10 mysterier i vår värld som vetenskapen slutligen löses

Forskare har blivit baffled i åratal av mysterierna i vår värld, från jätte rörelser under havet till hur oceanerna själva kommer. Idag har vi svar på några av dessa frågor.

Utvalda foto kredit: Pirate Scott

10The Secret of Death Valley segelstenar

Fotokredit: Lgcharlot / Wikimedia

Från 1940-talet tills nyligen var Racetrack Playa, en torr sjöbädd med en plan yta i Death Valley National Park, inställningen för ett "seglingsten" mysterium som lämnade folk att skrapa huvudet. Med år eller till och med årtionden mellan varje förekomst såg en osynlig kraft att flytta hundratals stenar över marken samtidigt som långa parallella spår i den torkade lera. Dessa segelstenar vägde upp till 300 kg (700 lb) vardera.

Ingen hade ens sett stenarna i rörelse så långt som vetenskapsmännen visste. Så ett team av amerikanska forskare bestämde sig för att undersöka under 2011. De inrättade kameror med tidsavbrott och en väderstation för att mäta vindgustar. Sedan installerade de rörelsesaktiverade GPS-spårningsenheter i 15 kalkstenar och ställde dem på playa.

Det kunde ha varit ett decennium eller mer innan någonting hände, men de hade tur. I december 2013 var laget där personligen när stenarna seglade - och mysteriet löstes.

Tungt regn och snö hade lämnat 7 centimeter vatten på playa. Det frös på natten till tunna blad av is som bröt upp i större flytande paneler under middags solen. Lätta vindar på cirka 15 kilometer (10 mi) i timmen behövdes för att den ackumulerade isen skulle driva klipporna över playa och lämna spår i lera under den isiga ytan. Spåren blev synliga månader senare när sjöbädden torkades ut.

Klipporna kommer bara att röra om förhållandena är perfekta. Inte för mycket vind, sol, vatten eller is. Inte för lite, heller. "Det är möjligt att turister faktiskt sett detta hända utan att förstå det, säger forskaren Jim Norris. "Det är väldigt svårt att mäta att en sten är igång om alla klipporna runt det också rör sig."

9 Hur girafferna står upprätt på sina beniga ben

Giraffer väger cirka 1 000 kg men har otroligt tunna benben för sin storlek. Ändå kollapsar de inte eller verkar bli skadade.

För att få reda på varför forskare från Kungliga Veterinärhögskolan testade giraffbenen donerade från Europeiska unionens djurparker. Lämnen var från djur som hade dött av naturliga orsaker i fångenskap eller hade blivit euthanized. Forskarna placerade lemmarna i en stel ram och använde sedan massor upp till 250 kilo (550 lb) för att simulera en giraffs vikt på benen. Varje lem stannade stabil och upprätt utan problem. I själva verket skulle giraffbenen ha lyckats tolerera ännu större krafter.

Anledningen är en suspensiv ligament (fibrös vävnad som håller ben tillsammans) som ligger i ett spår som springer längd på benben i en giraff. Dessa benben liknar det metatarsala benet i en mänsklig fot och det metakarpala benet i en mänsklig hand. Men i en giraff är dessa ben mycket längre.

Det suspensiva ligamentet genererar inte någon kraft på egen hand. Det ger passivt stöd bara för att det är elastisk vävnad, inte muskler. Det minskar trötthet för djuret eftersom det inte behöver använda sina muskler för att bära sin vikt. Denna ligament skyddar också girafens fotfogar och förhindrar kollaps av fötterna.

8The Singing Sand Dunes

Det finns 35 kända sanddyner som avger ett högt rumble som låter som den låga moan av en cello. Ljudet kan vara så länge som 15 minuter och kan resa upp till 10 kilometer (6 mi) bort. Vissa dyner sjunger ibland, andra dagligen. Det händer när sandkorn glider ner dessa sanddyner.

Först trodde forskare att tonerna kom från vibrationer i sanddynernas underjordiska lager. Men forskare fann att de kunde återskapa ljudet i ett labb genom att låta sandrutschbanan falla nedåt. Det visade sig att sanden, inte sanddynan, sjöng. Ljudet kom från vibrationerna av kornen själva när de kaskade ner i sanddynan eller en lutande labstruktur.

