De exoplaneet wordt op vergelijkbare manier verwarmd door de ster waar zij omheen draait: KIC 12557548. De verhitting zou zelfs zo sterk zijn dat metalen op het oppervlak verdampen en loslaten van de planeet. Uiteindelijk zal dit proces fataal worden voor de planeet. De astronomen berekenden dat de planeet over 100 miljoen jaar zoveel materiaal heeft verloren dat hij volledig uit elkaar gevallen zal zijn.

Een artistieke weergave van ster KIC 12557548 met daarvoor de kleine exoplaneet die met de Kepler-ruimtetelescoop is ontdekt. Afbeelding: © MIT

Verschillende dipjes

De planeet heeft een omlooptijd van slechts 15 uur. Een jaar op deze planeet duurt dus korter dan een dag op aarde! Dat is een van de kortste jaren die we kennen. Bovendien is de planeet erg klein, in tegenstelling tot de ‘hete Jupiters’ die vaak dichtbij hun ster worden gevonden door ruimtetelescoop Kepler.

NASA-satelliet Kepler zoekt vanaf 2009 naar exoplaneten. Afbeelding: © NASA

Deze ruimtetelescoop heeft als speciale taak het vinden van exoplaneten. En dat doet hij met de zogenoemde transitie-methode. Door de continu de intensiteit van bijna 150.000 sterren te monitoren is Kepler in staat kleine ‘dipjes’ in de intensiteit van de sterren waar te nemen. Als dat met een bepaalde regelmaat gebeurt duidt dat op een planeet die steeds even voor haar ster langstrekt.

Bijzonder was dat de intensiteitsveranderingen van deze ster verschillend waren, ze varieerden tussen de 0,2 en 1,3 procent. Een ‘normale exoplaneet’ zou daarentegen voor dezelfde verandering zorgen. Eerst dachten de astronomen dat ze misschien een dubbelplaneet zagen. Twee planeten die om elkaar heen draaien zouden de ster elke keer iets anders ‘verduisteren’. Maar data van Kepler ondersteunde deze hypothese niet.

Meer dan een exoplaneet

De onderzoekers bedachten iets anders. Wat als de exoplaneet een stofstaart zou hebben? Kenmerkend voor zo’n staart is dat hij razendsnel kan veranderen, zelfs binnen het extreem korte jaar van deze planeet.

Kometen hebben vaak een stofstaart. Deze hemellichamen bestaan uit steen en ijs dat in de buurt van de zon smelt en een staart vormt. Dit is komeet Hale-Bopp.

Mede-auteur Saul Rappaport zegt: “Wat we zagen moest iets zijn dat steeds van vorm verandert. Geen vast hemellichaam maar eerder stof afkomstig van de planeet. We denken dat het stof bestaat uit deeltjes die kleiner zijn dan een micrometer.”

De vraag is hoe dit stof van de planeet af raakt. De wetenschappers hebben ook daar verklaringen voor. Ofwel het is afkomstig van enorme vulkaanuitbarstingen of het zijn metalen die in eerste instantie zijn verdampt door de zinderende hitte van wel 2000 graden Celsius en later zijn gecondenseerd tot kleine stofdeeltjes. Ze berekenden dat een dergelijk kleine planeet zo weinig zwaartekracht heeft dat zij genoeg stof zou kunnen verliezen voor het ontstaan van een stofstaart.

Compleet verdampen

Ter ondersteuning van hun theorie maakten de wetenschappers een computermodel. Ze lieten een digitale ster en planeet om elkaar heen draaien en gaven de laatste genoemde een stofstaart. Vervolgens bekeken ze de helderheid van de ster en zagen dat het patroon overeen kwam met wat Kepler waarnam.

De volgende stap kan nu het bestuderen van de stofstaat zijn. De samenstelling daarvan kan aanwijzingen geven over de planeet zelf.

Astronoom uit het Kepler-team Dan Fabrycky vult aan dat veel onderzoeken laten zien dat planeten geen oneindig lang leven zijn beschoren. “Ze komen vaak op een bijzondere manier aan hun einde, net als in dit geval waarbij de planeet in de toekomst wellicht helemaal zal verdampen.”

