Veštački list, prava fotosinteza?

Veštačka fotosinteza je u suštini simulacija (ali sa idejom da bude praktična) procesa koji se dešava u bilo kom listu na drvetu. Sam proces je dobijanje korisne energije koristeći prirodne sirovine: sunčevu svetlost, vodu i ugljen dioskid (CO2). Naučnici koji  se bave energetikom i hemijom, već duže vreme pokušavaju da osmisle neorgansku kopiju lista i samim tim obezbede novi izvor energije.

Do sada, neki od pokušaja su pokazali prosečene rezultate, ali istraživači iz MIT laboratorije tvrde da su napravili veštački list. Materijali koji su sastavni deo ovog specijalnog lista su u stabilnom stanju (za razliku od prošlih eksperimenata), ali preostao je jedan značajan problem da se reši – efikasnost uređaja. Međutim, to nije obeshrabrilo kompaniju Panasonic, da objavi vest da će ova kopanija investirati u tehnologiju vešatčke fotosinteze. Ugljen diokosid i svetlost će biti pretvarani u korisne hemikalije. Samo treba dodati vodu.

Konstrukcija veštačkog lista: 1 Oksidacija vode svetlosnom energijom, 2. Redukcija ugljen dioksida, 3. Ugljen dioksid, 4. Voda, 5. Kiseonik, 6. Izvor svetlosti, 7. Nitridni poluprovodnik, 8. Metalni katalizator, 9. Mravlja kiselina

Proces podrazumeva dve faze. Nitridni poluprovodnik pretvara sunčevu svetlost u tok elektrona koji razlaže vodu na njene sastojke: vodonik (H) i kiseonik (O). Sledeća reakcija pretvara ugljen dioksid (CO2) i vodonik (H) u metansku kiselinu (mravlja kiselina – CH2O2) putem metalne katalize. Pomenuta kiselina se široko koristi u proizvodnji tekstila i za očuvanje prehrambenih proizvoda (prisutna je u pčelama i otrovu mrava).

Efikasnost procesa se meri promilima, tačnije 2 stota dela. Zbog toga, tehnološki proces nije komercijalno isplativ, još. Kompanija Panasonic je već predstavila novu tehnologiju na konferenciji koja se bavi procesima fotokonverzije i skladištanje sunčeve energije.

Žrtve gušenja mogu biti spasene injekcijom kiseonika

Istraživači su razvili mikročestice popunjene kiseonikom koje se mogu ubaciti inekcijom u krvotok u slučaju kada pluća nisu u stanju da uvode kiseonik u krv. Na taj način kupuje se i do dodatnih pola sata, pre nego što pacijent počne da trpi posledice manjaka kiseonika. Izovor: Children’s Hospital Boston

Zbog raznih simptoma i uzorka, može se desiti da osoba prestane da diše. Manjak kiseonika se brzo ispoljava i posledice mogu biti tragične u vrlo kratkom vremenskom intervalu. Zbog toga, tim stručnjaka iz ustanove Boston Children’s Hospital su smisli novi sistem ubacivanja kiseonika u organizam kroz krvotok, koji bi u kritičnim situacijama obezbedio dodatno vreme medicinskim radnicima da pomognu ugroženoj osobi. Ovaj metod održavanja nivoa kiseonika u organizmu, dok sam organizam ne preuzme funkciju disanja, može biti vrlo značajan. Injekcija kiseonika bi mogla, možda, da održava normalno stanje pacijenta i pola sata, a da pacijent ne diše sve to vreme.

Mikro čestice koje bi izvršavale taj proces po unošenju u organizam, bi se sastojale od vrlo tankog sloja lipida koje u sebi nose mali balon kiseonika. Tkivo koje već trpi posledice zbog manjaka kiseonika biva oporavljeno već za nekoliko sekundi, zahvaljujući ovim mikro česticama.

Testovi sprovedeni na životinjama su pokazali da u slučaju kada su svi disajni putevi potpuno zatvoreni, infuzija rastvora mikro čestica je održala organizam živim i stabilnim celih 15 minuta.

Treba napomenuti da se ovaj metod ne može koristiti za veštačko preživljavanje u uslovima bez kiseonika, jer proizvodi još celi niz procesa koji dodatno komplikuju stanje pacijenta. Međutim, kada je stanje pacijenta kritično to je sekundarno, sve dok se ne uspostavi normalna funkcija disanja.

