منوی اصلی
دانستنیهای علمی
از دیروز درس بگیرید، در امروز زندگی کنید و به فردا امیدوار باشید
  • A.Arjmand پنجشنبه 16 شهریور 1396 09:50 ب.ظ نظرات ()
    خرس آبی (Water Bear)  نام یک موجود اغلب علف‌خوار میکروسکوپی است که دانشمندان آن را با ‌عنوان «تاردیگرید» (Tardigrade) می‌شناسند. مهم نیست که آن‌ها را به آب جوش بیندازید، در فریزر بگذارید، دهه‌ها بدون آب در صحرای بی‌آب و علف رها کنید یا اینکه حتی به فضا بفرستید، خرس‌های آبی به راحتی از چند قدمی مرگ برمی‌گردند. شواهد نشان می‌دهد که خرس‌های آبی می‌توانند طیف وسیعی از شرایط را تحمل کنند؛ چنانکه دانشمندان ردپای آن‌ها را در آب جوش، یخ و حتی فضا هم دنبال کرده‌اند. یک خرس آبی می‌تواند به راحتی چند دهه را در بیابان سپری کند بدون‌ آن‌که حتی یک قطره آب به او برسد. او می‌تواند حتی در گودال‌های فوق‌العاده عمیق اقیانوسی که عمق برخی از آنها به ۱۰ الی ۱۱ کیلومتر هم می‌رسد، دوام بیاورد. جالب اینجاست که این مبارز فناناپذیر یک موجود بی‌مهره به ظاهر ساده است که با همه کوچکی‌اش یک صفت خارق‌العاده دارد و آن‌هم تحمل بسیار زیادش در شرایط سخت است. اما چه چیزی باعث شد که این موجود میکروسکوپی تا بدین اندازه پرطاقت باشد؟ پاسخ به این سوال را می‌توانید در موارد ذیل جستجو کنید:
    Image result for Tardigrade

    خرس‌های آبی ۸ پا و دهانی پر از دندانهای تیز دارند.

    مطالعات نشان می‌دهند که خرس‌های آبی وقتی در شرایط بی‌آبی حاد و کشنده قرار می‌گیرند، نخستین کاری که انجام می‌دهند این است که شکل بدن خودشان را کلاً تغییر می‌دهند. یک خرس آبی مقاوم در این شرایط نخست کل آب بدنش را از دست می‌دهد. این درحالیست ‌که از دست دادن آب بدن یا همان «دهیدراسیون» (Dehydration) برای انسان بسیار خطرناک است یعنی اگر شما تنها ۵ الی ۸ درصد آب بدن خود را از دست دهید، بدون‌تردید نشانه‌هایی از گیجی و فرسودگی خواهید داشت و از دست دادن بیش از ۱۰ درصد آب بدن به طور قطع منجر به آسیب‌های بسیار جدی فیزیکی و روانی خواهد شد. پژوهشگران باور دارند که از دست دادن ۱۵ الی ۲۵ درصد از آب بدن برای انسان کشنده است. ولی یک خرس آبی نه‌تنها می‌تواند کل آب بدنش را از دست بدهد بلکه حتی در این شرایط باز هم به بقای خود ادامه می‌دهد. دانشمندان معتقدند که یک خرس آبی بخش اعظم آب از دست‌رفته‌ بدنش را با نوعی قند موسوم به (Trehalose) جایگزین می‌کند. در حقیقت این قند همان منجی خرس آبی است چرا که در غیراین‌صورت مرگ این جانور حتمی خواهد بود.یکی از مهمترین دلایل بقای خرس‌های آبی جثه خیلی خیلی کوچک آن‌هاست. یک خرس آبی بالغ حداکثر می‌تواند حدود یک میلی‌متر یا گاهی ۱٫۵ میلی‌متر رشد کند در حالی‌که اکثر خرس‌های آبی بین ۰٫۳ تا ۰٫۵ میلیمتر هستند. بدیهی است که تحت این شرایط آن‌ها می‌توانند به راحتی خودشان را در لابلای ماسه‌های دریا یا هر جای دیگر پنهان کنند.

