Vitenskapens aller største ønsker for 2020-tallet

Solbensin, utryddelse av malaria og en teori om alt – les forskerne høyeste ønsker for det tiåret vi nå går inn i.

Solbensin, utryddelse av malaria og en teori om alt – les forskerne høyeste ønsker for det tiåret vi nå går inn i.

CERN

Fysikernes ønskeliste

James Webb-teleskopet finner liv på jorda 2.0

Satellitten TESS jakter på nå på beboelige steinplaneter ved sollignende stjerner i nabolaget vårt, og fra 2021 skal romteleskopet James Webb lete etter liv på de mest lovende kandidatene.

Romteleskopet kan finne tegn til liv ved å registrere spektra av steinplanetenes atmosfærer.

Når gjenskinnet fra stjernen og varmestrålingen fra planeten passerer atmosfæren, absorberer ulike molekyler ulike bølgelengder av lys.

Dermed kan astronomene se hva atmosfæren består av. Hvis atmosfæren for eksempel inneholder mye oksygen, kan det være tegn på at planeten er et hjem for planter.

Et annet tegn på liv er metan, som på jorda produseres av bakterier og drøvtyggere.

Jordlignende planet

Jordlignende steinplaneter blir hovedmålet for romteleskopet James Webb.

© Shutterstock

Gåten om mørk energi blir løst

I 1998 oppdaget astronomer at fjerne supernovaer lyste mye svakere enn de hadde trodd, sammenlignet med supernovaer som ligger nærmere oss.

Årsaken var at universet har utvidet seg stadig raskere de siste fem milliarder årene.

Universet udvider sig

© Roen Kelly/Discover Magazine

Universets historie

BIG BANG.

Universet utvider seg voldsomt for om lag 13,7 milliarder år siden.

INFLASJON

All energi og all materie slynges fra hverandre, og universet utvider seg raskere enn lysets hastighet.

AKSELERASJON

For fem milliarder år siden får mørk energi universets utvidelse til å akselerere.

Her er vi nå.

Akselerasjonen kan skyldes en mørk, frastøtende energi som romteleskopet WFIRST skal peile seg inn på.

WFIRSTs 2,4 meter brede hovedspeil har et synsfelt som er 100 ganger større en romteleskopet Hubble.

Derfor kan WFIRST observere langt flere supernovaer fra den gangen universets utvidelse begynte å skyte fart.

WFIRST rumteleskopet

WFIRSTs 2,4 meter brede speil er koblet til et nærinfrarødt kamera.

© NASA

Gigantakselerator bekrefter teori

Alle galakser roterer så raskt at de ytterste stjernene ville bli slynget ut i alle retninger hvis de ikke hadde blitt holdt fast i banene sine av en stor, usynlig masse: mørk materie.

Tvillingpartikler er fysikernes beste kandidat til hva mørk materie består av, og derfor håper de å kunne produsere dem eksperimentelt i en ny gigantisk akselerator.

Future Circular Collider (FCC) skal etter planen være 100 kilometer i diameter og bygges i en underjordisk tunnel ved CERN i Genève.

Her vil den dundre sammen protoner med en energi som er sju ganger høyere enn Large Hadron Collider, LHC, makter.

Målet er å enten finne tvillingpartiklene eller utelukke at de finnes.

Tvillingene forutsies av superstrengteori, som forener de to grunnpilarene i moderne fysikk og astronomi: standardmodellen, som beskriver atomenes verden, og relativitetsteorien, som beskriver tyngdekraften, tiden og rommet.

Så hvis FCC finner tvillingpartiklene, vil det underbygge fysikernes grunnleggende teorier.

Legenes ønskeliste

Genspleiset mygg utrydder malaria

Hvert år dør over en million mennesker av malaria. Men nå har forskere genspleiset myggen, slik at de blir immune overfor malariaparasitten og ikke kan spre den fryktede sykdommen til mennesker.

