mimozemském životě potřebují dostat vzorky marsovské půdy do pozemských laboratoří, které umožňují daleko důkladnější studium.

Proč se o to starat už teď, když vzorky z Marsu získají Američané nejdřív za deset let? Vytvořit laboratoř pro půlkilogramový „balíček“ z Marsu totiž není krátkodobá záležitost – potrvá nejména 7 let. Vzorky musí být zabezpečeny před zamořením pozemským životem a zároveň Země musí být ochráněna před případnými marsovskými mikroby. K tomu jsou potřeba stejně bezpečné laboratoře jako třeba ty, v nichž se studuje smrtící virus Ebola. Takových pracovišť je ale jen několik na světě. Aby se smrtící mikroby nedostaly ven, musí se pracovat za podtlaku. Laboratoř je zamořena mikroorganizmy, jimiž by mohly být vzorky z Marsu znehodnoceny. A nejde jen o samo pracoviště, ale třeba o oděvy pro vědce, které je nutno od vzorků izolovat.

Nakonec to dopadne asi tak, že se vybuduje prozatímní menší laboratoř, kde se zjistí, zda půlkilogram z Marsu obsahuje něco „živého“. Špetky materiálu pak budou poslány na další pracoviště k biologickému a geochemickému rozboru. A když se ve vzorku přece jen zjistí stopy života, nezbude než vzorky bezpečně uzavřít do kontejnerů a začít stavět velkou – a tedy nesmírně drahou – laboratoř.

Podoba měsíčního hotelu

Drahý výlet amerického milionáře Dennise Tita na Mezinárodní kosmickou stanici bývá označován za počátek kosmické turistiky. Tím se inspiroval holandský architekt Hans Jurgen Rombaut, který navrhl hotel na Měsíci. Stavba by musela ochraňovat hotelové hosty před prudkými výkyvy teploty (od vedra 100 °C po mráz –150 °C) a také před kosmickým zářením, před nímž nás na Zemi stíní atmosféra.

A protože v poměrech šestinásobně nižší tíže si technika může dovolit mnohé z toho, co je nemožné na Zemi, návrh vypadá velmi nezvykle. Hotel by měl mít podobu dvou věžovitých staveb vysokých 160 metrů. Umožňoval by návštěvníkům různé hrátky za snížené tíže. Například by nepoužívali výtahy; do restaurce na vrcholu věže by běhali pěšky, ale dolů by se snášeli na malých rogalech. Mělo by jim to být příjemné, vždyť stokilový milionář by v hotelu vážil zhruba 16 kilo.

Před nebezpečným zářením by je chránily stěny zhotové z měsíčních hornin a jakési akvárium. Obytná apartmá by byla obtékána vodou, která by pohlcovala spršky atomových částic z dalekého vesmíru i z blízkého Slunce a zároveň udržovala stálou teplotu obytných prostor. První hosty má hotel přijmout v roce 2050.

Když oceány přestaly dýchat

Obdivujeme důmyslnost souhry dějů v přírodě, díky které je náš život možný. Přírodovědci však odhalují, že i na Zemi to občas zaskřípe, a to nejen vinou člověka. David Richards z Univerzity v Bristolu přišel na to, že před 44 tisíci let to na naší planetě nefungovalo. Oceány přestaly „dýchat“, na několik tisíciletí ustal koloběh mořské vody. Tak alespoň vyzněl výzkum krápníku v jeskyni na jednom z ostrovů Velkých Baham. Vědci se obávají, že k podobnému znehybnění oceánu by mohlo dojít znovu, tentokrát už za vydatného přispění lidí. Zkoumaný stalaktit je starý 45 000 let. Rostl ze stropu jeskyně, která byla zaplavována mořem. Pozoruhodné jsou v něm proměny obsahu radioaktivního uhlíku ¹⁴C (tento izotop vzniká, když kosmické záření bombarduje naši atmosféru). Z krápníku lze vyčíst, že před 45 000 až 33 000 lety se obsah radioaktivního uhlíku ¹⁴C v naší přírodě zvýšil až dvojnásobně.

Jak to lze vysvětlit? Možná v okolním vesmíru vybuchla hvězda (supernova), narušila obranný štít Země (magnetosféru) a přírodu zaplavil déšť kosmických částic. D. Richards však hledá příčinu v tom, že tenkrát Země neuměla tak dobře čistit ovzduší od uhlíku jako dnes, kdy je uhlík strháván do mořských hlubin zásluhou koloběhu vod v oceánech. Z toho vyplývá, že koloběh vod v oceánech tehdy slábl, nebo se dokonce zastavil. Proč? Patrně prý chyběl „motor“ cirkulace, jímž je slanost vody (slanější voda klesá ke dnu).

Jestliže se svět oteplí, roztají ledovce, mořská voda bude méně slaná, čímž se zpomalí koloběh a atmosféra se opět bude hůř čistit od uhlíku. Možná další důvod k tomu, abychom nepřispívali k oteplování planety a abychom chránili Světový oceán.

Místo balonů miony

Z dalekých hlubin vesmíru k nám přichází kosmické záření a vědci se z něj snaží zjistit, co se ve vesmíru děje. Dva vědci z Hongkongu chtějí z vesmírných částeček atomu zjišťovat, jaké bude na Zemi počasí.