    Image result for Tardigrade
    از دست دادن ۱۵ الی ۲۵ درصد آب بدن انسان کشنده است این درحالیست که خرس‌های آبی میکروسکوپی نه ‌تنها می‌توانند کل آب بدنشان را از دست بدهند بلکه حتی می‌توانند دهه‌ها در این شرایط به حیات ادامه دهند.

    دانشمندان با بررسی این جانور در زیرمیکروسکوپ متوجه شدند که در دهان خرس‌های آبی اسلحه‌ای فوق سری پنهان شده است: دندانهای تیز. بررسی‌های بیشتر نشان داد که این علف‌خواران میکروسکوپی در دنیای واقعی خودشان بسیار حریص و درنده هستند. در حقیقت دندان‌های تیز به آن‌ها اجازه می‌دهد تا به راحتی بافت‌های جلبک‌ها و سایر موادی را که می‌توانند از آنها تغذیه کنند، از هم پاره کنند.
    در سال ۲۰۰۷ یک محقق سوئدی به نام «ک. اینگمار جانسن» (K. Ingemar Jonsson) از «دانشگاه کریستینستاد» (Kristianstad University) تحقیقی علمی را آغاز کرد که به واسطه‌ی آن نخستین سفر فضایی پرهیجان خرس‌های آبی رقم خورد. فضای پیمای (FOTON-M3) ماموریت داشت تا خرس‌های آبی را در معرض فضای آزاد قرار دهد، جالب اینجاست که خرس‌های آبی از این ماموریت سخت هم سربلند خارج شدند. هزاران هزار خرس آبی که به این فضاپیما چسبیده بودند، پس از بازگشت به زمین مورد آزمایش قرار گرفتند. نکته حیرت‌آور این بود که جمع کثیری از ماده‌های خرس آبی در همان شرایط سخت و در فضا تخم گذاشته بودند و نوزادان تازه متولد شده نیز وضعیت مطلوبی داشتند. امروز تردیدی برای دانشمندان نیست که بیشتر خرس‌های آبی می‌توانند نه‌تنها در فضا و در شرایط خلاء کامل بلکه حتی در صورت تابش امواج کیهانی هم زنده بمانند. اسلحه‌ی فنا گویی بر خرس‌های آبی بی‌تاثیر است چرا که آن‌ها حتی سطوح کشنده‌ی تشعشعات ماورای بنفش را هم تحمل می‌کنند. جالب این‌جاست که یک خرس آبی میکروسکوپی حتی قادر است فشار اتمسفری به میزان ۶۰۰ بار بیشتر از آنچه که بر سطح زمین وارد می‌شود را هم تحمل کند.
    تحقیقات نشان می‌دهد که خرس‌های آبی احتمالاً خیلی پیش از حضور انسان بر روی این کره‌ی خاکی نمودار شده‌اند و آن‌طور که از شواهد برمی‌آید، ظاهراً کوچک‌ترین انگیزه‌ای هم برای انقراض ندارند؛ لذا شاید بتوان آن‌ها را بازماندگان فناناپذیر کره خاکی تلقی کرد. اتحادیه‌ی جهانی حفاظت از طبیعت و منابع طبیعی (آی‌یو‌سی‌ان) تاکنون وضعیت زیستی خرس‌های آبی را بررسی نکرده است لذا به طور قطع نمی‌توان نظر داد که جمعیت گونه‌های مختلف آن‌ها در روی کره زمین افزایش داشته یا اینکه بالعکس روندی نزولی را طی می‌کنند.اما یک سوال دیگر در مورد خرس‌های آبی، طول عمر آنها در شرایط عادی است، به نظر شما یک خرس آبی معمولی به صورت طبیعی چند سال عمر می‌کند؟
