10 mysteries van onze wereld die eindelijk door de wetenschap zijn opgelost

Wetenschappers zijn al jaren verbijsterd door de mysteries van onze wereld, van gigantische bewegingen onder de oceaan tot hoe de oceanen zelf zijn ontstaan. Vandaag hebben we de antwoorden op enkele van deze vragen.

Aanbevolen foto credit: Pirate Scott

10De zeilende stenen van het geheim van Death Valley

Foto credit: Lgcharlot / Wikimedia

Vanaf de jaren veertig tot voor kort vormde de Racetrack Playa, een droog meerbed met een vlak oppervlak in het Death Valley National Park, het decor voor een "zeilstenen" -mysterie waardoor mensen hun hoofd krabden. Met jaren of zelfs decennia tussen elk verschijnsel leek een onzichtbare kracht honderden rotsen over de grond te verplaatsen op hetzelfde moment, waardoor lange parallelle sporen in de gedroogde modder achterbleven. Deze varende stenen wogen tot 300 kilogram (700 lb) elk.

Niemand had de stenen zelfs maar in beweging gezien zover wetenschappers wisten. Dus een team van Amerikaanse onderzoekers besloot in 2011 te onderzoeken. Ze installeerden time-lapse camera's en een weerstation om windstoten te meten. Vervolgens installeerden ze bewegingsgeactiveerde GPS-volgeenheden in 15 kalkstenen rotsen en zetten ze op de playa.

Het kan een decennium of langer duren voordat er iets is gebeurd, maar ze hebben geluk gehad. In december 2013 was het team daar persoonlijk toen de stenen zeilden - en het mysterie was opgelost.

Zware regen en sneeuw hadden 7 centimeter (3 in) water op de playa achtergelaten. Het bevroor 's nachts tot dunne ijsplaten die uiteenliepen in grotere zwevende panelen onder de middagzon. Lichte wind van ongeveer 15 kilometer (10 mijl) per uur was nodig voor het opgehoopte ijs om de rotsen over de playa te duwen, sporen achterlatend in de modder onder het ijskoude oppervlak. De paden werden maanden later zichtbaar toen het meerbed verdroogde.

De rotsen zullen alleen bewegen als de omstandigheden perfect zijn. Niet te veel wind, zon, water of ijs. Ook niet te weinig. "Het is mogelijk dat toeristen dit hebben meegemaakt zonder het te beseffen", zegt onderzoeker Jim Norris. "Het is echt moeilijk om te peilen dat een steen in beweging is als alle rotsen eromheen ook bewegen."

9 Hoe giraffen rechtop blijven op hun benige benen

Giraffen wegen ongeveer 1.000 kilogram (2.200 lb) maar hebben ongelooflijk dunne beenbotten voor hun formaat. Toch zakken ze niet in of lijken ze gewond te raken.

Om erachter te komen waarom onderzoekers van het Royal Veterinary College getest giraffe ledematen geschonken uit de Europese Unie dierentuinen. De ledematen waren van dieren die in gevangenschap waren gestorven aan natuurlijke oorzaken of die waren geëuthanaseerd. De onderzoekers plaatsten de ledematen in een onbuigzaam frame en gebruikten vervolgens massa's tot 250 kilogram om het gewicht van een giraf op de poten te simuleren. Elk ledemaat bleef stabiel en rechtop zonder enig probleem. De benen van de giraf zouden zelfs nog grotere krachten met succes kunnen verdragen.

De reden hiervoor is een opschortend ligament (fibreus weefsel dat botten bij elkaar houdt) dat zich in een gleuf bevindt die de lengte van beengraten in een giraf doorloopt. Deze beenbotten zijn vergelijkbaar met het middenvoetbeen in een menselijke voet en het metacarpale bot in een menselijke hand. Maar in een giraffe zijn deze botten veel langer.