Därefter undersökte forskarna varför några sångdyner producerade flera anteckningar på en gång. Därför studerade de sand från två sanddyner, en i sydvästra Marocko och den andra i sydöstra Oman.

Den marockanska sanden producerade alltid ljud på cirka 105 Hertz, vilket liknar en G-skarp två oktaver under mitten C. Omani-sanden producerade ett intervall av nio noter, från F-skarpa till D, med frekvenser från 90 till 150 Hertz .

Forskarna upptäckte att kornets storlek var ansvarig för tonhöjden. De marockanska kornen var ungefär lika stora, 150-170 mikron (0,006-0,0065 tum). De lät konsekvent som en G-skarp. Men omani-kornen varierade mellan 150 och 310 mikron (0,006-0,012 tum), vilket stod för deras bredare utbud av nio anteckningar. När forskare isolerade några av omani-kornen efter storlek vibrerades deras smalare räckvidd vid en frekvens för att producera samma anteckning.

Hastigheten hos den rörliga sanden var också en faktor. När kornen var i stor skala flyttade de med samma hastigheter och producerade konsekvent samma tonhöjd. När kornen varierade i storlek, rörde de sig vid olika hastigheter och orsakade ett större antal noter.

Men forskare förstår fortfarande inte varför dessa toner låter som musik. Deras teori är att vibrationerna i de rörliga kornen synkroniseras, och trycker luft tillsammans som membranet i en högtalare.

7The Homing Pigeon Bermuda Triangle

Detta mysterium började på 1960-talet, då en professor i Cornell University studerade homingduvornas anmärkningsvärda förmåga att hitta hem hemifrån platser som tidigare var okända för dem.Han släppte duvorna från en mängd olika platser i hela New York-staten. De gjorde alla bra utom för fåglar som släpptes från Jersey Hill. Dessa duvor gick vilse nästan varje gång. Den 13 augusti 1969 hittade de sig hemma från Jersey Hill, men varje gång tycktes de vara desorienterade och flög runt slumpmässigt. Professorn kunde inte förklara varför det hände.

Dr Jonathan Hagstrum från den amerikanska geologiska undersökningen anser att han kanske har löst mysteriet, även om hans teori är kontroversiell. "Hur fåglarna navigerar är att de använder en kompass och de använder en karta. Kompassen är vanligtvis Solens eller Jordens magnetfält, säger han. "De använder ljud som deras karta ... och det här kommer att berätta för var de är i förhållande till sitt hem."

Hagstrum tror att duvorna använder infraljud, lågfrekvent ljud som är ohörbart för människor. Som vi pratade om en gång tidigare kan den typen av ljud ha använts i gamla ljudbilder för att förändra våra förfädernas mentala tillstånd när de deltog i religiösa ceremonier.

Fåglarna kan använda infraljud (som genereras i detta fall av små vibrationer på jordens yta från djupa havsvågor) som en homing-beacon. När fåglarna förlorade på Jersey Hill, orsakade temperaturen och vinden infraljudsignalen att flytta sig högt in i atmosfären. Duvorna kunde inte känna det på marken. Men den 13 augusti 1969 var temperaturen och vindförhållandena perfekta. Såduvorna kunde höra infraljudet och hitta vägen hem.

6 Den unika uppkomsten av Australiens enda aktiva vulkan

Australien har bara ett aktivt vulkanområde, som sträcker sig 500 kilometer från Melbourne till Mount Gambier. Under de senaste fyra miljoner åren har det funnits omkring 400 vulkaniska händelser, med den senaste utbrottet omkring 5000 år sedan. Forskare hade blivit bafflade av vad som orsakade dessa utbrott i en del av världen som annars har nästan ingen vulkanisk aktivitet.

