안녕하세요. 김철승 전문가입니다.
지구과학·천문우주
Q. 빅뱅이 일어난 원인은 밝혀졌나요?
안녕하세요. 김철승 과학전문가입니다.우주 탄생에 대한 가장 유력한 이론인 빅뱅은 약 138억 년 전 극도로 뜨겁고 밀도가 높은 상태에서 시작된 우주의 팽창 과정을 설명합니다. 빅뱅 이론은 우주의 시작 자체를 설명하지는 못하며 빅뱅 이전에 무슨 일이 있었는지 빅뱅이 어떻게 발생했는지에 대한 궁금증은 여전히 남아 있습니다.과학자들은 빅뱅의 원인을 밝히기 위해 다양한 가설을 제시하고 연구를 진행하고 있습니다. 대표적인 가설 몇 가지를 살펴보겠습니다.종교적 관점에서는 우주가 신이나 다른 초자연적인 존재에 의해 창조되었다고 주장합니다. 과학적으로는 이를 검증하거나 반증할 방법이 없습니다.양자 역학에 따르면 진공 상태에서도 에너지가 끊임없이 생성되고 소멸됩니다. 이 가설은 빅뱅이 이러한 양자 요동에서 발생했다고 주장합니다. 빅뱅을 발생시킬 만큼 큰 에너지 요동이 어떻게 발생했는지에 대한 설명은 아직 부족합니다.이 가설은 우주가 팽창과 수축을 반복하는 영원한과정 속에서 빅뱅이 발생했다고 주장합니다. 팽창과 수축의 원인과 메커니즘에 대한 명확한 설명이 아직 없습니다.인플레이션은 빅뱅 직후 극도로 빠른 속도로 팽창했던 시기를 설명하는 가설입니다. 인플레이션은 빅뱅 이전의 상태에 대한 정보를 제공하지는 못현재 관측되는 우주의 특징들을 잘 설명할 수 있습니다.끈 이론은 모든 기본 입자와 힘을 하나의 이론으로 통합하려는 시도입니다. 끈 이론에 따르면 우리가 관찰하는 3차원 외에 더 많은 차원이 존재할 수 있으며 빅뱅은 이러한 다차원 공간에서 발생했다고 주장합니다. 끈 이론은 아직 초기 단계의 연구이며 실험적으로 검증되지 않은 상태입니다.현재까지 제시된 가설들은 빅뱅의 원인을 완전히설명하지 못하고 있으며 더 많은 연구와 새로운 과학적 발견이 필요합니다. 미래 과학의 발전은 빅뱅의 원인을 밝히는 데 중요한 역할을 할 것으로 기대됩니다.빅뱅 이론은 우주 탄생에 대한 중요한 설명을 제공빅뱅의 원인은 여전히 과학적 탐구의 대상입니다. 다양한 가설들이 제시되고 있지만 아직 완벽하게 검증된 가설은 없습니다. 미래 과학의 발전은 빅뱅의 원인을 밝히는 데 중요한 역할을 할 것으로 기대됩니다.답변이 마음에 드신다면 좋아요와 추천을 부탁드립니다.