Het opschortende ligament genereert op zichzelf geen kracht. Het biedt alleen passieve ondersteuning omdat het elastisch weefsel is, geen spierweefsel. Dat vermindert vermoeidheid voor het dier omdat het zijn spieren niet zo veel hoeft te gebruiken om zijn gewicht te dragen. Dit ligament beschermt ook de voetgewrichten van de giraf en voorkomt het instorten van de voeten.

8De zingende zandduinen

Er zijn 35 bekende zandduinen die een luid gerommel uitzenden dat klinkt als het lage kreunen van een cello. Het geluid kan wel 15 minuten duren en kan tot 10 kilometer (6 mijl) ver weg reizen. Sommige duinen zingen af ​​en toe, anderen dagelijks. Het gebeurt wanneer zandkorrels deze bijzondere duinen afglijden.

Aanvankelijk dachten wetenschappers dat de tonen afkomstig waren van trillingen in de ondergrondse lagen van de duinen. Maar onderzoekers ontdekten dat ze het geluid in een lab konden recreëren door zand van een helling omlaag te laten glijden. Dat bewees dat het zand, niet de duin, zong. Het geluid kwam van de trillingen van de korrels zelf terwijl ze door de duin of een hellende labconstructie liepen.

Vervolgens onderzochten de onderzoekers waarom sommige zingende zandduinen meerdere bankbiljetten tegelijkertijd produceerden. Ze bestudeerden hiervoor zand uit twee duinen - één in het zuidwesten van Marokko en de andere in het zuidoosten van Oman.

Het Marokkaanse zand produceerde altijd geluid op ongeveer 105 Hertz, wat vergelijkbaar is met een G-scherpte van twee octaven onder het midden C. Het Omani-zand produceerde een reeks van negen tonen, van ongeveer F-scherp tot D, met frequenties van 90 tot 150 Hertz .

De onderzoekers ontdekten dat de grootte van de korrels verantwoordelijk was voor de toonhoogte van de biljetten. De Marokkaanse korrels hadden allemaal dezelfde grootte, 150-170 micron (0.006-0.0065 in). Ze klonken consequent als een G-sharp. Maar de Omani-korrels varieerden van 150 tot 310 micron in grootte (0,006-0,012 inch), wat goed was voor hun bredere bereik van negen tonen. Toen wetenschappers enkele van de Omaanse korrels op grootte isoleerden, trilde hun smallere bereik op dezelfde frequentie om hetzelfde biljet te produceren.

De snelheid van het bewegende zand was ook een factor. Toen de korrels bijna allemaal in grootte waren, bewogen ze met dezelfde snelheid en produceerden consistent dezelfde toonhoogte. Wanneer de korrels in grootte varieerden, bewogen ze zich met verschillende snelheden, waardoor een groter aantal tonen werd veroorzaakt.

Maar wetenschappers begrijpen nog steeds niet waarom deze tonen klinken als muziek. Hun theorie is dat de trillingen van de bewegende korrels synchroon lopen, waarbij lucht samengedrukt wordt als het diafragma in een luidspreker.

7De homing duif Bermudadriehoek

Dit mysterie begon in de jaren zestig, toen een professor van de Cornell University het opmerkelijke vermogen van postduiven bestudeerde om hun weg naar huis te vinden vanaf locaties die ze tot nu toe niet kenden.Hij liet de duiven los van verschillende locaties in de staat New York. Ze deden het allemaal prima, behalve vogels die waren vrijgelaten uit Jersey Hill. Die duiven verloren bijna elke keer. Op 13 augustus 1969 vonden ze hun weg naar huis vanaf Jersey Hill, maar om de andere tijd leken ze gedesoriënteerd en vlogen willekeurig rond. De professor kon niet verklaren waarom dat gebeurde.

Dr. Jonathan Hagstrum van de US Geological Survey denkt dat hij het mysterie misschien heeft opgelost, hoewel zijn theorie controversieel is. "De manier waarop de vogels navigeren, is dat ze een kompas gebruiken en dat ze een kaart gebruiken. Het kompas is meestal de positie van de zon of het magnetisch veld van de aarde, "zei hij. "Ze gebruiken geluid als hun kaart ... en dit zal hen vertellen waar ze zijn ten opzichte van hun huis."