Předpovídat počasí není nic jednoduchého. Nestačí sledovat, jak si to k nám šinou mraky např. z Atlantiku, a spočítat, jak dlouho jim to bude trvat. Meteorologie se neobejde bez měření toho, jak se teplota vzduchu mění s výškou. Takové údaje se získávají především starou osvědčenou metodou – vypouštěním meteorologických balonů. Jenže to není nic levného. Vypouštějí se každých šest hodin a průměrná cena provozu jedné meteorologické stanice vysílající sondy činí v přepočtu 125 milionů Kč za rok.

Joseph Mok a Clement Cheng navrhují lacinější postup: měřit, jak proměnlivá teplota atmosféry ovlivňuje kosmické částice, které k nám (zdarma) posílá vesmír. Je známo, že ve výšce, kde je desetkrát nižší tlak vzduchu než při hladině moře, vznikají elementární částice atomu zvané miony. Když je ovzduší teplejší, roztahuje se a miony vznikají výš. Trvá jim to déle, než dopadnou na Zem, a přichází jich méně. Počet mionů bývá proto větší v zimě než v létě. Vědci se ptají, jestli by se nedala odhalit proměnlivost i v průběhu dne. J. Mok a C. Cheng si všimli, že za chladnější noci dopadá na Zemi více mionů než za teplého dne. Tak jednoduché to ale není. Určitý vliv má i přechod oblastí vysokého či nízkého tlaku a další proměnlivé vlastnosti atmosféry. Situaci komplikují i mimozemské vlivy, na Slunci třeba vzplane erupce, výtrysk sluneční hmoty zaútočí na magnetické pole Země a to ovlivní přicházející kosmické záření. Zatím tedy není jasné, jestli bude možné využít kosmické záření místo poměrně drahých balonů.

Genová archeologie bramboru

Dodnes lidé nezapomněli na hladomor ve čtyřicátých letech 19. století v Irsku. Nemoc brambor tehdy odsoudila k smrti hladem milion Irů. Lidé se zachraňovali vystěhovalectvím, především do Ameriky.

Původcem lidského utrpení byl škůdce bramboru Phytophthora infestans, patřící k řasovkám. Botanici se dosud domnívali, že parazitická houba poškozující dnešní brambory pochází právě od této irské houby. Jenže Jean Ristaino z univerzity Severní Karoliny v Raleigh si zajel do londýnské Královské botanické zahrady v Kew a porovnal současné škůdce bramboru s těmi, kteří se uchovali ve sbírkách botaniků z doby irské neúrody.

Srovnání genů obou hub ukázalo, že současný škůdce nepochází přímo z toho, který vyvolal hladomor v Irsku. Pátrání vedlo k odhalení, že dnešní houbové onemocnění má původ v Jižní Americe.

Vědcům samozřejmě nejde jen o poznání, kde mají dnešní paraziti brambor svůj domov. Jde o to, že jejich domov je také místem, kde by mohly růst plané brambory, které jsou vůči houbovým chorobám od přírody odolné. (Jižní Amerika je pravlastí bramboru.)

Zdá se, že četba starodávných herbářů spolu s nejnovější molekulární biologií zrodily užitečnou molekulární, resp. molekulárněbiologickou archeologii.

Obchodníci ve starověku a vážení

Kupec v Anglii, který neprojevil dost ochoty vážit „nově“ v kilogramech a dostal se do konfliktu se zákazníkem, si šel na šest měsíců sednout do chládku. Novoty přijímáme neradi. Naši prapradědečkové si nemohli zvyknout na metry a kilometry. Koncem minulého století jsme se přeli jen kvůli tomu, že se nám nelíbily sekundy místo vteřin.

Zní to humorně, ale když si američtí vědci spletou kilometry a míle a krachne na to kosmická sonda za miliardu dolarů, přestává legrace. Ve starověku s tím lidé potíže neměli, jak potvrzují archeologové Clifford Lamberg-Karlovsky z Harvardu a Alfredo Medoros z jedné madridské univerzity. Dva roky se věnovali studiu starověkých textů, aby poznali, jak se vážilo od Indie po severní Afriku v době 2500 let až 1000 let před Kristem. Jsme náchylní své předky podceňovat a zpravidla se při tom hluboce mýlíme.

Dávní obchodníci často uměli své zboží prodávat třeba i v deseti různých systémech vah. Pro nás by to byl pěkný zmatek – vyznat se v rozmanitých šekelech, talentech, minách, jak se váhy v jednotlivých koutech starověkého světa jmenovaly.

Pro tehdejšího obchodníka nebyl problém spočítat, že kus šperkařského kamene lazuritu o hmotnosti našich 1370 gramů váží v údolí Indu 100 dilmunských šekelů, v Babylonii 160 mezopotamských šekelů a v Sýrii 175 tamních šekelů. Jen vzácně to bylo jednodušší, například ugaritský, syrský i egyptský šekel „vážil“ stejně – 9,4 gramu.

Dnešní obchodníci, zhýčkaní jednotnými deky a kily, by asi z takového převádění byli nervózní, ale ti před třemi a půl tisíciletími snadno a přesně přepočítavali váhy výrobků z cínu, mědi, zlata, stříbra i lazuritu. A nešidili sebe ani jiné (pokud nechtěli).