10 merkelige jordiske mysterier som vi endelig forstår

Hver dag konfronterer planeten oss med både store og små puslespill. Svarene på noen av disse mysteriene kan redde liv, men oftere enn ikke, viser de minst kritiske hemmelighetene seg å være de mest interessante.

10Hvordan alligatorer beveger seg stille gjennom vann

Med knapt rippel for å gi dem borte, flytter alligatorene grasiøst gjennom vannet om de dykker, surfer eller ruller rundt. Men de har ikke flippers eller finner som fisk eller andre akvatiske dyr, så hvordan oppnår de sine ekspert manøvrer?

Som flypiloter bruker de kontroller for å justere stillingen. Men for en alligator er disse kontrollene spesielle muskler som forandrer posisjonen til lungene i kroppens hulrom. Gassene i lungene virker som en intern flotasjonsenhet. Ved å bruke disse musklene, kan en alligator skifte lungene mot halen for å dykke, mot hodet til overflaten, og mot riktig side for å rulle i vannet. Alligatorer bruker også sine haler for å hjelpe dem å rulle.

Som forsker T.J. Uriona sa, "Det kan være at i stedet for disse musklene som oppsto for å puste, oppsto de for å bevege seg rundt i vannet og senere ble kooptisert for å puste."

9Hvor naturlig buer ødelegger tyngdekraften

Selv om naturlige formasjoner som sandsteinsbuer og alkove ofte ser ut til å tåle tyngdekraften, får de faktisk sin styrke fra tyngdekraften. Som vind og vann eroderer vekk på fjellet, styrkes kornene i den nedre delen av formasjonen ved at man holder mer vekt fra toppen. I hovedsak er kornet av sand forgrening fra tyngdekraften-indusert stress.

Mens noen typer sandstein inneholder sementerende mineraler, fant forskere fra Tsjekkia at disse mineralene ikke må være til stede for sandsteinpartiklene å binde seg. Faktisk eroderer sementeringsmineraler også vind og vann. Uavhengig av typen erosjon eller tilstedeværelsen av sementerende mineraler, ser det ut til at vertikal stress er den viktigste faktoren for å gjøre sandstein mer motstandsdyktig mot erosjon og skape fantastiske naturskulpturer.

For å illustrere konseptet brukte forskere eksemplet på en tørr murvegg. "Det er lett å trekke ut murstein fra toppen av veggen, men vanskelig å trekke murstein fra bunnen, som den er lastet," sa geologen Jiri Bruthans. Nesten som en menneskeskulptør, bruker naturen vind og vann som verktøy for å eliminere overflødig materiale og avsløre den innebygde formen i steinen, som faktisk er skapt av vekt og tyngdekraft.

8Hvordan planter er beskyttet mot solbrenthet

Selv om planter trenger å absorbere lys fra solen for å lage mat gjennom fotosyntese, kan ultrafiolett stråling fra Solen skade en plantes DNA og stoppe den fra å vokse. På den måten er solbrenthet potensielt like farlig for planter som for mennesker. Men planter kan ikke skumme seg med solkrem som vi kan. I stedet produserer de spesielle molekyler som kalles synapatestere som transporteres til bladene for å forhindre ultraviolett-B (UV-B) stråling fra å trenge inn i de ytre lagene og brenne anlegget.

En bestemt slags synapat ester, sinapoylmalat, absorberer hele spektret av UV-B-stråling for å forhindre skade på plantens DNA. Selv om disse UV-B bølgelengder er de samme som ødelegger menneskelig DNA, har forskerne ikke tenkt å legge sinapoylmalat til sollys for mennesker. De tror at kanelene vi allerede bruker i våre solkrem, er like effektive. I stedet tror forskere at denne informasjonen skal brukes til å utvikle planter som tåler de større strålingsnivåene som kan følge med global oppvarming.

7 Den vel-negative molekylen

De fleste av oss kjenner til de åtte vanligste blodtypene: A, B, AB og O, som hver kan være negative eller positive for Rhesus D-antigenet. Men i virkeligheten er det millioner av blodsorter. Under blodtransfusjon, hvis du får en type blod med et antigen som du ikke har, kan du få en farlig, muligens dødelig, immunreaktjon mot det infiserte blodet.