Hagstrum gelooft dat de duiven gebruik maken van infrageluid, laagfrequent geluid dat onhoorbaar is voor mensen. Zoals we eerder al hadden besproken, is dat type geluid mogelijk gebruikt in oude soundscapes om de mentale toestanden van onze voorouders te veranderen wanneer ze deelnamen aan religieuze ceremonies.

De vogels gebruiken mogelijk infrageluid (dat in dit geval wordt gegenereerd door kleine trillingen op het aardoppervlak van diepe oceaangolven) als een richtbaken. Toen de vogels verloren gingen op Jersey Hill, zorgden temperatuur en wind ervoor dat het infrageluidsignaal hoog in de atmosfeer kwam. De duiven konden het niet op de grond voelen. Maar op 13 augustus 1969 waren de temperatuur en windomstandigheden perfect. Dus de duiven konden het infrageluid horen en hun weg naar huis vinden.

6De unieke oorsprong van de enige actieve vulkaan van Australië

Australië heeft slechts één actief vulkanisch gebied, dat 500 kilometer (300 mijl) van Melbourne tot Mount Gambier verlengt. In de afgelopen vier miljoen jaar zijn er ongeveer 400 vulkanische gebeurtenissen geweest, met de laatste uitbarsting ongeveer 5.000 jaar geleden. Wetenschappers waren verbijsterd over wat deze uitbarstingen veroorzaakte in een deel van de wereld dat anders bijna geen vulkanische activiteit heeft.

Nu hebben onderzoekers het mysterie opgelost. De meeste vulkanen op aarde komen voor aan de randen van tektonische platen, die constant kleine afstanden (in centimeters per jaar) op de mantel van de aarde verplaatsen. Maar in Australië veroorzaken variaties in de dikte van het continent stroom in de mantel eronder om warmte naar de oppervlakte te trekken. Gecombineerd met de noordwaartse drift van Australië op 7 centimeter (3 in) per jaar, evolueerde er een hotspot in het gebied, waardoor er magma ontstond.

"Er zijn ongeveer 50 andere op dezelfde manier geïsoleerde vulkanische gebieden over de hele wereld, waarvan we er nu enkele kunnen uitleggen", zegt Rhodri Davies van de Australian National University.

5De vissen die gedijen op een opruimingssite van het superfonds

Fotocredit: Terrapin83 / Wikimedia

Van de jaren 1940 tot de jaren 1970, fabrieken gedumpt polychloorbifenylen (PCB's) als afval in New Bedford Harbor in Massachusetts. Het Environmental Protection Agency verklaarde de haven tot een opruimingssite voor het Superfund omdat de hoeveelheid PCB-vervuiling meer dan vier keer zo groot was als veilig werd geacht. Maar de haven is ook de thuisbasis van een biologische puzzel die onderzoekers mogelijk eindelijk hebben opgelost.

In het midden van dergelijke giftige vervuiling, heeft Atlantic killifish gedijen in New Bedford Harbor. Een soort van prooivis, killifish blijft in hun wateren binnen een paar honderd meter van hun geboorteplaats gedurende hun hele leven.

Normaal gesproken, wanneer een vis PCB's verteert, worden sommige van de gemetaboliseerde chemicaliën giftiger voor de vissen dan de initiële PCB's. Maar killifish heeft een schakelaar op dit genetische pad omgedraaid, waardoor de gemetaboliseerde toxines niet meer gevormd worden. Ze hebben zich aangepast aan PCB-vervuiling, maar sommige wetenschappers geloven dat deze genetische verandering de mishandeling gevoeliger kan maken voor de schadelijke effecten van andere verontreinigende stoffen. Het is ook mogelijk dat deze vissen niet in een gezonde omgeving kunnen leven als het water wordt schoongemaakt.