Nu har forskare löst mysteriet. De flesta vulkaner på jorden förekommer på kanterna av tektoniska plattor, som ständigt rör små avstånd (i centimeter per år) ovanpå jordens mantel. Men i Australien orsakar variationer i kontinentens tjocklek strömmar i manteln nedan för att dra värme till ytan. Kombinerat med Australiens nordliga drift på 7 centimeter per år utvecklades en hotspot i området och skapade magma.

"Det finns cirka 50 andra likadana isolerade vulkanområden runt om i världen, varav flera kan vi nu förklara," säger Rhodri Davies från Australian National University.

5Fisken som trivs på en Superfund Cleanup Site

Fotokrediter: Terrapin83 / Wikimedia

Från 1940-talet till 1970-talet dumpade fabrikerna polyklorerade bifenyler (PCB) som avfall till New Bedford Harbor i Massachusetts. Miljöskyddsmyndigheten förklarade hamnen en Superfund-rengöringsplats eftersom mängden PCB-förorening var mer än fyra gånger den nivå som troddes vara säker. Men hamnen är också hem för ett biologiskt pussel som forskare kan ha slutligen löst.

Mitt i den här toxiska föroreningen har Atlantic Killifish blomstrat i New Bedford Harbor. En typ av byte fisk, killifish förblir i samma vatten inom några hundra meter av deras födelseort för hela livet.

Normalt när en fisk smälter på PCB, blir några av de metaboliserade kemikalierna mer giftiga för fisken än de ursprungliga PCB: erna är. Men killifish har vridit en avbrytare på denna genetiska vägen, vilket stoppar de metaboliserade toxinerna från att bildas. De har anpassat sig till PCB-förorening, men vissa forskare tror att denna genetiska förändring kan lämna killifishen mer mottaglig för skadliga effekter av andra föroreningar. Det är också möjligt att dessa fiskar inte kommer att kunna leva i en hälsosam miljö när vattnet rensas upp.

Killifish är rov för randig bas, bluefish och annan fisk som vi äter. Så även om killifishet verkar vara immun mot PCB-toxiner, kan de passera dessa föroreningar upp i livsmedelskedjan hela vägen till oss.

4Hur undervattensvågor produceras

Undervattensvågor, även kallade inre vågor, stanna under havsytan, dolda från vår syn. De ökar havets ytvatten i tum, vilket gör dem svåra att upptäcka utom med satellit. De största inre vågorna förekommer i Luzon-sträckan, mellan Taiwan och Filippinerna. De kan torna 170 meter och flytta på bara några centimeter per sekund över stora avstånd.

Forskare tror att vi måste förstå hur dessa vågor genereras, eftersom de kan vara en viktig bidragsyter till globala klimatförändringar. Interna vågor blandar havets mindre salt, varmare, övre vatten med sitt saltare, kallare, lägre vatten. De driver stora volymer salt, värme och näringsämnen genom havet. Det är det primära sättet att värmen överförs från övre havet till lägre vatten.

Forskare har länge velat lösa mysteriet om hur de stora inre vågorna i Luzon-sträckan skapas. De är svåra att se i havet, även om instrument kan upptäcka skillnaden i densitet mellan en inre våg och dess omgivande vatten. Likväl bestämde forskarna att de skulle genomföra sina tester i en 15-meters vågtank. De inre vågorna genererades genom att trycka kallt vatten över två åsar på den simulerade havsbotten. Det verkar som att dessa stora inre vågor produceras av avståndet mellan åsarna i Luzon-sträcken, inte av en funktion på en ås som ett högt berg.

"Det är en viktig sak i pusslet i klimatmodellering", säger Thomas Peacock of MIT. "Just nu kan globala klimatmodeller inte fånga dessa processer.Du får ett annat svar ... om du inte tar hänsyn till dessa vågor. "

3Varför Sebor har randar

Det finns många teorier om varför zebror har ränder. Vissa tror att ränderna fungerar som kamouflage eller ett sätt att förvirra rovdjur. Andra tror att randarna hjälper zebror att reglera kroppsvärmen eller välja sina kompisar.

Forskare vid University of California at Davis bestämde sig för att hitta svaret. De studerade där arten (och underarterna) av zebror, hästar och åsnor levde. De samlade information om färg, plats och storlek på ränder på zebras kroppar. Därefter kartlade de platserna för tsetse-flugor och tabanider som hästflugor och hjortflugor. Några andra variabler, viss statistisk analys och voila. De hade sitt svar.