생물·생명
Q. 식물세포와 동물세포의 구조적인 차이점이 무엇인가요?
안녕하세요. 김철승 과학전문가입니다.모든 생명체는 세포로 이루어져 있으며 세포는 크게 진핵 생물과 원핵 생물로 나눌 수 있습니다. 진핵 생물은 핵막으로 둘러싸인 핵을 가지고 있으며 동물 세포와 식물 세포는 진핵 생물의 세포 유형입니다. 두 세포는 모두 핵 세포질 세포막과 같은 기본적인 구조를 가지고 있지만 몇 가지 중요한 구조적인 차이점을 가지고 있습니다.식물 세포는 동물 세포와 달리 세포벽을 가지고 있습니다. 세포벽은 셀룰로스 헤미셀룰로스 펙틴과 같은 다당류로 구성된 단단한 구조이며 세포에게 구조적 지지력을 제공하고 외부 환경으로부터 보호합니다. 동물 세포에는 세포벽이 없어서 외부 환경에 취약하며 형태가 쉽게 변합니다.식물 세포는 광합성을 통해 스스로 영양을 공급하기 위해 엽록체를 가지고 있습니다. 엽록체는 녹색 색소인 클로로필을 함유하고 있으며 햇빛 에너지를 이용하여 이산화탄소와 물을 포도당과 산소로 변환합니다. 동물 세포는 엽록체가 없어서 스스로 영양을 공급할 수 없으며 다른 생물체로부터 영양을 얻어야 합니다.동물 세포는 세포 분열 과정을 조절하는 중심소를 가지고 있습니다. 중심소는 미세소관으로 구성된 중심체와 주변부로 구성되어 있으며 세포 분열 시 염색체를 분리하는 역할을 합니다. 식물 세포에는 중심소가 없지만 중심체와 유사한 기능을 하는 미세소관 조직체가 존재합니다.식물 세포는 세포 내부의 수압을 유지하고 노폐물을 저장하는 액포를 가지고 있습니다. 액포는 세포 전체 부피의 대부분을 차지하며 세포벽과 함께 세포 형태를 유지하는 데 도움을 줍니다. 동물 세포에는 액포가 없거나 작은 액포가 존재합니다.동물 세포는 단백질 분비와 세포 내 물질 운반을 담당하는 소포체를 가지고 있습니다. 소포체는 거친 소포체와 매끄러운 소포체로 구분되며 거친 소포체는 리보솜으로 덮여 있어 단백질 합성에 관여합니다. 식물 세포에도 소포체가 존재동물 세포만큼 발달하지는 않습니다.바닷속 식물의 세포 구조는 육상 식물의 세포 구조와 크게 다르지 않습니다. 바닷속 환경에 적응하기 위해 몇 가지 특징적인 구조를 가지고 있습니다.바닷속 식물의 세포벽은 육상 식물의 세포벽보다 더 단단하고 탄력적입니다. 이는 바닷물의 높은 압력을 견딜 수 있도록 하기 위함입니다.바닷속 식물의 액포는 염도 조절에 중요한 역할을 합니다. 액포는 염도가 높은 바닷물로부터 세포 내부를 보호하고 적절한 수분 농도를 유지합니다.일부 바닷속 식물은 부유낭이라는 특수한 구조를 가지고 있습니다. 부유낭은 가스로 채워져 있어 식물이 물속에서 떠 있도록 도와줍니다.식물 세포와 동물 세포는 모두 진핵 생물의 세포이지만 세포벽 엽록체 중심소 액포 소포체 등의 구조적인 차이점을 가지고 있습니다.답변이 마음에 드신다면 좋아요와 추천을 부탁드립니다.
화학
Q. 지구의 대기 중에 어떤 가스가 가장 많이 포함되어 있나요?
안녕하세요. 김철승 과학전문가입니다.지구 대기는 질소(78%), 산소(21%), 아르곤(0.9%), 이산화탄소(0.04%) 등 다양한 가스로 구성되어 있습니다. 이 가스들 중 지표면 온도에 가장 큰 영향을 미치는 가스는 이산화탄소입니다.이산화탄소는 온실 가스의 대표적인 예시입니다. 태양 에너지 일부를 흡수하고 지표면으로 방출하여 지구 온도를 상승시키는 역할을 합니다.산업 혁명 이후 화석 연료 사용 증가, 삼림 벌채 등 인간 활동으로 인해 대기 중 이산화탄소 농도는 급격히 증가했습니다.지구 평균 온도가 상승하여 기후 변화를 가속화합니다.폭염, 폭우, 가뭄, 태풍 등 극심한 기상 현상이 더욱 빈번하고 강력하게 발생합니다.빙하와 해수면이 녹아 해수면 상승을 유발합니다.생물 다양성 감소, 식물 및 동물 서식지 변화 등 생태계에 악영향을 미칩니다.지표면 온도가 영하로 떨어져 생명체 유지가 불가능할 수 있습니다.식물이 광합성을 하기 위해 필요한 이산화탄소가 부족하여 생태계 붕괴 발생 가능성이 높습니다.대기 구성 변화로 인해 대기 압력이 감소하여 호흡 어려움 등 건강 문제 발생 가능성이 높습니다.지구 대기 중 이산화탄소는 생명 유지에 필수적인 역할을 하지만, 인간 활동으로 인한 과도한 이산화탄소 배출은 지구 온난화와 기후 변화를 가속화하여 심각한 위협이 되고 있습니다. 지속 가능한 미래를 위해 이산화탄소 배출 감축 노력이 필수적입니다.답변이 마음에 드신다면 좋아요와 추천을 부탁드립니다.
