Ученые представили новое объяснение того, почему многие экзопланеты покрыты водой, даже когда находятся слишком близко к своим звездам. Исследование показывает, что планеты способны производить воду из собственных магмы и каменных ядер и водородных атмосфер при давлении в десятки тысяч раз выше земного. Работа меняет представления о формировании планет и расширяет зону поиска миров, пригодных для жизни.
Это изображение представляет собой реконструкцию экзопланеты GJ 9827d, самой маленькой экзопланеты, в атмосфере которой был обнаружен водяной пар. Эта планета может быть примером потенциальных планет с богатой водой атмосферой, которые могут существовать в других частях нашей галактики.
Линия снега — это расстояние от звезды, за которым температура падает настолько, что летучие вещества вроде воды, метана и углекислого газа могут конденсироваться в твердую фазу. В Солнечной системе эта граница проходит между орбитами Марса и Юпитера. За линией снега планеты могут накапливать огромные количества льда при формировании, что объясняет гигантские размеры внешних планет. Традиционно считалось, что только планеты, сформировавшиеся за этой границей, могут иметь большие запасы воды. Новое исследование многое меняет.
Категория экзопланет размером между Землей и Нептуном, так называемые суб-Нептуны, обычно имеют каменное ядро, окруженное оболочкой из водорода или воды. Это вполне предсказуемо, если планета формируется далеко от звезды, за линией снега, где вода может кристаллизоваться в лед. Но многие такие «водные» планеты обнаружены гораздо ближе к своим звездам, где для присутствия воды слишком жарко.
Существующие объяснения предполагали, что водные миры формировались во внешних областях планетных систем, а затем мигрировали ближе к родительской звезде.
Как рождается вода
Эксперименты с использованием лазерного нагрева в алмазной наковальне на расплавах силикатов в водородной среде
Новое исследование, опубликованное в журнале Nature, предлагает более простой механизм. При экстремальных давлениях на поверхности суб-Нептунов — до 10 000 земных атмосфер — силикатные породы находятся в расплавленном состоянии. В этих условиях кислород освобождается из магмы и вступает в реакцию с водородом атмосферы, производя значительное количество воды — десятки весовых процентов, что намного больше, чем предсказывали прежние модели.
Авторы исследования пишут: «Мы обнаружили экспериментальные доказательства реакций между теплой плотной водородной средой и силикатным расплавом, которые высвобождают кремний из магмы для формирования сплавов и гидридов при высоких давлениях. Освобожденный из силикатного расплава кислород реагирует с водородом, производя значительное количество воды».
Планета, где нет воды, но если у нее есть водородная атмосфера, вода может появиться
Этот процесс объясняет существование водных планет. По мере расходования атмосферного водорода на производство воды планета постепенно превращается из водородной в водную. Это открытие предполагает, что водные миры могут быть гораздо более распространенными, чем считалось ранее, и могут формироваться в неожиданных местах близко к звездам.
Наверняка все слышали, что нельзя кипятить воду дважды. Вода становится «тяжёлой», количество вредных веществ повышается, что может спровоцировать рак, и даже геморрой. Вот так почитаешь интернет, и узнаешь, что даже жопу обязательно по часовой стрелке вытирать, иначе раковая опухоль анального кольца… Надо сказать, данные для этой статьи я собирал более месяца, и хочу ими поделиться с вами.
Самое удивительное, когда я загуглил «можно ли кипятить воду дважды», ответы были практически одинаковыми – «Воду кипятить дважды нельзя – это научный факт!». Ну ладно, учёные, хрен с вами, но ссылочку-то можно оставить? Хоть одну, самую такую поганенькую, но где будет четкий вывод, что и правда нельзя этого делать…Увы, ни на одном ссяном «научном» сайте я не нашел ни одной ссылки на исследование.
Зато везде был стандартный набор умных слов, который придавал весомости этим страшилкам. Происходят химические реакции, повышается количество изотопов дейтерия и трития, ухудшается структурированность воды, какие-то атомы хренатомы, и заканчивается всё смертью того, кто выпивает кипячёную дважды воду. Везде какая-то антинаучная хрень, какая-то живая, мёртвая вода (которая оживает только в церкви), нарушается память воды, что-то там ещё. Я бы тоже зассал такую воду пить… Если бы не любопытство.
Что за изотопы дейтерия? И ведь никто не знает что это, но, сука, звучит страшно, на всякий случай перестрахуемся. Короче говоря, вот облазил я всё, что можно, заколебал всех, кого мог заколебать, но не встретил ни одного исследования, которое бы сказало о том, что вредно кипятить воду несколько раз.
Пошел гуглить что такое дейтерий. Оказалось, это такая хрень, которая в небольшом количестве содержится в обычной воде. И повышение концентрации тяжёлой воды настолько ничтожно, что организм этого вообще не почувствует. Некий академик Васильев Потрянов-Соколов даже посчитал сколько должно воды испариться из чайника, чтобы в остатке заметно повысилось содержание дейтерия. Оказалось, что для одного литра воды, в которой концентрация дейтерия равна 0,15%, необходимо долить в чайник воду, которая по массе будет превышать массу Земли в 300 млн раз.
Всякие там «структурированная вода», «память воды» - это вообще термины, встречающиеся в текстах по нетрадиционной медицине, эзотерике и гомеопатии. Можно читать как лженауке. То есть употреблять эти слова в доказывании чего-либо не стоит.
Интересно, есть хоть один человек, которому поставили диагноз «рак» с пометкой «кипятил воду дважды»?...
Выводы:
- ни одного исследования, доказывающего, что повторное кипячение воды негативно сказывается на организме человека;
- на всех сайтах, утверждающих неимоверный вред, содержится только пустая болтовня умными словами;
- чтобы вода из-за кипячения принесла вред, вам жизни не хватит чтобы её накипятить;
- с многократным кипячением вода может лишь терять свои вкусовые свойства, но это уже совсем другая история.
ПыСы: вообще, интересно, когда люди размышляют о вреде какой-то херни, при этом могут покурить кальянчик или сигаретки, бухнуть по выходным, и всё это при нулевой физической активности. Зато воду два раза не кипятят и моют кожуру бананов с мылом.
За неимением более научных данных, при написании всего этого руководствовался данными википедии. Можете вбить «тяжёлая вода», «дейтерий», «структурированная вода», и в англоязычной версии «heavy water», как увидите всё, что я и написал – всё это миф!
Если вы наткнётесь на доказательства вреда – прошу написать мне, и, возможно, поменяю своё мнение. Если же у вас таких доказательств нет, и вы, начитавшись статеек от более авторитетных людей, чем какой-то там Игорь Молот, будете спорить с написанным, то вы – редиска! Как говорится, бремя доказывания лежит на утверждающем. Вредно – докажите!
Отвлекитесь от дел и посмотрите на 10 невероятных снимков финалистов конкурса Ocean Photographer of the Year 2025
В кадре: встреча двух цивилизаций
Популярный журнал Oceanographic объявил финалистов ежегодного конкурса фотографий The Ocean Photographer of the Year 2025, посвященного морским обитателям и защите среды их обитания.
Абсолютным победителем состязания стало это фото акулы-зебры (Stegostoma fasciatum), сделанное у берегов Австралии
Победитель в номинации British Isles. На фото запечатлена кошачья акула (Scyliorhinus canicula) у берегов Шотландии
Финалист в номинации British Isles. Синяя акула (Prionace glauca)
Финалист в номинации British Isles. Гигантская акула (Cetorhinus maximus)
Финалист в номинации Living with Sharks Programme. Китовая акула (Rhincodon typus)
Финалист в номинации Mediterranean Programme. Обыкновенная центрина, или акула-свинья (Oxynotus centrina)
Финалист в номинации Overseas. Представительница рода химер (Chimaera)
Карибская рифовая акула (Carcharhinus perezii)
На снимке запечатлена ковровая акула из семейства воббегонговых (Orectolobidae)
На крутых склонах марсианских кратеров и ущелий много лет наблюдают подозрительный феномен: каждое лето там появляются и постепенно удлиняются многочисленные узкие темные полосы, которые идут сверху вниз. В холодное время года они исчезают. По основной версии, это признаки того, что на Красной планете по сей день существует вода в жидком состоянии. Тем не менее авторы недавнего исследования в этом сильно сомневаются.
