HARİKA BİLİM - 13. BÖLÜM
Harika Bilim’e hoş geldiniz. Bu bölümde yine bilim dünyasından son haberleri sizinle paylaşacağız. Doğudaki organik en güçlü maddeden, sessiz trenlerin üretimine, şeffaf kanatlı kelebeklerden, dev kristal mağaralarına kadar en merak edilenlerle Harika Bilim başlıyor.
Bilim insanları sürekli doğudaki mükemmel yaratılış harikalarını günümüz teknolojisine uyarlamak için çalışıyor. Bugün bilinen en sağlam inşaat malzemeleri doğadan esinlenerek üretildiler. Ama buna rağmen hiçbir zaman orijinali kadar sağlam değiller.
Son günlerde hepimizin yakından tanıdığı bir canlının sağlamlıkta tüm rakiplerini geride bıraktığı konuşuluyor. Yeni şampiyonu hep birlikte izleyelim. Elmas dünyanın en sağlam malzemesi olarak bilinir. Ancak aslında örümcek ipeği ondan çok daha sağlamdır. Yapılan yeni araştırmalar örümcek ipeğinden de sağlam bir malzemeyi ortaya çıkardı. Portsmouth Üniversitesi'nden araştırmacılar konik bir kabuğa sahip küçük deniz salyangozu dişlerinin bilinen her malzemeden daha güçlü olduğunu ve geleceğin süper malzemesi rolüne aday olduğunu düşünüyorlar.
Araştırmayı yöneten Ana Barber’e göre, şimdiye kadar kurşun geçirmez yeleklerden bilgisayar teknolojisine kadar her şey uyarlanabilen özelliğiyle örümcek ipeği bilinen en güçlü ve dayanıklı biyolojik malzemeydi. Ancak bu minik salyangozun dişleri onu bile geride bırakacak kadar özelliklere sahip. Peki, deniz salyangozu neden böyle güçlü dişlere sahip ve bu gücün kaynağı nedir?
Deniz salyangozları, kayaların içerisinde gömülü olan algleri ortaya çıkarmak için güçlü dişlere ihtiyaç duyuyor. Bu dişlerle kayaları kemiriyor ve ortaya çıkan alglerle besleniyorlar.
Deniz salyangozunun güçlü dişlerinin sırrı ise yapısından kaynaklanıyor. Dişleri, içinde demir bulunan çok dirençli bir mineral ve protein yapılarından oluşuyor. Araştırmacılar çeşitli yollarla bu dişleri kırmaya çalıştılar. Ancak bunun neredeyse imkansız olduğunu gördüler. Çünkü insan saçından 100 kat daha ince, örümcek ipeğinden 5 kat daha sağlam bu dişler inanılmaz güçlü. Ayrıca hangi boyutta olursa olsun lifli yapısından dolayı dişlerin sağlamlığının da değişmediği görüldü. Hatta bu dişler o kadar sağlam ki karbonu elmasa dönüştürecek kuvvetteki bir basınca bile dayanabiliyorlar. Bu özellikleriyle sağlamlıkta dünya rekoruna sahipler.
Araştırmacılar bu özel dişleri sağlamlığı nedeniyle bilim insanlığının favori malzemeleri arasında olan grafen ile karşılaştırıyorlar. Pek çok alanda kullanılan grafenin sağlamlığını koruması için kusursuz tabakalar halinde üretilmesi ve çok büyük olmaması gerekiyor. Çünkü malzeme büyüdükçe yüzeyi bozuluyor ve dayanıklılığı azalıyor. Bilim insanları uzun zamandır bu soruna çare arıyordu ve çözüm bakın nerede bulundu. Deniz salyangozlarının dişlerinde. Bu minik deniz canlılarının dişleri kevlardan ve karbon liflerinden çok daha ince. Buna rağmen bu malzemelerden çok daha güçlü ve boyutu ne kadar büyürse büyüsün değişmeyen bir sağlamlığa sahip.
