Egy űrhajós elmélete a dinoszauruszok repüléséről | Don Pettit | TEDxNaperville

Don Pettit űrhajós űrben támadt gondolatait osztja meg azzal az őslénytani találós kérdéssel kapcsolatban, hogy hatalmas termetük és tömegük ellenére miként repülhettek a pterodaktiluszok.

Dr. Donald R. Pettit, Ph.D., aki Silvertonban, Oregon államban született, vegyészmérnök alapdiplomáját az Oregoni Állami Egyetemen szerezte, vegyészmérnöki doktoriját pedig az Arizonai Egyetemen. Űrhajóskarrierje előtt tudományos munkatársként dolgozott a Los Alamos-i Nemzeti Laboratóriumban, Új-Mexikóban.

Mikor 1996-ban a NASA beválogatta űrhajósai közé, dr. Pettit a Johnson Űrközpontban kezdett dolgozni. A három űrrepülésével veteránnak számító dr. Pettit több mint 370 napot töltött az űrben, és több mint 13 óra űrsétát is jegyez. 5 és fél hónapon át élt a Nemzetközi Űrállomás fedélzetén a 6-os számú expedícióval, az STS-126 legénység tagja volt, és további 6 és fél hónapot töltött odafent a 30/31-es expedíció legénységének tagjaként.

Ezt az előadást egy TEDx rendezvényen rögzítették, amelyet a TED konferenciák formájában, de tőlük függetlenül egy helyi közösség szervezett. Bővebben: http://ted.com/tedx

Bámultam kifelé az ablakon,

(Nevetés)

figyeltem Földünk légkörét,

vékony, kék vonal,

ez minden, ami elválaszt bennünket

a légüres űrtől.

Szelfi! Szelfi!

(Nevetés)

Óhatatlanul azon töprengtem,

hogy került oda a légkör?

Hogyan fejlődött
a földtörténeti idő alatt?

Íme, amire eddig fény derült.

Az egyik közismert dolog,

hogy ez itt egy nemrégiben készült
NASA grafikon.

(Nevetés)

Ezek a grafikonok tök jók,

olyanok, mintha kézzel írták volna őket.

Ez itt a földtörténeti idő ábrázolása

a kezdetektől a jelenig.

Itt a Föld,

ez pedig itt a légköri nyomás,

ami a Földön egy atmoszféra.

Ez körülbelül ugyanaz,
mint hogy egy láb 30,48 centi,

csak mert valamely király azt mondta.

Vagyis a Földön a légnyomás
egy atmoszféra;

de a Vénuszon, legközelebbi
szomszédunkon száz;

a Marson pedig a nyomás
csupán a földi egyszázada.

Tudjuk, hogy itt és most

a Föld-szerű kőzetbolygókon

a légköri nyomás

sokkal magasabb

és sokkal alacsonyabb is lehet,
mint a földi légnyomás.

A Mars esetében pedig ismeretes,

hogy bizonyos mechanizmusok miatt
a légköri nyomás csökkenhet.

De mi volt azelőtt?

A földtani leletekből

nem sok derül ki a légkörről.

A földtani leletek mindenféle
elképesztő dolgot megőriznek

a Földről és fejlődéséről,

ám a légkörről nem.

Azt feltételezik,

hogy a Földet kezdetben a Vénuszéhoz
hasonló légköri nyomás jellemezte,

és ez tűrhető elképzelés,

ha azt vesszük, hogy fogalmunk sincs róla,
milyen volt valójában a légkör.

És mi történt közben?

A földtani leletek közt szinte semmilyen
vagy csak hiányos bizonyíték található

a légnyomásról;

vagyis szinte bármilyen
következtetést levonhatunk.

A földtani leletek közt

találunk közvetett bizonyítékokat
a légkör összetételére,

ám a nyomás nem egyenlő az összetétellel,

és ha a nyomásra keresünk bizonyítékot,
nem sok mindent találunk.

Hol tartunk most?

A geofizika és a kémia
szilárd alapelveit alkalmazva

a következő görbét kapjuk:

Vénusz-szerű légkör esetében

a nyomás gyorsan csökken
a földtani idő múlásával.

talán százmillió év alatt,

majd kiegyenlítődik,

és mire mindenfelé megjelentek
a nagytestű teremtmények,

úgy vesszük, hogy a földi légnyomás

alapvetően nem különbözik a maitól.

Mi a helyzet a múltból származó,
egyéb nyomokkal?

Van bármi más, amit közvetett
bizonyítékként használhatunk,

nem feltétlenül, hogy megtudjuk
a pontos értéket,

de valami, amiből következtethetünk

légkörünkre az idő függvényében?

Így jutottam el az ősi teremtményekig,

amelyek talán bizonyítékul
szolgálhatnak az egykori légkörre.

E lények az óriás pteroszauruszok.

Elképesztően nagyok voltak.

Néhányuk szárnyfesztávolsága
elérte egy Boeing 737-esének felét –

hatalmas repülő lények.