    دانشمندان می‌گویند که گونه‌های مختلف خرس‌های آبی طول عمرهای مختلفی دارند بعنوان مثال طول عمر  (Hypsibius dujardini) که یکی از انواع خرس‌های آبی با پراکنش جهانی است، بین ۴ تا ۱۲ سال تخمین زده شده است درحالی‌که یکی از خویشاوندان بسیار نزدیک همین گونه که در آب شیرین هم یافت می‌شود، به صورت طبیعی تنها ۱ الی ۲ سال عمر می‌کند. شاید به نظر شما هم چنین تفاوتی در میان دو عضو یک خانواده کمی عجیب باشد اما یک فرضیه در مورد طول عمر کمتر این خویشاوند نزدیک وجود دارد، آن هم اینکه خرس‌های آبی که در آب شیرین زندگی می‌کنند اغلب دوره کمون ندارند و گونه مورد نظر ما نیز اتفاقاً جزو آن دسته از خرسهای آبی است که دوره کمون ندارد. دانشمندان معتقدند که همین خصوصیات ساده می‌تواند طول عمر آنها را در مقایسه با یکدیگر بسیار تغییر دهد.طول عمر طبیعی خرس‌های آبی اغلب با یکدیگر فرق می‌کند و علت این مساله را هم باید در ویژگی‌های متفاوت زیستی آن‌ها جستجو کرد. بعنوان مثال یک گونه از خرس‌های آبی که در اغلب زیستگاه‌های جهان به صورت بومی یافت می‌شود، بین ۴ تا ۱۲ سال عمر می‌کند در حالیکه یکی از خویشاوندان نزدیک همین گونه تنها ۱ الی ۲ سال زیست  می‌کند. قلمروی زیستی خرس‌های آبی بسیار فراتر از حدی است که احتمالاً تصور می‌کنید. در یک روز مرطوب به راحتی می‌توان تعدادی از آن‌ها را لابلای خزه‌‌ها و گلسنگ‌ها پیدا کرد اما فراموش نکنید که آن‌ها میکروسکوپی هستند. فسیل‌های کشف‌شده از‌ خرس‌های آبی، تاریخچه حضور آن‌ها را بر روی کره زمین تا دوران زمین‌شناسی کامبرین عقب برده است با این حساب می‌توان گفت که خرس‌های آبی بیش از ۵۰۰ میلیون سال پیش هم روی کره زمین حضور داشته‌اند.
    در حال حاضر ۹۰۰ گونه از آن‌ها در کل دنیا شناسایی شده است. اغلب خرس‌های آبی از عصاره‌ی خزه‌ها، گلسنگ‌ها و جلبک‌ها تغذیه می‌کنند لذا می‌توان گفت در مکان‌هایی که خزه، گلسنگ یا جلبک باشد، احتمال حضور این گیاهخواران هم بیشتر است اما در عین حال فراموش نکنید تعدادی از آن‌ها گوشتخوار هستند و می‌توانند از سایر هم‌نوعان خودشان تغذیه کنند.دانشمندان از همان زمانی که این موجودات را کشف کردند تا امروز کوچکترین تردیدی در شگفت‌انگیز و متفاوت بودن آن‌ها نداشته و ندارند. مطالعات نشان می‌دهد که در حقیقت توان بالای آن‌ها برای بقا در شرایط سخت است که باعث شده، این موجودات هشت‌پا مرزهای نامتناهی را راحت درنوردند. اغلب گونه‌های خرس آبی موفق به تسخیر مهمترین بوم‌گاه شناخته‌شده در جهان شده‌اند. از بین ۸ بومگاه یا اکوزون شناخته‌شده در روی کره زمین که به ترتیب عبارتند از نئارکتیک (آمریکای شمالی)، پالئارکتیک (اوراسیا و شمال آفریقا)، آفروتروپیک (جنوب صحرای آفریقا)، نئوتروپیک (جنوب آمریکا، آمریکای مرکزی و کارائیب)، آئوسترالاسیا (استرالیا، گینه‌نو و نیوزلند)، ایندومالایا (شبه‌قاره هند، جنوب‌شرقی آسیا و چین)، اوسآنیا (پلی‌نزی، میکرونزی و جزایر فیجی) و جنوبگان کمتر پهنه‌ای را می‌توان سراغ گرفت که خرس‌های آبی پرچم صعودشان را در آنجا به اهتزاز درنیاورده باشند.
    آخرین ویرایش: پنجشنبه 16 شهریور 1396 10:10 ب.ظ
    ارسال دیدگاه
  • A.Arjmand دوشنبه 2 مرداد 1396 12:02 ق.ظ نظرات ()
    تصورش را بکنید، در مناطقی از دنیا که آب پیدا نمی‌شود، با استفاده از ابزارهایی از هوا آب بگیرید. این جمله‌ای است که دقیقا پژوهشگران انستیتو تکنولوژی ماساچوست و دانشگاه کالیفرنیا، در توضح دستگاه جدیدی که ساخته‌اند، گفته‌اند.


