Der mit dem Nobelpreis ausgezeichnete LIGO-Detektor und 70 andere Teleskope arbeiteten zum ersten Mal zusammen, um aufzuzeichnen, wie zwei Neutronensterne miteinander verschmolzen. Laut Science ist dies der bedeutendste wissenschaftliche Durchbruch des Jahres 2017.
Zu den Top 10 gehören auch ein bisher unbekannter Cousin, neue Behandlungen für schwere Krankheiten, eine neue Methode zur Reparatur von Genen und Informationen über einen viel älteren Ursprung unserer Spezies.
1. Kollisionen von Neutronensternen
Der LIGO-Detektor zeigte erneut, dass in der Astronomie eine völlig neue Ära begonnen hatte. Am 17. August dieses Jahres zeichnete er das stärkste Signal aller Zeiten auf, das von zwei Neutronensternen kam, die in einer 130 Millionen Lichtjahre entfernten Galaxie miteinander verschmolzen waren.
Der LIGO-Detektor wurde im vergangenen Jahr auf Platz 1 der Liste der größten wissenschaftlichen Durchbrüche gewählt, und in diesem Jahr ging der Nobelpreis für Physik an Rainer Weiss, Barry Barish und Kip Thorne für ihre Arbeit damit.
Der amerikanische Physiker und Astronom Kip Thorne.
Aber die Veranstaltung am 17. August verdient einen weiteren ersten Platz. LIGO hat zuvor Gravitationswellen aus vier Kollisionen mit Schwarzen Löchern aufgezeichnet. Diesmal sahen Astronomen zum ersten Mal die Kollision zweier leuchtender Sterne, die auch ein gewöhnliches Teleskop aufzeichnen kann, und schickten sofort eine Nachricht an ihre Kollegen auf der ganzen Welt: Am Sternenhimmel passiert etwas Interessantes.
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LIGO und der Gravitationswellendetektor der Europäischen Jungfrau sowie etwa 70 verschiedene Teleskope folgten dem Todestanz zweier Neutronensterne und Kaskaden aus Licht, Gold, Platin und anderen schweren Elementen, die bei ihrer Kollision in den Weltraum geworfen wurden.
Neutronensterne sind sehr dicht, sie sind wie riesige Atomkerne mit einem Durchmesser von 10 Kilometern und können eineinhalb Mal mehr wiegen als die Sonne. Jetzt hatten Astronomen zum ersten Mal die Gelegenheit, ihre Theorien darüber zu testen, wie schwere Elemente während ihrer Kollisionen gebildet werden.
Die von LIGO und Virgo gemessenen Gravitationswellen sind nur kleine Wellen im Weltraum, die aus wirklich schweren Himmelskörpern bestehen. Die Fähigkeit, sie zu messen, ermöglicht den Zugang zu völlig neuem Wissen, als würden wir den Ton mit einem Stummfilm über ein Sinfonieorchester verbinden. Am 17. August wurde dieser Ton von LIGO und Virgo zum ersten Mal mit einem Bild kombiniert, das in anderen Observatorien aufgenommen wurde, und wir konnten das erste Stück des gesamten Konzerts des Universums hören.
2. Neue Menschenaffen in der Familie
Dieses Jahr haben wir einen neuen Cousin - einen bisher unbekannten Orang-Utan, der im Norden Sumatras lebt. Bis zu diesem Zeitpunkt wurden sechs Arten als Menschenaffen klassifiziert: Schimpansen, Zwergschimpansen, zwei Arten von Gorillas sowie der Kalimantan-Orang-Utan (Pongo pygmaeus) in Borneo und der Sumatra-Orang-Utan (Pongo abelii) in Sumatra. Die neue Art, der Tapanul-Orang-Utan (Pongo tapanuliensis), lebt auf der anderen Seite des Tobasees, nur hundert Kilometer vom Sumatra-Orang-Utan entfernt, und unterscheidet sich genetisch und im Verhalten davon. Es scheint das älteste der drei zu sein. Nur 800 Vertreter dieser Art sind noch in der Natur und ihre Existenz ist durch den geplanten Bau eines Staudamms bedroht.
