АСТРОНОМЫ МАКСИМАЛЬНО ТОЧНО ВЫЧИСЛИЛИ МАССУ ГАЛАКТИКИ МЛЕЧНЫЙ ПУТЬ

Млечный Путь – это название галактики, в которой находится Солнечная система и планета Земля. Она относится к спиральным галактикам с перемычкой из ярких звёзд, выходящей из центра и пересекающей галактику посередине. Название своё галактика получила при переводе латинского выражения via lacteal («молочная дорога»), а оно, в свою очередь, является калькой с древнегреческого выражения ϰύϰλος γαλαξίας («молочный круг»). Масса Млечного Пути была известна и ранее, но современная наука позволила в очередной раз уточнить эту величину.

Диаметр галактики Млечный Путь составляет около 100 000 световых лет, а оценочная толщина — порядка 1000 световых лет. Всего в галактике содержится от 200 до 400 миллиардов звёзд. По состоянию на январь 2009 года масса Млечного Пути составляла 6·1042 килограммов. Сложно даже представить себе это число. При этом большая часть массы галактики содержится вовсе не в звёздах и не в планетах, а в невидимом гало, состоящем из тёмной материи.

Согласно данным, опубликованным в последнем выпуске журнала The Astrophysics Journal, учёные в очередной раз пересчитали массу Млечного Пути и теперь она составляет 9,5·1041 килограммов. Если верить исследователям, то это наиболее точные данные, существующие на сегодняшний день. Но вряд ли мы с вами как-то сможем проверить результаты их расчётов. К слову, о том, как эти расчёты были произведены. Учёные использовали суперсложные математические расчёты, а также задействовали комплексную статистику, чтобы вывести итоговый результат. Астрономы прибегли к помощи иерархического байесовского анализа данных, наряду с прямыми измерениями скорости движения шаровых звёздных скоплений.

Астрономы давно уже поняли, как рассчитать массу Солнца, наблюдая его гравитационное влияние на Землю. То же самое проделывается и со всей галактикой, посредством замеров гравитационного притяжения шаровых скоплений звёзд. Новая оценка массы Млечного Пути включает в себя звёзды, планеты, луны, пыль, а также тёмную материю.

АРМИЯ США ПРИСТУПИЛА К ПОЛЕВЫМ ИСПЫТАНИЯМ ГРУЗОВЫХ ДРОНОВ

Доставлять боеприпасы, еду и другие нужные вещи на поле боя или в засаду — сложное и дорогостоящее занятие. Можно сбрасывать грузы с вертолёта или самолёта, но проще поручить это дело роботам или дронам, вот почему армия США подключилась к разработке летательной грузовой платформы JTARV. Её создание началось на Kickstarter, но стартап быстро заключил нужные договоры с армией и морской пехотой США, после чего дела пошли гораздо быстрее. К проекту подключились военные инженеры, а средства, необходимые для того, чтобы довести всё до ума, начали поступать чаще.

Летательный аппарат Joint Tactical Aerial Resupply Vehicle (JTARV) пока выглядит довольно скучно – тестовая версия похожа на обычный, но большой квадрокоптер. Но Тим Вонг, заместитель главы научно-исследовательской военной лаборатории, объяснил, что с помощью прототипа в армии США надеются создать серийный грузовой беспилотник, способный доставлять различные грузы в места дислокации солдат. Эдакий «Amazon на поле боя», как назвал его Вонг. Помимо этого, судя по габаритам, платформа вполне позволит создавать на её основе ховербайки.

Устройство можно будет использовать в самых разных условиях, предполагается, что после того, как данный прототип будет испытан, летательный аппарат доработают, чтобы он мог совершать полёты на дистанции до 200 километров с полезным грузом до 350 килограмм на борту. Позднее планируется оснастить дроны системами слежения, навигации и планирования маршрутов, это поможет расширить сферу применения таких аппаратов и использовать их для более динамичных и сложных миссий.

ОБНАРУЖЕНЫ НОВЫЕ ВЕСКИЕ ДОКАЗАТЕЛЬСТВА НАЛИЧИЯ ВОДЫ НА МАРСЕ

Весьма добротную часть 2016 года Марс оставался для человечества основным объектом интереса, связанного с комическими исследованиями. И разумеется, большая часть нашего интереса была так или иначе связана с нашим желанием побольше узнать о возможной жизни на Красной планете. Были ли Марс когда-нибудь местом обитания жизни? Именно поэтому аэрокосмическое агентство NASA отправило туда ровер «Кьюриосити». Чтобы удовлетворить наше любопытство. И совсем недавно марсоход обнаружил кое-что по-настоящему стоящее, что можно было бы добавить в нашу копилку в пользу возможной жизни на Красной планете.

Ученые убеждены больше, чем когда-либо: на Марсе действительно когда-то была вода. Несколько миллиардов лет назад на этой планете действительно были целые озера воды, которые со временем высохли, но при этом оставили после себя доказательства в поддержку этого факта. И именно эти доказательства недавно были обнаружены марсоходом «Кьюриосити». Более того, марсоход обнаружил отложения минералов, которые явно указывают на то, что «влажный период Марса» сохранялся гораздо дольше, чем мы предполагали ранее.

В течение последних нескольких недель «Кьюриосити», находясь в регионе Марса под названием «Old Soaker», проводил анализ грунта «изрезанного» вдоль и поперек небольшими бороздками. Анализ показал, что этим грунтом является самая настоящая грязь в виде мелкодисперсной, коллоидной суспензии, подобная той, которая есть на Земле. В аэрокосмическом агентстве NASA считают, что имеющиеся в этом грунте трещины образовались около 3 миллиардов лет назад, после чего они были погребены под слоями осадочных пород, которые после также стали расслаиваться.

«Трещины в высохшей суспензии встречаются здесь очень часто. Аналогичное вы можете видеть на Земле, например, вдоль сухих дорог, где поверхность является высохшей и потрескавшейся грязью», — объясняет Нейтан Штайн, один из членов команды управления «Кьюриосити».

Ученые убеждены, что подобное расщепление в районе «Old Soaker», являющегося частью подножия горы Шарпа, произошло в результате ветровой эрозии. Кроме того, в этой местности обнаружены наслоения пород, которые могли образоваться только при достаточно интенсивном течении воды.

