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Weckruf für Rosetta

Nach fast zehn Jahren Flugzeit nähert sich die Raumsonde Rosetta nun dem Höhepunkt ihrer Mission: der Landung auf einem Kometen.

32 Monate dauerte der Winterschlaf, aus dem Rosetta am kommenden Montagabend erwachen soll. An Bord der Weltraumsonde, zu der die Universität Bern zwei wichtige Massenspektrometer namens Rosina beigesteuert hatte, wurden im Juni 2011 so gut wie alle Instrumente abgeschaltet – auch der Sender für die Kommunikation mit dem Kontrollzentrum der Europäischen Weltraumorganisation (ESA). Denn damals gelangte Rosetta auf ihrer ellipsenförmigen Flugbahn in die Nähe der Jupiterbahn – und bewegte sich damit so weit entfernt von der Sonne, dass die Solarpaneele nicht mehr in der Lage gewesen wären, alle Instrumente mit Strom zu versorgen.

Lediglich die Heizung und ein kleiner Mikrocontroller, der auch den «Wecker» für die Sonde steuert, liefen während der sogenannten «deep space hibernation» weiter. Nun warten die Forscher mit Spannung auf Rosettas Erwachen. Läuft alles nach Plan, treffen am 20. Januar gegen 18 Uhr 45 die ersten Signale der Sonde im Kontrollzentrum der ESA ein.

Rosettas Start liegt bereits zehn Jahre zurück. Unterdessen hat die Sonde zwei Asteroiden besucht – Steins im September 2008 sowie Lutetia im Juli 2010 – und ist mithilfe mehrerer enger Vorbeiflüge an Erde und Mars annäherungsweise auf die Bahn des eigentlichen Missionsziels eingeschwenkt. Dieses ist der Komet 67P/Tschurjumov-Gerasimenko. Rosetta soll «Tschuri», wie die beteiligten Wissenschafter der Einfachheit halber sagen, ab August 2014 umkreisen und im November das Landegerät Philae auf seiner Oberfläche absetzen. Gelingt dies, wären erstmals direkte Untersuchungen der chemischen Zusammensetzung eines Kometen möglich.

Planetologen versprechen sich davon neue Erkenntnisse über die Ursprünge unseres Sonnensystems. Nach gängiger Auffassung sind Kometen Überbleibsel aus der frühesten Phase der Planetenentstehung vor 4,6 Milliarden Jahren. Entsprechend hoffen die Forscher, an ihnen diejenigen chemischen und physikalischen Bedingungen ablesen zu können, die unser Sonnensystem formten.

Dazu werde man vor allem präzise Messungen der Isotopenverteilung in verschiedenen chemischen Verbindungen heranziehen, erläutert Kathrin Altwegg vom Center for Space and Habitability in Bern, leitende Wissenschafterin bei Rosina: Weil abhängig von der Umgebungstemperatur jeweils spezifische Isotopengemische desselben Elementes zu Molekülen verbaut werden, liefert das Kometenmaterial unter anderem Informationen über die Temperaturen, die bei der Entstehung des Planetensystems herrschten.

In diesem Sinne, sagt Matt Taylor, Projektwissenschafter für Rosetta bei der ESA, sei «Tschuri» eine Zeitkapsel, die eine Reise zu den Anfängen des Sonnensystems erlaube – und die womöglich eine alte Vermutung bestätige: die, dass alles Wasser auf der Erde von Kometen stammt.

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Stephen Hawking zweifelt an Schwarzen Löchern

Sie sind doch nicht unsterblich und lassen Dinge auch wieder heraus: Physik-Genie Stephen Hawking definiert Schwarze Löcher neu – und macht alles noch komplizierter.

Stephen Hawking ist dank seiner Ideen, Bücher und Fernsehauftritte der wohl bekannteste Wissenschaftler der Welt. Dies, obwohl ihn die Krankheit Amyotrophe Lateralsklerose seit Jahrzehnten an den Rollstuhl fesselt und ihn nur noch über einen Computer sprechen lässt.

Seine Arbeit über Schwarze Löcher von 1976 war ein Durchbruch. Nun hat er ein Kürzest-Paper mit dem Titel «Information Preservation and Weather Forecasting for Black Holes» veröffentlich, worin er sich selber ziemlich stark korrigiert. Denn mit seinen Theorien hatte er sich in unlösbare Widersprüche verwickelt.

Das Feuerwand-Paradoxon

Bisher ging man davon aus, dass ein Schwarzes Loch eine so starke Anziehungskraft hat, dass aus diesem Raumbereich nicht einmal Licht nach aussen dringt. Es entsteht aus einem Stern, der am Ende seines Lebens durch eine Supernova-Explosion zusammenfällt, die instabile Materie verdichtet sich extrem. Hawking zeigte, dass ein Schwarzes Loch schrumpfen kann und – nach ihm benannte – Strahlung abgibt.

Diese Definition führt aber zu einigen Widersprüchen, unter anderem zum erst vor zwei Jahren entdeckten«Feuerwand-Paradoxon»: Dieses dreht sich um die Frage, was mit einem Menschen passieren würde, der in ein Schwarzes Loch fällt. Würde er in die Länge gezogen und schliesslich in kleinste Teile zerfallen, oder würde er durch eine Feuerwand sofort verbrannt?

Relativitätstheorie versus Quantentheorie

Es ist auch ein Konflikt der alten Relativitätstheorie, die auf Einstein zurückgeht, und der neuen Quantentheorie. Erstere behauptet, es gäbe kein Entrinnen aus einem Schwarzen Loch, Letztere hält es für möglich, dass Energie und Information nach aussen dringt. Diesen Konflikt will Hawking auflösen.