Egenskapen er dominant, så hvis de genspleisede malariamyggene slippes ut i naturen og parer seg med ville mygg, vil alt avkommet være immunt overfor malariaparasitten.

I prinsippet kan de genspleisede myggene spre immuniteten mot parasitten til alle ville malariamygg i et område i løpet av bare noen tiår. Det vil utrydde den fryktede tropesykdommen.

Metoden er bare testet i laboratoriet, og strategien er derfor ikke uten risiko.

Hvis ett eller annet går galt, og genet begynner å oppføre seg på en uforutsett måte, kan ikke biologene begrense spredningen når de genspleisede myggene først er sluppet ut i naturen.

De lysende myggene har fått et resistensgen overfor malariaparasitten.

© A.A. James

Alle får kartlagt genomet sitt

Flere steder i verden kartlegger forskerne i dag individuelle genomer for store grupper. Blant annet på Island, der forskere har kartlagt genomene til tusenvis av mennesker.

Prosjektene skal avsløre de genetiske årsakene til folkesykdommer som kreft, demens og hjerte-kar-sykdommer.

I løpet av 2020-tallet kan nyfødte få kartlagt genomet sitt rett etter fødselen, noe som avslører hvilke sykdommer barnet står i fare for å bli rammet av i løpet av livet.

Hos voksne kan et personlig genom avklare hvor raskt en bestemt type medisiner blir omsatt, slik at dosen kan skreddersys til hver enkelt pasient.

Firmaet deCODE har kartlagt hele genomet hos 2636 islendinger.

© deCode Genetics

Kunstige kroppsdeler redder liv

Hvis du kommer til skade og mister en kroppsdel, kan du allerede nå få 3D-printet et kunstig øre eller nese av dine egne celler. Og reservedelene vil bare bli flere og bedre på 2020-tallet.

Blir armen amputert, kan du få en kunstig protese som styres med tankens kraft via en elektronisk kobling til nervesystemet.

Håndprotesene får til og med en følesans, med en naturlig fornemmelse av hva brukeren griper tak i. Det gjør det mye enklere å bruke protesene.

Dessuten har kinesiske og amerikanske forskere allerede printet minikopier av menneskelige nyrer og levere. Nyrene ble holdt i live i en næringsvæske i fire måneder. De beviste blant annet at de fortsatt kunne rense blodet.

Over de neste ti årene vil legene også kunne printe detaljerte nettverk av blodårer og celler, slik at nyrer og levere kan printes i naturlig størrelse og transplanteres til pasienter.

En gruppe ingeniører har skapt en hel kropp av proteser og kunstige organer.

© ANDREW COWIE/AFP/Ritzau Scanpix

Genene våre leverer kuren mot kreft

En ny form for immunterapi kan revolusjonere behandlingen av kreft. Behandlingen oppgraderer pasientens egne immunceller, som ikke lenger angriper kreftsvulstene.

Først tar leger ut celler fra immunforsvaret fra pasienten, og i laboratoriet brukes gensaksen CRISPR til å sette inn et gen som gjør svulstene synlige for immunforsvaret.

De genredigerte cellene føres deretter tilbake i pasientens blod, der de finner og eliminerer alle svulster.

Inntil videre har metoden bare blitt testet på noen få pasienter, men flere av dem har blitt nærmest mirakuløst helbredet.

Neste skritt for forskerne er å teste metoden nøye for å sikre at den er trygg. Det er alltid en risiko for at de oppgraderte immuncellene angriper friske celler i kroppen, noe som kan ta livet av pasienten.

Derfor testes immunterapien foreløpig bare på pasienter med svært alvorlig kreftsykdom, siden de aksepterer risikoen.

Senere skal behandlingen testes på store grupper av kreftpasienter, før en en behandling for alvor kan finne veien til kreftavdelingene på sykehusene.