В том, что миллиарды лет назад на Марсе были реки, озера, моря и целые океаны, не осталось сомнений. К примеру, на поверхности видны многочисленные извилистые структуры, в которых геологи мгновенно распознают русла высохших рек. Еще на Красной планете находят глинистые минералы, а глина образуется только в присутствии воды в жидком состоянии.
Куда именно девалась марсианская гидросфера — отдельный вопрос: то ли она по большей части улетучилась в космос, то ли «ушла в землю», то есть встроилась в структуру твердых пород. В любом случае Красная планета до сих пор сохраняет немалые объемы водяного льда не только в полярных шапках: спутниковые приборы обнаружили, что он скрывается в более низких и даже в средних широтах под слоем реголита.
В 2008 году посадочный аппарат «Феникс» сделал на поверхности Марса небольшую траншею, и в ней под рыжим грунтом виднелось что-то белое. Когда спустя четыре дня это белое частично исчезло, в NASA официально заявили: это водяной лед, который сублимирует — сразу переходит в газообразное состояние.
К сожалению, чтобы вода на поверхности Марса могла находиться именно в состоянии жидкости, Красной планете нужно более высокое атмосферное давление. Тем не менее в течение каждого долгого марсианского года (длится как 1,8 земного) планетологи наблюдают интересные сезонные изменения: в теплое время в экваториальных и средних широтах на склонах появляются узкие и длинные вертикальные полосы. Причем зимой их нет. Это один из важных аргументов в пользу версии, что это потоки воды. Ученые предполагают в том числе, что так могут местами просачиваться на поверхность грунтовые воды.
Марсианская вода, по мнению исследователей, должна на самом деле представлять собой едкий рассол — очень концентрированный раствор солей. Как известно, соль служит «антифризом»: с ней вода более устойчива к холоду и не замерзает порой даже при сильном морозе. В случае Марса идеальной разновидностью солей для «приготовления» такой незамерзающей жидкости считают перхлораты — соли и сложные эфиры хлорной кислоты. С ними вода не будет замерзать и при минус 75 градусах Цельсия, а на Марсе средняя температура — минус 58, бывает и около плюс 20.
Кстати, вышеупомянутый «Феникс» следы перхлоратов на Красной планете обнаружил. Еще более любопытная картина сложилась, когда на опорных стойках этого аппарата заметили крошечные округлые белые структуры: есть большие подозрения, что это замерзшие капли того самого рассола.
Недавно все эти факты и предположения обобщили исследователи из Университета Арканзаса и Института Луны и планет в Хьюстоне (США). Свои выводы они изложили в статье для журнала Proceedings of the National Academy of Sciences, и выводы эти оказались не слишком обнадеживающими.
Ученые считают, что перхлоратов во льдах на Марсе крайне мало, поэтому подходящих рассолов там может образоваться лишь «микроскопическое» количество. К тому же, по мнению авторов статьи, даже в случае существования такой жидкости она для возможной жизни на Марсе вряд ли была бы пригодна: у нее слишком низкая так называемая активность воды — ее «доступность» для химических реакций и биологических процессов.
Планетологи подчеркнули, что, даже несмотря на все это, они не считают жидкие марсианские рассолы совсем нереалистичными, но возможными их может делать только маловероятное совпадение достаточно благоприятных условий и наличия нужных солей. Что касается сезонных полос на склонах, то они могут оказаться следами потоков песка и пыли, подытожили ученые.
«Это подтверждает, что K2-18 b — наш лучший шанс изучить потенциальную пригодную для жизни среду за пределами Солнечной системы на данный момент».
На этой иллюстрации художника изображена планета K2-18 b, её звезда-хозяин и сопутствующая планета в этой системе. K2-18 b — единственная известная экзопланета класса «суперземля», на которой есть вода и температура, пригодная для жизни.(Изображение предоставлено: ESA/Hubble, M. Kornmesser)
Сага вокруг экзопланеты K2-18 b размером с Нептун, «суперземли», стала гораздо интереснее. Если коротко, то это планета, которую группа учёных недавно предположила как возможную среду для жизни, к большому разочарованию других учёных, которые посчитали, что это заявление не было продиктовано необходимыми мерами предосторожности.
«Это, безусловно, повысило вероятность наличия жизни на K2-18b », — рассказал Space.com Никку Мадхусудхан, учёный из Кембриджского университета, стоящий за открытием K2-18b и новым исследованием. «Это очень важное открытие, которое ещё больше повышает вероятность существования хейской среды на K2-18b. Оно подтверждает, что K2-18b — наш лучший шанс изучить потенциальную обитаемую среду за пределами Солнечной системы в настоящее время».
История с обитаемостью K2-18 b началась еще в апреле 2025 года, когда Мадхусудхан и его коллеги-исследователи из Кембриджского университета объявили, что нашли то, что они назвали «самым убедительным на сегодняшний день доказательством» существования жизни за пределами Солнечной системы вокруг этой далекой суперземли (она примерно в девять раз массивнее нашей планеты).
Доказательства были получены в результате предварительного обнаружения молекул, которые, будучи обнаруженными в атмосфере Земли, обычно являются результатом биологических процессов, происходящих в организме живых существ. Затем возникла необходимость подтвердить наличие этих потенциальных биосигнатур : диметилсульфида и диметилдисульфида.
Группа исследователей приступила к работе, наблюдая четыре отдельных случая пересечения (транзита) K2-18 b диска своего красного карлика, находящегося на расстоянии около 124 световых лет от нас, в течение его обращения по орбите примерно за 33 земных дня. Поскольку химические вещества поглощают и излучают свет на характерных длинах волн, когда свет от родительской звезды проходит через атмосферу планеты, молекулы в этой атмосфере оставляют свои характерные следы в спектре звёздного света.
«Благодаря четырём дополнительным наблюдениям транзитов с помощью JWST мы измерили спектр атмосферы K2-18b с беспрецедентной точностью», — рассказал Space.com Жэнью Ху, руководитель группы нового исследования и научный сотрудник Лаборатории реактивного движения НАСА. «Спектр позволил нам однозначно обнаружить наличие метана и углекислого газа в атмосфере планеты и определить их содержание. Эта информация указывает на наличие на планете богатых водой недр ».
Ху пояснил, что группа искала сигналы диметилсульфида и других органических молекул серы в спектре, используя несколько независимых моделей, но не нашла убедительных доказательств их присутствия.
«Это не обязательно разочаровало нас», — продолжил Ху. «Мы рады, что нам удалось установить, насколько богата вода на планете».
Является ли K2-18 океаническим миром?
Заявив, что теперь подтверждено, что K2-18b богата водой, Ху пояснил, что следующим шагом будет выяснение, есть ли на планете глобальный океан жидкой воды.
По иронии судьбы, одним из самых позитивных признаков наличия такого океана является тот факт, что в атмосфере этой суперземли, по-видимому, отсутствует водяной пар.
«Полученный нами спектр не показывает следов водяного пара. Если в атмосфере действительно нет воды, это говорит о её истощении — скорее всего, в результате конденсации», — сказал Ху. «На Земле этот процесс известен как „холодная ловушка“, и геологи считают его необходимым для удержания воды в течение миллиардов лет, предотвращая её утечку в космос».
«Наблюдение аналогичного процесса на экзопланете было бы очень увлекательным. Строгое подтверждение отсутствия воды само по себе может стать важной научной целью будущих наблюдений», — сказал Ху.
Однако Ху предупредил, что спектр, обнаруженный JWST , можно объяснить и альтернативной моделью, согласно которой атмосфера на самом деле содержит большое количество водяного пара.