Deze animatie laat de detectie van de exoplaneet zien. (Engels)

Sommige klanken in het Engels komen niet voor in een bepaalde andere taal, zoals het Chinees of het Nederlands, maar wel in accenten of dialecten van die taal. Dat maakt ze gemakkelijker uit te spreken voor mensen die zulke accenten kunnen spreken of nabootsen.

Ieder dialect z’n eigen voordeel

In Nederland zijn bijvoorbeeld sprekers van het Utrechts beter in staat om de typisch Engelse a uit het woord ashtray uit te spreken dan ABN-sprekers. De Engelse a klinkt zoals de Utrechtse a in asbak (en niet zoals de e in bek, zoals de meeste Nederlanders hem uitspreken). “Ashtray bekt beter in plat Utrechts” kopte de Volkskrant op 2 mei boven een artikel over dit onderwerp.

Afbeelding: © Universiteit Utrecht

Maar niet alleen Utrechters hebben aanleg voor het produceren van bepaalde klanken. Zo spreken Brabanders de f en de v duidelijk uit, waardoor zij minder moeite hebben met het uitspraakverschil tussen very en ferry. En veel Marokkaanse Nederlanders zijn vertrouwd met het Tarifit, een Berbertaal waarin de Engelse th-klanken ook voorkomen. Daarom zullen zij minder moeite hebben met these en three, waar andere Nederlanders hun tong over breken.

Dialectgebonden uitspraakfouten

In het tijdschrift China Language Strategies publiceerde Rias van den Doel de bevindingen van het onderzoek in China. In de provincie Jiangsu worden Mandarijn en Wu gesproken. Het onderzoek wijst uit dat sommige Engelse uitspraakfouten door het merendeel van de proefpersonen worden gemaakt, terwijl andere specifiek zijn voor sprekers van ofwel het Mandarijn of het Wu.

Het vervolgonderzoek richt zich op andere regio’s in China. In samenwerking met Chinese partneruniversiteiten zijn Van den Doel en Van de Velde een project gestart om Chinezen met verschillende accenten Engelse teksten te laten voorlezen, en hun uitspraak vervolgens te analyseren. Ook zijn er plannen om de Nederlandse situatie te bestuderen.

Dialect in het uitspraakonderwijs

Aandacht voor accenten in het uitspraakonderwijs kan bijdragen aan een goed verstaanbare uitspraak van het Engels, zo stellen de Utrechtse onderzoekers. Ook als je zelf geen dialect spreekt, kan het helpen om naar sprekers met een accent te luisteren om de klanken te leren herkennen. Met behulp van oefeningen kun je vervolgens leren om de klanken ook zelf correct uit te spreken.

Zie ook:

Eh…eh…ah! Vreemde klinkers leren produceren
Leer je klinkers kennen

Pijn is vervelend. Kan stress het chronisch maken?

Duitse gezondheidswetenschappers Jessica Lang en haar collega’s van de Universiteit van Aken denken nu het antwoord te hebben: ja, stress op je werk vergroot de kansen op stijve, verkrampte en vooral pijnlijke plekken op je lijf. Om precies te zijn komt chronische spierpijn ongeveer anderhalf à twee keer zoveel voor bij mensen die problemen op hun werk ervaren. Vooral chronische lage rugpijn ontstaat dan sneller. Wie niet krom wil lopen op zijn zestigste kan dus misschien beter ander werk zoeken.

Lang en haar collega’s komen tot die conclusie na het bij elkaar rapen en doorrekenen van tientallen eerdere onderzoeken naar stressfactoren op iemands werk en lichamelijke klachten.

Misschien is het tijd om ander werk te zoeken. Afbeelding: © bark, Flickr.com

De Duitsers waren erop bedacht om mensen die al eerder in hun leven last hadden van spierklachten, uit de berekening te laten. In de steekproef zaten dus alleen mensen die kerngezond aan hun loopbaan begonnen. Ervoeren ze teveel stress, dan ontstonden er sneller rug-, nek- en armklachten.