Итак, на Марсе на самом деле могла быть вода. Означает ли это, что на Красной планете когда-то была и жизнь? Где бы мы ни находили воду на Земле, мы всегда находим там и жизнь, однако «Кьюриосити» придется поработать еще, чтобы мы могли с уверенностью заявить, что аналогичная особенность свойственна и для Марса.

ГРУППА ABBA ВОССОЕДИНИТСЯ РАДИ СОВМЕСТНОГО VR-ПРОЕКТА

Вряд ли современные молодые люди сегодня слушают музыку шведской группы ABBA, которая была безумно популярной во всём мире в 70-е и 80-е годы прошлого века. Музыкальный коллектив, состоящий из четырёх участников, произвёл фурор на музыкальной арене и стал одним из самых популярных проектов в истории поп-музыки. За время существования группы было продано более 350 миллионов альбомов. Группа распалась в 1982 году, но спустя 30 лет вновь воссоединится ради создания совместного проекта для виртуальной реальности.

Участникам некогда популярной группы сегодня от 66 до 71 года, но это не мешает им интересоваться высокими технологиями и осваивать совершенно новые для себя виды искусства. Судя по информации, содержащейся в пресс-релизе, это будет нечто невероятное и напрямую связанное с виртуальной реальностью и искусственным интеллектом. В тексте проект называют не иначе как «совершенно новый развлекательный опыт».

«Мы исследуем мир современных технологий, позволяющий нам создать новую форму развлекательного контента, который раньше мы и вообразить себе не могли», — рассуждает менеджер группы Саймон Фуллер.

Саймон Фуллер в своё время привёл к славе такой коллектив, как Spice Girls, после чего стал весьма уважаемым и востребованным человеком в мировом шоу-бизнесе. Участники группы ABBA официально объявили о сотрудничестве с Фуллером и высказали свою уверенность в том, что этот человек сумеет достичь очень многого при поддержке их музыки и современных технологий.

«Мы вдохновлены бесконечными возможностями, которые предоставляют нам технологии будущего. Очень приятно быть частью чего-то настолько нового и волнительного. Это будет своего рода машина времени, изображающая то, кем мы были тогда и кем стали сейчас. Надеюсь, что это произведение ABBA понравится вам настолько же, насколько оно поразило меня», — поделился с представителями прессы участник группы Бенни Андерссон.

ЧТО-ТО НЕИЗВЕСТНОЕ В КОСМОСЕ В БУКВАЛЬНОМ СМЫСЛЕ ВЫСАСЫВАЕТ ЖИЗНЬ ИЗ ГАЛАКТИК

Астрономы в настоящий момент наблюдают за очень странным и одновременно пугающим феноменом. По всей Вселенной то и дело что-то в буквальном смысле высасывает жизнь из разбросанных по всему космосу галактик. И хотя основной виновник этого преступления пока не обнаружен, исследователи из Международного центра радиоастрономических исследований (ICRAR), расположенного в Австралии, всеми силами пытаются раскрыть это загадочное дело и восстановить справедливость.

После изучения более 11 000 галактик с помощью телескопов проекта Слоановского цифрового небесного обзора, а также проекта Legacy Fast ALFA обсерватории Аресибо команда ученых пришла к выводу, что с этим делом может быть связан процесс так называемого «приливного обдирания», который заставляет газ галактик их покидать. И все указывает на то, что этот процесс может встречаться в космосе гораздо чаще, чем предполагалось ранее. По сути, это быстрая смерть, потому что без газа галактики не способны производить новые звезды. Результаты исследования научной группы из Австралии были опубликованы в журнале «Ежемесячные заметки королевского астрономического общества».

Графическое представление процесса приливного обдирания можно посмотреть ниже на видео.

Так кто же основной подозреваемый в этом преступлении? Вероятнее всего, по мнению исследователей, это не кто иной, как темная материя – загадочная, невидимая субстанция, на которую, по мнению современной астрономии, приходится не менее 27 процентов всей массы во Вселенной. А теперь еще может выясниться, что темная материя является настоящим преступником межгалактических масштабов.

«В рамках жизненного цикла галактик через них могут проходить разного размера ореолы из темной материи, которые по своей массе варьируются от массы нашего Млечного Пути до ореолов с массой в тысячу раз больше», — комментирует Тоби Браун, глава исследования и кандидат на докторскую степень из Международного центра радиоастрономических исследований.

«Так как галактика практически проходит сквозь эти огромные ореолы, сверхнагретая межгалактическая плазма, расположенная между ними, начинает высасывать за собой газ в результате процесса приливного обдирания».

Исследователи не только предполагают, что приливное обдирание является более частым, чем считалось, явлением, они также считают, что этот процесс может происходить внутри малых и больших галактических групп, как показано на видео ниже.

«Наши наблюдения показывают, что аналогичный процесс может происходить и в очень компактных галактических группах, в которых находятся всего несколько галактик, обладающих гораздо менее концентрированным запасом темной материи. Большинство галактик во Вселенной как раз находятся в таких малых группах, где количество галактик может составлять всего от двух и до одной сотни».

В общем, эта сказка без счастливого конца. В более серьезных случаях галактики вообще высасываются досуха. Однако никто и не говорил, что наша Вселенная — это исключительно жизнерадостное место, где происходят только положительные космологические события.

TOYOTA И SHELL ДЕЛАЮТ СТАВКУ НА ВОДОРОДНОЕ ТОПЛИВО

Недавно целых тринадцать транспортных, энергетических и индустриальных компаний-гигантов собрались и решили инвестировать почти 11 миллиардов долларов в развитие и продвижение водородной энергетики. Для того чтобы эффективно агитировать других последовать их примеру, был даже создан специальный совет Hydrogen Council.

Генеральный директор Shell убеждён, что у водорода есть большой потенциал, поэтому необходимо учитывать этот момент, ведь энергетический рынок видоизменяется очень быстро.

Среди гигантов, решивших вложить деньги в развитие водородной энергетики, уже числятся Hyundai, Toyota, Shell, железнодорожная компания Alstom, BMW AG, Daimler AG, Honda и многие другие. Нефтяные и газовые компании, решившие присоединиться к продвижению водорода, консорциум собирается щедро поощрять деньгами. Представители новой организации будут работать и с правительствами стран, убеждая их в необходимости развития новой инфраструктуры и внесения изменений в законодательство.