    محققان MIT و دانشگاه کالیفرنیا دقیقا دستگاهی ساخته‌اند که با انرژی خورشیدی کار می‌کند و از هوا، آب می‌گیرد. «اولین وانگ» (Evelyn Wang)، یکی از استادان MIT درباره‌ی دستگاهی که ساخته‌اند گفته است: “ما دستگاهی ساخته‌ایم که از هوا آب می‌گیرد. دستگاه ما می‌تواند حتی در مناطقی که خیلی خشک است و رطوبتی حدودا نزدیک به ۲۰ درصد دارد، از هوا آب بگیرد.”


    دستگاه ساخته شده می‌تواند با استفاده از موادی به اسم Metal Organic Framework یا MOF، مولکول‌های آب را از هوا جذب کند. مواد MOF ساختاری یک، دو، یا سه بعدی دارند و از یون‌های فلز یا لیگاندهای ارگانیک تشکیل شده‌اند. این دستگاه سپس با استفاده از انرژی خورشید، یا هر گرمای دیگری، مولکول‌های بخار را از بدنه‌ی فلزی جدا می‌کند و در نهایت آبی قابل نوشیدن را تحویل می‌دهد؛ طوری که در این دستگاه، شاهد صورت گرفتن واکنش میعان هستیم.
    در حال حاضر با دستگاه ساخته شده می‌توان روزانه با استفاده از هر کیلوگرم MOF، حدود ۲٫۸ لیتر آب گرفت. این مقدار آب برای مصرف یک نفر در روز کافی است، اما پژوهشگران می‌خواهند دستگاه خودشان را بهتر کنند تا میزان آب تولیدی آن بیشتر شود.
    چالش اصلی هزینه‌ی ساخت دستگاه است. قیمت دستگاه باید طوری باشد تا هر کسی بتواند به آب مورد نیاز خودش در مناطق محروم دسترسی پیدا کند.
    آخرین ویرایش: پنجشنبه 19 مرداد 1396 11:39 ق.ظ
    ارسال دیدگاه
  • A.Arjmand چهارشنبه 30 فروردین 1396 08:52 ب.ظ نظرات ()
    آب یکی از مواد مایع و فراوان‌ترین مادهٔ مرکب بر روی سطح کره زمین و بستر اولیه حیات به شکلی که امروزه می‌شناسیم، است. بیش از ۷۱٫۱٪ وزن یک انسان از آب تشکیل شده‌است و نیز بیش از ۷۰٪ سطح کره زمین را آب پوشانده است (نزدیک به ۳۶۰ میلیون از ۵۱۰ میلیون کیلومتر مربع).

    Image result for water drop wallpapers

    با وجود این حجم عظیم آب تنها 3 درصد از آب‌های کره زمین شیرین و قابل شرب است و باقی آن به علت محلول بودن انواع نمک‌ها خصوصاً نمک خوراکی غیرقابل استفاده است. از همین دو درصد آب شیرین بیش از ۹۰ درصد به صورت منجمد در دو قطب زمین و دور از دسترس بشر واقع شده‌است.

