Гравитационная яма под Антарктидой – область с аномально слабой гравитацией – давно занимала умы ученых. В условиях нарастающих климатических угроз исследователи стремятся лучше понять это явление, и недавно получили важную зацепку.
Как выяснилось, изменения гравитации Антарктиды тесно связаны с серьезными климатическими и геологическими сдвигами в регионе. Историческая реконструкция гравитационной ямы, описанная в журнале Scientific Reports, показала, что аномалия изначально была слабее, но усилилась между 50 и 30 миллионами лет назад, когда континент покрылся массивными ледниками.
Впрочем, ученые пока не определили, как именно гравитационная яма может влиять на Антарктиду, особенно на фоне усугубляющихся последствий изменения климата.
Геоид – это неровная поверхность океана, форма которой определяется гравитационным влиянием Земли. Сила тяжести варьируется в разных регионах планеты, хотя эти различия настолько малы, что люди их не ощущают. Для человека изменения гравитации незаметны, но для воды даже небольшие колебания имеют значение.
Эти вариации существенно влияют на земные океаны. Вода стремится в области с более сильной гравитацией, так что уровень моря в регионах с относительно низкой гравитацией, вроде Антарктиды, обычно ниже ожидаемого.
"Низкое" здесь означает "широкую впадину в гравитационном поле Земли, вызванную дефицитом массы на глубине", – пояснили исследователи из Парижского института физики Земли.
Для реконструкции трехмерной структуры недр Земли команда использовала записи землетрясений по всему миру, а также сейсмические, геодинамические и минерально-физические данные. Модель учитывала динамику мантии, данные гравитационного поля и изменения в ротационном поведении планеты.
Представьте, что вы делаете компьютерную томографию всей Земли, но у нас нет рентгеновских лучей, как в больнице. У нас есть землетрясения. Волны от землетрясений обеспечивают "свет", который освещает недра планеты.
Затем исследователи применили схожую технику, чтобы "перемотать назад движение пород внутри Земли и проследить изменения за последние 70 миллионов лет". Симуляции показали, что изначально гравитационную яму вблизи Антарктиды создавал холодный плотный материал, погружающийся в глубокие слои мантии.
Примерно между 50 и 30 миллионами лет назад более горячая и легкая мантия начала подниматься из глубин, перераспределяя массу по континенту. Сочетание опускающейся холодной мантии и поднимающейся горячей усилило общий дефицит массы под Антарктидой.
Так как уровень моря и динамика приливов влияют на климатические паттерны, ученые считают, что лучшее понимание гравитационной ямы даст новые знания о геологической истории Антарктиды – особенно с учетом угроз, нависших над регионом сегодня.
Гравитационное поле Земли - невидимая, но фундаментальная сила, формирующая облик нашей планеты. Обычно это поле равномерно распределено по земной поверхности, незримо воздействуя на все объекты. Но, анализируя данные, полученные в ходе миссии NASA GRACE, ученые обнаружили нечто поистине удивительное - огромную аномалию в гравитационном поле Земли, своеобразную "вмятину" планетарного масштаба. Эта загадочная область бросает вызов нашему пониманию геофизики и привлекает внимание исследователей со всего мира.
Эта аномалия находится в самом сердце Индийского океана. На карте гравитационного поля она выглядит как темно-синее пятно, указывающее на значительно меньшую концентрацию земной массы в этой области по сравнению с окружающими регионами.
В поисках ответов
В 2018 году Национальный центр полярных и океанических исследований Индии (NCPOR) приступил к исследованию аномалии, развернув вокруг нее сеть донных сейсмометров — высокочувствительных приборов, способных уловить малейшие колебания земной коры.
Однако, несмотря на годы исследований, окончательного ответа у ученых пока нет. Но есть несколько интригующих гипотез:
Взаимодействие ядра и мантии
Некоторые ученые полагают, что аномалия может быть вызвана динамическими процессами на границе ядра и мантии Земли. Там происходят сложные взаимодействия между жидким внешним ядром и твердой нижней мантией, которые могут создавать структурные неоднородности. Эти неоднородности в распределении массы и плотности на глубине могут проявляться как гравитационные аномалии на поверхности Земли.