На фоне растущего интереса к электрическому транспорту, продвижение водорода выглядит как попытка сохранить позиции нефтяных гигантов и производителей автомобилей с двигателями внутреннего сгорания. Впрочем, компаниям, занятым добычей газа и нефти, пока рано волноваться, ведь на газ и нефть удерживается стабильно высокий спрос. Скорее, водородная инициатива — перестраховка на будущее.

ВСПОМНИТЬ ВСЕ: ИМПЛАНТАТЫ ПАМЯТИ СТАЛИ БЛИЖЕ К РЕАЛЬНОСТИ

Воспоминания – один из самых удивительных, потрясающих и в то же время мало изученных результатов работы нейрофизиологических механизмов нашего организма. Ведь каким-то образом комбинация работы крошечных синапсов в нашем мозге и активация с помощью них нейронов позволяет появляться в нашей голове образам тех вещей, которые мы помним. Сумма всех наших воспоминаний делает нас теми, кто мы есть. Они – это мы во всех отношениях. Без них мы бы перестали быть теми, кем мы являемся.

В одном из эпизодов британского научно-фантастического сериала «Черное зеркало» (кто не смотрел – очень рекомендую), рассказывающем о нашем возможном антиутопичном будущем, говорилось о крошечном устройстве, которое имплантируется за ухом человека и наделяет его возможностью не только быстро вспомнить какой-то момент из прошлого, но и «проиграть» этот момент в своей голове в удивительно четких деталях, как фильм на экране перед вашими глазами.

Теодор Бергер, биомедицинский инженер из Университета Южной Калифорнии, не обещает такой уровень возможности возврата к воспоминаниям (что, пожалуй, и к лучшему), но уже долгое время работает над подобными имплантатами памяти. Устройство, имплантируемое прямо в мозг, благодаря особому методу электрической стимуляции отдела мозга способно имитировать функции работы гиппокампа, позволяя формировать воспоминания. Испытания первых модификаций подобного устройства были проведены на лабораторных мышах и обезьянах. По мнению ученого, пришло время к началу проведения теста такого устройства на людях.

Работа устройства Бергера основана на теории о том, как гиппокамп трансформирует кратковременные воспоминания (например, куда вы положили свои ключи) в долговременную память (позже вы можете вспомнить, куда вы их положили). Свои ранние эксперименты ученый проводил на кроликах: сначала наигрывал им определенный звук, а затем дул им в мордочки, заставляя моргнуть. Вскоре он отметил, что после того, как прозвучит звук, кролики начинают моргать даже без воздействия воздушного потока. Бергер решил записать активность гиппокампа в этот момент с помощью энцефалограммы (подключил к голове кролика электроды, считывающие активность мозга) и выяснил, что кролики научились ассоциировать звучащий звук с дальнейшим воздействием на них воздушного потока. Картина энцефалограммы показала, что сигналы в гиппокампе в этот момент изменяются вполне предсказуемым образом.

«Благодаря тренировкам гиппокамп стал активно вовлекаться в процесс модификации схемы подаваемых импульсов (сигналов)», — комментирует Грегори Кларк, бывший ученик Бергера и профессор биомедицинской инженерии из Университета Юты (США).

Сам Бергер дал этой схеме подаваемых импульсов название «пространственно-временного кода». И определяется этот код тем, какие именно нейроны, находящиеся в мозге, принимают участие в передаче сигнала и когда именно эта передача происходит.

«Передача пространственно-временного кода через различные слои гиппокампа со временем превращает его в другой пространственно-временной код. Мы пока не знаем, почему именно, но когда это происходит, то получаемый на выходе пространственно-временной код – это то, что остальная часть мозга способна воспринимать как долговременную память», — объясняет Бергер.

Исходящий код представляет собой воспоминание, которое остальная часть мозга использует в качестве считываемого и понимаемого сигнала. В случае с кроликами – заставляет их моргать после того, как они услышали определенный звук. Со слов Бергера, он смог вывести математическую модель, которая общим образом является правилом поведения для гиппокампа, использующегося для конвертирования кратковременных воспоминаний в долговременные.

С этим общим правилом на руках он создал для лабораторных крыс искусственный гиппокамп. Сначала он научил грызунов выполнять ориентированные на память задачи. Он научил грызунов нажимать на один из двух рядом расположенных маленьких рычажков, а затем раздражал их направленным светом. Через время, когда обученный грызун возвращался к выполнению задания, Бергер учил его нажимать на другой рычажок, противоположный тому, который крыса нажимала изначально. Таким образом демонстрировалось, что грызун запомнил то, что от него требовалось.

В рамках всего времени этих тренировок Бергер и его коллеги записывали распределение сигналов, проходящих через гиппокамп грызунов, и отмечали, что пространственно-временные коды соответствуют воспоминаниям о задаче по нажатию на рычажки. Ученые собрали информацию о поступающих и исходящих из гиппокампа схемах сигналов и на основе этих данных разработали математическую модель, которая смогла бы предсказывать исходящий пространственно-временной код, соответствующий изначально входящему. Позже, когда Бергер ввел в организм обученных нажимать рычажки крысам препарат, блокирующий формирование памяти, он использовал свое устройство для электрической стимуляции мозга со схемой импульсов, соответствующих исходящему пространственно-временному коду, предсказанному его математической моделью. Эксперимент завершился полным успехом. Крысы нажимали правильные рычажки.

«Их мозг обращался к правильному коду, как если бы этот код был создан им самим. Таким вот образом мы научились возвращать воспоминания в мозг», — комментирует Бергер.

Бергер также проверил работоспособность имплантата у макак-резус, восстановив их способность воспроизвести воспоминания из части префронтальной коры головного мозга. Эта область вовлечена в работу исполнительных функций, например, использования воспоминаний для решения новых, ранее не встречавшихся задач. В этом контексте имплантат также показал свою эффективность по улучшению работы памяти обезьян.

Но можно ли аналогичный имплантат использовать на людях и будет ли он работать?

«Всем этим имплантатам, напрямую взаимодействующим с мозгом, придется столкнуться с одной фундаментальной проблемой», — говорит Дастин Тайлер, профессор инженерии Университета Кейс Вестерн Резерв.

