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우주 공간에 가도 안터지거나 안죽는 생명체가 있나요
안녕하세요. 지구상에는 우주 공간과 같은 극단적인 환경에서도 생존할 수 있는 뛰어난 생명체가 존재합니다. 대표적인 예로, 동물티그리데류(Tardigrada)에 속하는 물곰(water bears)이 있습니다. 이 생명체는 그 크기가 매우 작음에도 불구하고, 다양한 극한 조건에서 생존할 수 있는 놀라운 능력을 지녔습니다. 물곰은 극저온(-272°C에 가까운 온도에서도 생존 가능), 극고온(150°C 이상의 온도에서도 생존 가능), 고방사능 환경, 진공 상태에서도 생존할 수 있습니다. 특히 우웆 공간의 진공과 극저압에서의 생존 능력은 물곰이 특수한 생리 상태인 암흑 건조 상태(cryptobiosis)로 전환함으로써 가능해집니다. 이 상태에서는 물곰의 신진대사가 거의 정지되며, 세포와 DNA를 보호하면서 극한 환경을 견딜 수 있습니다. 환경이 호전되면, 이들은 다시 활성화되어 정상적인 생리 활동을 재개할 수 있습니다.
학문 / 생물·생명
24.10.07
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근육이 없는 폐는 어떻게 숨을 쉴수 있는걸까요?
안녕하세요. 폐가 근육을 포함하고 있지 않음에도 호흡을 담당할 수 있는 메커니즘은 주로 횡격막과 갈비뼈 사이 근육들의 동작에 의해 설명됩니다. 횡격막은 호흡의 주요 동력원으로, 이 근육이 수축할 때 가슴의 용적을 증가시키며 이로 인해 폐 내의 압력이 외부 압력보다 낮아집니다. 이 압력 차이가 공기를 폐로 끌어들이는 원동력이 됩니다. 횡격막이 이완되면 가슴 용적은 감소하고 폐의 압력이 상승하여 공기가 밖으로 밀려나게 됩니다. 또한, 갈비간근(external intercostal muscles)은 갈비뼈를 들어 올리는 역할을 하여 흡입 과정에서 가슴 용적을 추가로 확장시킵니다. 이는 폐가 더 많은 공기를 수용할 수 있도록 만듭니다. 반대로, 내부 갈비간근(internal intercostal muscles)은 호흡 시 갈비뼈를 내리고 좁혀 폐에서 공기를 밀어내는 역할을 수행합니다. 이러한 외부 근육들의 조정된 활동을 통해 폐는 공기의 유입과 배출을 효과적으로 조절할 수 있습니다. 따라서 폐 자체에 근육이 없음에도 불구하고 이들 근육의 도움을 받아 호흡이 가능한 것입니다.
학문 / 생물·생명
24.10.07
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콤프턴 효과가 EMP 현상이랑 정확히 어떤 연관이 있나요?
안녕하세요. 콤프턴 효과와 전자기 펄스(EMP)의 관계를 설명드리겠습니다. 콤프턴 효과는 광자(ex : X선 or 감마선)가 자유 전자와 충돌할때 광자의 에너지 일부를 전자에게 전달하면서, 광자의 파장이 길어지는 현상을 말합니다. 이 과정에서 광자는 에너지와 운동량을 잃고, 전자는 해당 에너지를 흡수하며 가속됩니다. 이와 관련하여 EMP와 콤프턴 효과를 연결 지을 수 있는 한 가지 시나리오는 핵폭발에서 발생하는 EMP 현상입니다. 핵폭발 시 발생하는 강력한 감마선은 대기 중의 분자 및 원자와 충돌하여 콤프턴 효과를 일으킵니다. 이 과정에서 감마선 광자가 대기의 전자들과 상호작용하여 콤프턴 산란을 일으키고, 이러한 산란 과정에서 전자들이 고속으로 가속됩니다. 가속된 전자들은 그 후 대기 중을 빠르게 이동하면서 다른 원자와 분자들의 전자를 충격으로 방출시킬 수 있습니다. 이렇게 해서 발생하는 빠른 전자들의 대량 이동은 강력한 전자기장을 형성하고, 이 전자기장이 변할 때 강력한 EMP가 발생합니다. EMP는 순식간에 광범위한 전자 기기에 영향을 줄 수 있는 강력한 전자기 펄스입니다.