Er greift nun den sogenannten Ereignis-Horizont an, der die unsichtbare Grenze eines Schwarzen Lochs ist. Dieser hält die Lichtstrahlen davon ab, nach aussen zu dringen, und lässt so das Loch eben schwarz erscheinen. Hawking sagt nun: Ein Schwarzes Loch werde nur von einem «scheinbaren Horizont» begrenzt, der mehr durchlasse als angenommen und sich irgendwann auflöse.

Neue Theorie nötig

Dadurch wären Schwarze Löcher keine stabilen und feststehenden Objekte mehr, sondern könnten sich bilden und wieder auflösen. Es gäbe sie nicht mehr im Sinne, «dass sie ein System sind, von dem Licht nicht in die Unendlichkeit fliehen kann». Theoretisch könnte so sogar alles, was in einem Schwarzen Loch verschwindet, wieder auftauchen – wenn auch in einem anderen, leicht verkohlten Zustand.

Die Schwarzen Löcher sind also ein wenig grau geworden. Wie Hawking gegenüber «Nature» einräumt, bräuchte es für eine umfassende Erklärung allerdings eine völlig neue Theorie, die die Schwerkraft und die anderen Naturgesetze in Einklang bringt. Die vorveröffentlichte Studie ist noch nicht von Forscher-Kollegen geprüft worden – und viele Physiker zweifeln laut «Nature» an, ob Hawking wirklich alle Widersprüche aufgelöst hat oder sich nicht eher in neue verwickelt. Aber schliesslich weiss man immer noch sehr wenig über Schwarze Löcher.

http://www.20min.ch/wissen/news/story/Stephen-Hawking-zweifelt-an-Schwar...

 

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Krebs könnte einst chronisch sein

Der grösste Wunsch vieler unheilbar erkrankter Krebspatienten ist die komplette Genesung. Davon ist die medizinale Forschung noch weit entfernt. Dafür verdichten sich die Anzeichen, dass Krebserkrankungen schon bald zumindest in ein chronisches Leiden umgewandelt werden können. Der Patient würde den Krebs zwar nicht los, könnte aber mit ihm leben – im besten Fall sogar ohne Chemotherapie. Der Schlüssel zum Erfolg liegt darin, den Krebs, der sich durch genetische Veränderung vor dem Immunsystem versteckt, wieder sichtbar zu machen.

Das menschliche Abwehrsystem erkennt krankes Gewebe normalerweise und zerstört es. Damit dies nicht unkontrolliert geschieht, bilden die Immunzellen nach zwei Tagen eine Art Stecker (Rezeptor), der sich mit der Steckdose (Ligand) der verbliebenen Zellen verbindet. Kommt eine solche Verbindung zustande, wird die Immunzelle inaktiv. Es konnte gezeigt werden, dass auch ein Tumor diesen Bremsmechanismus auslösen kann, schreiben Ulf Petrausch und Bernhard C. Pestalozzi von der Klinik für Onkologie des Universitätsspitals Zürich im «Schweizerischen Medizin-Forum». Anders ausgedrückt: Krebszellen suchen genau diese Verbindung, um der Immunzelle vorzutäuschen, der Tumor sei ein ­gesunder Bestandteil unseres Körpers. Gelingt es, den Kontakt zu trennen, kann das Immun­system den Krebs selbständig bekämpfen. Nicht alle Tumore setzen an derselben Verbindung an. Es hat sich jedoch herausgestellt, dass die Verknüpfung PD-1 (Rezeptor) und PD-L-1 (Ligand) bei den meisten Krebsarten vermehrt vorkommt.

http://www.fuw.ch/article/krebs-konnte-einst-chronisch-sein/

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Die Revolution der Roboter

Das Zeitalter der Roboter gab es bislang nur in der Science Fiction. Doch jetzt marschieren die Maschinen aus der Zukunft in die Gegenwart und öffnen das Portal zu einer neuen Epoche der Industriegeschichte.

Die Nachricht lässt aufhorchen: Wie der taiwanesische Elektronikriese Foxconn vor wenigen Wochen gemeldet hat, geht er in Amerika auf Expansionskurs und baut seine Präsenz gleich mit mehreren Fabriken aus. Dass ein Massenauftragsfertiger wie Foxconn, der unter anderem das iPhone für Apple herstellt, auf den Werkstandort USA setzt, wäre noch vor wenigen Jahren undenkbar gewesen. Umso eindrücklicher zeigt sein Beispiel, wie weit die maschinelle Fertigung in der Industrie inzwischen fortgeschritten ist und das Lohnniveau damit nicht mehr die Hauptrolle in Standort­fragen spielt. Ein zentraler Pfeiler in der US-Strategie des Technologiekonzerns ist denn auch ein geplantes Werk in Harrisburg, Pennsylvania, wo er mit der Carnegie Mellon University eine Kooperation in der Robotikforschung vereinbart hat.

http://www.fuw.ch/article/die-revolution-der-roboter/

 

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Neutrinos erlauben Blick in die "Seele" der Sonne

Forschern ist erstmals ein Blick in die Energiequelle der Sonne gelungen, indem sie ihren Ausstoss an Neutrinos beobachtet haben. Den im Fachjournal "Nature" veröffentlichten Daten zufolge wird es nicht bald dunkel: Die Sonne wird noch während mindestens 100'000 Jahren scheinen.