På begynnelsen av 1950-tallet oppdaget legene en sjelden blodtype - Vel-negativ - som forårsaker voldelig avvisning av blodtransfusjoner. Omtrent 1 av 2500 mennesker i Europa og Nord-Amerika har det. Men det tok 60 år for leger å finne molekylet, et protein som heter SMIM1, som skapte den velnegative blodtypen og utviklet to raske DNA-baserte tester for å identifisere den. Disse testene kan gjøres om få timer. "Det er vanligvis en krise når du trenger en transfusjon," sa Bryan Ballif fra University of Vermont. "For de sjeldne, velnegative personer som trenger blodtransfusjon, er dette en potensielt livreddende tidsramme."

6Hvor å lage den perfekte Popcorn

Gjennom høyhastighets bildebehandling og termodynamisk analyse bestemte forskerne seg for å undersøke hvordan popcorn hopper, hvor den popping lyden kommer fra, og hvilken temperatur vil produsere de mest poppede kjernene. De fant at temperaturen er den avgjørende faktoren. Når kjernen er oppvarmet, blir fuktigheten inne i kjernen til vanndamp og ekspanderer mot skroget, som deretter bryter ned i en rød, hvit flake.

Ifølge forskerne fant de franske forskerne at 180 grader Celsius er den perfekte temperaturen for å poppe mest mais. Nedenfor vil færre kjerne pope. Når den kritiske temperaturen er nådd, stikker et bein ut av kornet. Når benet varmes opp, hopper det inn i luften. Men i stedet for en rakett-effekt, utfører kjernen en manøvre som en løpende gymnast som setter en somersault.

Selv om den plutselige utgivelsen av trykksatt vanndamp ikke fører til at kjernen hopper, skaper den "pop" vi hører.Forskerne sørget for at lyden ikke kommer fra skrogbrudd eller flaken som rammer platen. I stedet fant de at flaken blir en akustisk resonator når det interne trykket faller, som popen fra en champagneflaske når korken blir fjernet.

5Hvorfor gorillaer spiser råtnende tre

Gorillas vil tygge på forfall av tre til tannkjøttet bløder, i noen tilfeller. De kan også slikke forfallstømmer og trepotter, ofte tilbake hver dag for å gjøre dette. I begynnelsen trodde mystifiserte forskere at rottingstreet fungerte som medisin for å berolige dyrenes mage eller å drepe parasitter, men årsaken viste seg å være enda mer bisarre.

Etter å ha sett 15 goriller i Bwindi Impenetrable National Park i Uganda, spiser dekkende tre, samler forskere ved Cornell University prøver av treet som dyrene hadde spist, samt tre som gorillene hadde unngått. De samlet også andre eksemplarer fra gorillaens dietter. Ved å analysere alle disse prøvene oppdaget forskerne at rottingstreet ga mer enn 95 prosent av en gorillas diett natrium, selv om det bare var 4 prosent av mengden mat spist.

Noen aper, sjimpanser og lemurer har også blitt observert å spise tre. Det virker som dyrene instinktivt søker etter natriumkilden hvis kroppene trenger det. Dette betyr ikke nødvendigvis at de vet at ved er en god kilde til natrium, men det betyr at de kan oppdage når det er til stede, sier Alice Pell fra Cornell University. Dyrene kan ha lært hva de skal spise gjennom prøving og feiling.

4Hvem forårsaket Islands trollkrigspiller

Ifølge lokallegenden ble de hule steinstolpene i Skaelingerdalen på Island dannet av sint troll som kastet dem på hverandre. Hver av de 40 pilene er litt over 2,4 meter høy og 1,5 meter bred.

Selv om denne forklaringen av disse merkelige utseendeformasjonene er morsom, fant vulkanologer fra universitetet i Buffalo at de sannsynligvis kom fra samspillet mellom vann og lava på land for lenge siden. Ifølge forskernes teori ble lava fra Laki vulkanutbrudd fra 1783 (Laki bildet over) til slutt blokkert fra å gå gjennom Skafta River Gorge, slik at smeltet stein smidd gjennom daler som Skaelinger i stedet. Med bakken bli varm, steg dampen som geysere fra hull i lava. Så, da mer lava strømmet rundt de dampkolonnene, ble den smeltede klippen til slutt avkjølt for å danne hule søyler. Hele prosessen tok sannsynligvis ikke mer enn noen få dager.

"Normalt, når vi tenker på lava som kommer i kontakt med vann, tenker vi på at vannet blinker til damp og forårsaker en eksplosjon," sa volcanologen Tracy Gregg. "Her er et eksempel hvor ... du kunne har stått der og så på det."

