Videnskabens Top 5 - Runner-ups

Paradokset om den svage sol

I solsystemets tidlige tid havde Solen en lysstyrke, der var 30 procent lavere end i dag. Allerede i 1972 gjorde astronomerne Carl Sagan og George Mullen opmærksom på, at det alt andet lige ville betyde, at Jorden burde have været dybfrossen de første par milliarder år. Men det var ikke tilfældet. Problemstillingen er kendt som paradokset om den svage sol.

Der er fremsat mange forklaringer på paradokset. Den amerikanske geofysiker James Kasting redegjorde i en artikel i Science i 1993 for, at koncentrationen af drivhusgassen CO2 i atmosfæren kan have været helt op til 30 procent og dermed holdt Jorden optøet.

I en artikel i år i Science slår Minik Rosing fra Statens Naturhistoriske Museum ved Københavns Universitet dog fast, at analyser af 3,8 milliarder år gamle bjergarter i Grønland indikerer, at CO2-koncentrationen kun har været omkring 0,1 procent. Det er godt nok tre gange så højt som i dag, men slet ikke nok til at holde Jorden optøet under en svag sol.

Rosing lancerer samtidig en ny forklaring på paradokset, der kort fortalt lyder, at landmasserne i Jordens tidlige historie fyldte mindre, og der var færre lave skyer. Begge forhold giver en lav tilbagekastning af sollys - og dermed en højere opvarmning.

De færre lave skyer forklarer Rosing med, at der ingen alger og planter fandtes til at danne kemiske stoffer, der indgår i kondensationskernerne for dannelsen af skyer.

Minik Rosing har formuleret teorien i samarbejde med Christian Bjerrum fra Københavns Universitet og to amerikanske forskere fra Stanford University.

Det vil være for meget at påstå, at teorien endnu er blevet bredt accepteret af alle, men den er blevet ivrigt diskuteret i fagkredse. Minik Rosing oplyser dog, at der er så mange usikkerheder om den unge jord, at vi nok aldrig kommer til at give en skudsikker forklaring på paradokset.

Det er værd at bemærke, at bl.a. Henrik Svensmark fra DTU Space tidligere har forklaret paradokset med, at en stærkere solvind fra den unge sol har skærmet Jorden fra den kosmiske stråling, som i Svensmarks klimateori fører til færre kondensationskerner og dermed færre skyer.

Katalysator til energieffektiv produktion

Mange kemikalier produceres i dag med naturlige fermenteringsprocesser. I år viste Esben Taarning fra Haldor Topsøe og forskere fra DTU, at det er muligt med en katalysator at efterligne de biologiske processer og omdanne sukker til mælkesyre - som bl.a. bruges i bionedbrydelige plastmaterialer og miljøvenlige opløsningsmidler. Forskningsresultatet blev beskrevet i en artikel i Science.

Det kan gøre det muligt at udvikle mere effektive og mindre energikrævende produktionsformer ikke kun for mælkesyre, men også for andre stoffer.

Katalysatoren er en zeolit af samme materiale, som også kan omdanne olie til benzin. Den har en masse bittesmå porer og derved en stor overflade, hvor molekyler kan reagere med hinanden. For at få katalysatoren til at omdanne sukker har man dog måttet udskifte nogle af de metaller, der sidder inde i porerne, med titan, zirconium eller tin.

»Det mildnede zeolittens syreegenskaber, og gjorde det muligt for den at katalysere de meget skrøbelige sukkermolekyler til nogle produkter, som den ellers ikke var i stand til,« forklarede Esben Taarning til Ingeniøren, da Science-artiklen blev offentliggjort.

I tekniske termer isomeriserer katalysatoren glukose til fruktose, hvorefter den spalter fruktose til dihydroxyacetone og glyceraldehyd, som den efterfølgende omdanner til methyllaktat (mælkesyre methylester). Dette kan destilleres og oprenses til ren mælkesyre.

»Vi har fået særdeles god respons fra det videnskabelige miljø, som har vist stor interesse,« fortæller Esben Taarning i dag.

Og forskerne har ikke ligget på den lade side. Siden Science-artiklen blev offentliggjort er effektiviteten forbedret fra 68 procent til over 80 procent i forhold til fermenteringsprocessen.

»Der er ikke noget principielt i vejen for, at vi kan gøre det bedre end naturen,« siger Esben Taarning.

Haldor Topsøe og DTU samarbejder derfor stadig om at forstå og forbedre katalyseprocessen og på at udvikle metoden til fremstilling af andre produkter.