Niet alle soorten stress op je werk zijn even erg. Hoewel de onderzoekers clichématige matige verbanden vonden tussen bijvoorbeeld een hoge werkdruk of een onbehulpzame baas, bleken andere inkoppers zoals algemene ontevredenheid over je werk en vervelende collega’s niet zoveel uit te maken. Daarentegen bleek afwisseling op het werk erg belangrijk te zijn.

Interessant was ook dat een tekort aan praten over je werk met vrienden of familie ook een voorspellende factor is voor chronische spierpijn. Dat lijkt op het eerste gezicht misschien wat vergezocht, maar dat is het niet: wie zijn werk saai en eentonig vindt, een hekel heeft aan zijn baas en het te druk heeft, maar daarover niet kan praten, voelt zich misschien minder geroepen om iets aan die situatie te veranderen.

Zie ook

Stevelprincipe

Als Aad van den Ende zware containers naar Duitsland wilt stevelen (stroomopwaarts) gebruikt hij de kracht van de Rijn die naar ons toe stroomt (stroomafwaarts). Het idee hierachter? De Rijn in West-Duitsland stroomt op een hoogte van 43 m boven NAP naar Nederland toe. Als je een stevelduct, een transportsysteem van betonnen bakken bouwt van hier naar W-Duitsland (zie afb.bovenin), dan zorgt de druk van de rivier voor een verplaatsing van de containers. Nadeel is de hoge investering (betonnen bakken in de lucht bouwen), maar na in gebruikname komt er geen energie meer aan te pas. Er komt geen energierekening, er is geen uitstoot etc. De power om containers moeiteloos de stroom op te sturen komt immers van de rivier. Het energieloze transport maakt gebruik van het principe van de communicerende vaten en kunstmatig verval. Hard gaat het natuurlijk allemaal niet, het is eerder drijven, dobberen, maar het kan klokje-rond en ook in het weekeinde. Bewegende techniek is overbodig. De techniek is ontleend aan oude Romeinse bouwkunst. Is de introductie van deze opmerkelijke plannen luchtfietserij…?
Uitvinder Van den Ende presenteerde zijn vinding op de TU Delft. De Delftse onderzoeker A.P. van Voorden voerde een eerste haalbaarheidsstudie uit. Die ziet er niet ongunstig uit; er is zelfs aanleiding om ook naar de economische kant van de zaak te gaan kijken. De Kennisalliantie is ook wel te porren voor stevelen. Zij publiceren een update van het project.

Schuimbeton is een uiterst licht en handzaam bouwmateriaal, dat grotendeels bestaat uit lucht en water. Bij de productie wordt gebruik gemaakt van industriële reststoffen als hoogovenslak en vliegassen. Na gebruik is schuimbeton volledig herbruikbaar en het energieverbruik tijdens de productie en verwerking is laag. Omdat het materiaal via slangen wordt verwerkt, is zwaar tilwerk niet meer nodig. Het materiaal wordt al regelmatig toegepast, maar de marktkansen voor grootschalige schuimbouw (..) zijn nog nauwelijks onderzocht. De grote vraag was; is het materiaal ook geschikt voor prefab? Veel bouwvakkers zijn vrolijk als ze het uiterst lichte materiaal aan moeten brengen.

Koen Hermsen student van de studie Industrieel Ontwerpen studeerde bij de Universiteit Twente af op de toepassing integraal geschuimd beton in de bouw. Volgens hem is een productietechniek voor het produceren van grote 3D-vormen haalbaar. Een productietechniek voor vlakke (prefab)elementen is naar zijn idee markttechnisch ‘het meest interessant’. Integraal geschuimd beton is een mono-materiaal van cement/beton, opgebouwd uit een geschuimde kern met een gesloten buitenmantel. Klik voor het afstudeerrapport; Integral foam concrete – The production process and design for a sound barrier, van Koen Hermsen. Van schuimbeton is het maar een kleine stap naar piepschuim. TU Delft keek eerder al eens naar het opmerkelijke gebruik van piepschuim in de wegenbouw

Schuimbeton

Licht en isolerend bouwmateriaal Afbeelding: © YT

Schuimbeton maakt een opmars in de bouwwereld. De stichting Schuimbeton Nederland timmert hard aan de weg om de voordelen van bouwen met schuimbeton tussen de oren van architecten te krijgen. In de wegenbouw is het lage gewicht handig voor funderingen, zelfs bij de meest slappe ondergrond. In de woningbouw is de isolerende werking goed voor lage stookkosten, zowel in nieuwbouw als bij renovatie. Daar is door de stichting en onderzoekbureaus al veel onderzoek naar gedaan. Hoogleraar Wim Poelman en kunstenaar Jacob Alkema ontwierpen in 2011 een eerste versie van integraal geschuimd beton dat geschikt is voor prefab. Veel bouwers kijken de kat uit de boom. Veel architecten zijn positief. Piepschuim geeft hen meer mogelijkheden.