3 Hvor Christmas Island Seamounts kom fra

Over 50 massive undervannsbjerge, eller "seamounts", er spredt gjennom et område på 1 million kvadratkilometer (417 000 mi) av det nordøstlige indiske hav som kalles Christmas Island Seamount Province. Forskerne hadde vært forvirret av opprinnelsen til disse seamountene, hvorav noen stiger opp til 4,5 kilometer (3 mi) høye. De ble ikke dannet av hotspots i mantelen eller bruddene i havskorpen, som skjedde med seamounts i andre deler av verden. I stedet matchet deres signaturer de nordvestlige australske bergarter.

Fra denne informasjonen og rekonstruksjonen av tektoniske plater oppdaget geokemister fra Universitetet i Kiel at disse seamounts dannet fra bergarter som ble resirkulert da Gondwana, et gammelt superkontinent, begynte å splitte fra for å danne Det indiske hav for 150 millioner år siden. Samtidig skyllet bunnen av Gondwana-skorpen av og ble oppvarmet når den blandet med det øvre kappe. Da ble det trukket tilbake til overflaten.

"Da [Indian Ocean's spredningssenter] passerte over dette området, sukket det i hovedsak de kontinentale biter og stykker opp igjen," sa geokemisten Kaj Hoernle. "Fordi disse stykkene har mer flyktig innhold (som vann og karbondioksid), produserte de mer smeltet materiale enn det normale øvre kappe, og dannet sømmer i stedet for den normale havskorpen."

2 Hvorfor er vi lurt av kroppsdobler

Stunt dobler på TV og i filmer lurer oss på å tro at vi ser vår favoritt TV eller filmstjerne på grunn av en hjernemekanisme som stabiliserer vår oppfatning for å hjelpe oss med å overleve. Våre sinn perceptuelt "trekker" oss mot ansikter vi har sett i løpet av de siste 10 sekundene; ellers ville folk se helt annerledes ut mot oss hver gang de flyttet hodet eller belysningen på ansiktene deres endret seg. Dette ville gjøre oss "blinde" til selv de mest kjente venner og slektninger og resultere i visuelt kaos.

Imidlertid fungerer dette samme perceptive trikset, kjent som "kontinuitetsfeltet", også i revers for å få oss til å feile to helt forskjellige former eller ansikter som identiske. Kontinuitetsfeltet morphs står overfor oss ved å anta at nyere bilder ikke har endret seg så mye. Forskere testet dette ved å vise studiedeltakere et målbilde, deretter en annen rask serie bilder på en skjerm. Når du ble bedt om å finne en kamp for målbildet, valgte de fleste ikke en duplikat. I stedet valgte de et bilde som kombinerer de to siste målbildene. Det betyr at hjernen deres ikke gikk for nøyaktighet, men for en blanding av de nyeste bildene.

Kontinuitetsfeltet er avgjørende for å stabilisere vår visjon. "Hvis verden var ustabil, ville det svinge i utseende.Vi ville ha dobbelt-tar hele tiden, og med alt-med kopper, med briller, med barna våre, "sa psykologen David Whitney. "Tenk deg hvor forstyrrende det ville være."

1 Hvorfor Guinness Bubbles Sink

Det skjer ikke hver gang, men når det gjør, gjør det et flott festtrick: Noen ganger går boblene i et glass Guinness ned når vi forventer at de skal gå opp. Kjemikere fra Stanford University og University of Edinburgh bestemte seg for å finne ut hvorfor. Det viser seg at boblene i midten av glasset går opp. Men som væsken sirkulerer fra midten av glasset mot sidene og nedover, trekker den boblene ned med dem.

Svaret viser seg å være veldig veldig enkelt, forklarte Stanford professor Richard Zare. "Det er basert på ideen om hva som går opp må komme ned. I dette tilfellet går boblene lettere i midten av ølglasset enn på sidene på grunn av slitasje fra veggene. Når de går opp, øker de øl, og ølet må spole tilbake, og det gjør det. Den løper ned på sidene av glasset som bærer boblene - spesielt små bobler - med den nedover. Etter en stund stopper det, men det er egentlig ganske dramatisk og det er lett å demonstrere. "

Karbondioksidet i mange andre øl er mer sannsynlig å oppløse i væsken. Derfor trodde mange mennesker, inkludert noen forskere, at nitrogenet i Guinness-bobler eller glassets form var grunnen til at Guinness-bobler gikk ned. Men Stanford-forskerne fant at det kan forekomme med væske i en rekke forskjellige glassformer.