화학공학
Q. H&E 염색 희석하는 방법 알고싶습니다.
안녕하세요. 김철승 과학전문가입니다.H&E 염색에 사용하는 에탄올 시약을 95%에서 80%로 희석하는 방법은 다음과 같습니다.준비물95% 에탄올증류수메스실린더비커교반봉라벨단계희석 비율 계산:희석 후 원하는 에탄올 농도(80%)와 희석 전 에탄올 농도(95%)를 이용하여 희석 비율을 계산합니다. 일반적으로 다음 공식을 사용합니다.희석 비율 = (희석 후 용액의 총 부피) / (희석 전 에탄올 용량)예를 들어, 100mL의 80% 에탄올을 만들고 싶다면 다음과 같이 계산합니다.희석 비율 = 100mL / (95% x 100mL) = 1.0526증류수 계량:계산된 희석 비율을 이용하여 증류수의 필요량을 계산합니다.증류수 필요량 = (희석 비율 - 1) x (희석 전 에탄올 용량)위 예시에서 계산하면 다음과 같습니다.증류수 필요량 = (1.0526 - 1) x 100mL = 5.26mL에탄올과 증류수 혼합:비커에 계량한 증류수를 넣고, 메스실린더로 95% 에탄올을 정확하게 계량하여 넣습니다.교반봉을 이용하여 에탄올과 증류수가 완전히 혼합될 때까지 교반합니다.혼합된 용액을 라벨을 붙인 비커 또는 용기에 담아 보관합니다. 라벨에는 희석된 에탄올 농도, 희석 날짜, 제조자 정보 등을 명확하게 기입해야 합니다.에탄올은 인화성 물질이므로 화재 위험에 주의해야 합니다.희석 작업 시에는 보호 장갑, 고글, 실험복 등을 착용해야 합니다.희석된 에탄올은 원래의 95% 에탄올보다 취급 시 주의가 필요합니다.희석된 에탄올의 정확한 농도를 확인하기 위해서는 굴절계를 사용할 수 있습니다.80% 에탄올 외에도 원하는 농도의 에탄올을 만들 수 있습니다. 희석 비율을 계산하는 공식을 이용하여 원하는 농도에 맞게 계산하면 됩니다.답변이 마음에 드셨다면 좋아요와 추천을 부탁드립니다.
생물·생명
Q. 과실에 악취가 나는 열매나무는 왜 그렇게 진화된건지 궁금합니다.
안녕하세요. 김철승 과학전문가입니다.악취는 포식자에게 경고 신호 역할을 하여 과실을 먹지 못하도록 막습니다.썩은 고기 냄새, 구토물 냄새 등 불쾌한 냄새는 동물들에게 먹지 않도록 강한 거부감을 불러일으킵니다.대표적인 예로는 은행 열매가 익을 때 나오는 퀴퀴한 냄새와 밤나무 열매의 씁쓸한 맛 등이 있습니다.정 동물들에게는 악취가 나지 않도록 진화하여 종자 확산에 도움을 받기도 합니다.악취를 즐겨 먹는 동물들은 과실을 먹고 씨앗을 멀리 떨어진 곳에 배설하여 종자 확산을 돕습니다.썩은 고기 냄새를 즐겨 먹는 딱정벌레나 솔개 등이 은행 열매를 퍼뜨리는 데 도움을 줍니다.악취는 같은 종의 다른 꽃과의 교배를 방지하여 자가 수분을 촉진하는 역할을 하기도 합니다.특정 종의 꽃에서 나오는 악취는 다른 꽃의 꽃가루를 끌어들이지 않고 자신의 꽃가루만 암술에 묻도록 유도합니다.이는 유전적 다양성을 감소시키지만, 자가 수분을 통해 안정적으로 종을 유지할 수 있도록 합니다.악취는 과실을 질병이나 해충으로부터 보호하는 역할을 할 수도 있습니다.곰팡이, 세균, 해충 등은 악취를 싫어하여 과실에 가까이 가지 않습니다.또한, 악취는 과실의 영양가를 높이는 데 도움을 줄 수 있습니다.악취를 가진 열매는 포식자 회피, 종자 확산, 자가 수분 방지, 과실 보호 등 다양한 진화적 이유를 가지고 있습니다. 악취는 불쾌하게 느껴지지만, 식물의 생존과 번식에 중요한 역할을 합니다.답변이 마음에 드신다면 좋아요와 추천을 부탁드립니다.