Canlıların yaratılışındaki detayları inceledikçe Allah'ın yaratma gücü karşısında hayranlığımız perçinleniyor. Bilim insanlarının bugüne dek düşünemediği, düşünseler dahi tasarımını yapıp, uygun malzemeleri bir araya getirip uygulamaya geçirmelerinin neredeyse imkansız olduğu pek çok muhteşem yapı doğada milyonlarca yıldır mevcut. Hepsi Allah'ın eşsiz yaratılış eserleri olarak karşımızda.
KUŞLARIN GAGA VE TÜYLERİNDEKİ ÜSTÜN YARATILIŞ ÖZELLİKLERİ
Şimdi canlıların teknolojiye ilham veren mükemmel bir başka özelliği var sırada. Çok güzel desenlere ve renklere sahip kuşların tek özelliği elbette güzellikleri değil. Bazı kuşların tüylerinin yapısı, gagalarının şekli onlara çok üstün yetenekler sağlıyor. Bunu fark eden bilim insanları bu özellikleri yeni geliştirdikleri teknolojilere uygulamaya çalışıyorlar. İzleyelim.
Japon mühendisler 500 serisi olarak adlandırılan hızlı trenleri tasarlarken büyük bir sorunla karşılaştılar. Teknoloji sayesinde hızı arttırmak mümkündü ama hızın getirdiği gürültüyü önlemek kolay değildi. Tren belli bir hıza ulaşınca tekerleklerin raylar üzerinde yaptığı hareket şiddetli bir gürültüye neden oluyordu. Trenin saatte hızı 200 kilometreye ulaştığında çıkan bu ses trenin hava içindeki hareketinden kaynaklanıyordu. Aerodinamik gürültü denen bu sesin oluşmasındaki bir numaralı etken, tepedeki terlerden elektrik almak için kullanılan pantograflar, yani akım toplayıcılardı. Her zaman kullandıkları dikdörtgen şekilli pantograflarla gürültüyü azaltamayacaklarını fark eden mühendisler, çareyi hızlı ama oldukça sessiz hareket eden canlıları incelemekte buldular.
Hızlı trenlerin ses sorununu çözmek için ilk incelenen canlı, uçuş sırasındaki sessizliğiyle tanınan baykuşlar oldu. Baykuşların sessiz uçuşunun nedenlerinden biri kanatlarındaki kıvrımlardı. Diğer kuşların kanatlarında bulunmayan bu pürüzlü tüyler, hava akımında oluşan büyük girdapların boyutunu küçültür ve uçuşun tamamen sessiz olmasını sağlar. Baykuşların bu özelliğini fark eden Japon mühendisi ve tasarımcılar, doldurulmuş bir baykuşu rüzgar tünelinde teste tabi tuttuklarında kuşun kanat yapısındaki mükemmel yaratılış karşısında hayrete düştüler.
Harika. Baykuş kanatları taklit edilerek bir teknoloji harikası olan Japon hızlı trenlerinin tasarlandığı hiç aklımıza gelmezdi değil mi? Evet, ama hikaye burada bitmiyor. Trenin gürültüsü bu yeni tasarımla azaltıldı. Ancak bir sorun daha vardı, tüneller. Trenler tünellerden çıkarken de gök gürültüsüne benzer şiddetli bir sese neden oluyordu. Tünellerin daha geniş yapılması ile bu gürültüyü azaltmak mümkündü. Ancak tünellerin kesit alanlarını büyütmek hem zor hem de çok masraflı olacaktı. Japon mühendisler ilk olarak trenin burun kısmına yeterince sivri ve pürüzsüz hale getirmenin çözüm olabileceğini düşündüler. Pilot bir tren üzerinde bu fikri uyguladılar ancak yapılan testlerde trenin neden olduğu mikro basınç dalgalarını ortadan kaldıramadılar. Peki, bu sefer onlara hangi yaratılış harikası canlı yardımcı oldu dersiniz? Birlikte izleyelim.