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"Indem wir diese beiden Arten von Sonnenenergie vergleichen, erhalten wir Informationen über ihr thermodynamisches Gleichgewicht für einen Zeitraum von rund 100'000 Jahren", erklärte Pocar. Die Resultate zeigten, dass die Sonne sich in dieser Zeit kaum verändert hat, und bestätigten, dass "unser Stern auf gleiche Weise während mindestens 100'000 weiteren Jahren funktionieren wird."

http://www.cash.ch/news/alle/neutrinos_erlauben_blick_in_die_seele_der_s...

 

Der Mensch existiert seit ca. 200'000 Jahren

 

 

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Mit Algen gegen Strahlung

Gut 455 Millionen Liter radioaktives Löschwasser lagern noch auf dem Gelände des Kernkraftwerks in Fukushima. Noch immer suchen Wissenschaftler nach einer Lösung, dieses Wasser zu entsorgen. Ein Modellversuch japanischer und US-amerikanischer Forscher hat jetzt gezeigt: Algen könnten helfen.

http://www.deutschlandfunk.de/fukushima-mit-algen-gegen-strahlung.676.de...

 

28.04.2015
15:30 Uhr nano Die Welt von morgen | EinsPlus

Algen neutralisieren Radioaktivität

http://programm.ard.de/?sendung=2872314399962302&first=1

 

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Gene beliebig verändern

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Rekordverdächtige Supraleitung in einer Wasserstoffverbindung

Der Traum vom Raumtemperatur-Supraleiter lebt weiter. Bei einer komprimierten Wasserstoffverbindung haben Forscher eine rekordverdächtige Übergangstemperatur gemessen.

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Dafür hat im letzten Jahr die Verbindung Schwefelwasserstoff (H2S) für Furore gesorgt. Bereits im letzten Dezember hatten Forscher vom Max-Planck-Institut für Chemie in Mainz berichtet, diese Wasserstoffverbindung verhalte sich wie ein Supraleiter, wenn man sie einem Druck von 1,5 Megabar aussetzt und sie dann auf unter minus 83 Grad Celsius abkühlt.

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http://www.nzz.ch/wissenschaft/physik/rekordverdaechtige-supraleitung-in...

 

 

 

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CERN-Forscher entdecken neues Teilchen

Wieder einmal können CERN-Forscher eine neue Entdeckung verkünden: Sie haben mit dem LHC erstmals fünfteilige sogenannte Pentaquarks nachgewiesen. Diese stellen eine neue Form von Materie dar.

Das mit dem LHCb-Experiment am Large Hadron Collider (LHC) am CERN entdeckte Pentaquark-Teilchen besteht aus vier Quarks und einem Antiquark. Diese haben nichts mit Milchprodukten zu tun, sondern sind die Bestandteile von Baryonen, zu denen auch die Wasserstoffkerne, die Protonen, sowie die Neutronen gehören.

Die Existenz des Pentaquarks wurde erstmals in den 1960er Jahren vorhergesagt. Einige Forschungsgruppen berichteten seither über seine Entdeckung, doch die Resultate seien nicht beweiskräftig, wie das Teilchenforschungsinstitut CERN bei Genf am Dienstag in einer Mitteilung schrieb.

Neues Muster von Quarks

"Das Pentaquark ist nicht irgendein neues Teilchen", liess sich LHCb-Sprecher Guy Wilkinson zitieren. "Es stellt eine Möglichkeit dar, Quarks in einem Muster zu vereinigen, die trotz 50-jähriger experimenteller Suche noch nie beobachtet wurde."

Das Verständnis der Struktur von Materie wurde revolutioniert, als der US-Physiker Murray Gell-Mann 1964 die Teilchenkategorie der Baryonen vorschlug. Dieses bestünden aus drei geladenen Objekten namens Quarks. Eine andere Kategorie, die Mesonen, bestehe aus Quark-Antiquark-Paaren.

Dieses Modell lässt auch Raum für weitere sogenannt "exotische" Quark-Zusammensetzungen wie das Pentaquark. In den riesigen und präzisen Datenmengen des LHC konnten die CERN-Forscher nun Signale orten, die sich ihnen zufolge nur als Pentaquark-Zustände erklären lassen. Sie veröffentlichen die Resultate demnächst in der Fachzeitschrift "Physical Review Letters".

Als nächstes wollen die Forscher aufklären, wie die Quarks in den Pentaquarks aneinander gebunden sind - ob stark gebunden oder lose in einer Art Molekülverband. Dazu werden die Forscher die Daten des unlängst begonnenen zweiten Durchlaufs des LHC nutzen, bei dem Teilchen mit der bisher noch nie in einem Beschleuniger erreichten Energie von 13 Teraelektronenvolt aufeinander prallen.

http://www.bluewin.ch/de/news/wissen---technik/2015/7/14/cern-forscher-e...

 

 

 

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Alzheimer-Therapie „Es ist schon ein Durchbruch“

Ist das die Wende im Kampf gegen die gefürchtete Alzheimer-Krankheit? Erstmals konnten amerikanische Pharmaforscher bei Demenzpatienten die Zerstörung des Gedächtnisses messbar verlangsamen - mehr aber auch nicht.

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Das Mittel wirkt offenbar gegen die schädlichen Protenine im Kopf. Tatsächlich wurde genau das festgestellt - nach 28 Wochen Antikörper-Behandlung, wie man in Nizza gezeigt hat, und auch nach 53 Wochen Therapie, wie das jetzt in Washington demonstriert wurde.

http://www.faz.net/aktuell/wissen/alzheimer-therapie-es-ist-schon-ein-du...