    بیشترین چگالی آب خالص در دمای ۳٫۹۸ درجه سلسیوس (۳۹٫۱۶ درجه فارنهایت) حاصل می‌شود که برابر ۱ گرم بر سانتی‌متر مکعب یا ۱۰۰۰ کیلوگرم بر متر مکعب است.
    ویژگی های فیزیکی و شیمیایی: فرمول شیمیایی آب، H۲O است؛ مولکول آب از دو اتم هیدروژن و یک اتم اکسیژن تشکیل شده‌است که با پیوندهای کووالانسی به هم متصل شده‌اند. اتم‌های هیدروژن دارای مقداری بار مثبت هستند و با زاویه نزدیک به ۱۰۵ درجه در اطراف اتم اکسیژن قرار گرفته‌اند که این موضوع باعث قطبی شدن پیوندهای مولکول آب شده‌است. جرم مولی آب برابر ۱۸/۰۱۵ گرم بر مول می‌باشد. وزن مولکولی آب ۱۸/۰۱۵ است. با این وزن مولکولی در شرایط کره زمین (از نظر فشار و دما) آب می‌بایستی به‌حالت گاز باشد.
    آمونیاک با وزن مولکولی ۱۷ در ۳۳ درجه سانتی‌گراد زیر صفر به حالت بخار است. هیدروژن سولفید Hydrogen sulfide (گاز فاضلاب) که وزن مولکولی آن ۳۴ است، در پایین‌تر از ۵۹ درجه سانتیگراد زیر صفر هنوز بخار است.
    توجه کنیم که آب تقریباً سه چهارم مساحت زمین را پوشانیده و تأثیر مهمی روی حرارت هوا و شرایط جوی دارد. اگر آب این حالت استثنایی را نداشت تغییرات جوی، شکل بلای آسمانی به‌خود می‌گرفت؛ و حیات در آن پایدار نمی‌ماند.
    خواص فیزیکی آب (مقطر): بی‌بو، بی‌رنگ و بی‌طعم. آب خواص ویژه‌ای دارد که آن را از دیگر مایعات متمایز کرده‌است. از این خواص ویژه می‌توان به ظرفیت گرمایی بالا، افزایش غیرعادی حجم به هنگام انجماد، کشش سطحی بالا، گرانروی بسیار پایین و بالا بودن گرمای نهان تغییر فاز اشاره نمود. دلیل بسیاری از این خاصیت‌ها وجود پیوند هیدروژنی در میان مولکولهای آب است. چگالی آب در دمای ۲۵ درجه سانتی‌گراد و فشار ۱ اتمسفر برابر ۰٫۹۹۸ گرم بر سانتمیتر مکعب است. آب در فشار ۱ اتمسفر در دمای ۱۰۰ درجه سانتی‌گراد می‌جوشد و در دمای صفر درجه سانتی‌گراد منجمد می‌شود.
    همچنین آب در ۴ درجه سانتی گراد (دقِقاً ۳/۹۸ درجهٔ سانتی‌گراد) بیشترین چگالی یعنی ۱ گرم بر سانتیمتر مکعب را دارد، که این مسئله از لحاظ علمی بسیار جالب است و یک استثنا به شمار می‌آید.
    با آن که مولکول آب دارای بار الکتریکی نیست، اما یک «دوقطبی الکتریکی» (Electric Dipole) به شمار می‌آید. همین قطبی بودن مولکول‌های آب موجب شده تا نیروی جاذبهٔ میان مولکول‌های آن، از نیروی جاذبهٔ میان مولکول‌های دیگر حلال‌ها بیشتر باشد.
    آخرین ویرایش: پنجشنبه 19 مرداد 1396 11:51 ق.ظ
    ارسال دیدگاه