Bouwen met piepschuim

Bouwen in piepschuim is energiezuinig door de extreme isolatie
van de luchtbubbels in het materiaal. In het Zeeuwse Colijnsplaat staat al een huis van de toekomst, gebouwd met blokken van piepschuim. Het geperste piepschuim krijgt een beschermlaag waardoor het bestand is tegen de elementen en de straffe Zeeuwse wind. Een huis van piepschuim is een ideaal passief huis met een lage warmtevraag. Het grootste deel van het jaar kan de kachel uitblijven.
Zijn we nu klaar met schuimbeton? Het bouwbedrijf Faber vindt dat waar schuimbeton ophoudt, celbeton begint, maar het is niet zo duidelijk waarom. Over de onverdraaglijke lichtheid van beton gesproken; er is in Friesland een betonfabriek met de vrolijke, poëtische slogan: “C ést le beton qui fait la musique.”

Veel organen, waarschijnlijk allemaal, bevatten stamcellen die kunnen uitgroeien tot de verschillende celtypen waaruit het orgaan is opgebouwd. Zulke stamcellen worden al jaren toegepast bij de behandeling van ziekten zoals leukemie. Maar het is een hele opgave om genoeg bruikbare cellen voor stamceltransplantatie te vinden die kunnen uitgroeien tot het gewenste weefsel. Vaak zijn de stamcellen namelijk al begonnen zich om te vormen waardoor ze nog maar één celtype kunnen worden. Hoe pik je de cellen eruit die je moet hebben?

Amerikaanse stamcelonderzoekers van de Brown Universiteit hebben nu een manier gevonden om te voorspellen of stamcellen uit vetweefsel een bot-, vet- of kraakbeencel worden. Het blijkt dat mechanische kenmerken zoals stijfheid en grootte de eind bestemming van een stamcel kunnen verraden. En op zulke kenmerken valt te selecteren schrijven de onderzoekers deze week in het tijdschrift Proceedings of the National Academy of Sciences.

Atoomkracht

De wetenschappers kwamen tot hun ontdekking door menselijke stamcellen uit vetweefsel te porren met een atoomkrachtmicroscoop: een mechanische microscoop die met behulp van een naaldje en een hefboompje het celoppervlak aftast en uitbeeldt. Uit de metingen werd duidelijk dat de stamcellen onderling erg verschilden in stijfheid, grootte en stroperigheid. En wat bleek? De stijfste stamcellen hadden de neiging bot te worden, de grootste en zachtste werden vet, en de stamcellen die vooral stroperig waren eindigden vaak als kraakbeen.

De stamcellen lijken bovendien goed te sorteren op basis van hun mechaniek, bleek uit computersimulaties. En dat is goed nieuws, want het selecteren van stamcellen met de huidige methode – waarbij ze herkend worden aan een eiwit op het celoppervlak – levert maar weinig bruikbare cellen op. Dat komt omdat het betreffende eiwit ook wel op andere celtypen in vetweefsel wordt gevonden. Het computermodel berekende dat selectie op mechanische kenmerken meer bruikbare cellen oplevert dan volgens de eiwitmethode.

Stamcellen in vetweefsel kunnen uitgroeien tot verschillende weefsels, maar sommige kenmerken zoals stijfheid, stroperigheid (viscositeit) en grootte, zijn voorspellend voor het type cel dat de stamcel uiteindelijk zal worden. Afbeelding: © Darling Lab/Brown University

Botbreuk

Dus als onderzoekers in vetweefsel bijvoorbeeld op zoek zijn naar cellen om bot te maken, kunnen ze de cellen sorteren op een bepaalde mate van stijfheid. Stel je eens voor: dan kan een chirurg tijdens het opereren van een patiënt met een lelijke botbreuk wat vet afnemen. Dat vet haalt hij door een filter. Vervolgens kan hij meteen een hoge concentratie bot-makende stamcellen in de wond spuiten tijdens dezelfde operatie om de genezing te versnellen.