 

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Ultraschnell: Airbus patentiert Pläne für Superconcorde

Airbus hat ein spektakuläres Projekt angemeldet. Hinter dem Patent US 9'079'661 verbirgt sich ein Überschallflugzeug, das die Concorde vergessen liesse. Es bräuchte nur eine Stunde über den Atlantik.

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Concorde und Tupolev Tu-144 bei Weitem übertreffen

Das vorgeschlagene Flugzeug würde die Leistung der bisherigen Überschallverkehrsflugzeuge Concorde und Tupolev Tu-144 bei Weitem übertreffen, schreibt Airbus im Patentantrag. Insbesondere das wichtige Problem des Überschallknalls sei bei der Erfindung gelöst worden. Der Lärm war, so Airbus, einer der Hauptgründe für den begrenzten Erfolg der Concorde gewesen.

Erreicht wird die geringere Geräuschemission durch einen beinahe senkrechten Steigflug, so dass sich die Wellen des Überschallknalls parallel zur Erdoberfläche ausbreiten. Mit einer Reiseflughöhe von 30 bis 35 Kilometern würde der neue Flieger zudem mehr als 20 Kilometer höher als konventionelle Passagierflugzeuge fliegen.

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http://www.handelszeitung.ch/unternehmen/technologie/ultraschnell-airbus...

 

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Fahrstuhl ins All: Firma plant 20-Kilometer-Lift

Traum

Ein Unternehmen in Kanada plant den wahnwitzigsten Turm der Welt: 20 Kilometer Höhe soll ein Lift für Astronauten erreichen.

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20 Kilometer weniger Weg zu überbrücken, wäre ein deutlicher Unterschied. Die kanadische Firma Thoth Technologies, von der die Idee stammt, rechnet mit einer Einsparung von 30 Prozent.

 

http://www.handelszeitung.ch/vermischtes/fahrstuhl-ins-all-firma-plant-2...

 

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Astronomen entdecken Super-Erde

Es ist eine wissenschaftliche Sensation: Ein australisches Team hat einen potentiell bewohnbaren Planeten ausserhalb unseres Sonnensystems geortet.storybild

Flüssiges Wasser könnte existieren: Die Forscher entdeckten drei Planeten beim roten Zwergstern Wolf 1061, aber nur Wolf 1061c sitzt «in der habitablen Zone». (Bild: Bild: Screenshot Youtube/telegraphcouk Tube)

Der Exoplanet Wolf 1061c hat rund vier Mal so viel Masse wie die Erde. Er umkreist gemeinsam mit mindestens zwei anderen Planeten einen Nachbar-Stern unserer Sonne. Und: Er ist potenziell bewohnbar.

Das Team um Duncan Wright von der Universität von New South Wales hat seine Entdeckung beim Fachblatt «The Astrophysical Journal Letters» eingereicht. Der Heimatstern (Katalognummer Wolf 1061) des neu entdeckten Planetensystems liegt 14 Lichtjahre von der Sonne entfernt im Sternbild Schlangenträger. Ein Lichtjahr ist die Strecke, die das Licht in einem Jahr zurücklegt.

Wolf 1061 ist ein roter Zwergstern, der deutlich kleiner und kühler ist als unsere Sonne. Die Astronomen entdeckten insgesamt drei Planeten bei dem roten Zwerg, die ihn jeweils in 5, 18 und 67 Tagen umkreisen. Sie haben mindestens 1,4 Mal, 4,3 Mal und 5,2 Mal soviel Masse wie unsere Erde.

«Ein besonders aufregender Fund»

«Es handelt sich um einen besonders aufregenden Fund», erläuterte Wright in einer Mitteilung der Hochschule. Alle drei Planeten hätten eine ausreichend niedrige Masse, um aus Gestein zu bestehen und eine feste Oberfläche zu besitzen. Der mittlere Planet, Wolf 1061c, sitze «in der habitablen Zone, wo flüssiges Wasser - und vielleicht sogar Leben - existieren könnte.» Hinweise auf Leben fanden die Wissenschafter aber nicht.

Flüssiges Wasser gilt als Grundvoraussetzung für Leben, wie wir es kennen. Auf dem inneren Planeten von Wolf 1061 - Wolf 1061b - ist es dafür zu heiss, auf dem äusseren - Wolf 1061d - zu kalt.

Solider Nachweis

Astronomen haben bereits mehrere potenziell bewohnbare Planeten in unserer unmittelbaren kosmischen Nachbarschaft entdeckt. Keiner davon liegt den australischen Angaben zufolge jedoch so dicht wie Wolf 1061c.

Zwar hatten Mitglieder desselben Forscherteams 2012 über einen möglichen Planeten in der bewohnbaren Zone des nur 12 Lichtjahre entfernten Sterns Tau Ceti berichtet. Es sei aber unklar, ob es sich bei den damals entdeckten Signalen tatsächlich um Planeten handle, erläuterte Ko-Autor Robert Wittenmyer, der an beiden Untersuchungen beteiligt war. Bei der Entdeckung des Planetensystems um Wolf 1061 handle es sich um einen soliden Nachweis.

Keine Anzeichen für ausserirdisches Leben

Anzeichen für ausserirdisches Leben haben Astronomen bislang nirgends entdeckt. Das Team um Wright und Wittenmyer hofft nun, dass die Planeten von Wolf 1061 auf ihrer Umlaufbahn von der Erde aus gesehen regelmässig vor ihrem Heimatstern vorbeiziehen.