Parlak turkuaz rengiyle nehir ve göl kenarlarında balık avlayan yalıçapkını, hem mükemmel bir avcıdır hem de suya dalışı sırasında hiç ses çıkarmaz. Çok büyük bir hızla suya dalar, avını yakalar ve aynı hızla dışarı çıkar. Soğuk bölgelerde yaşayan türleri, ince buz tabakasını bile gagasıyla delebilir. Japon mühendisler, yalıçapkını kuşunun suya dalarken elde ettiği sessizliğin kaynağını araştırdılar. Amaç, bu mükemmel tasarımı, hızlı trenlerin tünele girerken oluşturduğu sesi azaltmada kullanmaktı. Yalıçapkını suya hızla dağıldığında trenin tünele girişinde karşılaştığı hava direnci etkisini yaşar. Ama buna rağmen hiçbir şekilde bir gürültü oluşmaz. Bunu fark eden mühendisler saatte 300 km ile giden trenlere yalıçapkınının gagasına benzer bir burun yapıldığında sorununun çözüleceğini gördüler. Araştırmaları ileri aşamaya taşıyan Japon Demiryolları Teknik Araştırma Enstitüsü ve Koushou (Kōshō-ji) Üniversitesi araştırmacıları, kuşun gaga şekli olan döner paraboloidin en ideal şekil olduğunu ortaya keşfetti. Bilim insanları bir kez daha çözüm bulamadıkları bir sorunu doğadaki yaratılış harikası yapılarını inceleyip, onların tasarımını taklit ederek açtılar.
DENİZ KUZUSU – DENİZ SALYANGOZU
Şimdi sırada haftanın sevimlisi bölümü var. Gördüğünüz sevimli sadece birkaç milimetre boyutundaki bir deniz kuzusu ya da diğer adıyla deniz salyangozu. Japonya'nın Yaeyama adasında yaşayan çizgi film karakterine benzeyen bu sevimli canlı denizin altındaki algler ile besleniyor. Yediği algleri sindirirken içlerindeki kloroplastları ayırıyor ve vücudunun üst kısmındaki şeffaf bölmelerde biriktiriyor. Kloroplastlar ile fotosentez yapabiliyor. Buna kleptoplasti adı veriliyor. Fotosentez bitkilere ve tek güzeli canlara ait çok özel biyolojik bir işlem. Buna rağmen hayvanlar aleminde vücudunda depoladığı kloroplastlar sayesinde fotosentez yapabilen tek canlı ise bu sevimli deniz kuzusu.
ZIPLAYAN ÖRÜMCEK-TAVUSKUŞU ÖRÜMCEĞİ
Şimdi çok farklı çeşitleri olan zıplayan örümcekler ailesinden yeni bir türe, tavus kuşu örümceğine ve bu örümceğin ilginç dansına bakacağız. Yalnızca 3 mm boyutundaki mavi maskeli bu sevimli canların videoda izleyeceğiniz hareketleri tamamen gerçek hızında kaydedilmiştir. Hiçbir hızlandırma yapılmamıştır. İzliyoruz.
DÜNYANIN EN BÜYÜK AYNASI; TUZ GÖLÜ
Şimdiye kadar gördüğünüz en büyük ayna ne kadardı? Aklınıza bir salon duvarının tamamını kaplayan aynalar geliyorsa şaşırmaya hazır olun. Dünyanın en büyük doğal aynası bir göl büyüklüğünde. Bolivya'nın güneybatısındaki Ant dağlarında yerden 3653 metre yüksekte bulunan dünyanın en büyük tuz gölü yağmur yağdığında doğal bir aynaya dönüşüyor. Şimdi bu muhteşem görüntüleri birlikte izleyelim.