Maar chirurgen zullen die enorme atoomkrachtmicroscopen niet mee de operatiekamer in slepen: die werken te langzaam om binnen korte tijd genoeg goede cellen te vinden. Voor de ontdekking is daarom eerst een praktische uitvoering nodig, wat het volgende project is van de onderzoekers. Of zoals ze het zelf verwoorden: het idee begint vorm aan te nemen, net als een stamcel strevend om vet, bot of kraakbeen te worden.

Lees meer over stamceltherapie op Kennislink:

Green Team Twente won dit weekeinde de Shell Eco Marathon in de klasse Urban Concept met als brandstof waterstof. Hun ultralichte UTMotive verbruikte (omgerekend) slechts 1 op 720 kilometer . Aan de Eco Marathon, een Europese zuinigheidswedstrijd van Shell, deden 180 voertuigen mee. Voor de waterstofklasse hadden zich twintig teams ingeschreven.
Vrijdag al zetten de Enschedese studenten een prima beste prestatie neer, terwijl de concurrenten opgaven door technische problemen. Zaterdag scherpte coureur Glenn Roozing met de UTMotive zijn prestaties verder aan. Uiteindelijk won het team met een verbruik van 75 kilometer per kilowattuur. Meer over de techniek van Greenteam.
De race om zuinig te rijden gaat altijd door. Studenten van TU Delft claimen met een liter Dubai in het Midden-Oosten te kunnen bereiken.

We vonden ook een ambiteuze zelfbouwer die in de garage achter zijn huis fanatiek sleutelt om het brandstofverbruik omlaag te krijgen. Hij haalt nu al 1 op 55, met bestaand autotechniek!

Ecorunner 3 Delft

De Ecorunner 3 van het TUD-team zoekt op alle denkbare manieren naar zuinigheid. Voor de aandrijving van de Ecorunner 3 is dit jaar gekozen voor een inwheel motor. De motor heeft geen tandwielen, dat scheelt wrijving. De motor zou inmiddels een efficiëntie hebben van rond de 93%. De luchtweerstand van de romp is gereduceerd met CFD-software (Computation Fluid Dynamics). De Eco-Runner 3 heeft een van de kleinste frontale oppervlaktes ter wereld (slechts 0,248 m2). De windtunneltest gaf een weerstandscoëfficient aan van 0,084. Ook gaf de windtunneltest aan dat de Eco-Runner 3 goed presteert met zijwind. Het Eco-Runner Team Delft claimt intussen de meest gestroomlijnde auto ter wereld gemaakt te hebben.

Ecorunner 3, het resultaat van maandenlang sleutelen Afbeelding: © Ecorunner 3 TUD

Bijzonder aan het ontwerp is dat er een hoge drukgebied ontstaat aan de achterkant van de Eco-Runner 3. De overdruk zorgt er voor dat het voertuig door de lucht geduwd wordt (in plaats van teruggezogen). De brandstofcel is uitvoerig getest. Gewerkt wordt aan een efficiëntie van ruim 60%. De ophanging van de Eco-runner is simpel en effectief. Bij het achterwiel wordt de besturing geïntegreerd met de ophanging. Met een joystick kan een servomotor het achterwiel zeven graden in elke richting draaien. De draaicirkel is redelijk groot, maar toereikend voor de Eco-Marathon.