Мантийные течения
Другая гипотеза связывает "вмятину" с сейсмическими низкоскоростными аномалиями в верхней мантии. Эти аномалии представляют собой области, где сейсмические волны движутся медленнее, чем в окружающих породах. Такие зоны часто интерпретируются как участки с повышенной температурой или частичным плавлением пород. Эти особенности могут влиять на распределение массы в мантии, что, в свою очередь, может создавать наблюдаемые аномалии в гравитационном поле Земли.
Пожалуй, самая захватывающая гипотеза предполагает, что аномалия связана с океаном Тетис, существовавшим в эпоху мезозоя. Согласно этой идее, океанические литосферные плиты, формировавшие дно Тетиса, активно погружались под материковые плиты, создавая глубокие впадины. Впоследствии эти впадины были покрыты новыми литосферными плитами, образовавшими дно современного Индийского океана. Однако древние структуры частично сохранились, создавая наблюдаемую сегодня гравитационную аномалию. По сути, эта гипотеза предполагает, что под дном Индийского океана скрывается дно исчезнувшего океана Тетис.
Гравитационная аномалия в Индийском океане - это не просто научная загадка. Она символизирует огромный потенциал для открытий, который таят в себе наши океаны. Эта "вмятина" в гравитационном поле Земли напоминает нам, как мало мы знаем о мире под водой, покрывающей более 70% поверхности нашей планеты.
Изучение подобных феноменов требует не только передовых технологий, но и постоянного присутствия человека в океанских глубинах. Это подводит нас к мысли о необходимости более активного освоения океана, включая возможность создания постоянных подводных поселений. Такой шаг не только расширил бы наши научные горизонты, но и открыл бы новые возможности для человечества в целом.
Международная команда ученых из Даремского и Генуэзского университетов обнаружила под ледяным панцирем Восточной Антарктиды масштабное геологическое образование, скрытое под более чем тремя километрами льда.
Новая структура получила название "Веерообразная провинция бассейнов Восточной Антарктиды". Оказалось, что такие известные подледные образования, как бассейны Уилкса и Авроры, а также впадина под озером Восток, не изолированы друг от друга. Все они части единого тектонического пазла колоссального масштаба.
Структура сформировалась в результате так называемого распределенного вращательного растяжения земной коры. Ученые объясняют этот процесс через простую аналогию с человеческой рукой – основание большого пальца остается неподвижным, а остальные пальцы расходятся веером. Именно по такому принципу растягивалась кора, а в образующихся зазорах формировались огромные треугольные впадины.
Появление провинции связывают с древними тектоническими процессами во время распада суперконтинента Гондвана. Не исключено, что этот же геологический сдвиг сыграл роль в последующем отделении Антарктиды от Австралии.
Чтобы воссоздать картину скрытого каменного рельефа, исследователям пришлось объединить данные гравиметрии, магнитных полей, сейсмологии и топографии. Дополнительно было смоделировано, как высоко поднялась бы земная поверхность без ледяной нагрузки. По расчетам, в ряде мест материк мог бы "вырасти" почти на километр.
Практическое значение открытия выходит далеко за рамки геологии. Скрытый рельеф напрямую управляет тем, как движется крупнейший ледяной щит планеты и как распределяются потоки подледных вод. Точное знание расположения этих бассейнов позволит климатологам значительно точнее прогнозировать устойчивость уязвимых регионов Антарктиды в условиях глобального потепления.
В 2015 году ученые впервые в истории "услышали", как сталкиваются черные дыры. Это стало возможным благодаря открытию гравитационных волн — колебаний самого пространства-времени, которые распространяются со скоростью света и разбегаются по Вселенной подобно ряби на воде.
Эти волны были предсказаны Альбертом Эйнштейном еще в 1916 году в рамках его общей теории относительности, но понадобилось почти сто лет, чтобы ученые, вооружившись самыми точными и чувствительными приборами в истории человечества, смогли их наконец обнаружить.