Salar de Uyuni, 10.582 km² alanı ile dünyanın en büyük tuz göllerinden birisi. Gündüz güneşli, akşamları ise sert ve soğuk bir havaya sahip. Üzerinde yürünebilen gölün zemini ise buz değil, tuz kristallerinden oluşuyor. Bu tuz kristalleri yer yer 30 metrelik kalınlığa ulaşıyor. Ve üzerinden otobüs ve kamyonların rahatça geçebileceği kadar sağlam. Gölün tuz kapasitesi yaklaşık 10 milyar ton ve bunun yaklaşık 25 bin tonu her yıl çıkartılarak kullanılıyor.
Göl de yüksek oranda lityum da bulunuyor ve Uyuni Gölü dünyanın lityum rezervinin yüzde 43'üne sahip. Salar de Uyuni sadece gölüyle değil, paslanmaya terk edilmiş trenleri, tren yolu hatları ve pembe flamingoları ile de ünlü. Salar de Uyuni Gölü'nün ortasında bulunan ünlü inka evinde 12 metreye varan harikulade çiçekler açan dev kaktüsler var.
Allah'ın kelimelerle tarifi imkansız güzellikte yarattığı yerlerden biri Uyuni Gölü. Güzelliğin yanı sıra vücudumuzun ihtiyacı olan sodyum, yani tuzun da kaynağı. Yazın çatlaklar halinde tuz kristallerinin görüldüğü bu göl, yağmur yağdığında dev bir aynaya dönüşüyor. Gölü ilginç kılan sadece aynı özelliği değil, tuz plakalarının bu kadar doğal olarak çok düzgün altıgen petekler halinde bulunması. Bu durum doğal fizik kurallarından kaynaklanır. Sıvılar ısındıkça yükselir, soğudukça da aşağıya inerler. Yoğunluğu farklı olan sıvılar, alttan ısıtıldığında yüzeyde bir katman oluşur. Bunun için en ideal yüzey şekillerinden biri altıgen peteklerdir.
Rayleigh-Benard; ısı yayılımı olarak bilinen bu durum, yer çekimi, ısının şiddeti ve dağılımı, sıvının yoğunluğu ve derinliği gibi birçok parametrelerden etkilenir. Dev tuz gülünün yüzeyinin bu şekle sahip olması, hem yağmurlu hem de kurak mevsimlerde şiddetli rüzgarın olmadığının ve ısının aşağıdan yukarıya sürekli hareket ettiğini gösteriyor. Ve işte Allah, fizik-kimya kanunlarını yaratarak bu muhteşem manzarayı bize sunuyor.
CAM KURBAĞASI
Sırada Susam Sokağı'nın unutulmaz sakinlerinden kurbağa kermit ile ilgili bir haberimiz var. Dev gözleri, yeşil rengi ve sevimli gülüşü ile yakından tanıdığımız ünlü kermite benzeyen bir kurbağa türü bulundu. İzleyelim.
Costa Rica'nın Talamanka dağlarında derisi neredeyse cam kadar şeffaf bir kurbağa türü keşfedildi. Boyları 2 ile 7 santim arasında değişen bu cam kurbağasının 60 farklı türü var. Yağmur ormanlarındaki ağaçlarının üstünde yaşayan bu kurbağaların karın bölgesinin derisi şeffaf olduğu için kalp atışlarının, organlarının hareketlerini görmek mümkün. Genellikle beyaz ya da açık yeşil renkli olan bu kurbağalar gece avlanıyorlar. Toprak üzerine çok ender indikleri ve çoğunlukla kendileri gibi iri yeşil yapraklar üzerinde durdukları için avcılardan ustalıkla korunuyorlar.