Autolab in een schuurtje

Zuinige zelfbouwdriewieler uit klusgarage Afbeelding: © Beeld Wijnand Zwart

Tijdens zijn opleiding Werktuigbouwkunde aan de Universiteit Twente begon Wijnand Zwart zijspan te rijden en te bouwen. Als docent autotechniek sleutelt hij in vrije uurtjes deze WMZ-3 in elkaar, die met 1 liter Euro 95 benzine 55 kilometer haalt. Hij omschrijft zijn driewieler als een moderne Messerschmidt kabinenroller. De techniek waarmee hij zo zuinig rijdt? Wijnand Zwart: “Ik kies voor een klein frontaaloppervlak. De brandstofmotor is volledig standaard. Gewichtsbesparing zit in het slim belasten van staalplaat in het vlak. Je moet staal niet loodrecht op het vlak belasten, dan heb je veel zwaar plaatwerk nodig. Er zitten meer grappen in. Ik gebruik geen aparte kachelradiator en ventilator, maar de radiator voor de motorkoeling. Een ligfietsbesturing spaart ook gewicht.”
Tijdens de lagere school was Wijnand vaak met technisch lego bezig. Via modelbouw belandde hij tussen de brommers en motorfietsen. Bij de Universiteit Twente bouwde hij een motor met zijspan. Hij bouwde een schommelarm-voorvork om de zijspancombinatie een beter stuurgedrag te geven. Later bouwde hij terloops een LPG-installatie in. Op zijn zelfbouw-site zet hij zijn uitvindingen op een rijtje.

In de nazomer van 2010 werd de stad Christchurch in Nieuw Zeeland getroffen door een aardbeving met een kracht van 7,1 op de schaal van Richter, direct gevolgd door een beving van 6,3. Het kostte 185 burgers het leven. De stad lag grotendeels plat, net als de historische Anglicaanse Cathedraal van Christ Church .De kathedraal wordt nu vervangen door een tijdelijke kerk van karton. Het A-vormige gebouw wordt in het aardbevinggevoelige gebied niet gebouwd voor de eeuwigheid, maar met een kartonnen structuur moet de kerk in ieder geval 20 jaar bestand zijn tegen de elementen. Voor Kerst 2012 moet het gebouw er staan. Het ontwerp is van architect Shigeru Ban. Hij is specialist in gebouwen van papier en karton. De Nederlandse kunstenaar Filip Jonker bouwde al eens een sleepboot van karton en stak er de Noordzee mee over.

Onderzoek TU Delft

De Technische Universiteit Delft onderzoekt het gebruik van kartonconstructies in de architectuur. Ontwerpers hebben immers behoefte aan duurzame en milieuvriendelijke bouwmethodes. Karton is licht en daardoor eenvoudig te verwerken en construeren. Doordat karton recyclebaar is, leent het zich voor tijdelijke bouw, zoals in de tijdelijke kathedraal van Christ Church. Door het materiaal te vouwen of te rollen wordt karton zo sterk dat het als constructie kan worden gebruikt. Karton in de architectuur staat nog wel in de kinderschoenen.

Karton herontdekt

Karton lijkt bezig aan een revival. Het materiaal is licht en handzaam en als de vorm klopt, fixeer je het object met een hars die het gebouw of product beschermt tegen de elementen.

Karton gaat na gebruik naar de recycling Afbeelding: © Docwerk

Kunst en Design omarmen karton. De architectuur gebruikt het materiaal allang niet meer alleen voor het maken van maquettes. Er verschijnen noodwoningen van karton die bestand zijn tegen aardbevingen. Het Utrechtse Leidsche Rijn heeft de Paper Dome, een rond paviljoen met een lichtgewicht constructie van kartonkokers. De Dome heeft 200 zitplaatsen en 500 staanplaatsen. Het is de eerste cultuurvoorziening voor de inwoners van Leidsche Rijn die minimaal vijf jaar blijft staan.
Kunstenaar Filip Jonker bouwde de kartonnen sleepbout De Furie. Hij kreeg subsidie, steun van technische partners, bouwde een sleepboot van honingraatkarton en stak er het Kanaal mee over. De website bouwen met karton geeft een overzicht van de mogelijkheden.

Door druk uit te oefenen op een piëzo-elektrisch materiaal wordt een elektrische spanning opgewekt. Afbeelding: © Mael Guennou – Tizeff

De Amerikaanse onderzoekers passen het piëzo-elektrisch effect nu toe in een virus, één die overigens ongevaarlijk is voor mensen. Het virus, met de cryptische naam M13, valt alleen bacteriën aan. Het is een dun, staafvormig virus dat de eigenschap heeft zich op een oppervlak uit zichzelf netjes te ordenen: zij aan zij, allemaal in dezelfde richting wijzend. Dit maakt dat het piëzo-elektrisch effect in dit virus sterker is dan in andere biomaterialen als bot, DNA of eiwitten, die zich moeilijk laten organiseren.