Ein Orang-Utan namens Pacquiao mit dem Besitzer des Malabon Zoos in Manila, Philippinen.
3. Gefilmtes Leben auf atomarer Ebene
Die Tatsache, dass ein Durchbruch, der dieses Jahr vom Nobelkomitee belohnt wurde, in die Top Ten der Wissenschaft aufgenommen wurde, ist ziemlich ungewöhnlich. Dies dauert in der Regel viel länger. Aber dieses Jahr in den Top Ten - nicht nur die Veranstaltung mit dem Nobelpreis für Physik, sondern auch das Kryoelektronenmikroskop, dessen Grundlage die Preisträger des Preises für Chemie legten. Dank dieser Technologie können Wissenschaftler zelluläre Moleküle bis auf atomare Ebene untersuchen, die von keinem anderen Mikroskop unterschieden werden können, und aus diesen einzelnen Momenten sogar Filme erstellen, um zu zeigen, wie sich die Moleküle bewegen und miteinander interagieren.
4. Biologen teilen Artikel
Den Physikern folgen Biologen, die einen Weg gefunden haben, unveröffentlichte wissenschaftliche Artikel miteinander zu teilen. Abonnements für wissenschaftliche Veröffentlichungen sind teuer und es dauert lange, bis die Arbeitsergebnisse vorliegen. Für Arbeiten in Physik, Mathematik und Astronomie existiert die arXiv-Datenbank seit 1991. Dort kann jeder schnell auf die Ergebnisse der Arbeit zugreifen und konstruktive Kritik äußern, bevor der Autor einen Artikel zur formellen Überprüfung an eine wissenschaftliche Publikation sendet. In diesem Jahr gewann ein Projekt für eine ähnliche Basis für Biologen namens bioRxiv an Dynamik.
5. Fixieren Sie das Gen
Es sind bis zu 60.000 genetische Anomalien im Zusammenhang mit menschlichen Krankheiten bekannt. Fast 35.000 von ihnen werden durch einen einzigen Fehler in einem einzigen zusammengesetzten Block des genetischen Codes A, C, G und T erklärt. Crispr-Genscheren, die in der Rangliste von Science 2015 den ersten Platz belegten, können ein Gen abschneiden und isolieren, sind jedoch viel weniger geeignet für einen "Buchstaben" des genetischen Codes zu ersetzen. Wissenschaftler der Harvard University haben ein neues Tool entwickelt, mit dem Sie fehlerhaftes C in T und dann fehlerhaftes G in A chemisch umwandeln können. Eine Gruppe von Wissenschaftlern des Broad Institute hat es geschafft, dasselbe mit dem "Cousin" des DNA-Moleküls - RNA - zu tun.
6. Behandlung, die nicht davon abhängt, wo der Krebs lauert
Das Krebsmedikament Pembrolizumab (vertrieben unter dem Namen Keytruda) wurde im Mai in den USA zugelassen. Es scheint nicht so bemerkenswert. Das Medikament wurde beispielsweise bereits für die Behandlung von malignen Melanomen zugelassen. Aber jetzt kann es für alle Krebsarten verwendet werden, wenn die Mechanismen, die die Fehler korrigieren, die beim Kopieren unserer DNA auftreten, bei Patienten nicht richtig funktionieren. 86 kritisch kranke Patienten mit 12 verschiedenen Krebsarten wurden mit Pembrolizumab behandelt, und bei mehr als der Hälfte von ihnen waren die Tumoren geschrumpft. Diese Erkenntnisse könnten zur Entwicklung einer neuen Strategie zur Krebsbekämpfung führen.
7. Erdatmosphäre vor 2,7 Millionen Jahren
Es gibt Blasen im Eis der Antarktis, in denen die Luft der Vergangenheit erhalten geblieben ist. Wissenschaftler konnten 2,7 Millionen Jahre Eis bohren, 1,7 Millionen Jahre älter als der vorherige Rekord. Eis bezieht sich auf die Zeit, in der die Schwankungen zwischen Eiszeiten und Erwärmung gerade erst begannen, und frühe Analysen zeigen, dass der Anteil von Kohlendioxid in der Atmosphäre damals viel geringer war als heute. Wissenschaftler wollen jetzt fünf Millionen Jahre altes Eis durchbohren, das aus einer Zeit stammt, als die Menge der Treibhausgase ungefähr so hoch war wie heute.