Dann würde der Stern die Planetenatmopshären von hinten durchleuchten. «Damit könnte es künftig möglich sein, die Atmosphären zu untersuchen um herauszufinden, ob sie förderlich für Leben sind», erläuterte Wittenmyer.

(woz/sda)

 

 

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Nützliche Bakteriophagen

Viren helfen im Kampf gegen BakterienDer Medizinnobelpreisträger Peter Medawar bezeichnete Viren einmal als "eine in Eiweiß verpackte schlechte Neuigkeit". Doch Viren sind weit mehr als nur uns feindlich gesinnte Krankheitserreger. Frei nach dem Motto "Der Feind meines Feindes" ist mein Freund, nutzt man Viren, um gefährliche Bakterien wie Campylobacter zu töten. Diese Bakterien, die in Geflügelfleisch vorkommen, führen zu schweren Durchfallerkrankungen. Im Kampf gegen solche Bakterien können Viren als Bakterienfresser oder Bakteriophagen nützlich sein. Stefan Hertwig, Mikrobiologe am Bundesinstitut für Risikobewertung sagt: "Bakteriophagen sind Viren, die Bakterien befallen. Das Wort Bakteriophage oder kurz Phage kommt aus dem Griechischen und bedeutet nichts anderes als Bakterienfresser." Die Bakteriophagen, die für unseren Organismus harmlos sind, infizieren die Bakterienzelle mit ihrem Erbgut. Sie programmieren die Wirtszelle zur Phagenproduktion um. Der Krankheitserreger wird selber krank: Die Zelle platzt und setzt die neuen Phagen frei. Die Forschung hat gezeigt, dass durch den Einsatz von Viren bei von Campylobacter befallenem Geflügel der Befall um 99,9 Prozent gesenkt werden kann. Ähnliches gilt auch für gefährliche Salmonellen und Coli-Bakterien.

  Interessenlosigkeit der Pharmaindustrie

"Es gibt in Europa noch kein zugelassenes Präparat - weder für Campylobacter, noch für andere Erreger. Es gibt bisher nur Studien, die im Rahmen von Laborversuchen durchgeführt wurden und noch nicht unter Realbedingungen", sagt Stefan Hertwig. Obwohl seit 90 Jahren über Bakteriophagen geforscht wird und sie auch in der Medizin als mögliche Alternative zu Antibiotika gehandelt werden, ist ihr Einsatz auf wenige Beispiele beschränkt. Dass es bisher keine Weiterentwicklung gibt, liegt vor allem an der Interessenlosigkeit der Pharmaindustrie. Hertwig dazu: "Man kann damit nicht sehr viel Geld verdienen, weil die Phagen ganz einfach aus der Natur isoliert werden können. Dazu braucht man kein großes Know-How und es sind auch keine Patentiermöglichkeit damit verbunden."

http://www.3sat.de/page/?source=/scobel/168057/index.html

 

Kam gestern in Nano

Georgien ist eines der wenigen Länder, wo man problemlos an diese Dinge ran kommt

 

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CRISPR-Cas9 Simples Werkzeug revolutioniert die Gentechnik

Die Möglichkeiten, DNA zu verändern, sind durch die CRISPR-Cas9-Methode revolutioniert worden, für die zwei Forscherinnen am heutigen 14. März mit dem Paul Ehrlich- und Ludwig Darmstaedter-Preis geehrt werden. Sie haben eine simple, programmierbare Genschere entwickelt - auf der Basis eines bakteriellen Immunsystems.

http://www.aerztezeitung.de/medizin/fachbereiche/sonstige_fachbereiche/g...

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Rasanter technologischer Fortschritt

CRISPR/Cas9 kann Punktmutationen ohne zu schneiden korrigieren

Forscher konnten die noch junge Genom Editierungstechnologie CRISPR/Cas9 so anpassen, dass der Austausch einer einzigen Base möglich ist, ohne dabei den DNA-Strang zu zerschneiden. Großes Potential besteht für die Humanmedizin, denn fast alle Erbkrankheiten beruhen auf Punktmutationen. Aber auch für die Pflanzenforschung, denn auch bei Pflanzen sind es Punktmutationen, die für Resistenzen oder veränderte Synthesewege von Metaboliten verantwortlich sind. Etablierte Methoden wie das „TILLING“ erscheinen überholt. Auf Pflanzenforschung.de halten wir Sie über neue wissenschaftliche Erkenntnisse aber auch über aktuelle methodische Entwicklungen auf dem Laufenden. Im folgenden Beitrag über die Weiterentwicklung der Genom Editierung mittels CRISPR/Cas9.

Es ist noch nicht lange her, dass Forscher die neue Genom Editierungsmethode (engl.: Genome Editing) CRISPR/Cas9 vorstellten. Im Jahr 2012 wurde sie erstmals beschrieben. Seither nutzen Forscher weltweit die Technologie so fleißig, dass nicht nur unzählig Publikationen, sondern auch viele Weiterentwicklungen der Technologie veröffentlicht wurden.

Die Ereignisse überschlagen sich

Die Technologie wird bereits erfolgreich angewendet. So gelang es Forschern mithilfe von CRISPR-Cas9 einen Speisepilz - den Zucht-Champignon Agaricus bisporus - zu entwickeln, der langsamer braun wird und dadurch länger gelagert werden kann. Dabei hatten die Wissenschaftler lediglich eins von sechs Genen ausgeschaltet, die für das Enzym Polyphenoloxidase kodieren, welches für das braun werden verantwortlich ist.