Killifish is een prooi voor gestreepte baars, blauwbaars en andere vissen die we eten. Dus ook al lijken de mishandelaars immuun voor PCB-toxines, ze kunnen die verontreinigende stoffen in de voedselketen helemaal naar ons doorgeven.

4 Hoe onderwater golven worden geproduceerd

Onderwatergolven, ook wel interne golven genoemd, blijven onder het oceaanoppervlak, verborgen voor ons zicht. Ze heffen het oppervlaktewater van de oceaan enkele centimeters op, waardoor ze moeilijk te detecteren zijn, behalve via de satelliet. De grootste interne golven verschijnen in de Straat van Luzon, tussen Taiwan en de Filippijnen. Ze kunnen 170 meter (560 voet) torenen en bewegen over grote afstanden slechts een paar centimeter per seconde.

Wetenschappers denken dat we moeten begrijpen hoe deze golven worden gegenereerd, omdat ze een belangrijke bijdrage kunnen leveren aan de wereldwijde klimaatverandering. Interne golven vermengen het minder zoute, warmere bovenwater van de oceaan met zijn zouter, kouder, lager water. Ze drijven grote hoeveelheden zout, warmte en voedingsstoffen door de oceaan. Het is de belangrijkste manier waarop warmte wordt overgedragen van de bovenste oceaan naar de lagere wateren.

Wetenschappers willen al lang het mysterie oplossen van hoe de enorme interne golven in de Straat van Luzon worden gegenereerd. Ze zijn moeilijk te zien in de oceaan, hoewel instrumenten het verschil in dichtheid tussen een interne golf en het omringende water kunnen detecteren. Niettemin besloten wetenschappers hun tests uit te voeren in een golftank van 15 meter (50 voet). De interne golven werden gegenereerd door koud bodemwater over twee richels op de gesimuleerde zeebodem te duwen. Het lijkt erop dat deze enorme interne golven worden veroorzaakt door de afstand van de bergkammen in de Straat van Luzon, niet door een functie op een bergrug zoals een hoge berg.

"Het is een belangrijk ontbrekend stukje van de puzzel in klimaatmodellering", zegt Thomas Peacock van MIT. "Op dit moment kunnen mondiale klimaatmodellen deze processen niet vastleggen.Je krijgt een ander antwoord ... als je geen rekening houdt met deze golven. "

3Waarom Zebras strepen heeft

Er zijn veel theorieën over waarom zebra's strepen hebben. Sommigen denken dat de strepen fungeren als camouflage of als een manier om roofdieren te verwarren. Anderen geloven dat de strepen zebra's helpen lichaamswarmte te regelen of hun partners te kiezen.

Wetenschappers van de Universiteit van Californië in Davis besloten om het antwoord te vinden. Ze bestudeerden waar de soorten (en ondersoorten) van zebra's, paarden en ezels leefden. Ze verzamelden informatie over de kleur, locatie en grootte van strepen op de lichamen van de zebra's. Vervolgens brachten ze de locaties van tseetseevliegen en tabaniden in kaart, zoals paardvliegen en hertenvliegen. Een paar andere variabelen, wat statistische analyse en voila. Ze hadden hun antwoord.

"Ik was onder de indruk van onze resultaten", zei onderzoeker Tim Caro. "Keer op keer was er meer streling op delen van het lichaam in die delen van de wereld waar er meer ergernis was van bijtende vliegen."

Zebra's zijn kwetsbaarder voor bijtende vliegen omdat hun haar korter is dan dat van vergelijkbare dieren zoals paarden. Deze bloedzuigende vliegen kunnen dodelijke ziekten meedragen, dus het is belangrijk voor zebra's om dit risico te vermijden.

Andere onderzoekers van de Universiteit van Zweden vonden dat vliegen zebrastrepen vermijden omdat ze de juiste breedte hebben. Als ze breder waren, zouden de zebra's niet worden beschermd. In die studie werden meer vliegen aangetrokken door zwarte oppervlakken, minder door witte oppervlakken en de minste door strepen.