Bu minik kurbağalar böyle usta bir kamuflaj tekniği kullandıkları için küçük olmalara rağmen kolay kolay av olmuyorlar. Hatta yavruları da avcılara yem olmama konusunda oldukça yetenekli. Bazı türleri yumurtadan çıktıktan sonra yetişkin bir kurbağa olana kadar kendilerini toprak altına gömüyorlar. Yumurtadan yeni çıkmış bir yavruda böyle bir korunma içgüdüsünün yaratılmış olması bir harika. Eğer bu yöntemi uygulamasalardı yavrular hayatta kalamaz ve bu kurbağa türünün soyu çoktan tükenmiş olurdu.
Biliyor musunuz? Bu akıllı savunma taktikleri sayesinde birkaç santim boyutundaki bu minik kurbağalar yaklaşık 10 ila 14 yıl yaşayabiliyorlar.
ŞEFFAF KANATLI KELEBEKLERİN KANATLARINDAKİ SANAT
Şeffaflıktan bahsetmişken size bu kez yeni teknolojilere ilham veren bir canlıyı tanıtacağım. Kelebekler pek çok yönleriyle bugüne kadar teknoloji dünyasında fikir verdiler. Ancak son zamanlarda bilim insanları şeffaf kelebeklerin kanatlarının da sırrını çözmeye karar verdiler. Ve elektron mikroskobu altında karşılaştıkları manzara olağanüstüydü. Bu kanatlar öyle muazzam bir yaratılışa sahiptiler ki, çıplak gözle görüldüğü gibi düz bir yüzeye değil tam aksine olağanüstü güzellikle desenlere sahiplerdi. Şimdi detayları izliyoruz.
Şeffaf kelebekler estetik olarak mükemmel görünmelerinin yanında oldukça teknolojik özellikleri de sahipler. Normal şartlarda cam gibi parlak yüzeylerin güneş ışıklarının yansıtması ve çok uzak mesafelerden bile fark edinmeleri beklenir. Bilim insanlarını şeffaf kanatlı kelebekleri incelemeyi yönelten sebep de kolaylıkla pek çok kuşa yem olabilecekken rahatça yaşayabilmeleri. Bunun sebebi cam gibi şeffaf olmalarına rağmen bilinen fizik kurallarının aksine ışığı çok az yansıtmaları. Cam gibi şeffaf yüzeylerin ışığı yansıtma oranı yüzde 80 ila 100 arasında değişirken cam kanatlı kelebeklerin ışığı yansıtma oranı sadece yüzde 2 ila 5 arasında.
Bu özellik karşısında şaşkınlıklarını gizleyemeyen bilim insanları bu yaratılışın sırrını çözmek için şeffaf kanatları elektron mikroskopunda incelemeye karar verdiler. Gördükleri manzara inanılmazdı. Düz, belirgin bir desenle karşılaşmayı beklerken mana boyutta parmaksı dağınık çıkıntılarla karşılaştılar. Bu küçük tüy benzeri uzantıların boyu 400 ile 600 nanometre. Birbirlerine olan uzaklıkları ise 100 ile 140 nanometre arasında değişiyordu. Bu boyutu şöyle hayal edebilirsiniz; Tüm bunlar saç telimizin binde biri kadar küçük bir kısım kaplar.
Allah'ın nano boyutta yarattığı bu mükemmel tasarım bununla da bitmiyor. Kelebeğin kanatları sadece görünür ışıkları değil, mor ve kızıl ötesi ışıkları da yansıtmıyor. Yani mor ötesi ya da kızıl ötesi görüş gücüne sahip avcı hayvanların bile bu şeffaf kanatlı kelebeği fark etmesi mümkün değil. Doğada mor ötesi ya da kızıl ötesi görme yeteneğine sahip pek çok canlı varken, kelebeğin kanatlarında bu özelliğin yaratılmış olması da elbette tesadüf değil, Allah'ın aklının bir yansıması.
Şeffaf kanatlı kelebeklerin bu süper tasarımını yakında cep telefonlarımızla da kullanacağız. Bu bize öyle büyük bir konfor sunacak ki inanamazsınız. Şimdi hazır olun, kelebek kanatlarında bakın başka ne harikalar oluyor.