Иллюстрация того, как мог бы выглядеть вид с K2-18 b, если бы это действительно был океанический мир.(Изображение предоставлено: ИИ, созданный Шан-Мин Цаем/UCR))
По словам Ху, для определения наличия на K2-18b и других подобных планетах умеренного климата, размером с Нептун , океанов жидкой воды потребуется также обнаружить присутствие более широкого спектра атмосферных газов, помимо метана и углекислого газа. Также потребуется убедиться в отсутствии таких молекул, как аммиак, угарный газ и диоксид серы, которые до сих пор не были обнаружены в атмосфере K2-18b.
«Этот вывод основан на теоретических работах моей группы и нескольких других учёных», — добавил Ху. «Благодаря новым наблюдениям, дающим ценный контекст, мы обобщили эти выводы в виде плана действий, который поможет нам в будущих наблюдениях и исследованиях».
Между тем, поиск биосигнатур — диметилсульфида и диметилдисульфида — далек от завершения; хотя это исследование и не достигло уровня значимости, необходимого для подтверждения, оно все же предоставило более сильный сигнал от этих молекул, чем предыдущие проверки.
«Данные, подтверждающие наличие диметилсульфида в настоящей работе, значительно превышают те, которые мы получили в ходе наших предыдущих наблюдений в том же ближнем инфракрасном диапазоне длин волн», — сказал Мадхусудхан. «Однако эти данные всё ещё недостаточно убедительны для окончательного подтверждения обнаружения».
«Нам также необходимо уметь отличать диметилсульфид от других возможных источников загрязнения, таких как метилмеркаптан, который также является биосигнатурой на Земле».
Похоже, K2-18 b будет по-прежнему привлекать внимание астрономов еще долгое время.
«Замечательно, что мы можем выявлять предварительные признаки потенциальных биосигнатур с помощью текущих наблюдений JWST, но для окончательного обнаружения требуется значительно больше времени. Ключевой вопрос заключается в том, содержит ли атмосфера одну или несколько биосигнатур», — сказал Мадхусудхан. «В то же время необходимы обширные теоретические и экспериментальные исследования для надёжного определения биологических и небиологических путей молекул-кандидатов на биосигнатуры».
Однако команда уверена в одном: достигнутый на сегодняшний день прогресс в изучении K2-18 b был бы невозможен без JWST. Этот космический телескоп стоимостью 10 миллиардов долларов призван сыграть ключевую роль в будущем изучении этой суперземли.
«Наши наблюдения и анализы пополняют растущий список захватывающих открытий, которые подчёркивают поистине революционные научные достижения JWST», — заключил Ху. «Мы обнаружили, что его спектрограф ближнего инфракрасного диапазона [NIRSpec] особенно хорошо подходит для достижения целей нашего исследования, однако другие инструменты JWST или режимы наблюдений могут предоставить дополнительную и чрезвычайно ценную информацию для дальнейшего углубления наших знаний об этой планете».
Исследование группы доступно в виде препринта в репозитории arXiv.
Как давно мы стали покупать воду вместо того чтобы пить её из-под крана? Неужели благосостояние народа настолько увеличилось что они могут позволить себе покупать воду только для того чтобы попить, ведь до сих пор, как я поняла, готовят супы всякие там, макароны варят водой из-под крана. Так почему же теперь огромное количество людей выбирают воду покупную?
Смотрю в магазинах очень много её стоит, этой воды, то есть её люди покупают, берут, каждый день вижу у себя на районе что приезжают газели битком набитые этими двадцатилитровыми бутылями. И люди её покупают, то есть уже даже это настолько поставлено на поток, что уже целые компании открываются по розливу воды в бутылки.
Неужели как-то изменились современные санитарные нормы или ещё что-то, что вода из-под крана теперь не является питьевой?
Мой муж не может пройти психологический барьер чтобы пить покупную воду, он её пьёт из-под крана.
Ну то есть она бывает, конечно, не того цвета что хотелось бы но это как правило после отключения воды, такое случалось и ранее, даже в советское и постсоветское время, но мы её всё равно пили!
Получается сейчас стали люди более разборчивы, либо действительно появилось больше свободных средств, что стали тратить деньги на воду. Не скажу что это дорогое такое удовольствие, но 150 руб за 20 литров... Мне кажется это немножко перебор чтобы платить ещё за воду которая в кране и так должна являться питьевой.
23 июня 2007 года марсоход NASA "Спирит", бороздивший марсианские просторы с 4 января 2004 года, сделал то, что обычно считается нежелательным для планетоходов – он переехал камень. Операторы на Земле стараются избегать таких ситуаций, чтобы не повредить чувствительное оборудование аппарата или его колеса. Но именно эта случайность подарила ученым ключ к разгадке марсианских тайн.
Камень, получивший романтичное название "Невинный Свидетель" (англ. Innocent Bystander), оказался не таким уж и крепким. Он легко раскололся под весом 185-килограммового марсохода, обнажив свое внутреннее содержимое. И это содержимое заставило ученых затаить дыхание.
Что скрывал "Невинный Свидетель"?
Анализ показал, что внутри камня скрывался настоящий клад – опаловый кремнезем. Для обычного человека это может звучать не слишком впечатляюще, но для ученых это было сродни находке сокровищ пиратов.
Дело в том, что опаловый кремнезем формируется в очень специфических условиях – в глубоководных гидротермальных жерлах. Проще говоря, этот камень когда-то лежал на дне океана, омываемый потоками горячей воды, бьющей из трещин в марсианской коре.
Марс – планета океанов?
"Невинный Свидетель" стал одним из первых весомых доказательств того, что когда-то на Марсе действительно была вода. И не просто лужицы или небольшие озера, а настоящие океаны, покрывавшие значительную часть планеты.
Это открытие заставило ученых по-новому взглянуть на историю Марса. Если на планете были океаны, значит, когда-то там могла существовать и жизнь...
Наследие "Спирита"
Открытие "Невинного Свидетеля" маленьким, но гордым марсоходом "Спирит", миссия которого завершилась 25 мая 2011 года, стало поворотным моментом в изучении Красной планеты. Это находка проложила путь к новым, более глубоким исследованиям марсианского прошлого.
Сегодня дело "Спирита" продолжают его более совершенные собратья – марсоходы Curiosity и Perseverance. Они, вооруженные передовыми научными инструментами, неустанно собирают данные, помогающие ученым воссоздать историю Марса.
Благодаря этим исследованиям, у нас теперь практически нет сомнений в том, что в далеком прошлом Марс был совершенно иным миром. Планета обладала плотной атмосферой, на ее поверхности бурлили реки, простирались глубокие озера и плескались огромные океаны. Марс прошлого разительно отличался от той холодной, сухой пустыни, которую мы видим сегодня.
Однако, несмотря на все эти открытия, один важный вопрос остается без ответа: была ли когда-нибудь жизнь на Марсе? Или, может быть, она существует там и сейчас, скрываясь от наших глаз? Эта загадка продолжает волновать умы ученых и вдохновлять новые миссии.
Так, маленький камень, случайно раздавленный "Спиритом", не только раскрыл тайны марсианского прошлого, но и подтолкнул нас к новым захватывающим исследованиям. Кто знает, какие еще удивительные открытия ждут нас на Красной планете?
Несмотря на то что вода практически всегда у нас на виду, процесс ее кристаллизации все еще загадочен. Известно примерно два десятка структурных разновидностей льда. Из них только одна — лед-I — образуется при обычных для Земли условиях. Японские физики выяснили, что образование льда у поверхности жидкой воды может начаться с крошечного прекурсора со структурой, похожей на «нулевой» лед ( лед-0 )
Одно из удивительных свойств воды — способность переохлаждаться без кристаллизации. В чистом состоянии ее можно охладить до минус 40 градусов, и она останется жидкой. Такое наблюдается в атмосферных облаках.
Переохлажденная вода не может превратиться в лед-I из-за необычного расположения молекул, непохожего на то, что наблюдается в обычном жидком состоянии. А вот структура льда-0 и переохлажденной воды, напротив, схожи, поэтому он может стать предшественником перехода в лед-I.
Лед-0 может запустить кристаллизацию капли воды близ поверхности, а не изнутри.