Природа гравитационных волн
Чтобы понять природу гравитационных волн, представьте пространство-время как огромный натянутый батут. Массивные объекты, такие как звезды и планеты, создают в нем углубления. Когда эти объекты движутся, сталкиваются или взрываются, они вызывают колебания, которые распространяются во все стороны, искажая геометрию окружающего пространства. Эти искажения и есть гравитационные волны, несущие информацию о породивших их космических событиях.
Наиболее мощные гравитационные волны рождаются при грандиозных космических событиях — слиянии черных дыр, столкновении нейтронных звезд и взрывах сверхновых. Энергия этих процессов настолько колоссальна, что буквально заставляет пространство-время "дрожать".
Как мы их обнаруживаем?
Эффект от прохождения гравитационных волн настолько мал, что его можно сравнить с изменением расстояния между Землей и Солнцем на толщину человеческого волоса. Именно поэтому для их обнаружения необходимы невероятно чувствительные приборы.
Для первой в истории регистрации гравитационных волн ученые создали специальные детекторы – интерферометры LIGO в США и VIRGO в Италии. Это гигантские L-образные туннели длиной в несколько километров, внутри которых с помощью сложной системы лазеров и зеркал измеряются мельчайшие колебания пространства. Работая вместе, эти детекторы не только улавливают гравитационные волны, но и помогают определить, из какой области космоса они пришли.
Почему это важно?
Обнаружение гравитационных волн открыло новую эру в астрономии. Теперь мы можем "слышать" Вселенную! Если раньше мы могли только наблюдать космос с помощью различных видов излучения (свет, радиоволны, рентгеновские лучи и другие), то теперь у нас появился совершенно новый способ изучения космических явлений, происходящих на расстоянии в миллиарды световых лет от Земли.
Первый зарегистрированный сигнал, получивший название GW150914, пришел от слияния двух черных дыр на расстоянии около 1,3 миллиарда световых лет. В этом грандиозном событии участвовали черные дыры массами 29 и 36 солнечных масс, которые, слившись воедино, образовали новую черную дыру и отправили по Вселенной мощную гравитационную волну. Этот исторический сигнал стал первым прямым доказательством существования и гравитационных волн, и двойных систем черных дыр.
Будущее исследований
Сейчас ученые планируют создавать еще более чувствительные детекторы гравитационных волн, в том числе космические. Это позволит нам "услышать" еще больше космических событий и лучше понять устройство Вселенной.
Чтобы ответить на этот вопрос, нам придется вернуться назад во времени, в 1916 год, когда Альберт Эйнштейн, один из величайших умов в истории, опубликовал свою общую теорию относительности.
До 1916 года физики, пытаясь объяснить, что такое гравитация и почему она существует, выдвигали бесчисленное множество всевозможных гипотез. Ни одна из них не устраивала Эйнштейна, и он предложил свое объяснение: гравитация — это искривление пространства-времени.
Пространственно-временной батут
Математически Эйнштейн доказал, что за гравитационные эффекты отвечает искривление пространства-времени. Батут — отличный способ продемонстрировать это сложное явление на плоской поверхности.
Представьте, что вы кладете пушечное ядро в центр батута — его масса прогибает полотно, создавая впадину. Если мы поместим у внешнего края батута теннисный мяч, то он покатится не просто внутрь, но и вокруг ядра.
Гравитация — искажение ткани пространства-времени, влияющее на движение объектов.
Именно это объясняют знаменитые математические уравнения Эйнштейна — как пространство-время ведет себя при различных физических условиях.
Мы знаем, что во Вселенной все и всегда находится в постоянном движении. И когда объекты ускоряются в пространстве-времени, они могут создавать небольшую рябь, подобно камешку, брошенному в спокойную воду пруда.
Эта рябь — то, что мы называем гравитационными волнами.
