Die Highlights des Jahres 2017 - wissenschaft.de
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Astronomie+Physik

Die Highlights des Jahres 2017

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Der erste Nachweis der Kollision zweier Neutronensterne hat Astronomen ganz neue Persk´pektive eröffnet (Grafik: Robin Dienel/ Carnegie Institution for Science)
Was waren die herausragenden wissenschaftlichen Erkenntnisse und Entdeckungen in diesem Jahr? Und welche Durchbrüche haben besonderes Zukunftspotenzial? Die Redaktion des Fachmagazins „Science“ hat jetzt seine zehn Highlights für 2017 gekürt. Als Durchbruch des Jahres sehen sie diesmal den ersten Nachweis der Kollision von zwei Neutronensternen – ein Ereignis, das Astronomen mittels Gravitationswellen und freigewordener Strahlung beobachten konnten. Ebenfalls unter den Top Ten: das älteste Homo-sapiens-Fossil, eine Genschere ohne Schneide und uraltes Eis.

Jedes Jahr kurz vor Silvester küren die Redakteure und Herausgeber des Fachmagazins „Science“ ihre Top Ten des Jahres: Die Forschungsergebnisse und Entdeckungen, die sie für die bedeutendsten halten. „Die Durchbrüche sollten eine von zwei Eigenschaften haben: Ein Problem lösen, mit dem Menschen schon seit langem ringen oder die Tür zu neuen Entdeckungen öffnen“, erklärt Robert Coontz, Newsredakteur der „Science“. Typischerweise wählt das Magazin in seiner Jahresbilanz zehn Errungenschaften aus und kürt eine davon als Durchbruch des Jahres. In den vergangenen Jahren gehörten dazu der erste Nachweis der Gravitationswellen, aber auch die Genschere Crispr/Cas9, die erste Landung einer Raumsonde auf einem Kometen und die Immuntherapie gegen Krebs.

Das Highlight 2017: eine Neutronenstern-Kollision

In diesem Jahr ist der Durchbruch des Jahres wieder ein kosmisches Ereignis und sein erster Nachweis. Waren 2016 noch die allerersten detektierten Gravitationswellen das große Thema, gab es in diesem Jahr in der Astrophysik einen weiteren großen Fortschritt. Denn Astronomen ist es erstmals gelungen, Gravitationswellen aus einer anderen Quelle als Schwarzen Löchern zu detektieren – die Schwingungen der Raumzeit wurden diesmal durch die Kollision zweier Neutronensterne verursacht. Das Besondere daran: Zum ersten Mal konnten die Astronomen dieses Ereignis nicht nur „belauschen“, sondern gleichzeitig auch die dabei erzeugte Strahlung einfangen. Weil neben den beiden LIGO-Detektoren in den USA auch der Virgo-Detektor in Italien die Gravitationswellen detektierte, konnten die Forscher die Quelle der Signale erstmals eng genug eingrenzen, um Teleskope weltweit auf diese Himmelsregion zu richten.

Es zeigte sich: Bei dem kosmischen Crash wurde neben den Gravitationswellen auch Strahlung freigesetzt – ein Beleg dafür, dass diesmal ein anderes Ereignis als die Kollision schwarzer Löcher die Schwingungen der Raumzeit ausgelöst haben musste. Aus den Teleskopdaten wurde schnell klar, dass diesmal zwei Neutronensterne miteinander zusammengestoßen waren. „Die Beobachter detektierten nicht nur die Gravitationswellen von der Kollision der beiden Neutronensterne, sie sahen auch das Ereignis in allen Wellenlängen des Lichts – von Gammastrahlen bis in den Radiobereich“, sagt Tim Appenzeller, News-Redakteur bei „Science“. „Die Fähigkeit, das komplette Bild solcher katastrophaler Ereignisse zu erhalten, transformiert die Astrophysik und macht diese Beobachtung zum Durchbruch des Jahres 2017.“

Neutrinos mit Rückstoß

Zu den Top Ten des Jahres 2017 gehört eine weitere Entdeckung aus dem Reich der Physik: Nach 43 Jahren vergeblicher Versuche ist es Physikern im Sommer endlich gelungen, eine spezielle Wechselwirkung von Neutrinos mit Materie nachzuweisen, die sogenannte kohärente elastische Neutrino-Kern-Streuung. Dabei kollidiert ein Neutrino mit einem Atomkern und stößt ihn dadurch ein wenig zurück – genau diesen winzigen Rückstoß haben die Forscher nun erstmals nachgewiesen. Eine Besonderheit des Nachweisverfahrens: Der dafür verwendete COHERENT-Neutrino-Detektor ist nur so groß wie ein Schuhkarton.