«В мозге имеются миллиарды нейронов и триллионы межнейронных соединений (синапсов), которые позволяют им работать сообща. Поэтому попытка найти технологию, которая сможет напрямую взаимодействовать с таким количеством нейронов и объединить их для работы на разумно высоком уровне, представляется крайне сложной задачей».

Если уж кохлеарные имплантаты, симулирующие набор звуковых частот путем стимуляции слухового нерва посредством пары десятков электродов, не могут в конечном итоге идеально имитировать звук, то что тогда говорить о такой более сложной системе, как память. Нужно понимать, что при текущем уровне методов и технологий, с использованием всех этих электродов, ученые еще очень далеки от реальной возможности моделирования воспоминаний. Однако это не остановило новый стартпап, компанию Kernel связаться с Бергером, пригласить его на работу, сделать главой своего научного отдела и профинансировать его исследования.

Изначальной задачей, которую перед собой ставила компания Kernel, являлся выпуск имплантатов Бергера на рынок в качестве медицинских устройств, способных помочь людям, страдающим различными проблемами с памятью. В настоящий момент Бергер проводит клинические испытания своего имплантата на добровольцах и сообщает, что пациенты показывают хорошие результаты в тестах на память. Однако в идеале, согласно исполнительному директору Kernel Брайну Джонсону, Kernel хочет разработать устройства, которые с помощью простой и безопасной операции будут имплантироваться в мозг человека и улучшать человеческие интеллектуальные способности в таких сферах, как внимание, креативность и сосредоточенность.

Конечно же, подобный результат станет новым полем деятельности для различных регулирующих органов и предметом множества споров и вопросов: являются ли эти устройства медицинскими или же обычными потребительскими? И нужно ли нам регулировать их распространение? С позиции организаций здравоохранения подобные устройства, если, помимо прочего, они будут наделены возможностью диагностировать или лечить заболевания или же влиять на структуру и работу функций организма, скорее всего, действительно будут рассматриваться как медицинские. Однако подкожные имплантаты, способные повысить концентрацию человека или его творческий потенциал, скорее всего, смогут избежать строгого надзора регулирующими органами и будут рассматриваться как те же обычные диетические добавки, стимулирующие работу нашего мозга.

Сам Джонсон не прокомментировал, в каком направлении будет работать его компания Kernel и какие в конечном итоге устройства она планирует производить. Вероятнее всего, все будет зависеть от конкретно взятого отдельного имплантата, его функций, сферы применения и потенциальных побочных эффектов. Разумеется, каждое медицинское устройство, как и каждый медицинский препарат, обладают своими побочными эффектами. Сейчас нам остается лишь ждать и надеяться, что эти побочные эффекты будут иметь положительную сторону, а не станут очередным вдохновением для нового леденящего душу эпизода сериала «Черное зеркало».

ДРОНАМ И АВТОПИЛОТАМ ДАДУТ «МОЗГИ» ОТ МАРСОХОДОВ

Ещё в 2010 году специалисты американского университета Бостона создали программную платформу, способную обеспечить роверы и дроны качественным компьютерным зрением и системой распознавания объектов при скромных энергетических и аппаратных ресурсах. В компании Neurala были уверены, что беспилотный аппарат вполне способен видеть пешеходов, препятствия и распознавать различные объекты с помощью обычных устройств, сопоставимых с мощностью смартфонов.

Именно поэтому на разработку изначально обратило внимание американское Космическое агентство и предложило своё сотрудничество, так как им нужно было обеспечить марсоходы недорогим оборудованием, способным распознавать объекты в разных условиях, в том числе при плохой видимости и без дорогостоящей оптики — тогда в NASA решили, что разработки можно применить для исследования Марса. Теперь в Neurala собираются использовать некоторые свои идеи и на Земле — стартап уже заключил ряд сделок с производителями беспилотников, дронов и автопилотов, ведь всем им нужны недорогие автономные системы компьютерного зрения и гибкий искусственный интеллект.

«Сейчас в компании Neurala заняты оптимизацией программного обеспечения, — пишет IEEE Spectrum, — ведь для того, чтобы автономный транспорт и беспилотные летательные аппараты могли использовать бортовой ИИ для идентификации объектов, софт нужно основательно доработать. Для этого проект уже привлёк около 16 миллионов долларов инвестиций».

Специалисты Neurala утверждают, что после того, как они доведут всё до ума, в небе и на земле появится множество аппаратов, работающих на их программном обеспечении. Нейронная сеть Neurala Brain нетребовательна к ресурсам и её просто адаптировать — с ней даже обычный робот-пылесос станет узнавать своих хозяев.

ТЕКТОНИКА ПЛИТ: НЕОЖИДАННЫЙ ИНГРЕДИЕНТ, НЕОБХОДИМЫЙ ДЛЯ ЖИЗНИ

От микробов до сумчатых, жизнь переполняет Землю. Но даже если вы избавите планету от всех ее обитателей, Земля все еще будет «живой». Ее расплавленное ядро трудится, вырабатывая магнитное поле, укрывающее планету. Извергающиеся вулканы выплевывают газы и укрывают земли новой свежей лавой. Поверхность Земли представляет собой головоломку из твердых плит размером с континенты, которые толкаются, двигаются и сталкиваются друг с другом — мощные процессы, которые создают горы и меняют ландшафты.

Земля — это не просто сосуд для жизни: сама планета живет. Но ее геологический метаболизм — и особенно динамизм ее тектонических плит — также отвечает и за жизнь обитателей планеты. Если бы планета была холодной, мертвой и инертной, жизни, наверное, вовсе не существовало бы. По крайней мере на современной Земле геология и биология идут рука об руку.

Из всех планет Земля является единственным местом, имеющим тектонику. Также это единственное место, на котором есть жизнь. Но необходима ли тектоника для жизни? Никто не знает наверняка.

Астрономы обнаружили тысячи планет за пределами Солнечной системы; некоторые из них вполне могут быть пригодны для жизни. И тектоника плит может повысить вероятность наличия жизни — особенно если говорить о более сложных организмах. Если инопланетяне действительно существуют, они тоже могли бы жить на активной планете, кипящей геологической активностью, как наша Земля.

Но как показывают космические аппараты, исследующие Солнечную систему, Земля не является уникальным местом, когда речь идет о геологической активности. И хотя ни на Луне, ни на Марсе нет тектоники плит, оба этих мира испытывают «марсотрясения» и «лунотрясения».