Эйнштейн, предсказывая их существование, сомневался, что когда-нибудь в распоряжении человечества появится сверхчувствительный инструмент, который сможет зафиксировать эти ничтожно малые колебания, сотрясающие при этом всю Вселенную.
Хотелось бы узнать, как бы он отреагировал на тот факт, что мы не просто подтвердили существование гравитационных волн, но и зафиксировали около 300 событий, начиная с 2015 года. Это одно из крупнейших достижений в физике, и то, как ученым удалось осуществить это, просто взрывает мозг!
Сжатие и растяжение
Когда гравитационная волна проходит через Землю, она слегка сжимает или растягивает всю планету в направлении своего движения. Измерить такой эффект с помощью обычной линейки невозможно — ведь сама линейка тоже растянется или сожмется вместе с пространством, и показания останутся неизменными.
Поэтому для этих целей физики решили использовать свет, который за определенное время может пройти определенное расстояние. Если пространство растянуто, то свету придется пройти большее расстояние, потратив на это больше времени. И наоборот, если пространство сжато.
Чтобы узнать, сжалось или растянулось пространство, нужно измерить его в двух направлениях и вычислить разницу. Звучит просто, но осуществить подобное на практике — сложнейшая задача. Все дело в том, что искомая разница в расстоянии в 1 000 раз меньше крошечной частицы, именуемой протоном. Для понимания масштаба: в наших телах содержится около 10 октиллионов протонов (единица с 28 нулями). А детекторы должны уловить изменения, которые в тысячу раз меньше одной такой частицы.
Как уловить невозможное?
Для решения этой задачи ученые создали невероятно сложные устройства — лазерные интерферометры. Принцип их работы основан на измерении расстояния между специальными тестовыми массами с помощью лазерных лучей.
Тестовые массы устанавливаются на огромном расстоянии друг от друга — это позволяет сделать даже мельчайшие изменения достаточно заметными для измерения. Эти массы тщательно изолируются от всех возможных помех, кроме одной — гравитации, от которой защититься невозможно.
Лазеры непрерывно измеряют точное расстояние между массами. Когда проходит гравитационная волна, пространство-время слегка растягивается или сжимается, и время, необходимое свету для преодоления расстояния между массами, изменяется. Эти крошечные изменения и улавливают детекторы.
Первый улов
14 сентября 2015 года произошло событие, навсегда изменившее науку. Детекторы LIGO в США впервые зарегистрировали гравитационные волны от слияния двух черных дыр, произошедшего на расстоянии около 1,3 миллиарда световых лет от нас.
В 2017 году к охоте присоединился европейский детектор Virgo в Италии, а в 2020 году — японский детектор KAGRA. На начало 2030-х годов намечен запуск космического детектора гравитационных волн LISA в рамках программы Европейского космического агентства.
Что нам рассказывают волны?
Гравитационные волны подарили нам совершенно новый способ изучения Вселенной. Они помогают понять фундаментальные законы физики и рассказывают о самых грандиозных событиях космоса, которые невозможно наблюдать напрямую: формировании галактик, росте и слиянии сверхмассивных черных дыр, рождении и смерти звезд.
Ученые убеждены, что будущие детекторы позволят нам "заглянуть" в первые мгновения после Большого взрыва и приблизиться к пониманию того, как зарождалась наша Вселенная. Каждая новая зафиксированная гравитационная волна — это послание не только из глубин Вселенной, но и из невообразимо далекого прошлого.
В 2006 году геофизик из Огайо Ральф фон Фрезе и его ассистент Патрик Поттс занимались анализом данных американо-германских спутников-близнецов GRACE (Gravity Recovery and Climate Experiment). Главная задача этой миссии — поиск гравитационных аномалий на нашей планете, связанных с неравномерным распределением пород под поверхностью.
Два аппарата движутся по одной орбите на небольшом расстоянии друг от друга. Изменения гравитационного поля заставляют их то сокращать, то увеличивать дистанцию. Фиксируя эти изменения, ученые получают возможность составить подробную карту гравитационных аномалий на Земле.