Sokféle volt belőlük.

Ezek Pteranodonok,

a rajz precíz NASA-eszközök
szerint méretarányos.

(Nevetés)

Látják: a Pteranodonok emberméretűek,

ám nézzék, a Quetzalcoatlus

hatalmas lény –

több mint 15 méteres szárnyfesztáv,
110–140 kg-os súly.

Ezek embernél nagyobb,
repülő lények voltak.

Mit lehet tudni róluk?

Mindenféle szakirodalmat találni róluk,

különösen a pteroszauruszokról:

biomechanikájukról, anyagcseréjükről,
aerodinamikai paramétereikről,

röpképességükről vagy röpképtelenségükről.

Ha a jelent vesszük, itt vannak a madarak.

Nagyszerű dolog madarakat tanulmányozni,

és tucatjával írtak a madarak
repülésével foglalkozó könyveket;

továbbá sok száz tanulmány,

tudományos és műszaki tanulmány

foglalkozik a madarak repülésével,

és a szakirodalom egységes abban,

hogy az óriás pteroszauruszok
túl nagyok voltak a repüléshez.

Túl nagyok, hogy repüljenek!

[Pteroszauruszok –
túl nagyok, hogy repüljenek?]

Úgy feltételezik,
opportunista mód repültek,

vitorlázó teremtmények voltak;

ültek egy sziklaorom tetején,

és várták a termikeket,
hogy felemelkedhessenek,

várták a szelet, hogy elrugaszkodhassanak
és repülhessenek.

Ez tökéletesnek tűnő feltételezés,

ha nincs más ötletük,

hogy miként repülhettek.

[Energia – testtömeg]

Ez a rajz mutatja meg a lényeget,

miért voltak túl nagyok a repüléshez.

Az energiát ábrázolja
a testtömeg függvényében

Két fontos görbét figyelhetünk itt meg.

Az egyik a repüléshez szükséges energia,

ez a szakirodalomból való adat,

a "nagy repülési diagram"-okból,

amelyeken átesési sebességet
és energiákat stb. mértek,

a legkisebb madarakétól
egészen a legnagyobbakéig,

majd hozzávették az ember alkotta gépeket,

repülőket és hasonlókat.

e görbék egészen
a 747 Jumbo Jetig terjednek.

Így megtudhatjuk,
mennyi energia kell a repülésükhöz.

Aztán ott az anyagcsere során
keletkező energia,

amelyet egérétől kezdve
egészen az elefántéig ábrázoltak.

Ezek a melegvérű gerincesek anyagcseréje
során keletkező energia görbéi,

a legkisebb cickányétól kezdve
a legnagyobb elefántéig,

a lény tömegének függvényében.

Ebből megközelítőleg megtudjuk,

mennyi lehet az anyagcsere során
keletkező energia.

Figyeljék meg, van egy metszéspont,

amely fölött az élőlény a repüléshez
túl kevés energiát termel

az anyagcseréje során.

Lehet, hogy nincs ínyükre,

de a következő dián számokat látnak,

a szakirodalomból származó,
valós számokat, –

és ezen a rendezvényen

itt vagyunk nagy nyugisan szombat délután,

és számokkal teli diát
mutatni talán nem jó ötlet,

ám íme egy tipp tőlem:

ne akarják megérteni a számokat,
csak érezzék őket,

hagyják, hogy a számok szóljanak önökhöz,

lehet, olyan lesz, mint a pszichés dolgok,

amiket láttunk már itt.

Csak érezzék a számokat.

Csak 30 másodpercig fog tartani.

Készen állnak?

Íme.

Ez a repülés energiaszükséglete wattban,
összevetve a testtömeggel kilóban,

20 kilóval bezárólag.

Két fontos görbe van itt:

a repüléshez szükséges energia,

amely a szakirodalmi,
nagy repülési diagramból való.

Ez meg az anyagcserével keletkező energia,
amely az egér–elefánt görbéből való.

A metszéspont 13 kilogrammnál van.

Az összes ismert
röpképes élőlényünk.

itt van:

kormorán, fehérfejű rétisas, keselyű,
albatrosz, kondorkeselyű, óriástúzok –

utóbbit óvatosan, jól artikulálva ejtsék.
(Bustard – bastard – fattyú)

(Nevetés)

Figyeljék meg...

Ó, 36 másodperc a számokra. Nem is rossz.

Vegyék észre, nincs olyan
ma élő teremtmény,

amely röpképes lenne a metszéspont fölött.

Azon gondolkodom, talán
van ennek valami köze Darwinhoz,

de ki tudja.

Most mutatok még egy diát,
csak még egyet, ehhez hasonlót,

de kiterjesztve, hogy a tömegtartomány
magába foglalja a Quetzalcoatlusét is.

Íme.

Láttuk már ezt:

az energia wattban,
a tömeg kilóban, egészen 120 kg-ig.