©

immunterapi styrker kroppens forsvar

Medisinsk immunterapi, der legemidler stimulerer pasientens immunforsvar til å angripe kreftsvulstene, kan få sitt store gjennombrudd på 2020-tallet.

© malene vinther & Shutterstock

Protonbehandling rammer kreftceller

I motsetning til klassisk strålebehandling, som passerer gjennom hele vevet og skader friske celler, rammer protonbehandling bare selve svulsten.

© malene vinther & Shutterstock

Nanomedisin smugler gift inn i svulsten

Neste generasjon cellegift vil ikke ha bivirkninger, for nanokuler trenger rett inn i kreftsvulstene via blodet og slipper fra seg cellegiften.

Ingeniørenes ønskeliste

Gass gjøres om til solbensin

Drivhusgassen CO2 kan suges ut av atmosfæren eller renses ut av røyken fra kraftverk og gjøres om til klimanøytral bensin.

Teknologien er fortsatt bare på forskningsstadiet, men det industrielle gjennombruddet kan komme på 2020-tallet: Når CO2-en er sugd ut av atmosfæren, sendes den inn i en ny type elektrolysecelle sammen med vann.

Deretter sendes det strøm gjennom cellen, slik at karbondioksidet reagerer med vannet og danner flytende drivstoff.

Hvis strømmen til elektrolysen kommer fra sol, vind eller vannkraft, vil bensinen være klimanøytral fordi karbondioksiden som bilen slipper ut, er hentet fra atmosfæren.

Solbensinen kan brukes i den eksisterende bilparken fram til elbiler eller hydrogenbiler tar over.

CO2 og H2O bliver til Kulbrinte

Elektrolysecellen gjør vann og karbondioksid om til hydrokarboner.

© anders bothmann

Thoriumkraft sikrer et rent og stabilt energisystem

I 2030 vil verdens forbruk av elektrisitet være 40–50 prosent høyere enn i dag på grunn av millioner av nye elbiler og enorme datasentre.

Uansett hvor flinke vi blir til å lagre strøm fra fornybare energikilder, får vi trenge kraftverk som kjører døgnet rundt.

Kjernekraft basert på thorium er klimanøytral energi som kan få sitt gjennombrudd mot slutten av 2020-tallet.

Den mest lovende teknologien er smeltet salt-reaktorer, og i 2017 ble det startet opp en forsøksreaktor i Nederland.

I slike kraftverk gjøres thorium om til spaltbar uran i en blanding av flytende salt. Saltet kan verken brenne eller eksplodere, og blir det for varmt, utvider saltet seg, slik at avstanden mellom uranatomene øker.

Det betyr færre kjerne­spaltinger og en nedsatt varme- produksjon, og derfor kan ikke reaktoren koke over.

Brenselet kan heller ikke smelte ned på katastrofalt vis fordi det allerede er smeltet under vanlig drift.

salt-reaktor

Reaktoren i Petten i Nederland er ett av flere testanlegg basert på thorium.

© hein van den heuvel/NGR

Overskuddsstrøm lagres effektivt

Elektrisitet er den reneste energibæreren som finnes. Klimaproblemet oppstår bare fordi vi produserer strømmen med kull, olje og gass.

På 2020-tallet blir elektrisitet fra sol og vind billigere enn kullkraft. Sammen med stigende klimabevissthet vil det få bruken av de rene energikildene til å eksplodere.

Det gir ingeniørene en ny utfordring, for solceller fungerer best på solrike dager og om sommeren, mens vindmøller leverer strøm når vinden blåser.

Derfor blir det nødvendig å kunne lagre elektrisitet når millionbyer skal forsynes med strøm, og da er flytbatterier den beste løsningen.

I batteriet blir elektrisk energi lagret som kjemisk energi ved hjelp av ammonium-ioner, fram til strømmen skal brukes.

Verdens største flytbatteri, med en kapasitet på 800 megawatt-timer, settes i drift i Kina i 2020.