Mikro fosili na Zemlji ukazuju na mogućnost postojanja mikro života na Marsu

Pre 3,4 milijarde godina situacija na planeti Zemlji je bila znatno drugačija. Mora i okeani su bili mnogo topliji, kopno je bilo relativno malo prisutno – grupacije ostrva, tu i tamo. Nije bilo ni kiseonika (O2),  a nebo je bilo tamnije nego danas. Bez obzira na pomalo apokaliptički izgled, na planeti se, već, tada desio život. To je bila nedokazana tvrdnja naučnika, sve do sada. Konačno, deluje da imaju i prvi pravi dokaz koji potvrđuje njihovu hipotezu.

Ova grupacija ćelija je jedan primer sfernih i eliptičnih mikro organizama koji su nađeni u kamenju starom 3,4 milijarde godina u zapadnoj Australiji. Izvor: David Wacey

U tom vremenskom trenutku (pre 3,4 milijarde godina), nisu postojale, ni alge, ni proces fotosinteze, koji je direktno odgovoran za proizvodnju kiseonika. Prema istraživačima, mikrobi (koji se računaju kao živi organizmi) su koristili sumpor (S) kao izvor energije i rasta. Mikro fosili tih najranijih mikroba su pomerili našu spoznaju o početku života za nekih 300 milina godina.

„Mogućnost da ‘udisanja’ sumpornih jedinjenja se smatra jednom od najranijih faza koje predstavljaju prelaz sa ne-biološkog na biološki svet.“ kaže David Vacej (David Wacey), post doktorski istraživač na univerzitetu zapadne Australije (University of Western Australia – UWA), koji je vodio istraživanje o najranijim oblicima života.

Bakterije koje žive od sumpora postoje i danas, na mestima kao što su hidro termalni izvori. Kamenje sa početka Arkianskog (nekada Arkiazoik) perioda nose u sebi tragove antičkih metabolizama koji su se bazirali na korišćenju sumpora. Ovi tragovi su stari 3,5 milijardi godina. Međutim, naći ove mikro fosile je dosta teško i još teže potvrditi njihovu verodostojnost. Sada, istraživači sa UWA i oksfordskog univerziteta veruju da su njihova najnovija otkrića prošla test.

Fosili se sastoje od ugljeničkih ćelija i zaštitnog pokrivača koji ih obavija. Ovi fosili su pronađeni na geografskoj lokaciji koja se zove Strelley Pool Formation, i nalazi se na severozapadu australijskog kontinenta blizu grada Marble Bar. To su sedimentne stene koje predstavljaju najstariju obalu na planeti. Fosili su bili dobro očuvani između sloja kvarca i peska stare plaže.

Strelley Pool Formation. Izvor: David Wacey

Pronađeni fosili liče na prethodno, detaljno proučene, mikro fosile čija je starost procenjena na 2 milijarde godina. Nađeni su grupisani uz pesak, u odgovarajućem staništu. Sem toga, pronađeni su, čak, tragovi pirita, koji bi mogao biti proizvod njihovog sumporastog metabolizma.

Istraživači su koristili Ramanovu spektroskopiju, spektroskopiju sa transmisijom elektrona i geo termalnu analizu da bi pokazali da fosili, zaista, sadrže materijale od ugljenika i da to nije posledica kasnije kontaminacije (da nije nastalo nekim drugim procesima u kasnijem periodu). U časopisu Nature Geoscinece, oni su priznali da je očigledno teško dokazati biološku prirodu fosila iz Arkianskog  perioda – ali u ovom slučaju, imaju nekoliko različitih dokaza, uključujući morfologiju i mineralogiju fosila.

Uzgredno, tim sa oksfordskog univerziteta je proučavao druge prastare fosile sa nalazišta koje je udaljeno nekih 36 kilometara od onog koji su iskopavali istraživači iz Australije. Međutim, te fosile nađene u kamencu kompleksa Apeks (Apex) u Australiji, naučnici nisu smatrali dovoljno dobrim. Nisu imali odgovarajuću mineralogiju i oblik da bi bili biološkog porekla.

Sada, razmišljajući, o najnovijim dokazima koje nude novi fosili, postavlja se pitanje kakav uticaj bi u mogli imati na razvoj astro biologije. Ako život postoji – ili je postojao – negde u Sunčevom sistemu (sem na Zemlji, naravno), mogao bi izgledati, baš kao što ovi fosili sugerišu. Na osnovu potonjih testova i istraživanja može se doći do novih saznanja, a možda, i do potvrde da se život dešava i negde drugde.