학문 / 물리
24.10.07
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우리나라에서 가장 빠른전투기로 서울에서 부산까지 날아가면 얼마나 걸릴까요?
안녕하세요. 대한민국에서 가장 빠른 전투기 중 하나로 알려진 F-15K 슬램 이글의 최고 속도는 대략 마하 2.5 정도입니다. 마하2.5는 초당 약 850미터, 즉 시속 약 3,060킬로미터에 해당합니다. 서울에서 부산까지의 거리는 대략적으로 325킬로미터 정도입니다. 이 거리를 F-15K가 최고 속도로 비행할 경우, 비행 시간을 계산해 보면 다음과 같습니다 : 비행 시간 = 거리 / 속도 = 325 km / 3060 km/h ≈ 0.106 시간 0.106시간은 약 6.36분에 해당합니다. 따라서, 이론적으로 F-15K 전투기가 최고 속도로 비행할 경우, 서울에서 부산까지 약 6분 20초 정도 걸릴 것으로 예상할 수 있습니다. 이 계산은 항공 교통 제어, 기상 조건, 비행 경로의 직선화 여부 등 실제 비행 조건을 고려하지 않은 이상적인 상황에서의 계산입니다.
학문 / 물리
24.10.07
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우리나라에 사는 멧비둘기를 왜 영어로 Oriental Turtle Dove라고 번역해요?
안녕하세요. 멧비둘기를 영어로 'Oriental Tutle Dove'라고 부르는 이유는 주로 그들의 무늬와 특징적인 외관 때문입니다. 이 이름은 멧비둘기의 목 부위에 있는 독특한 비늘 모양의 무늬와 관련이 있습니다. 이 무늬가 거북이의 등딱지를 연상시키는데, 거북이 등딱지의 패턴과 비슷하게 보이는 둥근 비늘 모양이 특히 목덜미와 가슴에 보이기 때문입니다. 'Oriental'이라는 수식어는 이 종이 주로 동아시아 지역에서 발견되는 것을 지칭합니다. 이는 지리적 분포를 나타내는 흔한 방식 중 하나로, 해당 종이 아시아의 동부에 자주 나타나기 때문에 붙여진 이름입니다. 따라서 ,멧비둘기의 비행 속도나 움직임이 느리다는 것과는 관련이 없습니다. 오히려 그들의 물리적 특성과 지리적 분포에 따른 명명입니다.
학문 / 생물·생명
24.10.07
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술을 섞어 마시게 되면 숙취가 심한데요. 이유가 있나요?
안녕하세요. 술을 섞어 마시는 행위가 숙취를 악화시키는 이유는 여러 생화학적 및 대사적 요인들이 복합적으로 작용하기 때문입니다. 먼저, 인체 내에서 알코올은 주로 간에서 알코올 탈수소효소(alcohol dehydrogenase ; ADH)와 아세트알데히드 탈수소효소(aldehyde dehydrogenase ; ALDH)를 통해 대사됩니다. 이 과정에서 생성되는 아세트알데히드(acetaldehyde)는 강한 독성을 가지며, 이 화합물의 축적은 숙취의 심각성을 증가시키는 주요 원인 중 하나입니다. 서로 다른 종류의 술을 섞어 마실 경우, 이산화탄소나 다양한 알코올이 포함된 음료들 간의 상호작용으로 인해 아세트알데히드의 대사가 더욱 복잡해지고 그 양이 증가할 수 있습니다. 또, 각기 다른 술에 포함된 콩제너(congeners)-다양한 유기 화합물로 술의 맛과 색을 결정하는 성분-의 혼합은 또한 숙취를 유발할 수 있습니다. 이 콩제너들은 각기 다르게 인체에 영향을 미치며, 여러 종류의 술을 섞어 마심으로써 이러한 물질들의 상호작용이 숙취의 정도를 높일 수 있습니다. 끝으로, 알코올의 농도와 흡수율에 영향을 미치는 요소 역시 중요합니다. 서로 다른 도수의 술을 섞어 마시면, 알코올의 흡수가 빨라지거나 변동될 수 있으며, 이는 간에서의 알코올 처리 속도를 변화시켜 숙취의 강도를 증가시키는 원인이 됩니다. 이와 같은 여러 요인들이 겹쳐 숙취를 더욱 심하게 만들 수 있습니다. 따라서 숙취의 위험을 최소화하기 위해 동일한 종류의 술을 일관되게 마시는 것이 권장됩니다.