Некоторые из спутников Юпитера имеют активные вулканы и гейзеры. Меркурий имеет магнитное поле, а значит по крайней мере часть его ядра расплавлена. Даже Плутон — который когда-то считался мертвым ледяным миром — полон возвышающихся ледяных гор и ледников, по-своему живой и активный.

Тем не менее геологическая активность сама по себе — это не то же самое, что и тектоника плит. Земля — единственная планета в Солнечной системе, внешняя кора которой разбивается на несколько пластин, подобно треснувшей яичной скорлупе. Эти жесткие тектонические плиты толщиной в несколько сотен километров плавают на более податливой мантии под ними.

Другие миры в Солнечной системе имеют древние поверхности, усеянные кратерами возрастом в миллионы или даже миллиарды лет. Но на Земле тектонические плиты смещаются и скользят, постоянно обновляя поверхность. У срединно-океанических хребтов поднимающаяся магма образует новую кору, расталкивая две плиты между собой.

Когда две плиты сталкиваются и давят одна на другую, одна из них может сместиться вниз. Этот процесс субдукции рождает глубокие океанические трещины или вызывает извержение вулканов. Иногда, как в Гималаях, континентальные плиты сталкиваются, а поскольку идти им некуда, остается только воздвигать горы.

Все это необходимо жизни на Земле.

Эти процессы выводят углерод из недр Земли и вводят его обратно, и в процессе этого регулируется уровень диоксида углерода в атмосфере. Двуокись углерода — это парниковый газ: если его будет слишком много, атмосфера будет удерживать слишком много тепла.

«Температура поверхности растет, и Земля постепенно становится планетой по типу Венеры», говорит Джун Коренага, геофизик из Йельского университета в США. Если же газа будет слишком мало, все тепло сбежит и Земля станет неудобно холодной.

Таким образом, углеродный цикл выступает как глобальный термостат, регулирует себя, когда нужно (хоть и не принимает во внимание излишек диоксида углерода, порожденный изменяющими климат действиями человека). Более теплый климат также приводит к большему количеству осадков, которые помогают извлекать еще больше диоксида углерода из атмосферы.

Газ растворяется в каплях дождя, которые падают на голую почву и породы. Химические реакции между дождевой водой и породами высвобождают углерод и минералы вроде кальция из пород. Вода затем стекает в реки и ручьи, достигает океана, и уже там углерод образует карбонатные породы и органические объекты вроде ракушек.

Карбонат оседает на дне океана, на тектонической плите, которая подвергается субдукции и уносит углерод в недра Земли. Вулканы затем отрыгивают углерод обратно в атмосферу в виде углекислого газа. Через сотни миллионов лет цикл, наконец, завершается.

Тектоника плит играет роль на каждом этапе этого цикла. Не только субдукция увозит углерод обратно в земную мантию, но и тектоническая активность выносит свежие породы на поверхность. Они очень важны для химических реакций, которые выпускают минералы. Горы, образующиеся в процессе тектоники, провожают воздух наверх, где он охлаждается, конденсируется и образует капли дождя — и они помогают извлекать углерод из атмосферы.

И еще есть вулканы. «Тектоника плит помогает поддерживать вулканизм активным в течение длительного времени», говорит Брэд Фоли, геофизик Университета штата Пенсильвания в США. «Если бы у нас не было вулканизма, отправляющего диоксид углерода обратно в атмосферу, тогда планета стала бы очень холодной. Она бы замерзла напрочь».

Поддержание теплого климата необходимо для того, чтобы планета оставалась обитаемой. Но тектоника плит влияет и на другие вещи. Например, было проведено исследование, которое показало, что эрозия и процессы выветривания удаляют такие элементы, как медь, цинк и фосфор, из пород и уносят их в море.

Эти элементы являются важными питательными веществами для организмов вроде планктона. В прошлом они могли быть ответственны за взрывы биоразнообразия, вроде кембрийского взрыва 540 миллионов лет назад. Данные также показывают, что периоды с небольшой эрозией — и меньшим количеством доступных питательных веществ в океане — совпадали с событиями массового вымирания.

Передвигая континенты, тектоника плит могла создавать различные условия, способствующие эволюции. В течение миллионов лет континенты дрейфовали по поверхности Земли, переходя из одной климатической зоны в другую. Без тектоники плит Земля не имела бы своей разнообразной географии с широчайшим диапазоном сред обитания.

Тектоника плит также отвечает за гидротермальные жерла на дне океана. Возле границ плит вода может проникать в трещины, где магма нагревает ее до сотен градусов и выбрасывает, уже горячую, обратно в океан. Гидротермальные жерла или источники, обнаруженные в конце 1970-х годов, являются домом для разнообразных экосистем, и некоторые ученые предполагают, что подобные жерла могли дать начало жизни на Земле.

Постоянное движение плит может также играть определенную роль в магнитном поле Земли. Это поле может действовать в качестве щита, который мешает солнечному ветру сдувать атмосферу — еще один важный ингредиент жизни. Движок, который вырабатывает магнитное поле, это раскаленное ядро расплавленного железа. Турбулентное движение возникает в процессе конвекции, когда горячие жидкости поднимаются, а холодные опускаются. Есть в ядре планеты конвекция или нет — и создает ли она магнитное поле — зависит от скорости остывания планеты.

«Если у вас есть тектоника плит, внешняя оболочка будет остывать быстрее, чем без нее», говорит Питер Дрисколл, геофизик из Института Карнеги в Вашингтоне. Более быстрое охлаждение способствует конвекции и, следовательно, существованию магнитного поля. У Марса и Венеры тектоники плит нет. Жидких ядер, магнитных полей, жизни — тоже.

Да, тектоника плит имеет важное значение для жизни на Земле. Но как насчет внеземной жизни?

Астрономы подсчитали, что в галактике по меньшей мере сто миллиардов звезд. Среди них множество планет размером с Землю, расположенных в потенциально обитаемой зоне своей звезды, где не слишком жарко, но и не слишком холодно, и может существовать жидкая вода. Они нашли такую планету возле Проксимы Центавра, ближайшей звезды к Солнечной системе.