Hoe werkt het piëzo-elektrisch effect in het virus?

Klik op het vergrootglas voor een vergroting van de afbeelding. Afbeelding: © Lawrence Berkeley National Laboratory

Het virus bestaat uit een dunne staaf, bedekt met bijna 3000 spiraalvormige eiwitten (zie afbeelding links). Elk eiwit bestaat uit een negatief geladen uiteinde (blauw) en een positief geladen uiteinde (rood). De positieve en negatieve ladingen van al die eiwitten heffen elkaar onder normale omstandigheden op: het virus is dan neutraal. Maar als het virus loodrecht op zijn lengteas wordt ingeduwd, en de doorsnede de vorm van een ovaal krijgt, dan raken de ladingen uit balans: er ontstaat een ladingsverschil. Er gaat op dat moment een stroom lopen door het virus. De onderzoekers hebben dit effect versterkt door het virus genetisch zodanig aan te passen, dat het ene uiteinde van het eiwit extra negatief geladen was.

De onderzoekers persten een twintigtal dunne laagjes van een vierkante centimeter met het virus tussen twee gouden elektroden. De elektroden werden gekoppeld aan een klein beeldscherm. Door met een vinger op de elektrode te duwen genereerde het piëzo-elektrisch effect in alle virussen bij elkaar zo’n 6 nano-ampère aan stroom bij een spanning van 400 millivolt; ongeveer een kwart van een AAA-batterij. Weinig, maar genoeg om op het beeldscherm het cijfer ‘1’ te laten verschijnen.

Door met een vinger op een gestapelde laag van het virus te duwen genereerde het piëzo-elektrisch effect voldoende stroom om het cijfer ‘1’ op een display tevoorschijn te toveren. Afbeelding: © Berkeley Lab

Een knap resultaat, maar heeft het ook praktisch nut? Nu nog niet, maar wellicht in de toekomst. Dit onderzoek past in een ontwikkeling binnen de nanotechnologie om kleine stroomopwekkers – ‘nanogeneratoren’ – te maken die het piëzo-elektrisch effect benutten. Eén van de aansprekende toepassingen hiervan is het opwekken van energie uit alledaagse bewegingen, zoals een wandeling, het dichtslaan van een deur of het lopen op een trap. De energie die hieruit vrijkomt is voldoende om kleine apparaten als mobiele telefoons of mp3-spelers mee op te laden. Kortom, in de toekomst heb je wellicht geen oplader meer nodig, maar volstaat een wandeling of een stukje traplopen voor een volle batterij.

De nanogenerator die de Amerikaanse onderzoekers met het virus hebben gemaakt is de eerste met een biologisch materiaal. Meestal gebruikt men materialen als PZT of zinkoxide. Het voordeel van het virus is dat het eenvoudig in grote hoeveelheden voorhanden is – een bacterie maakt een miljoen kopieën in vier uur tijd – en het zichzelf kan organiseren in de juiste structuur. Nu bewezen is dat een virus kan dienen als stroomopwekker blijft de grote vraag of de onderzoekers in staat zijn hun nanogenerator voldoende te verbeteren om er iets mee te kunnen, of dat men in de (nutteloze) millivolts blijft steken.

Lees meer over het piëzo-elektrisch effect op Kennislink:

Het vulkanische complex Monowai heeft meerdere vulkaankegels Afbeelding: © GNS Science

In een zeer kort tijdsbestek van nog geen week observeerden vulkanologen dat enkele vulkaankegels van het Monowai-complex op enkele plaatsen sterk waren gegroeid en op andere plaatsen waren ingestort. De hoogste vulkaantop bleek met ruim acht miljoen m³ lava te zijn gegroeid met 79 meter. De waarnemingen werden gedaan vanaf het Duitse onderzoeksschip Sonne. De vulkanologen werden bevestigd in hun vermoeden dat de evolutie van mariene vulkanen niet geleidelijk, maar schoksgewijs gebeurt.