Mikro fosil bakterije čiji se metabolizam bazira na sumporu: ćelija u sredini slike ima polomljeni ćelijski zid. Izvor: David Wacey

„Da li bi ovakvi organizmi mogli postojati na Marsu? Sasvim moguće“, kaže Martin Brazier (Martin Braiser), profesor palobiologije na Oksfordskom univerzitetu. „Međutim, potreban je baš ovakav pristup istraživanju: mapiranje svih mikro fosila do najsitnijih detalja i ubedljive trodimenzionalne slike. Samo tako možemo imati pravi dokaz o postojanju života na Marsu.“

Herschel teleskop je otkrio molekularni kiseonik

Pasadena, Kalifornija – Veliki teleskop Herschel opservatorije i najnoviji infracrveni detektori su nam podarili prve, potvrđene nalaze molekula kiseonika u svemiru. Molekuli su otkriveni u zvezdanom sistemu Orion.

Pojedinačni atomi kiseonika su uobičajeni u svemiru, pogotovo oko masivnih zvezda. Međutim, molekuli kiseonika, koji čine 20% vazduha na Zemlji, nisu nađeni – do sada.

„Kiseonik je otkriven tokom sedamdesetih godina XVIII veka, ali trebalo je sledećih 230 godina da se sa sigurnošću kaže da ovaj jednostavni atom postoji i u svemiru.“ Kaže Pol Goldsmit (Paul Goldsmith), vođa projekta Herschel, pri agenciji NASA u okviru laboratorije za mlaznu propulziju, pogon, stacioniranoj u Pasadeni, Kalifornija. Goldsmit je vodeći autor skorašnjeg rada koji opisuje najnovija otkrića u časopisu Astrophysical Journal. Herschel je projekat Evropske svemirske agencije (ESA), uz veliku podršku NASE.

Herschel teleskop je našao molekule kiseonika (O2) u gustoj traci gasa i u prašini u blizini zone stvaranja nove zvezde unutar Orion nebule. Izvor: ESA/NASA-JP –Caltexh

Astronomi su tražili „skrivajuće“ molekule u svemiru, decenijama, koristeći balone i teleskope, stacionirane na zemlji i u svemiru. Pre 4 godine švedski teleskop Odin je primetio neke molekule, ali nije došlo do potvrde tog otkrića.

Goldsmit i njegove kolege sugerišu da je kiseonik zarobljen u zaleđenoj vodi, koja oblaže sitna zrnca prašine. Oni smatraju da kiseonik otkriven od strane Herschel teleskopa unutar Orion nebule bio formiran kada je svetlost zvezde zagrejala ledene čestice, oslobađajući vodu, koja je potom pretvorena u molekule kiseonika.

„Ovo objašnjava gde se krije nešto kiseonika.“, tvrdi Goldsmit. „I dalje nismo našli veću količinu ovog gasa u molekularnom obliku, i još uvek ne razumeo šta je posebno sa mestom u svemiru gde smo ga otkrili. Svemir, i dalje, ima mnogo tajni.“

Istraživači planiraju da i dalje traže molekule kiseonika u svemiru, pogotovo u oblastima gde se formiraju nove zvezde.

„Po zastupljenost u svemiru, kiseonik je treći po redu i očekivano je da je njegov molekularni oblik vrlo zastupljen.“ Kaže Bil Danči (Bill Danchi), naučnik u Herschel projektu pri agenciji NASA u glavnom štabu u Vašingtonu (Washington).  „Herschel se pokazao kao vrlo važno oruđe u istraživanju ove misterije. Opservatorija nudi inovativno oruđe za pregled novog seta talasnih dužina gde bi se mogla otkriti jazbina u kojoj se krije molekularni kiseonik.“

Herschel je misija Evropske Svemirske Agencije koja simboliše ponovni start, reset, u upoznavanju svemira. Instrumenti upotrebljeni u ovom projektu su obezbeđeni od strane konzorcijuma Evropskih instituta. NASA, kao agencija, je uložila svoju tehnologiju za dva od tri najvažnija instrumenta u projektu.

Ovo otkriće može biti, tek, početak novih značajnih otkrića koje će jednog dana dovesti do toga da svemir bude naša riznica sirovina, na izgled, nepresušna. Kada kažem mi, mislim na čovečanstvo u budućnosti, koje neće trovati sebe i ostatak života na planeti, neće samog sebe ubijati, neće jarmiti ostatak svemira, neće više pričati o profitu, neće… dodajte sami. Verujem da lista ne bi bila kratka.