Обитаемая зона и жидкая вода — наиболее важные факторы существования жизни на планете. Но сразу же за ними следует тектоника плит и другие особенности.

«Тектоника плит очень полезна для жизни», говорит Норм Слип, геофизик Стэнфордского университета. Если у планеты есть тектоника плит, говорит он, шансы на обитаемость значительно возрастут.

Конечно, любая беседа на тему обитаемости другой планеты будет спекулятивна по сути. Есть только один известный пример обитаемого мира — и это Земля.

«Тектоника плит имеет важное значение для жизни, которую мы знаем и любим как люди», говорит Линди Элкинс-Тантон, планетолог из Университета штата Аризона. Но «она не является необходимой для жизни в более широком смысле».

На Земле, например, наиболее важная роль тектоники заключается в регуляции углеродного цикла. Но на другой планете тектоника плит может и не поддерживать такой цикл.

Некоторые вулканы вроде тех, которые составляют Гавайские острова, не требуют тектонической активности. «Помимо вулканизма есть и другой способ вывода диоксида углерода в атмосферу», говорит Фоли. «Но вулканизм также создает свежие породы, которые могут выветриваться».

Однако вернуть углерод в недра планеты без субдукции будет тяжеловато. Планета без тектоники плит, застойная планета, заключена в жесткой корке, которая блокирует углерод. Но более глубокие слои коры теплее и мягче. Также они плотнее мантии, поэтому если мантия будет достаточно мягкой, она будет стекать вниз, как патока, сбрасывая углерод в недра, где он снова будет выбрасываться вулканами.

Но даже если углеродный цикл в некоторой форме будет возможен, он не будет вечным, и у планеты будет малое окно обитаемости. Без тектоники плит вулканизм может исчезнуть довольно быстро.

Некоторые ученые говорят, что даже на Земле жизнь могла бы устроиться и без тектоники плит. В 2016 году Крейг О’Нейл, планетолог Университета Маккуори в Сиднее, разработал компьютерные модели, которые предполагают, что у Земли могло не быть тектоники плит в далеком прошлом — даже когда жизнь впервые появилась 4,1 миллиарда лет назад. Если жизнь возникла на Земле в отсутствие тектоники, значит, тектоника может быть необязательным условием.

Но этот вывод будет преждевременным, говорят другие. «Любые мнения о ранней Земле стоит принимать осторожно», говорит Фоли. Разные предположения дают совершенно разные ответы.

В конце концов, ученые сходятся в том, что тектоника плит может помочь жизни обрести существование. Но никто не может сказать точно, будет ли она необходимой. «Мы недостаточно много знаем о тектонике плит, чтобы говорить о ее необходимости для жизни», говорит Элкинс-Тантон. Теория тектоники получила развитие только во второй половине 20 века и до сих пор не разработана до конца для Земли, не говоря уж о других планетах.

Одним из усложняющих факторов на Земле является тесная связь между тектоникой плит и жизнью. «Эти геологические циклы делают Землю более пригодной для жизни», говорит Слип, но биология тоже важна. «Жизни потребовалось четыре миллиарда лет, чтобы развить черты и адаптироваться к жизни на планете с тектоникой плит». Возможно, жизнь на Земле решила полагаться на тектонику просто потому, что эволюция повела ее по такому пути.

Даже если плитотектоника была необходима для жизни, астрономы не могут определить, есть ли тектоника у других планет. Планеты за пределами Солнечной системы слишком далеки, и даже лучшие телескопы могут едва уловить химический состав планетарной атмосферы, что уже хорошо. Но без межзвездных путешествий уточнить наличие тектоники плит будет практически невозможно.

«Мы едва смогли обнаружить ее на нашей планете, а ведь мы стоим прямо на ней», говорит Элкинс-Тантон.

Тектоника плит — лишь один из многих факторов, которые могут влиять на обитаемость. Ученые не могут определить формулу жизни, пока не обнаружат внеземную жизнь. На данный момент Земля остается единственным миром, который действительно живой.

ТАКТИЛЬНЫЙ АППАРАТ ОТ AXONVR ПОЗВОЛЯЕТ ГЛАДИТЬ ВИРТУАЛЬНЫХ ОЛЕНЯТ

Виртуальная реальность стала обычным делом. Многие производители уже разрабатывают собственные VR-системы, некоторые их уже продают, разработчики заняты созданием специального софта для этой технологии, выпускаются не только игры, но и обучающие программы. Но одна проблема виртуальной реальности пока не решена: тактильные ощущения — их очень не хватает. Сейчас различные компании пытаются решить вопрос с помощью перчаток и других аксессуаров. Вот и компания AxonVR предложила собственное решение.

Разработка называется HaptX и представляет собой довольно большую металлическую коробку с лампочками и кнопками. Чтобы почувствовать и потрогать виртуальный объект, нужно надеть гарнитуру HTC Vive, а затем засунуть левую руку в специальный отсек. Изобретение AxonVR позволяет ощутить температуру виртуального предмета, а благодаря обратной связи пользователь сможет его потрогать.

Сейчас разработка выглядит неуклюже, она громоздкая, некрасивая, а список предметов, которые можно «потрогать», совсем небольшой: пока это несколько предметов, геометрических фигур, дракон и маленький оленёнок, славно гарцующий на ладони пользователя. Те, кто уже имел возможность оценить тактильный аппарат для виртуальной реальности, утверждают, что всё выглядит и ощущается очень убедительно. Ладонь чувствует прикосновения маленьких ножек, а когда оленёнок поджимает копытца под себя и ложится, ладонь чувствует тепло его живота. Дракон дышит пламенем, а рука ощущает прикосновения пламени. Это не больно, зато вполне реалистично. Лёд тоже недостаточно холодный, но тем не менее.

HaptX — прототип, поэтому о серийном производстве пока речи не идёт. Возможно, если разработчикам удастся существенно уменьшить габариты устройства, сохранив при этом его функциональность, владельцы HTC Vive получат возможность не только трогать оленят и драконов дома, но и играть во что-то более масштабное.