Ez a vonal a repüléshez kellő energia,
ez pedig az anyagcseréből való energia,

és itt a metszéspont az óriástúzoknál,

13 kg-nál.

A Pteranodontól kezdve a Quetzalcoatlusig

az összes itt helyezkedik el.

E nagy, szárnyas lények nemcsak kicsit,

hanem nagyon is híján vannak

a repüléshez szükséges energiának.

E teremtmények minden szempontból

röpképesnek tűnnek,

ám mi, emberek,

nem vagyunk elég okosak,
hogy rájöjjünk, hogyan.

Így aztán feltételezésekbe bocsátkoztam.

Az első feltételezésem,
hogy igazi égenjárók voltak,

valóban képesek voltak repülni;

hogy bár Darwin előtt éltek,

Darwin szabályai rájuk is vonatkoztak.

Feltételezem azt is,

hogy a mai melegvérűekhez
hasonló anyagcseréjük volt.

A sejtfiziológiájukról nincs információnk.

Lehet, kifogytak a kriptonitból,

(Nevetés)

ám én úgy veszem,

hogy a sejtfiziológiájuk
a mai melegvérűekéhez volt hasonló,

és azt is feltételezem,

valamennyire értünk az aerodinamikához.

Valószínűleg

az aerodinamikai tudás

a leggyengébb e három feltételezés közül.

különösen az én aerodinamikai tudásom,

ám most ez szórakoztat.

Lássuk, mire jutunk.

Íme, művészi képességeim kivetülése
egy pterodaktilusz formájában;

ha megnézik a repülés
energiaszükségletének egyenleteit,

van egy nyomással kapcsolatos tényező:

ha a nyomás nő,

a repülés energiaszükséglete csökken.

Mi történik akkor,

ha őskori légkörünk nyomása
a dinoszauruszok idején

magasabb volt, mint a mai légköré?

Nézzük, mennyivel többnek kellett lennie.

Itt az ábránk.

Már láttuk:
energia a tömeg függvényében,

repüléshez szükséges
energia, anyagcsere-energia, óriástúzok,

metszéspont 13 kilogrammnál,

Pteranodonoktól kezdve
egészen a Quetzalcoatlusokig.

Azt hiszem, így kell-e mondani

többes számban.

Ez a fekete vonal
a repüléshez szükséges energia,

feltesszük, hogy mindig egy atmoszféra
nyomáson számítva,

mert jelenleg ennyi
a légnyomás itt, a Földön.

Ám ha elkezdjük növelni a légnyomást,

az egyenletek segítségével
arra derül fény,

hogy a repülés energiaszükséglete csökken.

Addig számolgatok,

míg a vonal el nem éri a metszéspontot

a Quetzalcoatlus tömegtartományában.

Az eredmény pedig itt látható.

A lefelé tartó kék vonal

eltolja a metszéspontot
az óriástúzok 13 kg-jától

egészen a Quetzalcoatlus
tömegtartományáig,

mégpedig 3,2 atmoszféra nyomásig.

3,2.

Ha megnézik ezeket az egyenleteket,

a paraméterek mindig sávosan értendők,

és ha mindent figyelembe véve

egy tartományra újraszámoljuk,

az derül ki, hogy a kék egyenes,
a repüléshez szükséges energia vonala

a Quetzalcoatlus tömegtartományánál
fog áthaladni,

nagyjából 2,5 és 4 atmoszféra között.

Nézzük meg újra a földi atmoszféra
evolúciós ábráját.

Ez a jelenlegi helyzet,

a Földön 1 atmoszféra a légnyomás,
a Vénuszon 100, a Marson 1/100,

itt pedig a feltételezésünket láthatják,

mégpedig a légkör változásának
szakirodalmi megközelítésével összevetve.

A pteroszaurusz aerodinamikai
tulajdonságai alapján feltételezhetjük,

hogy a dinoszauruszok korában

a légkör sűrűsége akár
háromszor nagyobb is lehetett

a maihoz képest.

Ilyen dedukciós módszerrel persze arról,

mi lehetett a helyzet eme hatalmas,
repülő teremtmények kora előtt,

semmiféle következtetést nem vonhatunk le.

Közvetett bizonyítékul szolgál a múltról,

amely alapján akár
méréseket is végezhetünk,

ám az adatok bizonytalansága
és a körülmények miatt

lehetetlen direkt méréseket végezni,

inkább csak további feltevésekre alkalmas.

olyan közvetett bizonyíték,
amely a paraméter tartományára

engedhet következtetni.

A pteroszaurusz és az aerodinamika
segítésével elvégzett,

a múltra vonatkozó közvetett mérésekkel

következtethetünk arra,

hogy a dinoszauruszok korában
a földi légkör nyomása

háromszorosa volt a mainak.

A továbblépéshez
fel kell tennünk a kérdést:

mi történt ezzel a légnyomással azóta?

De ez már egy másik előadás témája.

(Nevetés)

Köszönöm.

(Taps)