"Jag blev förvånad över våra resultat", sa forskare Tim Caro. "Åter och igen fanns det större stripning på kroppsdelar i de delar av världen där det var mer irritation från bittra flugor."

Zebror är mer sårbara för att bita flugor eftersom deras hår är kortare än för liknande djur som hästar. Dessa blodsugande flugor kan bära dödliga sjukdomar, så det är viktigt för zebror att undvika denna risk.

Andra forskare från Sveriges universitet fann att flugor undviker sebraband eftersom de har rätt bredd. Om de var bredare skulle zebrorna inte skyddas. I den studien lockades fler flugor av svarta ytor, färre av vita ytor och de minsta av ränder.

2Massförstörelsen av omkring 90 procent av jordens arter

För ungefär 252 miljoner år sedan slogs omkring 90 procent av arten på vår planet ut i slutet-Permian utrotning, även känd som "Great Dying", den värsta massutrotningen på jorden. Det är en gammal whodunit, med misstänkta från asteroider till vulkaner. Men det visar sig att mördarna inte kan ses utan ett mikroskop.

Enligt MIT-forskare var den skyldige en encellig mikrobe som heter Methanosarcina som äter kolföreningar och producerar metan som avfall. Den här mikroben finns idag i soptippar, oljebrunnar och koderna. Under perioden permerar forskarna Methanosarcina genomgick en genöverföring från en bakterie som tillåts Methanosarcina för att bearbeta acetat. När det skedde, kunde mikroben konsumera stora högar av organiskt material innehållande acetat som satt på havsbotten.

Mikrobefolkningen exploderade, spydde stora mängder metan i atmosfären och försurte havet. De flesta växter och djur på land försvann, tillsammans med fisk och skaldjur i havet. Men mikroberna skulle ha behövt nickel att multiplicera så vildt. Baserat på deras sedimentanalys tror forskarna att sibiriska vulkaner belched de stora mängderna nickel som behövs av mikroberna.

"Jag skulle vilja säga att den ultimata permutationen är det närmaste djurlivet någonsin har kommit att bli helt utplånat, och det kan ha kommit ganska nära", säger forskare Greg Fournier. "Många, om inte de flesta, av de överlevande grupperna av organismer hängde knappt på, med bara några få arter som gör det genom, många förmodligen av en slump."

1 Ursprungen till jordens hav

Vatten täcker cirka 70 procent av planetens yta. Ursprungligen trodde forskare att jorden bildades torr, med en smält yta som skapades av effekterna av andra föremål från rymden. Kollisioner med asteroider och våta kometer väckte förmodligen vatten till vår planet mycket senare. "Vissa människor har hävdat att några vattenmolekyler som var närvarande när planetarna bildades skulle ha förångat eller blivit utblåst i rymden", säger geologen Horst Marschall. "[Vetenskapsmän tyckte att] ytvatten som det finns på vår planet idag måste ha kommit mycket senare - hundratals miljoner år senare."

Men en ny studie visar att jorden hade vatten på sin yta när den bildades, tillräckligt för att livet skulle ha utvecklats tidigare än ursprungligen trodde. Detsamma kan vara sant för andra planeter i vårt inre solsystem innan deras miljöer blev fientliga.

För att bestämma när vattnet anlände på jorden jämförde forskare två uppsättningar meteoriter. Den första uppsättningen kolhaltiga kondonditer är de äldsta meteoriterna som någonsin identifierats. De kom till existens ungefär samma tid som vår sol, innan några planeter utvecklades. Den andra uppsättningen meteoriter tros ha kommit från Vesta, en stor asteroid som bildades i samma allmänna område som jorden omkring 14 miljoner år efter vårt solsystem föddes.

De två typerna av meteoriter delar samma kemi och innehåller mycket vatten. Av den anledningen tror forskarna att jorden bildades med vatten på dess yta från de kolhaltiga kondonditerna för cirka 4,6 miljarder år sedan.