В СРЕДНЕЙ АЗИИ ХОТЯТ «ВОСКРЕСИТЬ» КАСПИЙСКИХ ТИГРОВ

Каспийские тигры, одни из самых крупных кошачьих, которые когда-либо существовали, трехметровые и стокилограммовые, встретили свою мрачную судьбу в середине 20 века. До середины 1960-х годов, когда их стали считать вымершими, они встречались на месте современной Турции и по всей Центральной Азии, включая Иран и Ирак, до северо-западного Китая. Причины их гибели довольно многочисленны: отравление и пленение щедро оплачивал бывший СССР до 1930-х годов; ирригационные проекты эпохи СССР уничтожили тугайные леса (прибрежные и речные экосистемы деревьев, кустарников и болот), а заросли тростника, в которых жил тигры, исчезли. Вместе с исчезновением прибрежной среды обитания исчезли и тигры.

Но есть шанс, что тигры — благодаря подвидам, которые почти идентичны генетически вымершим каспийским, — могут вернуться в Центральную Азию. В журнале Biological Conservation появилось исследование, в котором излагаются варианты восстановления тигров в Центральной Азии и определяется перспективное место в Казахстане, которое могло бы поддерживать популяцию из 100 тигров в течение 50 лет.

«Территории каспийских тигров были огромны», говорит профессор Джеймс Гиббс, член исследовательской группы и консервационный биолог в Сиракузах, Нью-Йорк. «Когда они исчезли, число стран, принимавших популяции тигров, сократилось более чем наполовину».

Ученые говорят, что введение тигров в некоторые места Казахстана не сразу покажется объемным, но станет важным первым шагом.

«Идея реинтродукции тигров в Средней Азии с использованием дальневосточного амурского тигра в качестве «аналогового» вида обсуждается уже 10 лет. Ее значительно поддерживало правительство Казахстана в 2010 году во время Глобального форума спасения тигров в Санкт-Петербурге», говорит Михаил Пальцин, докторант ESF, курировавший аналитические аспекты исследования.

«Но программе нужна была сильная научная база для оценки полного потенциала среды обитания для тигров и более глубокое исследование различных возможных результатов реинтродукции в различных сценариях», говорит он.

Помимо Пальцина и Гиббса, исследовательская группа включает ученых ESF Лизу Егорову, Игоря Честина, Ольгу Переладову и других. Ученые говорят, что возможности восстановить тигров в Иле-Балхашском регионе западного Казахстана способствуют два фактора:

Распад Советского Союза и введение рыночной экономики во вновь созданных государствах привело к восстановлению местообитаний тигра в некоторых районах, поскольку финансируемые государством сельскохозяйственные программы вдоль рек были заброшены.
Последние работы в филогенетике (изучение эволюционной истории) указывает на то, что каспийские тигры были в тесном родстве с амурскими тиграми, которые живут до сих пор, что делает амурских тигров вероятным «аналоговым» видом для восстановления тигров в регионе.
Пальцин также отмечает проблемы, которые предстоит решить, прежде чем тигры снова будут блуждать по старым землям.

«Во-первых, необходимо остановить деградацию прибрежной зоны, вызванную неконтролируемыми пожарами. Во-вторых, необходимо восстановить популяцию диких копытных животных в этой области. Только на это уйдет до 15 лет», говорит Пальцин. «В-третьих, необходимо позаботиться о безопасности человека и социоэкономических выгодах местного населения, чтобы обеспечить стабильное будущее для тигров и людей. Наконец, Казахстану и Китаю необходимо регулировать потребление воды из реки Или, чтобы поддерживать достаточный уровень воды в озере Балхаш для тугайской экосистемы — главной среды обитания тигров. Впрочем, правительство Казахстана вроде как готово встретить эти трудности, чтобы вернуть тигров в Среднюю Азию».

Реинтродукция тигров получила поддержку от правительства Казахстана и местных общин из-за потенциальной экономической выгод от возможностей туризма в дикой природе, роста малого бизнеса и занятости в Иле-Балхашском природном заповеднике.

В ходе исследования ученые проанализировали научную литературу, которая показала, что каспийский тигр когда-то жил в районе от 800 000 до 900 000 квадратных километров, в основном в пределах отдельных участков прибрежных экосистем (земли вдоль рек или ручьев). Как правило, два или три тигра занимали площадь в 100 квадратных километров.

Пространственный анализ показал, что варианты интродукции амурского тигра в Центральной Азии ограничены. Но по крайней мере два места подходят для восстановления тигров, и оба в Казахстане. Наиболее перспективным местом является дельта реки Или и прилегающее южное побережье озера Балхаш. Это озеро — 15-е по величине в мире.

Популяционные модели для животных, на которых обычно охотятся тигры, — кабан, бухарский олень и косуля — предполагают, что эта область сможет поддерживать популяцию 64-98 тигров в течение 50 лет, если ввести от 40 до 55 тигров.

Амурский тигр пока остается очевидно единственным подвидом, которому удалось значительно увеличить численность за последние 65 лет. Ученые полагают, что 520-540 тигров до сих пор живут в дикой природе. Перемещение части их с Дальнего Востока в дельту реки Или может быть достаточно, чтобы в конечном итоге создать дикую популяцию за 50 лет и не повредить русскому населению, говорится в исследовании.

ДИНОЗАВРЫ МОГЛИ ПОГИБНУТЬ БОЛЕЕ ПРОДОЛЖИТЕЛЬНОЙ И МУЧИТЕЛЬНОЙ СМЕРТЬЮ

«Собачий холод и существенно сниженная световая активность стали концом для нептичьих динозавров около 66 миллионов лет назад», — говорит новое исследование и одновременно указывает на то, что период массового вымирания для них был гораздо более мучительным и продолжительным, чем считалось ранее.

Долгое время ученые считали, точнее предполагали, что пыль, поднявшаяся с падением на Землю огромного астероида, была именно тем, что убило древних обитателей нашей планеты. Однако новые компьютерные модели показывают, что на тот период могли иметься и другие факторы (а не только облака пыли и извержения вулканов), которые сыграли ключевую роль в гибели большей части всего живого на Земле.

Исследователи из немецкого Потсдамского института изучения климатических изменений (PIK) считают, что осадки в виде серной кислоты, сформировавшиеся в верхних слоях атмосферы после вхождения в нее астероида, привели к долговременному периоду глобального охлаждения планеты, который не смогло выдержать большинство видов существовавших тогда динозавров.