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Der älteste Homo sapiens

Zwei weitere Durchbrüche des Jahres werfen einen Blick weit zurück in die Vergangenheit. Der eine ist die Entdeckung der mit Abstand ältesten Fossilien des Homo sapiens . Die in Marokko gefundenen Knochen erwiesen sich als bereits 300.000 Jahre alt und waren damit 100.000 Jahre älter als alle zuvor bekannte Zeugnisse unserer Menschenart. Die Funde sprechen dafür, dass der Homo sapiens sich früher entwickelte und schon viel weiter innerhalb Afrikas verbreitet war als bisher angenommen. Dass die Datierung durch die Anthropologen plausibel war, belegten wenig später genetische Studien . Denn auch sie sprechen für einen Ursprung des Homo sapiens schon vor mindestens 300.000 Jahren.

2,7 Millionen Jahre altes Eis

Noch weiter zurück geht es beim zweiten Zeugnis aus der Vergangenheit: In der Antarktis haben Forscher erstmals Eis geborgen, das bereits 2,7 Millionen Jahre alt ist. Möglich wurde dies, weil ihr Bohrkern aus einem Gebiet der Eiskappe stammt, in dem die Schichten umgekippt sind – sodass dieses bisher älteste Eis der Erde nahe an der Oberfläche lag. Das Spannende an diesem Fund: Dieses Eis stammt aus der Zeit kurz vor Beginn des Eiszeitalters und könnte daher verraten, warum damals das Erdklima so wechselhaft wurde.

Ein neuer Menschenaffe

Bei einem weiteren Highlight des Jahres 2017 geht es um unsere engsten Verwandten – die Menschenaffen. Bisher dachte man, dass es neben uns Menschen sechs Menschaffenarten gibt. Doch nun haben Forscher anhand von Knochen- und Genanalysen herausgefunden, dass die im Norden Sumatras lebenden Orang-Utans nicht bloß eine isolierte Population, sondern sogar eine eigene Art sind. Damit gibt es nun sieben Menschenaffenarten auf der Erde – noch. Denn bei dem Neuling handelt es sich um den am stärksten bedrohten Menschenaffen von allen: Nur noch rund 800 Tiere hangeln sich durch den Dschungel in den entlegenen Hochlandwäldern Sumatras.

Abgestumpfte Genschere

Enormes Potenzial für die Medizin hat ein weiterer Durchbruch des Jahres: Forscher haben die Genschere Crispr/Cas9 so modifiziert , dass sie das Erbgut zielgenauer und schonender editiert als bisher. Denn das neue Genwerkzeug wandelt falsche Genbuchstaben direkt in die richtigen um – ohne dabei Erbgutteile herausschneiden zu müssen. Spannend auch: Möglich ist damit nicht nur die Reparatur der DNA, sondern auch der RNA – und damit des Moleküls, das für die Übersetzung des Gencodes in Proteine die entscheidende Rolle spielt. Wird diese Zwischenstufe korrigiert, dann können intakte Proteine erzeugt werden, ohne dass direkte Eingriffe am Erbgut nötig sind.

Gentherapie und Krebsmedizin

Ebenfalls um Genreparatur geht es in einem weiteren Durchbruch: Mediziner haben erstmals eine der häufigste Ursachen für den Tod von Kleinkindern geheilt – die sogenannte spinale Muskeldystrophie. Um diese angeborenen Genfehler zu beheben, verabreichten sie zwölf Neugeborenen mit dieser Krankheit über ein Trägervirus das korrekte Gen. Elf dieser Kinder überlebten nicht nur, sondern konnten später selbstständig essen, sitzen und teilweise sogar laufen. Im Reich der Medizin liegt auch die erste Zulassung eines Krebsmedikaments, dass direkt an einem Krebsgen im Erbgut ansetzt. Seit Mai 2017 ist Pembrolizumab von der US-Arzneimittelbehörde FDA zugelassen. Die „Science“-Editoren sehen darin den Beginn einer neuen Strategie gegen Tumorerkrankungen.

Frostige Elektronenmikroskopie

Bereits mit dem diesjährigen Nobelpreis für Chemie gewürdigt wurde ein weiteres Highlight des Jahres: die Kryo-Elektronenmikroskopie. Dieses Verfahren ermöglicht es, Biomoleküle atomgenau in Aktion zu sehen und zu fotografieren. Dieser Technik verdanken wir beispielsweise spektakuläre Aufnahmen von Bakterien beim Angriff auf Zellen, von Fotosynthese-Molekülen beim Lichtfang oder von der Struktur des Zika-Virus. Weil diese Technik 2017 gleich mehrere wichtige Entdeckungen und Erkenntnisse ermöglicht hat, nahmen die „Science“-Editoren sie in ihre Top Ten auf.

Last but not Least kürte das Fachmagazin eine Entwicklung zum Highlight des Jahres, die die Veröffentlichungspraxis der Wissenschaft betrifft. Denn in diesem Jahr sind die Streitigkeiten zwischen Universitäten und Fachverlagen um die horrenden Preise für Fachmagazin-Abos weiter eskaliert. Im Zuge dieser Entwicklung hat sich nun ein zweiter sogenannter Preprint-Server zunehmend etabliert – nach arXiv für astronomische und physikalische Publikationen beginnt nun auch bioRxiv für Veröffentlichungen in den Lebenswissenschaften zu boomen.

 

Quelle:

© wissenschaft.de – Nadja Podbregar
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