Vor kurzem, genauer gesagt am 13. April 2016, hat das US-amerikanische Landwirtschaftsministerium (USDA) grünes Licht gegeben und den Champignon als Lebensmittel zugelassen, welches nicht unter die Regularien von gentechnisch veränderten Organismen fällt (USDA/APHIS, 2016). Damit ist der Pilz das erste mit CRISPR-Cas9 veränderte Lebensmittel und kann ab sofort gehandelt werden. Hintergrund für diese Einschätzung ist, dass sich der mittels CRISPR/Cas9 veränderte Pilz nicht von natürlichen Mutationen unterscheiden lässt.  

Vor wenigen Tagen gab das USDA bekannt, dass eine auch mit CRISPR-Cas9 entwickelte Pflanzensorte, eine Wachsmaissorte der Firma DuPont Pioneer, ebenfalls keiner weiteren Regulation bedarf. Wachsmais unterscheidet sich von herkömmlichem Mais durch die Stärkezusammensetzung des Korns. Diese besteht ausschließlich aus Amylopektin und nicht wie üblich aus Amylopektin und Amylose (etwa 25%). Bei dieser speziellen Sorte wurde durch Genom Editierung ein Gen (Wx1) gezielt entfernt (Deletion), das die Produktion von Amylose unterstützt und somit im Wachsmais unerwünscht ist.

Bisherige Wachsmaissorten wurden über aufwendige Rückkreuzungsschritte mit natürlich vorkommenden „Mutanten“ - wie Pflanzenlinien, die ein defektes Gen enthalten genannt werden - erzeugt. Die Körner bestehen zu fast 100 Prozent aus Amylopektin, was für sehr unterschiedliche Anwendungen interessant ist. Diese verzweigten Stärkemoleküle verändern die physikalisch-chemischen Eigenschaften hinsichtlich Viskosität, Verkleisterung oder Bindung. Bei der Herstellung von Papier, Lebensmitteln oder Textilien aber auch in der Bauindustrie sind diese Eigenschaften gefragt. Bisherige energieaufwendige Trennungsschritte der beiden Stärkefraktionen entfallen beim Waxy-Mais.

Immer neue Anwendungen erprobt

Nicht nur bei Lebensmitteln und Nutzpflanzen für die industrielle Anwendung tut sich demnach einiges, vor allem in der Medizin hat man die Potentiale der Technologien erkannt. Um für die unterschiedlichen Anwendungen bestmögliche Ergebnisse zu erzielen, muss jedoch die vielversprechende Technologie weiter justiert und präzisiert werden.

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http://www.pflanzenforschung.de/de/journal/journalbeitrage/rasanter-tech...

 

 

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Neuer bakterieller Abwehrmechanismus von CRISPR-Cas-Systemen ent

Forschende unter der Leitung von UZH-Professor Martin Jinek haben einen neuen Abwehrmechanismus entdeckt, mit dem sich Bakterien gegen eindringende Viren verteidigen. Wird ihr Immunsystem sehr stark beansprucht, produziert das CRISPR-Cas-System ein chemisches Signal, das ein weiteres Enzym aktiviert. Dieses hilft, das genetische Material des Angreifers zu zerstören – sehr ähnlich wie das angeborene Immunsystem des Menschen Viren bekämpft.

CRISPR-Cas ist ein Immunsystem, über das zahlreiche Bakterienarten verfügen. Es schützt die Einzeller gegenüber Viren und molekularen Parasiten und verhindert, dass die Eindringlinge die Kontrolle über das bakterielle Genom übernehmen. Verantwortlich für die Immunabwehr ist eine komplexe molekulare Multi-Protein-Maschinerie, die mit Hilfe von RNA-Molekülen den Angreifer erkennt und gezielt abwehrt. Bekannt ist, dass der Proteinkomplex über eine eigene Nuklease-Aktivität verfügt, d.h. er kann DNA oder RNA von Viren direkt abbauen. Nun hat ein von UZH-Professor Martin Jinek geleitetes, internationales Forschungsteam einen völlig neuen bakteriellen Abwehrmechanismus entdeckt.

Signalmolekül aktiviert zusätzliches antivirales Enzym

Die Zielerkennung von CRISPR-Cas-Systemen funktioniert mit Hilfe von RNA-Molekülen, die von Abschnitten sich wiederholender DNA-Sequenzen im Erbgut von Bakterien abstammen (engl. clustered regularly interspaced short palindromic repeats, CRISPR) sowie den CRISPR-assoziierten Proteinen (Cas). Während das Genmaterial von Eindringlingen mittels der CRISPR-RNA identifiziert wird, zerschneiden die Cas-Eiweisse die Virus-DNA wie molekulare Scheren. In einem bestimmten CRISPR-Cas-System (bekannt als Typ III) machten die Forschenden eine überraschende Entdeckung. Sobald die Maschinerie das Virus erkennt, produziert es einen bislang unbekannten Botenstoff: ein kleines, zirkuläres RNA-Molekül. Dieses Signalmolekül verteilt sich in der Bakterienzelle und aktiviert ein weiteres RNA-abbauendes Enzym namens Csm6, das die Virusabwehr unterstützt.