«Долговременное охлаждение, вызванное скопившимися в атмосфере частицами серы, оказало более существенное влияние на процесс массового вымирания, нежели пыль, которая оставалась в атмосфере в течение относительно непродолжительного периода времени», — говорит один из исследователей Джулия Брюггер.

«Это оказалось даже существеннее локальных событий, например, экстремальной температуры в момент столкновения, а также образовавшихся после него пожаров и цунами».

Для того чтобы прийти к таким выводам, ученые использовали определенный набор компьютерных моделей, называющихся «сопряженными климатическими моделями» и сочетающих климатические расчеты как для наземных, так и для океанических масс. По сути это одна из самых продвинутых на данный момент климатических моделей.

Как и в случае астероидной гипотезы, широко принятой в 1980-х годах, в качестве отправной точки нового исследования ученые взяли падение гигантского астероида в то место, которое сейчас представляет собой мексиканский кратер Чикшулуб. Однако на сей раз исследователи решили заглянуть за пределы описываемой повышенной вулканической активности и кратковременного пылевого облака, окружившего нашу планету после удара, и сосредоточили свое внимание на более долгоплановой перспективе. И именно здесь «на сцену» вышла серная кислота.

Согласно новой предлагаемой гипотезе, не пыль от падения астероида или вулканический пепел, а эти серные газы, образовавшиеся от падения астероида, стали ключевым фактором в блокировании солнечного света и общем охлаждении климата Земли.

Идея о богатых серой пород вокруг кратера Чикшулуб и, как следствие, возникновении в атмосфере серной кислоты уже рассматривалась ранее и была отброшена, однако новые компьютерные модели дают нам лучшее представление о том, как это все могло происходить. Брюггер и ее коллеги считают, что в течение 3-16 лет после падения астероида температура на планете могла снизиться на 26 градусов Цельсия, став ниже точки замерзания. При этом на глобальное восстановление температуры могло потребоваться более 30 лет.

«Стало холодно. Очень, очень холодно», — говорит Брюггер.

Температурные изменения до и после падения астероида

Кроме того, исследователи также подозревают, что температура поверхности океанов также могла существенно снизиться. Произошло это вследствие поднятия теплых вод ближе к поверхности, что могло вызывать массовое цветение водорослей, которые не только охладили находящуюся под ними воду, но и, возможно, были токсичными.

По мнению ученых, природа еще способна преподать нам важные уроки выживания вследствие неожиданных климатических изменений.

«Очень интересно исследовать вопросы о том, как течение эволюции оказалось под фактическим воздействием древних катаклизмов, как, например, падения астероидов. Массовое вымирание показало, насколько уязвимой является жизнь на Земле. Это также является прекрасной иллюстрацией того, насколько важным является климат для всех форм жизни на нашей планете», — говорит Георг Фюльнер, еще один участник обсуждаемого сегодня исследования.

«По иронии судьбы сейчас непосредственная угроза исходит не от естественного глобального охлаждения, а от создаваемого техногенным поведением человечества глобального потепления».

НА БАЗЕ МИСИС РАЗРАБАТЫВАЮТ НОВЫЙ СПОСОБ ПЕРЕДАЧИ ИНФОРМАЦИИ ПРИ ПОМОЩИ МЕТАМАТЕРИАЛОВ

Сотрудники Московского института стали и сплавов в данный момент разрабатывают и тестируют новейший способ передачи данных при помощи особых метаматериалов. Разработка полностью уникальна, так как даже сами метаматериалы изготавливаются на базе МИСиС в лаборатории, работающей со сверхпроводниками.

Для начала стоит пояснить, что же относится к метаматериалам. Метаматериалы — это искусственно созданные вещества и соединения, которые из-за своего строения могут управлять электромагнитным излучением, меняя направление или свойства тех или иных волн. Кроме того, метаматериалы позволяют скрывать объекты от наблюдения в некоторых диапазонах электромагнитного излучения. Метаматериалы могут найти применение в самых разных направлениях, но одним из самых перспективных является производство принципиально иных компьютеров. Метаматериалы могут быть использованы для создания машин, которые будут работать на фотонных, а не электрических связях.

Метаматериалы и сверхпроводники, созданные учеными из МИСиС, могут также использоваться в качестве крайне чувствительных сенсоров, способных улавливать даже крайне малые количества заданных веществ. Это, например, может быть полезно для определения взрывчатки, при поиске наркотиков и других контрафактных продуктов, а также поиске вредных примесей (ГМО, антибиотики) в пище.

Помимо этого, сверхпроводящие метаматериалы могут применяться для скрытой передачи информации, которая осуществляется благодаря модуляции векторного потенциала. Такой сигнал является очень стабильным и его крайне непросто засечь и перехватить.

МЕДИКИ ПОБЕДИЛИ ОПУХОЛЬ МОЗГА ПРЕПАРАТОМ ОТ МАЛЯРИИ

На сегодняшний день раковые заболевания являются одними из самых тяжелых и крайне трудно поддающихся терапии состояний. Несмотря на разработки и исследования в области таргетированной доставки лекарственных средств и создании микроботов, самыми эффективными и клинически доказанными методами являются оперативное вмешательство, химио- и лучевая терапия. Но, как сообщает редакция журнала eLife, группе ученых из Колорадского университета удалось вылечить рак при помощи лекарства от малярии.

Специалисты Колорадского университета сумели значительно уменьшить размеры опухоли головного мозга у пациентки, после чего врачи смогли прооперировать девушку. Опухоль не реагировала на традиционные химиотерапевтические препараты, а оперативное вмешательство было невозможно из-за крайне больших размеров новообразования. По оценкам врачей, если бы не экспериментальное лечение — девушка протянула бы не больше года.

Стоит сказать, что выбор противомалярийного препарата состоялся «не с потолка». Дело в том, что выбранный препарат, основным действующим веществом которого является фосфат хлорохина, обладает крайне интересным свойством: он ингибирует процесс аутофагии, который заключается в самообновлении клеток с помощью утилизации их компонентов. Именно из-за аутофагии многие опухолевые образования крайне устойчивы к лечению. И логично, что при ускорении этого процесса опухоль начнет быстро распадаться, что и произошло в данном случае. После применения фосфат хлорохина химиотерапевтические препараты стали успешно воздействовать на опухоль. Стоит отметить, что подобное лечение получили еще двое пациентов. В их состоянии также наблюдалась положительная динамика.