2Het uitsterven van de massa van ongeveer 90 procent van de soorten van de aarde

Ongeveer 252 miljoen jaar geleden, werd ongeveer 90 procent van de soorten op onze planeet weggevaagd in het einde-Perm-uitsterven, ook wel bekend als de "Grote Stervende", de ergste uitroeiing van de massa op Aarde. Het is een oude whodunit, met verdachten variërend van asteroïden tot vulkanen. Maar het blijkt dat de moordenaars niet kunnen worden gezien zonder een microscoop.

Volgens MIT-onderzoekers was de boosdoener een eencellige microbe genaamd Methanosacina die koolstofverbindingen eet en methaan als afval produceert. Deze microbe bestaat vandaag in vuilstortplaatsen, oliebronnen en het lef van koeien. In de Perm-periode geloven wetenschappers Methanosacina onderging een genoverdracht van een bacterie die dat toestond Methanosacina om acetaat te verwerken. Zodra dat gebeurde, kon de microbe grote stapels organisch materiaal gebruiken dat acetaat bevatte dat op de oceaanbodem zat.

De bevolking van de microben explodeerde, spuwde enorme hoeveelheden methaan in de atmosfeer en verzuurde de oceaan. De meeste planten en dieren op het land kwamen om, samen met vissen en schaaldieren in de zee. Maar de microben zouden nikkel nodig hebben gehad om zich zo wild te vermenigvuldigen. Op basis van hun sedimentanalyse geloven de onderzoekers dat Siberische vulkanen de grote hoeveelheden nikkel uithakken die de microben nodig hebben.

"Ik zou zeggen dat het uitsterven van het eind-Perm het dierlijkste dierleven is dat ooit volledig is weggevaagd, en dat het misschien al heel dichtbij is gekomen", zegt onderzoeker Greg Fournier. "Veel, zo niet de meeste, van de overlevende groepen van organismen bleven nauwelijks hangen, met slechts een paar soorten die het doormaakten, velen waarschijnlijk door toeval."

1De oorsprong van de oceanen van de aarde

Water bedekt ongeveer 70 procent van het oppervlak van onze planeet. Aanvankelijk geloofden wetenschappers dat de aarde droog was, met een gesmolten oppervlak gecreëerd door de impact van andere objecten uit de ruimte. Botsingen met asteroïden en natte kometen brachten vermoedelijk veel later water naar onze planeet. "Sommige mensen hebben betoogd dat alle watermoleculen die aanwezig waren als de planeten zich vormden, verdampt of de ruimte in zouden zijn geblazen," zei geoloog Horst Marschall. "[Wetenschappers dachten dat] oppervlaktewater zoals het vandaag op onze planeet bestaat, veel later moet zijn gekomen - honderden miljoenen jaren later."

Maar een nieuwe studie toont aan dat de aarde water op het oppervlak had toen het zich vormde, genoeg om het leven eerder te laten evolueren dan oorspronkelijk werd gedacht. Hetzelfde kan gelden voor andere planeten in ons innerlijke zonnestelsel voordat hun omgeving vijandig werd.

Om te bepalen wanneer water op aarde arriveerde, vergeleken onderzoekers twee sets meteorieten. De eerste set, koolstofhoudende chondrieten, zijn de oudste meteorieten ooit geïdentificeerd. Ze ontstonden rond dezelfde tijd als onze zon, voordat enige planeten zich ontwikkelden. De tweede reeks meteorieten wordt verondersteld afkomstig te zijn van Vesta, een grote asteroïde die zich ongeveer 14 miljoen jaar na het ontstaan ​​van ons zonnestelsel in hetzelfde algemene gebied als de aarde vormde.

De twee soorten meteorieten delen dezelfde chemie en bevatten veel water. Om die reden geloven de onderzoekers dat de aarde met water op het oppervlak gevormd is van de koolstofhoudende chondrieten ongeveer 4,6 miljard jaar geleden.