학문 / 화학
24.10.07
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이산화탄소는 어떻게 일산화 탄소가 되는 건가요?
안녕하세요. 이산화탄소(CO₂)가 일산화탄소(CO)로 변환되는 과정은 특정 화학적 조건과 촉매의 존재 하에 일어날 수 있습니다. 이 과정은 주로 산업적 방법으로 사용되며, 고온 및 고압, 또는 적절한 촉매를 이용한 환원 반응을 통해 이루어집니다. 역물질 전환(boudouard reaction) 반응은 주로 고온에서 이루어지며, 이산화탄소가 일산화탄소로 변환될 수 있는 대표적인 화학 반응입니다. 이 과정을 반응식으로 나타내면 : 2CO₂ + C → 2CO 이 반응에서 숯(탄소, C)이 이산화탄소와 반응하여 일산화탄소를 생성합니다. 이 과정은 일반적으로 약 700℃ 이상의 고온에서 일어나며, 제철 공정에서 코크스가 이산화탄소와 반응할 때 자연스럽게 발생하기도 합니다. 촉매적 환원 반응은 특정 촉매들(ex : 니켈)의 존재 하에, 이산화탄소는 수소와 함께 반응하여 일산화탄소와 물을 형성하는 반응을 겪을 수 있습니다. 이 과정은 보통 메탄화 반응이라고 불리며, 다음과 같은 화학 반응식으로 표현될 수 있습니다 : CO₂ + H₂ → CO + H₂O 이 반응은 수소가스를 이용해 이산화탄소를 환원하는 방법으로, 합성가스 생산에 사용됩니다. 이러한 과정들은 일반적인 환경 조건에서 자연적으로 일어나기보다는 산업적 제어 하에 이루어지는 특수한 경우입니다. 이산화탄소를 일산화탄소로 전환하는 기술은 에너지 변환, 화학 원료의 제조, 환경 관리 등 다양한 분야에서 응용할 수 있습니다.
학문 / 화학
24.10.07
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땀은 어떤 물질로 만들어져 있는건가요?
안녕하세요. 땀의 구성은 주로 물(H₂O)로 이루어져 있으며, 전체의 약 99%를 차지합니다. 이외에도 땀에는 소량의 전해질과 유기 및 무기 물질이 포함되어 있습니다. 주요 전해질로는 나트륨(Na⁺), 칼륨(K⁺), 칼슘(Ca²⁺), 마그네슘(Mg²⁺)이 있으며, 이들은 체내 전해질 균형 유지에 기여합니다. 또한, 요소(CO(NH₂)₂)와 락트산(C₃H₆O₃)도 땀을 통해 배출되는데, 이는 각각 단백질 대사와 혐기성 운동 중 생성된 산물입니다. 포도당과 아미노산 등의 유기물도 미량 포함되어 있습니다. 땀이 나는 과정에서 불쾌한 냄새가 발생하는 주된 원인은 피부 표면의 박테리아가 땀 속의 유기물을 분해하여 생성하는 부산물 때문입니다. 이 과정에서 박테리아는 땀 중의 지방산과 아미노산을 분해하고, 이로 인해 다양한 휘발성 화합물이 생성되어 냄새가 발생합니다. 따라서 땀 자체보다는 이러한 박테리아의 활동이 냄새의 주요 원인으로 작용합니다.