Кристаллизация воды, иначе называемая зарождением ледяных ядер, происходит на твердой поверхности. Например, в емкости, где жидкость встречается со стенкой. Теперь выясняется, что ледяные ядра могут появляться прямо под поверхностью — там, где вода соприкасается с воздухом. Это небольшие зародыши кристаллов, похожие на округлые структуры «нулевого» льда.
«Моделирование показало, что капли воды легче кристаллизуются около свободной поверхности при изотермических условиях. Это ставит точку в длительном споре о том, где зарождается кристаллизация — на поверхности или изнутри», — заявил первый автор статьи Ганг Сан.
Это открытие будет полезно во многих областях, включая климатологию и агрономию, где кристаллизация воды играет критическую роль. Кроме того, это важно для метеорологии, которая изучает образование атмосферных облаков, а также техники, например, кондиционирования воздуха.
Сегодня Красная планета встречает роботизированных гостей с Земли безжизненной пустыней, окутанной ржавой пылью. Температура здесь редко поднимается выше нуля, а атмосфера настолько разрежена, что жидкая вода не может существовать в стабильном состоянии на поверхности. Однако ученые почти единодушно сходятся во мнении, что миллиарды лет назад Марс был совсем другим – с бурными реками, глубокими озерами и, возможно, даже огромными океанами.
Как же исследователи пришли к такому удивительному выводу? Давайте же отправимся в увлекательное путешествие в прошлое Марса.
Древние русла рек – первое яркое свидетельство
Все началось в 1971 году, когда космический аппарат NASA "Маринер-9" передал на Землю снимки марсианской поверхности. Ученые были ошеломлены: планета оказалась испещренной извилистыми каналами, поразительно напоминающими высохшие русла земных рек.
Особенно впечатляющим примером стала долина Нанеди (лат. Nanedi Valles), представляющая собой сеть извилистых каналов с притоками и меандрами, которые на Земле формируются только под воздействием постоянных водных потоков. Такие структуры не могли возникнуть в результате кратковременного таяния льда или случайных потоков – они свидетельствовали о длительном существовании стабильных водных потоков.
Еще более интригующими оказались гигантские каналы оттока, такие как долина Арес (лат. Ares Vallis). Их колоссальные размеры (шириной до 100 километров) указывают на катастрофические наводнения невообразимой силы, когда огромные объемы воды внезапно вырывались на поверхность, сметая все на своем пути. Вероятно, в прошлом Марс переживал апокалиптические потопы.
Глинистые минералы – отпечатки древних озер
Окончательно развеяли сомнения марсоходы, которые смогли изучить местный грунт вблизи. Так, ровер NASA Curiosity, исследуя кратер Гейл, обнаружил слоистые отложения глинистых минералов – верный признак того, что он когда-то был заполнен водой. Другими словами, в далеком прошлом кратер Гейл представлял собой глубоководное озеро.
Глина на Земле образуется только при длительном контакте горных пород с водой. Ее присутствие в кратере Гейл означает, что вода существовала здесь достаточно долго – возможно, миллионы лет (достаточный срок для химического преобразования окружающих пород).
Особенно важно, что эти глинистые минералы свидетельствуют о нейтральной среде, в которой они формировались – не слишком кислой и не слишком щелочной. Именно такие условия благоприятны для зарождения жизни, какой мы ее знаем, исходя из "земного опыта".
"Черника" и другие водные минералы Марса
Марсоход NASA Opportunity сделал еще одно удивительное открытие – крошечные сферические образования, прозванные в шутку "черникой" за их форму и размер. Анализ показал, что это гематит – оксид железа, который на Земле обычно формируется в водной среде, например, в горячих источниках.
Помимо "черники", на Марсе найдены и другие минералы-индикаторы воды: гипс, ярозит и различные сульфаты. Все они на нашей планете образуются только в присутствии воды – от пресной до соленой, от нейтральной до кислой. Изучая распределение этих минералов, ученые получают возможность воссоздать историю марсианского водного прошлого – от обширных пресных водоемов ранней эпохи до соленых озер позднего периода.
Дельты рек – природные архивы
В кратере Езеро, где сейчас работает марсоход NASA Perseverance, обнаружена прекрасно сохранившаяся дельта древней реки, ради которой это место и было выбрано для посадки. На снимках четко видны веерообразные отложения наносов – точно такие же, как у земных рек, впадающих в озера или моря.
Дельты особенно важны для исследований, поскольку они не только доказывают существование воды в прошлом, но и служат природными "ловушками" для органических веществ. На Земле такие места часто хранят ископаемые остатки, и именно поэтому NASA выбрало Езеро для поиска возможных следов древней марсианской жизни.
Марсианские метеориты рассказывают свою историю
Удивительно, но часть доказательств водного прошлого Марса прибыла к нам сама! Среди метеоритов, найденных в Антарктиде, ученые идентифицировали фрагменты Красной планеты, выбитые с ее поверхности ударами астероидов.
Один из таких метеоритов – ALH 84001 – стал сенсацией 1996 года, когда исследователи заявили, что обнаружили в нем возможные следы марсианской жизни. Хотя биологическая природа найденных структур остается спорной, метеорит содержит карбонатные минералы, которые на Земле образуются только в водной среде. ALH 84001 доказал, что жидкая вода была на Марсе уже около четырех миллиардов лет назад. Это при том, что возраст Красной планеты оценивается примерно в 4,6 миллиарда лет.
Современные ледяные запасы – наследие водного прошлого
Сегодня вода на Марсе существует преимущественно в замерзшем состоянии. Гигантские полярные шапки, содержащие как водяной лед, так и замерзший углекислый газ (сухой лед), сверкают так, что видны даже в любительский телескоп. Кроме того, обширные ледяные массивы скрываются и под поверхностью — словно природные хранилища, которые берегут водные запасы Марса от испарения в космос.
А радарные данные, полученные с помощью орбитальных аппаратов, намекают на существование соленого озера под южной шапкой, которое остается жидким благодаря экстремальной концентрации солей и давлению километрового ледяного щита.
О богатом водой прошлом Марса свидетельствует и химический состав его современной атмосферы. Было обнаружено, что в ней непропорционально много тяжелых изотопов водорода (дейтерия) и кислорода (O-18) по сравнению с их более легкими "собратьями". Дело в том, что легкие изотопы легче покидают атмосферу планеты, улетучиваясь в космос, тогда как тяжелые остаются. Подобное соотношение изотопов возможно только в одном случае — если на Марсе когда-то существовали огромные объемы воды (моря и океаны), которые постепенно испарились в космическое пространство, оставив после себя этот изотопный след.
Что произошло с марсианской водой?
Собрав все улики воедино, ученые смогли воссоздать удивительную и в тот же момент драматичную историю Марса. Когда-то он был влажным миром, похожим на раннюю Землю, но потом случился климатический коллапс, и постепенно планета превратилась в промерзлую пустыню.
Ключевую роль в этой трансформации сыграли два фактора, усиливающие друг друга. Во-первых, малая масса планеты — всего 10% от земной — означала слабую гравитацию, недостаточную для удержания легких газов. Во-вторых, Марс лишился своего глобального магнитного поля (или оно изначально было слабым), которое на Земле действует как щит, отражающий солнечный ветер. Без этой защиты заряженные частицы со стороны Солнца беспрепятственно бомбардировали верхние слои атмосферы, буквально "сдувая" их в космос атом за атомом. Эти два процесса запустили необратимую цепную реакцию: истончение атмосферы → падение давления → испарение воды в космос → дальнейшее высыхание планеты.
Каждая новая миссия на Марс добавляет бесценные детали к этой удивительной истории. Марсоходы и орбитальные аппараты, получающие все более совершенные инструменты, продолжают собирать доказательства того, что Красная планета когда-то была голубой – с полноводными реками, глубокими озерами и, возможно, обширными океанами.