Şeffaf kanatlı kelebekleri elektron mikroskobuyla inceleyen bilim insanları, gördükleri muhteşem tasarımın aynı zamanda kanatların suyu itmesine ve kendisini temizlemesine de yardımcı olduğunu fark ettiler. Şeffaf kanatlı kelebeklerin yağmur altında uçarken bile ıslanmadıkları, kirlenmedikleri, her zaman temiz ve parlak oldukları biliniyor. İşte elektron mikroskobu bize bu harikalığın kaynağını gösterdi.
Daha önce lotus yapraklarını inceleyen ve onların üzerinde düzgün desenler keşfeden bilim insanları bu kez kelebeğin kanatlarındaki dağınık düzenin bir modelini oluşturdular. Ve gerçekten de her açıdan gelen ışığı kırabildiğini keşfettiler. Şimdi bu desenleri kullanarak cep telefonu, bilgisayar ve televizyonların yüzeylerini kaplayacak şeffaf bir malzeme üzerinde çalışıyorlar.
NAİCA KRİSTAL MAĞARASI
Şimdi sizi bir insanın sadece 10 dakika hayatta kalabileceği bir mağaraya götüreceğiz. Evet, burası bildiğiniz mağaralara benzemiyor. Dev kristallerin arasında insanlar için çok zorlu bir mağara burası. Hadi birlikte izleyelim.
Dünyanın sayılı doğa harikalarından biri olarak kabul edilen dev kristal mağarası Meksika'nın Nayka bölgesinde. Yerin 300 metre altındaki mağara dev boyutlu selenit kristallerinden oluşuyor. Madenciler bu mağarayı 2000 yılında başka bir nedenle araştırma yaparken keşfettiler. Dünyanın sayılı harikalarından olan Naica Kristal Mağarası, 58 derecelik sıcaklığı ve neredeyse yüzde 100'e varan nem oranı ile insanlar için çok tehlikeli bir yer. İçeriye girenlerin burada en fazla 10 dakika kalmasına izin veriliyor. Mağaranın içerisinde şimdiye kadar keşfedilen en büyük kristal 12 metre boyunda, 4 metre çapında ve 55 ton ağırlığında.
Harika bir oluşum değil mi? Peki, kristaller bu şeklini nasıl almışlar dersiniz? Mağaranın altında 26 milyon yıl önce aktif olan bir volkanın magma yatağı bulunuyor. Magma, içerisinde sülfit iyonları bulunan yeraltı sularını ısıtıyor. Isınan ve yoğunluğu artan su, yüzeyden gelen ve oksijen yönünden zengin soğuk su ile karşılaştığında yoğunluklarındaki farklılık nedeniyle karışmıyor. Bu da soğuk suyun içindeki oksijenin yavaşça sıcak suya karışarak kristalleşmesine neden oluyor. Bu işlem o kadar yavaş gerçekleşiyor ki kristallerin boyu çok uzun, görünümleri de berrak oluyor. İşte bu muhteşem manzaraları oluşturan kristaller 500 bin yıldır büyümeye devam ediyor.
Fiziğin kimyanın sırları çözüldükçe yeryüzü oluşumları hakkında daha geniş bilgi sahibi oluyor, Allah'ın yaratma gücünün detaylarını daha iyi kavrayabiliyoruz.
Bu hafta da süremizin sonuna geldik. Programımızı sevimli yavru hayvanların görüntüleriyle kapatıyoruz. Unutmayın, soru ve fikirlerinizi Twitter'da @harika_bilim adresine gönderebilirsiniz. Ayrıca Harika Bilim'in kısa videoları ve fotoğraflarına Instagram'da birleşik halde harikabilim hesabını takip ederek ulaşabilirsiniz. Bir sonraki bölümde görüşmek üzere, hoşça kalın.
