Multicolor Molecules a New Horizons’ Data Dump

Multicolor Molecules a New Horizons’ Data Dump

Pohľady na Pluto v priebehu rokov. Poďakovanie: NASA

Vo vede má obrázok hodnotu tisíc dátové body . A nedávno sú naše pohľady na dva veľmi odlišné svety oveľa, oveľa jasnejšie.

Pre začiatok, vedci z Kalifornskej univerzity v San Diegu, vyvinuli metódu na pridanie farby k precíznym obrazom vytvoreným elektrónovými mikroskopmi – ktoré zväčšujú vzorky miliónkrát, doteraz len čiernobielo. Aj na tému úžasných snímok – ale v oveľa väčšom meradle – výskumníci s misiou NASA New Horizons práve dokončili zbieranie najpodrobnejších snímok Pluta, aké kedy kozmická loď poslala cez 3 miliardy míľ hlbokého vesmíru. Nick Stockton informoval o oboch míľnikoch pre Wired. Vo svojom diele o novej technológii elektrónového mikroskopu on píše že až doteraz by hľadanie konkrétneho vírusu na mikroskopickom obrázku bolo ako listovanie v knihe „Kde je Waldo“, ktorá mala iba čiernobiele obrázky. (Walda by bolo veľmi ťažké nájsť bez farby, ktorá by k nemu priviedla naše oči.)



Problém s farbou, hovorí Stockton Ira Flatow z Science Friday, je ten, že niektoré veci sú príliš malé na to, aby ich vyriešili fotóny, najmenšie kúsky svetla. '[Fotón] sa rozpadá pri asi 0,2 mikrometra, čo je asi 1/1 000 šírky prameňa vlasov, ' hovorí Stockton. 'Okrem toho svetlo naozaj nefunguje, nedifraktuje.'

A bez svetla nie sú žiadne svetlé odtiene. Stockton vysvetľuje, že na získanie obrazu na molekulárnej úrovni musia vedci použiť elektróny, ktoré sú oveľa menšie a nezachytávajú spektrálne informácie, ktoré zahŕňajú farbu. „Zachytia iba tvar a textúru a kontúry,“ dodáva.

Bežný proces elektrónového zobrazovania zahŕňa ošetrenie vzoriek ťažkými kovmi, ako je olovo. 'Elektróny sa radi odrážajú od týchto vecí,' hovorí Stockton. Potom vedci bombardujú vzorky elektrónmi. „Výsledný obrázok je skôr ako vrhanie tieňa ako fotografia,“ píše Stockton.

Na pridanie farby do elektrónových mikroskopických obrázkov vedci najprv vytvoria normálny obrázok „základnej vrstvy“ v odtieňoch šedej. Potom, hovorí Stockton, vzorku vyčistia a proces zopakujú, tentoraz ju ošetria „kovmi vzácnych zemín“ nazývanými lantanoidy (ktoré sú tiež v lítium-iónových batériách). Lantanoidy sú „vyberavé“, poznamenáva, a držia sa iba určitých typov molekúl, čo vedcom umožňuje zamerať nový obraz na objekty záujmu. 'Povedzme, že sa chcú pozrieť na určitý peptid, ktorý prechádza neuronálnou synapsiou ... alebo na typ vírusu,' hovorí Stockton. 'Vyrobia lantanoid, ktorý sa bude držať len na nich.'

Keď vedci spracujú obraz lantanoidov, môžu priradiť farbu molekulám, ktoré sa objavia. Nebude to ich skutočná farba, ale keď sa lantanoidový obrázok navrství späť na monochromatický základný obrázok, efekt je ako zvýrazňovač.

„Pomáha im to pri detektívnej práci na obrázkoch, ktoré si prezerajú, takže si môžu vybrať: ‚OK. Toto je miesto, kde je všetok tento vírus,“ hovorí Stockton.

A zatiaľ čo niektorí vedci sú zaneprázdnení pohľadom na novo zafarbené molekuly, iní oslavujú obrázky trpasličej planéty Pluto , ktorým trvalo viac ako 15 mesiacov, kým sa objavili v metaforickom umývaní tmavej komory. 25. októbra dorazil na Zem bezpečne posledný balík údajov z preletu New Horizons okolo Pluta s celkovým počtom 6,25 gigabajtov.

Snímky prenášané cez 3 miliardy míľ hlbokého vesmíru – pri bolestivo nízkej rýchlosti 1 200 bitov za sekundu – sú zďaleka tými najlepšími obrázkami Pluta, aké sme kedy mali. Stockton však hovorí, že získať ich bola fuška. Keď hovoril s Alice Bowman, prevádzkovou manažérkou pre New Horizons, povedala mu, že na získanie týchto vzácnych 6 gigabajtov bolo potrebných 500 poklesov údajov. Každý z nich zahŕňal približne osem týždňov plánovania, pretože každý údaj o New Horizons je indexovaný pomocou informácií o tom, kedy a ako bol zhromaždený.

„Museli povedať: 'OK, chceme údaje, ktoré boli zhromaždené 342 265 863 sekúnd po tom, čo New Horizons opustili Zem a sonda bola naklonená o 'x' stupňov takto, 'y' stupňov takto, a bol zapnutý zobrazovač Ralph alebo bol zapnutý zobrazovač LORRI,“ hovorí Stockton. (Ralph a LORRI sú dvaja z New Horizon tri kamery .)

A čo viac, čakanie až 15 mesiacov na akýkoľvek obrázok sa zdá byť herkulovským testom sily, ale Stockton dodáva, že vedci misie si ani neboli istí, aké obrázky budú. Ich trpezlivosť bola odmenená.

'Vedeli, že to bude zamerané na to, čo im newtonovská fyzika povedala, kde bude Pluto, a potom ich dostali späť a my sme získali tieto úžasné veci, ako sú ľadové sopky a viete, obrovské krásne srdce “ hovorí Stockton.

Znie to, že sa oplatí počkať.

— Julia Franz (pôvodne uverejnený na PRI.org )