(Основная) Иллюстрация блуждающей планеты, вызывающей гравитационное линзирование. (Вставка) Космический телескоп «Хаббл» на орбите Земли.(Изображение предоставлено: ESO/L. Calçada/T. Müller (MPIA/HdA) (CC BY 4.0))
Астрономы обнаружили признаки сложных органических молекул, предшественников строительных блоков известной нам жизни, в планетообразующем диске вокруг далёкой звезды. Результаты исследования предполагают, что химические семена жизни формируются в космосе, а затем распространяются на молодые или вновь формирующиеся планеты.
Используя Атакамскую большую миллиметровую/субмиллиметровую решетку (ALMA), систему радиотелескопов в Чили, группа обнаружила следы 17 сложных органических молекул в протопланетном диске V883 Orionis , молодой звезды, расположенной примерно в 1305 световых годах от нас в созвездии Ориона.
V883 Ориона — молодая звезда, или протозвезда , возраст которой оценивается всего в 500 000 лет, и она находится в активной фазе набора массы и формирования планет. Если возраст в 0,5 миллиона лет кажется слишком большим, учтите, что нашему Солнцу среднего возраста около 4,6 миллиарда лет.
Сложные органические молекулы – это молекулы, содержащие более пяти атомов, по крайней мере один из которых – углерод. Ранее их наблюдали в местах формирования звёзд и планет .
Однако среди соединений, обнаруженных вокруг V883 Ориона, впервые обнаружены этиленгликоль и гликолонитрил – соединения, считающиеся предшественниками строительных блоков жизни. Например, гликолонитрил является предшественником аминокислот глицина и аланина, а также азотистого основания аденина, одного из строительных блоков ДНК и РНК.
Таким образом, находка может предоставить недостающее звено в истории эволюции молекул вокруг молодых звезд , объясняя период между первоначальным образованием звезд и ростом планет в окружающих их протопланетных дисках.
Теперь космический аппарат практически перевернулся относительно Марса, чтобы обеспечить радару наилучший обзор.
(Изображение предоставлено: NASA/JPL–Caltech)
Марсианский разведывательный орбитальный аппарат (MRO) научился делать обратные вращении, чтобы дать своему бортовому радару больше возможностей для обнаружения водяного льда под поверхностью Красной планеты.
«Можно не только научить старый космический корабль новым трюкам, но и открыть для исследования совершенно новые области недр», — заявил Гарет Морган из Института планетологии и соисследователь прибора Shallow Radar (SHARAD) MRO .
MRO — своего рода ветеран, находящийся на орбите Марса с 2006 года. На нём установлено пять работающих приборов (шестой, компактный разведывательный спектрометр для получения изображений Марса (CRISM), был выведен из эксплуатации в 2023 году). Космический аппарат обычно наводит эти приборы на цели на поверхности, наклоняясь на угол до 28 градусов. Если MRO совершает один из таких кренов, чтобы какой-то конкретный прибор мог хорошо рассмотреть объект, это обычно создаёт неудобства для остальных четырёх. Поэтому манёвры крена планируются за несколько недель, чтобы не прерывать другие наблюдения.
Обычно всё получается, однако прибор SHARAD всегда оказывался в невыгодном положении.
SHARAD посылает на Марс радиолокационные импульсы, способные обнаружить водяной лёд на глубине до 2 километров. Однако SHARAD расположен в задней части космического аппарата, играя второстепенную роль по сравнению с такими аппаратами, как HiRISE (High-Resolution Imaging Science Experiment), который обеспечивает наилучшие виды из передней части космического аппарата. С задней стороны радарные лучи SHARAD обычно затрагивают часть конструкции космического аппарата, что приводит к помехам, снижающим чёткость изображения и глубину зондирования.
«Прибор SHARAD был разработан для исследования подземных областей Марса, а на нём есть определённые области, которые нам недоступны», — сказал Морган. «Более подробное изучение этих областей может дать много полезного».
Итак, начиная с 2023 года, инженеры MRO начали экспериментировать с космическим аппаратом, выполняя, по их словам, «очень большие вращения» на 120 градусов, разворачивая аппарат назад так, что он практически переворачивается относительно Марса. Во время большого вращения SHARAD получает свободный обзор поверхности Марса, что позволяет усилить радиолокационный сигнал в 10 раз.
Однако при столь больших кренах есть один нюанс. При стандартном крене до 28 градусов антенна MRO с высоким коэффициентом усиления может оставаться направленной на Землю , а его солнечные батареи могут отслеживать положение Солнца для поддержания мощности. При крене на 120 градусов антенна с высоким коэффициентом усиления не направлена на Землю, и солнечные батареи теряют Солнце из виду.
Это означает, что переворот на 120 градусов требует еще более тщательного планирования перед его выполнением.
MRO может наклониться назад, чтобы улучшить обзор для своего мелководного радара (SHARAD)(Изображение предоставлено: NASA/JPL–Caltech)
«Очень большие крены требуют специального анализа, чтобы убедиться, что в наших батареях достаточно энергии для безопасного выполнения крена», — заявил Рид Томас, руководитель проекта MRO в Лаборатории реактивного движения НАСА.
В результате команда MRO ограничивает космический аппарат всего одним-двумя очень большими оборотами в год, но они надеются оптимизировать процесс и выполнять эти манёвры чаще в будущем. Это действительно может стоить того: обнаружение крупных залежей водяного льда вблизи поверхности Марса будет иметь жизненно важное значение для будущих астронавтов, которые смогут использовать его для питьевой воды, а также для производства кислорода и ракетного топлива. Кроме того, само существование воды на разных широтах может рассказать нам больше об истории воды и климате Марса в прошлом.
Есть еще одно преимущество кренов. На MRO есть один прибор, который не был спроектирован так, чтобы требовать кренов для наведения, и это Mars Climate Sounder, который измеряет небольшие изменения температуры в течение марсианских времен года. Climate Sounder должен иметь возможность наводиться как вниз на поверхность, так и на горизонт, чтобы он мог заглядывать сквозь тонкие слои атмосферы Марса ; чтобы помочь ему в этих наблюдениях, Climate Sounder был прикреплен к своему собственному карданному подвесу. Однако к 2024 году этот карданный подвес стал ненадежным из-за возраста, и поэтому Climate Sounder теперь полагается на стандартные 28-градусные крены для проведения своих наблюдений. Очень большие 120-градусные крены дают Climate Sounder большую гибкость.
Художественное представление MRO над Марсом(Изображение предоставлено: NASA/JPL–Caltech)
Если раньше крены ограничивали научную производительность MRO, поскольку обеспечивали хороший обзор только для одного прибора одновременно, то теперь они помогают стареющему марсианскому зонду поддерживать научную производительность. Это не совсем кульбит, но показывает, что MRO ещё полон сил.
Астрономы нашли у аналога Солнца TOI-7510 третью экзопланету и определили, что все три тела близки к конфигурации цепочки резонансов Лапласа. Они представляют собой экзогиганты, причем один из них — суперпухлый. Препринт работы доступен на сайте arXiv.org.
Параметры орбиты — это одни из ключевых показателей для понимания свойств, механизмов возникновения и хода эволюции экзопланет. В частности, приливный захват и планетарная миграция способны объяснить свойства многих горячих короткопериодных экзопланет, а орбитальные резонансы — формирование компактных мультипланетных систем.
Группа астрономов во главе с Хосе-Мануэлем Альменарой (Jose Manuel Almenara) из Женевской обсерватории сообщила об обнаружении нового примера цепочки орбитальных резонансов экзопланет. Ученые проанализировали данные наблюдений за системой звезды TOI-7510 космических телескопов TESS и CHEOPS, наземного спектрографа CORALIE, а также наземного телескопа ASTEP.
Звезда TOI-7510 — это аналог Солнца возрастом около трех миллиардов лет с массой 1,053 массы Солнца и радиусом 1,03 радиуса Солнца, который находится в 799 световых годах от Земли. Ранее у светила найдены две транзитные экзопланеты, однако для одной из них колебания времени транзита оказались аномально большими, что связали с наличием в системе еще одного тела. Оказалось, что дополнительный объект действительно в ней есть. Орбитальные периоды экзопланет TOI-7510b, TOI-7510c и TOI-7510d составляют 11,5, 22,6 и 48,9 дня соответственно, что близко к соотношению 4:2:1 и цепочке резонансов Лапласа. В нашей Солнечной системе резонанс Лапласа применим к спутникам Юпитера Ио, Европе и Ганимеду.