Korsetdyret lever uden ilt

Den danske forsker Reinhardt Møbjerg Kristensen spillede en afgørende rolle i analysearbejdet, da italienske forskere i år kunne erklære, at de havde fundet flercellede organismer, der lever uden ilt.

Dyrene er fundet i prøver indsamlet af undervandsrobotter i L'Atalante - et saltrigt område i Middelhavet ca. 200 km vest for Kreta i en dybde af ca. 3.500 meter. Det er navngivet efter et forskningsskib, som var involveret i opdagelsen af området i 1993.

I L'Atalante findes enorme koncentrationer af salt og svovl, som siver ud i vandet fra havbunden - til gengæld findes ingen ilt. Saltindholdet er otte gange højere end i naturligt havvand, og det forhindrer, at vandet blander sig med det iltrige vand ovenover.

Betingelserne er så ugæstfrie for liv, at forskerne kun havde regnet med at finde bakterier og andre simple organismer.

Det var derfor en overraskelse for Reinhardt Møbjerg Kristensen fra Statens Naturhistoriske Museum under Københavns Universitet, da han fra sin italienske kollega Roberto Danovaro erfarede, at italienerne mente at have fundet flercellede dyr i de indsamlede prøver.

»Først troede jeg ikke på det,« forklarede Reinhardt Møbjerg Kristensen i foråret.

Men da Møbjerg Kristensen og Danovaro tilsammen fik analyseret prøverne, fandt de tre ukendte arter af korsetdyr, som kan leve uden ilt. Det var et sensationelt fund, som forskerne beskrev i en artikel i BMC Biology. Det er det første bevis på, at flercellede væsener kan leve uden ilt.

De tre nye arter er ikke forsynet med mitokondrier, som omsætter ilt til energi, men bruger i stedet hydrogensomer til at skaffe sig energi fra brint.

Selv om dyrene er fundet af italienerne, har Reinhardt Møbjerg Kristensen spillet en afgørende rolle i at bestemme dem. Den danske forsker er nemlig verdens førende ekspert i korsetdyr, Nanoloricus mysticus, som han opdagede første gang i 1983 på 25 meters dybde i skalgrus ud for den marinbiologiske station i Roscoff, Frankrig.

Korsetdyr er en af de 36 forskellige dyrerækker, der er kendt. De fire er opdaget efter år 1900 - de tre af Reinhardt Møbjerg Kristensen: kæbedyr, korsetdyr og ringbærere.

Opdagelsen giver også et fingerpeg om, at liv i universet kan opstå under helt andre betingelser, end vi normalt forestiller os.

Nye organer med nanoteknologi og stamceller

Tissue engineering - kunstig skabelse af væv - har været et aktivt forskningsområde i flere år. Nu satser forskere ikke kun på at fremstille væv, men også hele organer.

Et tværvidenskabeligt samarbejde, der bl.a. har omfattet nanoteknologer og molekylærbiologer ved Aarhus Universitet og stamcelleforskere ved Syddansk Universitet, førte i år til et afgørende skridt i den retning.

I en artikel i Molecular Therapy viste Jørgen Kjems og hans kollegaer, at det er muligt at fremstille et implantat til grundlag for dyrkning af organer ved at udtage stamceller fra patienter.

Implantatstykker tilsættes nanopartikler, der indeholder genmedicin. Delene samles på passende vis, og der tilføres stamceller. Implantatet dyrkes først i laboratoriet, før det indsættes i kroppen.

Stamcellerne vil indtage nanopartiklerne, og genmedicinen frigives. Det fører til udvikling af det ønskede væv. Med forskellig genmedicin kan der dannes et helt organ med forskellige celletyper.

Efterhånden som vævet udvikler sig, nedbrydes og forsvinder den kunstige del af implantatet, så der til sidst blot er det ønskede organ tilbage.

En af projektets nøglepersoner, Morten Østergaard Andersen, fortalte til Ingeniøren, at teknikken nu testes ved at dyrke væv til regenerering af knæ- og rygskader. Der er hensigten senere at udføre dyreforsøg på geder.

»Målet er også at kunne gro større organer, såsom et hjerte, men der er et stykke vej endnu. Der vil nok gå fem-ti år med forskning, før vi kan gå i gang med de første hjerter,« siger Morten Østergaard Andersen.

Den afgørende milepæl, som forskerne nu har passeret, er, at det er vist muligt at dyrke forskellige vævstyper på forskellige steder. Uden den evne vil det aldrig blive muligt at lave et funktionsdygtigt organ.

sortSortér kommentarer
  • Ældste først
  • Nyeste først
  • Bedste først
Bidrag med din viden – log ind og deltag i debatten