Ähnlicher Mechanismus wie im menschlichen Immunsystem

«Wird das CRISPR-Cas-System in der infizierten Bakterienzelle sehr stark gefordert, löst es mit diesem Signal Alarm aus», erklärt Jinek. «Damit wird ein weiterer Abwehrmechanismus zu Hilfe gerufen, um das Virus zu eliminieren.» Dieses bakterielle Verteidigungssystem war bis anhin nicht bekannt. Auch wurde der vom CRISPR-Cas-System produzierte sekundäre Botenstoff bisher noch nie in der Natur beobachtet. Zudem hat der neu entdeckte Abwehrmechanismus unerwartete Ähnlichkeiten mit der Virusabwehr, wie sie vom angeborenen menschlichen Immunsystems bekannt ist. «Bakterien bekämpfen Viren auf eine Art, die jener von menschlichen Zellen überraschend ähnlich ist», ergänzt Jinek.

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Fotovoltaik, die unterschätzte Technik

Wissenschaftler haben das Potenzial der Fotovoltaik offenbar jahrelang falsch eingeschätzt. Mit der Technik wird heute weit mehr Energie gewonnen, als ursprünglich prognostiziert, zeigt eine Untersuchung.

Einst galt die Fotovoltaik als großer Hoffnungsträger unter den alternativen Energieformen. Doch irgendwann hieß es: Die Technik, bei der vor allem Sonnenlicht in elektrischen Strom umgewandelt wird, ist zumindest hierzulande nicht effizient genug - vor allem, weil der erzeugte Strom schlecht gespeichert werden kann.

Doch das Potenzial der Fotovoltaik wird offenbar seit Jahren weit unterschätzt. Vor allem die schnelle Weiterentwicklung der Technologie und extrem gefallene Kosten hätten dazu beigetragen, dass heute weit mehr elektrische Energie aus Sonnenlicht gewonnen wird als in früheren Studien prognostiziert, schreibt ein deutsches Forscherteam im Fachblatt "Nature Energy". Demnach könnte Fotovoltaik bis 2050 zwischen 30 und 50 Prozent der weltweit benötigten Energie liefern.

Das Team um Felix Creutzig vom Mercator Research Institute on Global Commons and Climate Change (MCC) in Berlin hatte Studien der zurückliegenden Jahre geprüft, in denen Wissenschaftler die Leistungsfähigkeit der Fotovoltaik prognostiziert und ihre Bedeutung für das Erreichen des Zwei-Grad-Klimazieles abgeschätzt hatten. Ergebnis: Nahezu alle Studien haben die Entwicklung der Technologie verkannt.

So sei die installierte Leistung zwischen 1998 und 2015 jährlich im Schnitt um 38 Prozent gewachsen. Die Internationale Energieagentur (IEA) etwa habe für den Zeitraum von 1998 bis 2010 wiederholt eine Wachstumsrate von nur 16 bis 30 Prozent vorhergesagt. Auch der Weltklimarat IPCC, der Wissenschaftliche Beirat der Bundesregierung Globale Umweltveränderung (WBGU) oder Greenpeace hätten zu niedrige Wachstumsraten ermittelt.

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Solarenergie: Die Erfolgsgeschichte der Fotovoltaik

Mehrere Gründe seien dafür wesentlich: Zum einen sei unterschätzt worden, wie positiv sich staatliche Fördermaßnahmen wie Einspeisevergütungen und günstige Kredite sowie die hohe Akzeptanz in der Bevölkerung auf die Nutzung der Fotovoltaik auswirken. Auch die schnelle technologische Weiterentwicklung bei gleichzeitig fallenden Kosten sowie die Verteuerung konkurrierender Technologien seien nicht vorhergesehen worden. Derzeit sinke der Preis von Solarmodulen bei jeder Verdopplung der produzierten Gesamtmenge um mehr als 20 Prozent, schreibt das Team.

Unter Berücksichtigung aktueller Entwicklungen simulierten die Forscher in einem Modell das Potenzial der Technologie erneut: Unter günstigsten Bedingungen könne die Fotovoltaik bis zum Jahr 2050 etwa 30 bis 50 Prozent der dann benötigten Energiemenge liefern - dreimal mehr als bisher angenommen. Derzeit liegt der Anteil an der globalen Stromproduktion laut MCC bei etwa 1,5 Prozent. In Deutschland lag er 2015 demnach bei sechs Prozent.

"Um die Möglichkeiten der Solarenergie voll auszuschöpfen, sollten die Industrieländer - vor allem die G20 - jetzt die Regularien für die Elektrizitätsmärkte modernisieren und Technologien für neue Speichermethoden fördern", sagt Creutzig.

Effizienz erhöht

Mitautor Robert Pietzcker vom Potsdam-Institut für Klimafolgenforschung (PIK) ergänzt: "Doch solange wichtige Akteure wie die Internationale Energieagentur den Beitrag von Solarenergie zum Klimaschutz massiv unterschätzen, besteht die Gefahr von Fehlinvestitionen und verpassten Geschäftschancen. Um in 15 Jahren ein stabiles Stromsystem mit 20 bis 30 Prozent Fotovoltaikstrom zu ermöglichen, müssen jetzt die Weichen richtig gestellt werden."

Auch Volker Quaschning von der Hochschule für Technik und Wirtschaft in Berlin, der nicht an der Arbeit beteiligt war, sieht die Zukunft der Fotovoltaik positiv. "Die Fotovoltaik hat gemeinsam mit der Windkraft die größten Potenziale zur Stromerzeugung. Beide Technologien zählen mittlerweile zu den preiswertesten. Zudem ist die Fotovoltaik die Technologie mit der größten Akzeptanz in der Bevölkerung." Anteile von rund 30 Prozent in mitteleuropäischen und von 50 Prozent in südeuropäischen Ländern seien mehr als realistisch.