Измеренные радиусы TOI-7510b, TOI-7510c и TOI-7510d составляют 0,65, 0,96 и 0,94 радиуса Юпитера, а массы, рассчитанные путем моделирования, находятся на уровне 0,057, 0,41 и 0,6 массы Юпитера. При этом длины больших полуосей экзопланет не превышают 0,267 астрономической единицы, что делает всю систему компактной и содержащей трио экзогигантов с умеренными (от 540 до 880 кельвин) равновесными температурами. Особый интерес в этой троице представляет самая внутренняя экзопланета, которая вписывается в модель суперпухлого тела с обширной газовой оболочкой из водорода и гелия. В дальнейшем система станет целью наблюдений крупных телескопов, которые будут исследовать атмосферы экзопланет.
Рекордно длинная резонансная цепочка экзопланет включает в себя пять тел и находится в системе TOI-178.
Вода покрывает около 71% поверхности нашей чудесной планеты, но вопрос о ее происхождении до сих пор остается предметом научных дискуссий. В этой статье мы обсудим основные теории и новейшие исследования, проливающие свет на загадку происхождения земной воды.
Данная теория предполагает, что значительная часть воды на поверхности Земли имеет внутреннее происхождение. По сути, наша планета может быть огромным природным резервуаром воды.
Как это работает:
Водосодержащие минералы: в мантии Земли есть минералы, способные удерживать компоненты воды в своей кристаллической структуре. Самые важные из них - пироксены, но также эти компоненты могут содержать оливин и гранат.
Форма хранения: в этих минералах содержатся не молекулы воды, а гидроксильные группы (OH) — компоненты воды, встроенные в кристаллическую структуру минералов на атомном уровне. Эти гидроксильные группы могут участвовать в образовании воды при определенных условиях.
Глубинные резервуары: особенно много потенциальной воды может содержаться в так называемой переходной зоне мантии (на глубине 410-660 километров). Исследования показывают, что там может быть достаточно компонентов для образования объема воды, сопоставимого с объемом Мирового океана!
Для образования молекулы воды (H2O) нужен дополнительный атом водорода.
В качестве источника могут выступать: первичный водород, захваченный при формировании Земли, водород от радиолиза воды в горных породах, или водород из глубинных слоев Земли.
При высоких температурах и давлениях в мантии происходят сложные химические процессы, где свободный водород может соединяться с гидроксильными группами, образуя воду.
Гидроксильные группы также могут взаимодействовать друг с другом: 2OH → H2O + O
Вулканическая активность: извержения вулканов играют ключевую роль в этом процессе. Они не только выносят воду на поверхность (в виде пара, например), но и создают условия для ее образования из гидроксильных групп и свободного водорода.
Эта теория объясняет, почему на Земле так много воды, несмотря на то, что ранняя планета была очень горячей.
Кроме того, теория предполагает, что потенциальные запасы воды на Земле могут быть намного больше, чем мы думаем.
Интересный факт: некоторые ученые считают, что процесс выхода воды из недр Земли продолжается и сейчас, хотя и очень медленно. Это могло бы объяснить, почему уровень Мирового океана постепенно повышается (помимо таяния ледников в ходе глобального потепления). В свою очередь это помогло бы создать более точные климатические модели.
Важные исследования:
В 2014 году ученые обнаружили редкий минерал рингвудит в алмазе, выброшенном на поверхность во время извержения вулкана. Анализ минерала показал, что он содержит значительное количество воды — 1,5% от его массы. Это открытие подтверждает теорию о значительном содержании водородсодержащих компонентов в мантии Земли, которые при определенных условиях могут участвовать в образовании воды.
Исследование, опубликованное в 2022 году, показало, что переходная зона мантии может содержать огромное количество водородсодержащих минералов. Если бы все гидроксильные группы в этих минералах превратились в воду, ее объем был бы сравним с объемом Мирового океана.
Теория внеземного происхождения
Эта теория предполагает, что вода была "доставлена" на Землю кометами и астероидами уже после формирования планеты.
Ключевые моменты:
Кометы и некоторые типы астероидов содержат значительное количество воды в форме льда.
Изотопный состав воды в некоторых метеоритах схож с земной водой.
Последние исследования:
В ходе миссии "Розетта" Европейского космического агентства (ESA) был изучен состав кометы 67P/Чурюмова — Герасименко. Ученые обнаружили, что соотношение дейтерия к водороду в воде кометы значительно отличается от земного показателя, что ставит под сомнение идею о кометах как основном источнике земной воды.
А вот исследование астероидов типа C (богатых углеродом) показывает, что они являются более вероятным источником воды на нашей планете, чем кометы. Эта информация была подтверждена благодаря миссии "Хаябуса-2" японского агентства аэрокосмических исследований (JAXA), в рамках которой на Землю были доставлены образцы астероида Рюгу.
Теория первичного происхождения
Согласно этой теории, вода присутствовала на Земле с самого начала ее формирования.
Ключевые моменты:
Водород мог быть захвачен из протопланетного диска во время формирования Земли.
При высоких температурах и давлении водород мог соединиться с кислородом, образовав обилие воды.
Исследование 2024 года предполагает, что планетезимали (строительные блоки планет) могли удерживать воду даже при высоких температурах ранней Солнечной системы.
Сегодня ученые сходятся во мнении, что вода на Земле имеет сложное, комбинированное происхождение:
Часть воды могла быть "встроена" в Землю при ее формировании.
Процессы в мантии Земли способствовали выходу воды на поверхность.
Дополнительная вода могла быть доставлена астероидами и кометами.
Заключение
Вопрос о происхождении воды на Земле остается открытым. Современные исследования указывают на сложную комбинацию различных источников. Продолжающиеся миссии по изучению астероидов и комет, а также новые методы анализа земных пород, несомненно, принесут еще много интересных открытий в этой области в ближайшие годы.
Ежедневное употребление воды из пластиковых бутылок связано с заметно более высоким попаданием микропластика в организм — речь идет о десятках тысяч частиц в год.
Новое обобщающее исследование показало: привычка пить бутилированную воду может значительно увеличить количество микропластика, которое человек потребляет вместе с пищей и напитками. В центре внимания — не разовая ситуация, а именно повседневное использование пластиковой тары.
Эта тара, по мнению ученых, требует более серьезного отношения со стороны общества и регуляторов.
Сколько микропластика попадает в организм из бутылок
Импульсом для исследования стала личная история Сары Саджеди. Находясь на тайском острове Пхи-Пхи, она обратила внимание, что живописные пляжи буквально усыпаны пластиковыми отходами, главным образом бутылками. Этот опыт подтолкнул ее сменить карьерный фокус и заняться научной работой.
В рамках докторского исследования в Университете Конкордии Саджеди проанализировала более 140 научных публикаций о влиянии пластиковой упаковки на здоровье.
По ее выводам, в среднем человек получает от 39 до 52 тысяч микропластиковых частиц в год с пищей и водой.
Однако у тех, кто пьет бутилированную воду ежедневно, этот показатель увеличивается почти на 90 тысяч частиц ежегодно.
Микропластик — это фрагменты размером от одного микрометра до 5 миллиметров; еще меньшие частицы относят к нанопластику. Они образуются при производстве, хранении и транспортировке бутылок, а также под воздействием солнца, перепадов температуры и механических нагрузок.
В отличие от микропластика, попадающего в организм через пищевую цепочку, частицы из бутылок поступают напрямую с питьевой водой.
По данным предыдущих исследований, подобные частицы способны проникать в кровоток и достигать внутренних органов, вызывая хроническое воспаление и окислительный стресс. Это связывают с нарушениями гормональной регуляции, репродуктивной функции и работой нервной системы.
При этом долгосрочные последствия до конца не изучены: мешают нехватка данных, различия в методах измерения и высокая стоимость точных аналитических инструментов.
Отдельная проблема — регулирование.