Kaiserpinguin auf einer treibenden Eisscholle in der Antarktis.
8. Homo sapiens ist älter als wir dachten
In diesem Jahr haben sich die Vorstellungen über Ort und Zeit des Auftretens unserer Art geändert. Bisher stammten die ältesten Fossilien, von denen angenommen wird, dass sie dem Homo sapiens gehören, aus Äthiopien, 200.000 Jahre alt, aber unsere Vorfahren scheinen bereits vor 300.000 Jahren auf dem Gebiet des heutigen Marokko existiert zu haben. Dies wird durch die Schädel und Werkzeuge belegt, die in der Jebel Irhud-Höhle, hundert Kilometer westlich von Marrakesch, gefunden wurden. Bergleute fanden dort 1961 einen Schädel, aber bis der Anthropologe Jean-Jacques Hublin neue Ausgrabungen durchführte, glaubte man, dass der Schädel jünger war und einem afrikanischen Neandertaler gehörte.
9. Durchbruch in der Gentherapie
Rückenmarksatrophie ist eine verheerende Krankheit. Kinder mit der schwersten Form des ersten Typs sterben am häufigsten, bevor sie zwei Jahre alt sind. Die Muskelfunktion nimmt allmählich ab und schließlich verlieren Kinder die Fähigkeit, selbstständig zu atmen. Aber jetzt gibt es Hoffnung. Von den 12 Kindern, die hohe Dosen Gentherapie erhielten, konnten alle bis auf eines essen, sitzen und sprechen. Zwei begannen zu laufen.
Und dies war nicht der einzige Durchbruch in der Gentherapie in einem Jahr. Zum Beispiel erhielt ein Junge neue Haut und zwei Blutkrebsbehandlungen, die die eigenen Immunzellen des Patienten optimieren.
10. Kleiner Neutrino-Detektor
Ein Neutrino ist ein kleines, ungeladenes Teilchen, das weniger als ein Millionstel eines Elektrons wiegt und die gesamte Erde frei passieren kann. Daher ist es sehr schwierig, es zu studieren. Bisher wurden riesige Detektoren benötigt, wie der Super-Kamiokande, ein riesiger Stahltank mit 50.000 Tonnen hochreinem Wasser in einer Mine in Japan, oder der IceCube, der Kubikkilometer verwendet, um diese Partikel zu untersuchen. Antarktisches Eis. In diesem Jahr konnten Wissenschaftler Neutrinos mit einem völlig neuen Detektortyp sehen, der recht mobil ist und etwas mehr als 14 Kilogramm wiegt.
Das IceCube Neutrino Observatorium befindet sich in der Nähe des Südpols in der Antarktis. Archivfoto.
Wissenschaftliches Fiasko des Jahres
Noch bevor Donald Trump das Amt des Präsidenten der Vereinigten Staaten übernahm, äußerten viele Wissenschaftler große Besorgnis über sein Verhältnis zur Wissenschaft. Und das war keine Übertreibung. In seinem ersten Amtsjahr entschied Trump unter anderem, dass die Vereinigten Staaten vom Pariser Klimaabkommen zurücktreten, die Menschen als Führer beispielsweise des Umweltministeriums wissenschaftsfeindlich machen und die für die Wissenschaft bereitgestellten Mittel kürzen sollten. Darüber hinaus hat er sich keinen wissenschaftlichen Berater ernannt. All dies führte aber auch dazu, dass Wissenschaftler aus aller Welt zum Marsch der Verteidigung der Wissenschaft gingen, was noch nie zuvor geschehen war.
Andere Fiaskos sind die Aufgabe von Versuchen, den Schweinswal vor dem Aussterben zu retten, und Informationen über sexuelle Belästigung in der wissenschaftlichen Gemeinschaft.
Maria Gunther, Amina Manzoor