Von Anja Garms, dpa/joe

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Crocc
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Falsche Subventionen

Die Fotovoltaik hat sicher Fortschritte gemacht und wird günstiger. Sie erzeugt aber keine Bandernergie und ist deshalb auf riesige Ausgleichsspeicher angewiesen. Deshalb sollten nur noch Stauseen, Wasserstoffspeicher, Akkus und die Netzinfrastruktur finanziell gefördert werden. Die Solarstromgewinnung ist heute schon zu günstig, da die Sonne gratis scheint und der Billigstrom den Weiterausbau behindert.

Elias
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Crocc hat am 29.10.2017 11:07

Crocc hat am 29.10.2017 11:07 geschrieben:

Die Fotovoltaik hat sicher Fortschritte gemacht und wird günstiger. Sie erzeugt aber keine Bandernergie und ist deshalb auf riesige Ausgleichsspeicher angewiesen. Deshalb sollten nur noch Stauseen, Wasserstoffspeicher, Akkus und die Netzinfrastruktur finanziell gefördert werden. Die Solarstromgewinnung ist heute schon zu günstig, da die Sonne gratis scheint und der Billigstrom den Weiterausbau behindert.

 

Stromspeicher

Druckluftspeicher in den Schweizer Alpen

Nach der Annahme des Energiegesetzes ist unbestritten, dass die Energiespeicherung in der Schweiz stark ausgebaut werden muss. Es ist allerdings noch unklar, wie stark die Kapazitäten einzelner Speicherformen vergrössert werden müssen und welche Speicherverfahren sich in den kommenden Jahrzehnten auf dem Markt durchsetzen werden können.

https://www.google.ch/url?sa=t&rct=j&q=&esrc=s&source=web&cd=2&ved=0ahUK...

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Uber baut fliegende Taxis mit Hilfe der Nasa

Technologie

Fliegende Taxis in Los Angeles - diesen Plan will Uber bis 2020 umsetzen. Den Weg dafür ebnen soll eine Kooperation mit der Raumfahrtbehörde Nasa, die Uber neu bekannt gab.

Lange war keine erhabenere Institution denkbar als die Nasa. Mit der Mondlandung hatte sie Geschichte geschrieben, einen Menschheitstraum erfüllt. Man begegnete ihren Vertretern nicht mit Respekt, sondern mit Ehrfurcht.

Doch dann fassten einige Milliardäre den Plan, günstigere Raketen zu bauen. Elon Musk, Jeff Bezos und Richard Branson heissen die Querulanten, die Raumfahrt zur Sache der Privatwirtschaft machten. Vor allem, seit US-Präsident Barack Obama 2010 eine erneute Mondmission gestrichen hatte.

Uber und Nasa bauen fliegende Taxis

Kein Wunder also, agiert die Nasa auch in anderen Bereichen. Die US-Raumfahrtbehörde kooperiert neu mit Uber, um fliegende Taxis in die US-amerikanischen Städte zu bringen. Das gab Uber-Produktchef Jeff Holden am Mittwoch auf dem Web Summit in Portugal bekannt.

Die Pläne für fliegende Taxis sind seit Herbst 2016 bekannt, als Uber ein Whitepaper in der Sache publizierte, wie handelzeitung.ch berichtet hatte. Im Frühjahr wurde das Unternehmen konkreter: Bis 2020 sollen Testflugzeuge in Dallas und Denver fliegen.

Ab 2020 in Los Angeles geplant

Jetzt kommt laut CPO Jeff Holden noch Los Angeles hinzu. Dort sollen die futuristischen elektrischen Senkrechtstarter von Uber ab 2020 Verbindungen zwischen vier Hubs in der Stadt anfliegen. Unter dem Namen «Uber Air» werde der Service lanciert, mit dem Kunden per Knopfdruck eines der Fluggeräte ordern könnten. In Los Angeles mache der Start besonders viel Sinn, weil die Stadt besonders unter Parkplatzmangel und Stau leide.

Bis dahin sind allerdings noch viele regulatorische Hürden zu überwinden, wie auch Holden zugesteht. «Gerade vor diesem Hintergrund macht die Kooperation mit der Nasa Sinn, um den Markteintritt möglichst bald zu schaffen.»

Geteilte Kosten

Auch beim geplanten Preis zeigt Uber Ehrgeiz: «Der Preis wird niedriger sein als die Kosten für das eigene Auto», sagt Holden. Einen genauen Rahmen nannte er nicht, aber es sei angedacht, dass mehrere Kunden mit dem gleichen Weg ein Vehikel teilten. «So teilen wir auch die Kosten.»

Uber ist dabei nicht der einzige Hersteller, der an fliegenden Autos bastelt. Airbus hat dafür ebenfalls Pläne. Google-Mitgründer Larry Page finanziert Projekte von Aerospace. Und in der Slowakei hat ein Start-up das «Aeromobil» zur Produktionsreife gebracht.

Die Initiative von Uber wird verstärkt in einer Zeit, in der das Unternehmen sich neu findet. Der neue Uber-Chef Dara Khosrowshahi hat eine neue Unternehmenskultur ausgerufen. Er will damit die Probleme mit Sexismus und grobschlächtigem Konkurrenzkampf am Arbeitsplatz überwinden. Khosrowshahi sagte laut sda, Uber lasse jetzt die Zeit des «Wachsens um jeden Preis» hinter sich und wolle «verantwortungsvolles Wachstum» anstreben.

http://www.handelszeitung.ch/unternehmen/technologie/uber-baut-fliegende...

 

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