Een schoksgewijze groei van onderzeese vulkanen heeft ook gevolgen voor een correcte inschatting van risico’s op een tsunami. Vloedgolven ontstaan juist bij plotselinge (verticale) bewegingen van de zeebodem, waarmee ook de bovenliggende waterkolom in beweging wordt gezet. De plotselinge groei van de Monowai ging gepaard met aardbevingen die door verschillende seismische stations in de Pacific, onder meer op de Cook Eilanden, werden opgemerkt.

Kermadec Eilandboog met White Island (linksonder) en Monowai (rechtsboven). Afbeelding: © GNS Science

White Island

Dichter bij het vasteland van Nieuw-Zeeland, op 50 km afstand in de Bay of Plenty (bekend van de vorig jaar vastgelopen tanker Rena) ligt de mariene vulkaan White Island. Anders dan Monowai, ligt 1,6 % van het gehele vulkanische complex boven zeeniveau. Ook deze mariene vulkaan wordt intensief gemonitord. White Island markeert de grens tussen de Kermadec Arc in het noordoosten en de Taupo Volcanic Zone in het zuidwesten, die in elkaars verlengde liggen. De 240 km lange en 30 km brede Taupo Volcanic Zone is verantwoordelijk voor de vele actieve vulkanische verschijnselen op het Noordereiland, zoals geisers en borrelende modderpoelen.

Monitoring boven water

Monitoring van een mariene vulkaan die wel boven zeeniveau uitkomt, gaat een stuk eenvoudiger, zeker met de moderne uitrusting van de Nieuw-Zeelandse vulkanologen van het IGNS, die eens per drie maanden het eiland per helikopter bezoeken. Aan White Island is alert level 1 toegekend (het hoogste niveau is 5), hetzelfde activiteitsniveau als de midden in de Taupo Volcanic Zone gelegen beruchte vulkaan Ruapehu. De Ruapehu zorgde in de vorige eeuw, net als White Island, vooral voor slachtoffers als gevolg van een vulkanische modderstroom, een lahar. Voor White Island betekende deze ramp het begin van het einde van de zwavelwinning.

White Island in NNW-richting. De kleine rots linksonder behoort tot een groot submarien vulkanisch complex. De krater ligt op zeeniveau en is daardoor gemakkelijk bereikbaar. De totale hoogte is 760 m waarvan bijna de helft boven de zeespiegel ligt. Afbeelding: © White Island Tours

Met een vliegtuigje door de pluim

De constante activiteit van White Island is af te meten aan de witte pluim van gassen die onafgebroken boven het eiland hangt. Behalve de 24-uursregistratie van trillingen en (sterkere) aardbevingen, die automatisch worden doorgestuurd naar de datacentra op het vaste land van Noordereiland, wordt de kraterpluim bemonsterd door er met een vliegtuigje doorheen te vliegen. Van de opgezogen mix van gassen wordt het gehalte aan zwavel bepaald met een UV-spectrometer. Verder meet het onderzoeksteam op het eiland zelf de hoogte van de kratervloer: hoger betekent dat het magma omhoog komt en dit kan duiden op verhoogde activiteit.

Kratermeer White Island Afbeelding: © White Island Tours

Magnetisch gesteente

Maar dat is nog niet alles. Om de uitbarstingskansen nog beter in kaart te brengen wordt het magnetisch signaal van het gesteente gemeten. Minder magnetisme duidt op warmer gesteente en dus op toegenomen activiteit. Ook het kratermeer, dat pas sinds ca. tien jaar weer langzaam is volgelopen, wordt bemonsterd. Het monitoren van vulkanische activiteit heeft weliswaar op White Island niet de allergrootste prioriteit omdat het eiland 50 km van de kust is verwijderd en een eruptie naar verwachting weinig schade op het vasteland zal opleveren, de intensiteit van monitoring is de laatste decennia geïntensiveerd. Dat geldt ook voor Mount Ruapehu, die sinds de modderstroom in 1953, met een treinongeluk als gevolg waarbij 151 reizigers werden gedood, is uitgerust met een Lahar Alarm and Warning System.