В то время как многие страны вводят ограничения на пакеты или пластиковые трубочки, бутылки для воды часто остаются вне жесткого контроля, несмотря на потенциальные риски для здоровья.
Исследователи подчеркивают: доступ к безопасной питьевой воде — базовое право, и в долгосрочной перспективе необходимо сокращать зависимость от одноразового пластика.
Это капли воды как в жидком, так и в замороженном состоянии. Они имеют одинаковую температуру, но в замороженных каплях содержится белок грибка Mortierellaceae.
Исследователи из Технологического университета Вирджинии идентифицировали уникальные белки грибов семейства Mortierellaceae, способные катализировать образование льда при температуре близкой к нулю. Это открытие открывает путь к созданию экологичных систем засева облаков для вызова дождя.
Ученые давно знали, что некоторые виды грибов обладают способностью к замораживанию воды, но только современные методы секвенирования ДНК позволили обнаружить конкретный ген, отвечающий за этот процесс. Анализ показал, что предки современных грибов, вероятно, получили этот ген от бактерий путем горизонтального переноса сотни тысяч или даже миллионы лет назад.
За время эволюции грибы модифицировали этот механизм, сделав его более эффективным. В отличие от бактериальных аналогов, грибные молекулы растворимы в воде и выделяются клеткой во внешнюю среду. Это делает их крайне перспективными для практического применения, так как для работы не требуется присутствие самого живого организма, а только сам белок. Подобная чистота продукта критически важна для пищевой промышленности, например, при производстве замороженных продуктов, где использование целых бактериальных клеток нежелательно. Работа опубликована в журнале Science Advances.
Горизонтальный перенос генов. Передача генетического материала между организмами, которые не являются потомком и предком в мире бактерий - обычное дело, но для грибов и более сложных существ это редчайшее событие. Тот факт, что грибы не просто сохранили «чужой» ген, но и усовершенствовали его, превратив в эффективный инструмент выживания, подчеркивает уникальность эволюционного пути семейства Mortierellaceae в биосфере.
Сравнительный анализ грибковых и бактериальных белков.
Перспективы биоинженерных технологий
Применение грибных белков может произвести революцию в области искусственного вызова осадков. Традиционно для «засева» облаков используется йодид серебра, который отличается высокой токсичностью для окружающей среды.
Различные виды семейства Mortierellaceae.
Биомолекулы представляют собой экологичную альтернативу серебру. Соавтор работы Борис Винатцер отмечает: «Если мы научимся дешево производить достаточное количество этого грибного белка, мы сможем распылять его в облаках и сделать процесс засева гораздо безопаснее».
Помимо метеорологии, открытие сулит прорыв в криоконсервации тканей, спермы и эмбрионов. Маленькие молекулы белка позволяют воде вокруг клеток замерзать быстрее, предотвращая повреждение нежных внутренних структур при сильном охлаждении.
Одной из главных причин водного кризиса в Иране стало истощение водоносных горизонтов.
Ученые из Калифорнийского университета в Сан-Барбаре проанализировали 67 сценариев успешного восстановления водоносных горизонтов. Исследование классифицирует методы борьбы с истощением недр — от поиска альтернативных источников снабжения до искусственного пополнения горизонтов и внедрения жестких политических ограничений.
Проседание земли. Самым опасным последствием истощения водоносных горизонтов является физическое оседание поверхности земли. Когда воду выкачивают из пустот между слоями грунта, почва под тяжестью собственного веса уплотняется. Этот процесс часто необратим: даже если потом попытаться закачать воду обратно, геологическая структура уже спрессовалась и не может удерживать прежний объем влаги. В некоторых мегаполисах, например в Тегеране и Джакарте, из-за этого здания и дороги опускаются на десятки сантиметров в год.
Проблема истощения подземных вод затрагивает половину населения планеты. Подземные источники обеспечивают питьевой водой миллиарды людей и помогают орошению 40% мирового сельского хозяйства. Когда уровень грунтовых вод падает, регионы сталкиваются с проседанием почвы, вторжением морской воды в пресные слои и разрушением экосистем.
Но автор исследования, опубликованного в журнале Science, профессор Скотт Ясечко подчеркивает, что деградация ресурсов не обязательно является фатальной неизбежностью. Его работа показывает: ключ к успеху лежит в многопрофильном подходе. Более 80% удачных примеров включали переход на альтернативные источники воды, такие как опреснение, очистка сточных вод или доставка ресурса из более влажных регионов. Это позволяет снизить нагрузку на скважины, не требуя от населения радикального изменения бытовых привычек, хотя такие проекты часто обходятся дорого и требуют больших энергозатрат.
Концептуальная модель истощения подземных вод (слева), меры по преодолению этой проблемы (в центре) и восстановление подземных вод (справа). К мерам, которые позволили обратить вспять тенденцию к истощению подземных вод, относятся изменения в политике (желтый цвет), использование альтернативных источников водоснабжения (синий цвет) и искусственное пополнение водоносных горизонтов (красный цвет)
«Случаи, рассмотренные в этом обзоре, напоминают нам о том, что истощение подземных вод не является необратимым. Они показывают, как люди решали эту проблему в разных точках земного шара», — отмечает Скотт Ясечко. Анализ выявил десять ключевых тем, среди которых главное — постоянный мониторинг и гибкость управления водоснабжением. Но даже если водоносный горизонт начал восстанавливаться, успех может быть временным, если не учитывать долгосрочные климатические изменения и рост потребления.
Пути к возрождению
Пример Пекина наглядно иллюстрирует эффективность восстановительных мер. Столица Китая десятилетиями страдала от падения уровня подземных вод. Решением стало строительство масштабных каналов для переброски воды с юга, использование очищенных стоков для полива парков и полный запрет на промышленную эксплуатацию подземных водоносных горизонтов. В итоге уровень подземных вод начал расти, а темпы оседания грунта замедлились.
Выбрав несколько стратегий, Пекин сумел остановить процесс снижения уровня грунтовых вод
В то же время опыт города Грин-Бей в США показывает, что только инженерных мер недостаточно: после временного улучшения начавшийся рост спроса воду снова истощил запасы, и это потребовало прокладки дополнительного трубопровода.
Политические меры и создание экологических рынков считаются наименее затратными с точки зрения энергии, но они наиболее болезненны для экономики, выстроенной вокруг дешевой воды. Именно поэтому две трети успешных инициатив сочетали сразу несколько стратегий. Искусственное пополнение водоносных горизонтов, когда излишки дождевой воды или паводков закачиваются под землю, становится «сберегательным счетом» на случай засухи. Главный вывод исследователей оптимистичен: арсенал инструментов для спасения подземных гигантов оказался шире, чем предполагалось ранее, и многие из них применимы даже в критических ситуациях.
Специалисты Исследовательского центра NASA имени Эймса разработали ExoMiner++ — открытое программное обеспечение на базе искусственного интеллекта для поиска экзопланет. Алгоритм, обученный на данных миссий Kepler и TESS, уже выявил 7000 новых кандидатов, значительно ускорив процесс обработки гигантских массивов накопленной информации.
На этом художественном изображении показана звезда TRAPPIST-1 с двумя планетами, проходящими перед ней. ExoMiner++, недавно обновленный пакет программного обеспечения с открытым исходным кодом, разработанный NASA, использует искусственный интеллект для поиска новых транзитных экзопланет в данных, собранных в ходе миссий NASA
Основная трудность при поиске экзопланеты методом транзита заключается в «шуме»: яркость звезды может меняться не только из-за планеты, которая проходит по ее диску, но и из-за пятен на поверхности звезды или присутствия другой звезды. Экзопланета-кандидат — это лишь потенциальный объект. Чтобы превратить его в «подтвержденную планету», нужно доказать, что сигнал не является инструментальной ошибкой или помехой от другого космического тела, что и делает ИИ, анализируя кривые блеска с высокой точностью. «Золотым стандартом» все равно остается подтверждение, полученное наземными телескопами, но они точно знают, куда смотреть и что искать.