В районе Земли Уилкса, одного из самых недоступных регионов Антарктиды, группировка GRACE зафиксировала нечто странное. Под километрами льда вырисовывалась структура, напоминающая гигантскую мишень: чередующиеся зоны с повышенной и пониженной плотностью пород, расходящиеся от центра.
Диаметр структуры — почти 480 километров, так что внутри можно было бы без проблем уместить 70 таких городов, как Москва.
Что скрывается подо льдом?
Ученые предположили, что это ударный кратер, сформировавшийся после падения астероида. Вероятно, крупнейший на Земле, превосходящий даже южноафриканский Вредефорт с его 300 километрами.
Но самое захватывающее — не размер, а время появления.
Предполагается, что удар произошел около 252 миллионов лет назад. Именно тогда на Земле случилось то, что геологи называют двумя словами — "Великое вымирание". За относительно короткий срок исчезло примерно 96% морских видов и 70% наземных позвоночных. Это была самая масштабная катастрофа в истории земной жизни, на фоне которой событие, приведшее к гибели динозавров около 66–67 миллионов лет назад, — небольшая встряска.
Но как определили возраст, если кратер скрыт под трехкилометровой толщей льда?
На помощь пришли косвенные геологические методы. Ученые выявили два события: одно гарантированно произошло до удара, другое — после. Это позволило установить, что возраст кратера лежит в диапазоне от 100 до 500 миллионов лет.
Во-первых, спутники зафиксировали под кратером маскон — плотный сгусток мантийного вещества, спрессованного ударом. Земная кора постоянно движется, и моделирование показывает, что под действием тепла планеты маскон "рассосался" бы максимум за 500 миллионов лет. Так определили верхнюю границу.
Во-вторых, около 100 миллионов лет назад суперконтинент Гондвана начал раскалываться, и прямо через кольцевые структуры прошел тектонический разлом, отделивший будущую Австралию. Если бы удар произошел позже, кратер не застал бы Австралию соединенной с этим местом. Значит, удар был раньше.
Определив диапазон, ученые применили метод антиподального вулканизма. Когда массивное тело бьет в Землю, ударная волна проходит планету насквозь и фокусируется в противоположной точке — на антиподе. В теории это может привести к расколу коры и излиянию лавы. Моделирование показало, что около 250-252 миллионов лет назад Земля Уилкса находилась напротив Сибири, где в тот период произошла величайшая вулканическая катастрофа в истории — излияние Сибирских траппов. Датировка этого события установлена точно благодаря радиоизотопному анализу базальтов.
Таким образом, согласно предложенной гипотезе, ударная волна от падения астероида в Антарктиде "пробила" планету насквозь и вызвала мегаизвержения в Сибири, ставшие ключевой причиной "Великого вымирания".
Как проверить гипотезу?
Казалось бы, нужно всего лишь пробурить три километра льда и расставить точки над "i". В чем проблема?
Проблема в масштабе. Три километра антарктического льда — это не корочка на озере, а многовековой монолит, спрессованный давлением и временем. Бурение такой толщи — операция, по сложности сравнимая с космической миссией: колоссальные деньги, экстремальные условия, годы подготовки.
И даже если пробурить, нет гарантии попасть в нужную точку. Определить возраст структуры — одно, а доказать ее космическое происхождение — совсем другое. Для этого нужно найти либо шоковый кварц, образующийся только при ударах чудовищной силы, либо следы иридия — редкого металла, который приносят метеориты. Без этих "улик" гравитационная аномалия так и останется просто аномалией. Теоретически она может объясняться и скрытым древним вулканом, и особенностями коренных пород, не имеющими к космосу никакого отношения.
Ситуация весьма ироничная: у человечества нет денег, чтобы разгадать одну из величайших тайн земной истории, но при этом из каждого утюга доносятся разговоры о скорых полетах на Марс, строительстве баз на Луне и достижении подледного океана Европы, залегающего на глубине около 30 километров.