학문 / 물리
24.10.07
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노벨과학상은 몇년정도 연구해야 받나요?
안녕하세요. 노벨상을 수상하기까지의 연구 기간은 매우 다양할 수 있습니다. 일반적으로 수십 년에 걸친 지속적이고 혁신적인 연구가 요구되며, 대부분의 수상자들은 평생을 그 분야의 연구에 헌신한 경우가 많습니다. 노벨상은 개인이나 연구팀이 특정 과학 분야에서 뛰어난 업적을 이루었을때 주어지는 상이기 때문에, 단순히 연구 기간만으로 수상 여부를 결정짓는 것은 아닙니다. 과학자가 노벨상을 수상하기 위해서는 해당 분야에서 획기적인 발견이나 중대한 기여를 해야 하며, 이러한 업적이 국제적으로 인정받아야 합니다. 이러한 발견이나 연구 결과가 얼마나 오랜 시간 동안 그 영향을 미치고, 다른 연구자들에 의해 검증되고 확장되었는지가 중요한 평가 기준이 됩니다. 한국 과학자들도 많은 연구 분야에서 중요한 기여를 하고 있으며, 노벨상 수상은 시간 문제일 수도 있습니다. 과학자 개인의 노력뿐만 아니라 연구 환경, 지원 시스템, 국제적 협력과 교류 등많은 요소가 복합적으로 작용하기 때문에, 노벨상 수상을 위해서는 개인의 연구 외에도 많은 지원과 국제적인 인정이 필요합니다.
학문 / 물리
24.10.07
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우리몸에 신장이 없을 경우 어떻게 되나요?
안녕하세요. 신장이 없는 상황, 즉 신장 기능의 결여는 인체에 치명적인 결과를 초래할 수 있습니다. 신장은 우리 몸에서 필수적인 여러 기능을 수행하는데, 이 중 가장 중요한 역할은 대사 산물과 불필요한 물질을 혈액에서 걸러내어 소변으로 배출하는 것입니다. 이 과정을 통해 체내의 전해질 균형(Electrolyte balance), 산-염기 균형(Acid-base balance), 그리고 수분 균형(Water balance)이 유지됩니다. 신장의 기능이 상실되면, 몸은 이러한 노폐물을 제거할 수 없게 되어 독성 물질이 체내에 축적되기 시작합니다. 이는 우레미증(uremia)으로 알려져 있으며, 노폐물 축적은 다양한 신체 시스템에 부정적인 영향을 미칩니다. 예를 들어, 전해질 균형이 깨지면 심장 리듬 장애나 근육 문제가 발생할 수 있습니다. 또한, 산-염기 불균형은 호흡 곤란을 유발하고 신체의 다른 대사 과정에도 영향을 미칩니다. 신장이 없을 경우, 이러한 문제들을 관리하기 위해 인공적인 방법으로 신체의 정화 과정을 대체해야 합니다. 이는 주로 혈액 투석(Dialysis)을 통해 이루어지는데, 투석은 기계를 사용하여 혈액 속의 노폐물과 초과된 물질을 제거합니다. 또 다른 대안으로는 신장 이식(Kidney transplantation)이 있으며, 이식된 신장이 기능을 회복하여 정상적인 신체 활동을 가능하게 합니다. 이처럼 신장의 부재는 극복할 수 없는 신체적 결함이 아니라, 적절한 의학적 개입을 통해 관리될 수 있는 상태입니다. 그러나 이는 환자의 생활 질에 큰 영향을 미치며, 지속적인 의료적 관리가 필요한 상태로 남습니다.
학문 / 생물·생명
24.10.06
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