На сегодняшний день астрономам известно более 6000 планет за пределами Солнечной системы, и большая часть этих открытий была сделана благодаря телескопам Kepler и TESS. Но объем накопленной информации настолько велик, что человеческих ресурсов и классических методов анализа не хватает для проверки всех сигналов.
Искусственный интеллект стал незаменимым инструментом в этой области, позволяя просеивать сотни тысяч сигналов в поисках характерных признаков транзита — момента, когда планета проходит перед диском звезды, слегка приглушая ее свет.
Художественное изображение спутника NASA Transiting Exoplanet Survey Satellite (TESS), запущенного в 2018 году и обнаружившего на данный момент почти 700 экзопланет. Программное обеспечение NASA ExoMiner++ работает над идентификацией дополнительных планет в данных TESS с помощью искусственного интеллекта.
Новая версия программы, ExoMiner++, обладает уникальной способностью работать с данными сразу двух разных миссий, несмотря на различия в их стратегии наблюдения. Пока алгоритм фокусируется на проверке уже выявленных сигналов, отделяя настоящие планеты от ложноположительных событий, таких как затменные двойные звезды. Работа опубликована в журнале Astronomical Journal.
Цифровое будущее астрономии
Масштабируемость технологии позволяет ученым надеяться на лавинообразный рост открытий в ближайшие годы. Важной особенностью проекта является его полная открытость: исходный код доступен на GitHub, что соответствует принципам «золотого стандарта» науки NASA.
Этот кадр показывает график потемнения, которое происходит, когда планета проходит перед своей звездой. Миссии NASA Kepler и TESS обнаруживают экзопланеты, ища эти транзиты. ExoMiner++ использует искусственный интеллект, чтобы помочь отделить реальные транзиты планет от других, похожих астрономических явлений.
Соавтор работы и один из разработчиков модели Мигель Мартиньо отмечает: «Когда у вас есть сотни тысяч сигналов, как в данном случае, это идеальное место для внедрения технологий глубокого обучения».
Благодаря автоматизации рутинных процессов, исследователи могут сосредоточиться на подтверждении наиболее перспективных кандидатов с помощью наземных телескопов. В будущем команда планирует научить ExoMiner++ самостоятельно находить сигналы в «сырых» данных, что станет критически важным для обработки информации от новейшего телескопа Nancy Grace Roman Space Telescope. Совместная работа человека и машины превращает NASA в глобальную открытую лабораторию, где каждый исследователь может внести вклад в изучение космоса.
Исследователи из Института внеземной физики Общества Макса Планка и Европейского космического агентства провели моделирование условий на спутниках экзопланет, покинувших свои системы. Астрономы показали, что такие луны могут сохранять тепло миллиарды лет благодаря плотным водородным атмосферам.
Как водородная атмосфера сохраняет тепло. Обычно молекула водорода (H2) почти не задерживает тепло, так как она симметрична и не взаимодействует с инфракрасным светом привычным образом. Но в условиях сверхвысокого давления молекулы сталкиваются так часто и сильно, что их электрические заряды на мгновение смещаются. В этот миг пара молекул начинает работать как единая сложная структура, способная поглощать тепловое излучение. Это превращает прозрачный газ в мощный «парник», спасающий спутник планеты от охлаждения.
Астрономы обнаружили сотни планет-сирот, покинувших родные системы и дрейфующих в межзвездном пространстве. Лишенные тепла родительских звезд, эти миры кажутся замерзшими пустынями, но их спутники могут скрывать оазисы жизни. В процессе выброса планеты из системы орбита ее луны часто становится сильно сильно вытянутой.
Мощные приливные силы со стороны планеты-хозяина заставляют недра спутника деформироваться, порождая колоссальное количество внутреннего тепла, подобно тому, как это происходит на спутнике Юпитера Европе или спутнике Сатурна Энцеладе в нашей Солнечной системе. Главным фактором выживания становится состав атмосферы: если она состоит из водорода и находится под высоким давлением, этот газ превращается в настоящее «одеяло», удерживающее энергию внутри.
При экстремальном давлении молекулы водорода начинают поглощать тепло. В моменты сближения они образуют временные комплексы, которые задерживают инфракрасное излучение не хуже углекислого газа или метана. Работа опубликована в журнале Monthly Notices of the Royal Astronomical Society.
Это позволяет избежать конденсации газов и быстрого остывания поверхности. Соавтор работы Давид Дальббюдинг поясняет: «Такая луна могла бы иметь температуру поверхности, достаточную для поддержания воды в жидком состоянии без тепла звезды, что значительно расширяет возможности для возникновения жизни во Вселенной». Хотя обнаружить такие атмосферы в ближайшее время будет крайне сложно, математические модели подтверждают их стабильность.
Миллиарды лет тепла
Проведенное моделирование объединило расчеты температурных режимов с данными об эволюции орбит. Выяснилось, что при давлении, в сто раз превышающем земное, эффект поглощения инфракрасного излучения водородом создает условия для существования жидкой воды на протяжении 4,3 миллиарда лет. Это сопоставимо с возрастом Земли и дает достаточно времени для потенциального биологического развития. Водород выступает не только как парниковый газ, но и как стабильный фон для других соединений, таких как аммиак или водяной пар, которые тоже помогают удерживать тепло.
Ученые проводят параллели с ранней историей Земли. Считается, что до появления жизни атмосфера Земли была богаче водородом, а частые удары астероидов могли создавать кратковременные скачки давления. Подобная среда могла способствовать формированию молекул РНК. Изучение далеких блуждающих миров помогает лучше понять химические процессы, давшие старт земной эволюции, объединяя астрофизику и биологию в поисках ответа на вопрос о происхождении жизни.
Вспомните свои школьные уроки астрономии. Долгие годы мы были убеждены, что в нашей Солнечной системе есть девять планет. Это было так же очевидно, как то, что Земля круглая, а Солнце встает на востоке.
Но в 2006 году произошло нечто удивительное — количество планет официально сократилось до восьми. Что же стало тому причиной?
Я объясню вам, почему Плутон потерял статус планеты, и сделаю это настолько просто, что поймет даже ребенок.
Что случилось с Плутоном?
Летом 2006 года астрономы из разных стран собрались на важную встречу. Их целью было четко определить, какое небесное тело можно считать планетой Солнечной системы. Для этого они установили три главных правила. Давайте проверим, соответствует ли им Плутон.
Правило первое: вращение вокруг Солнца
С этим у Плутона все в порядке — он действительно вращается вокруг нашего светила. Первое правило выполняется!
Правило второе: форма тела
Планета должна быть достаточно большой и тяжелой, чтобы под действием собственной гравитации принять шарообразную форму. Плутон, хоть и маленький, но все же достаточно массивный, чтобы быть круглым. Второе правило тоже выполняется!
Правило третье: чистота орбиты
А вот здесь начинаются проблемы. За миллиарды лет своего существования планета должна либо притянуть к себе все более мелкие объекты поблизости, либо оттолкнуть их подальше. То есть "навести порядок" на своей орбите.
У Плутона с этим не сложилось. Вокруг него летает множество космических тел схожего размера. Получается, что Плутон не стал полноправным хозяином своей орбиты.
24 августа 2006 года Плутон официально перестал быть планетой.
Настоящие планеты, такие как Земля или Юпитер, за миллиарды лет своего существования либо притянули к себе, либо оттолкнули почти все крупные объекты на своей орбите (не считая спутников). Они стали "хозяевами" своих орбитальных путей. Плутон же оказался просто одним из многих объектов в поясе Койпера — области на окраине Солнечной системы, где находится множество ледяных тел.
Что же такое Плутон?
Теперь Плутон называют "карликовой планетой". Это значит, что он похож на планету (вращается вокруг Солнца и имеет форму шара), но не является полноценным "хозяином" своей орбиты. Он как младший брат больших планет — важный член Солнечной системы, но в другой весовой категории.
Теперь вы знаете, почему Плутон больше не считается планетой. Но от этого он не стал менее удивительным — ведь это целый ледяной мир с подповерхностным океаном на краю Солнечной системы.
Комментарии