На протяжении десятилетий ученые пытались понять, что же погубило динозавров, безраздельно доминировавших на Земле более 160 миллионов лет. Версий было множество — от постепенного изменения климата и глобального извержения вулканов до эпидемий и конкуренции с набирающими обороты млекопитающими. Но ни одна из гипотез не могла полностью объяснить факт внезапности этого вымирания, который зафиксирован в геологической летописи.
Прорыв случился в конце 1970-х годов благодаря весьма неожиданному научному тандему.
Нестандартное решение
Луис Альварес, лауреат Нобелевской премии по физике, вместе со своим сыном Уолтером Альваресом, геологом, изучали тонкий слой глины в горных породах близ итальянского города Губбио. Этот слой отмечал мел-палеогеновую границу — рубеж около 66 миллионов лет назад, именно тот момент в истории Земли, когда вымерли динозавры.
Уолтер хотел понять, сколько времени заняло формирование этого загадочного тонкого слоя глины, и отец предложил нестандартный подход — измерить концентрацию редкого химического элемента иридия в породе.
Почему именно иридий? Все дело в том, что он крайне редко встречается на поверхности нашей планеты, но зато в изобилии присутствует в астероидах и кометах. Объясняется это очень просто: иридий — тяжелый металл, который при формировании Земли ушел в ядро. Его накопление в осадочных породах происходит с постоянной, предсказуемой скоростью за счет непрерывного "космического дождя" микрометеоритов.
Результат измерений поразил семейный научный дуэт: концентрация иридия в тонком слое глины оказалась в десятки раз выше, чем в окружающих породах. Такой аномальный всплеск нельзя было связать с медленным накоплением элемента, прибывающего на "борту" космической пыли.
В 1980 году команда Альваресов опубликовала в журнале Science революционную статью, в которой выдвинула смелую гипотезу: аномальное количество иридия, зафиксированное на стыке мелового и палеогенового периодов, можно объяснить исключительно падением крупного астероида или кометы. Согласно их расчетам, для такого количества иридия диаметр ударного тела (они склонялись все же к версии с астероидом) должен был составлять около десяти километров. Падение подобного космического камня неминуемо привело бы к катастрофическим последствиям для всей биосферы планеты.
Скептицизм научного сообщества
Научное сообщество ожидаемо встретило гипотезу Альваресов с изрядной долей скепсиса. А многие палеонтологи и вовсе были настроены крайне враждебно, называя работу отца и сына нелепостью. Они были убеждены, что ни физик, ни геолог, не имеющие специального образования в области палеонтологии, банально не имеют права предлагать столь радикальное объяснение одной из величайших загадок эволюции жизни на Земле.
Главным контраргументом палеонтологов был вопрос: если столь огромный астероид действительно упал на Землю, то где доказательства в виде ударного кратера подходящего возраста и размера?
Обнаружение Чикшулуба
Забавно, что это недостающее звено доказательной цепи было найдено вскоре после того, как Альваресы выдвинули свою гипотезу, но ни отец с сыном, ни возмущенное научное сообщество тогда об этом не знали.
В конце 1970-х годов геофизики, работавшие на мексиканскую нефтегазовую и нефтехимическую компанию Pemex, обнаружили в районе полуострова Юкатан огромную кольцевую структуру, покрытую многометровым слоем осадочных пород и частично уходящую в Мексиканский залив. Однако тогда эти данные не получили широкой огласки, потому что Pemex — коммерческая организация, а не член научного сообщества. Компанию интересовали ресурсы и прибыль с их продажи, а не какие-то там странные структуры. Данные пылились в архиве почти десять лет, пока ученые не занялись каталогизацией ударных структур на Земле.
В конце 1980-х годов независимые друг от друга команды исследователей, изучая эти уже давно не нужные Pemex геофизические данные, пришли к выводу, что перед ними — остатки древнего ударного кратера. Он получил название Чикшулуб, по имени ближайшего населенного пункта. По оценкам ученых, диаметр кратера составлял около 180 километров, а возраст, определенный позже при помощи радиометрического датирования, идеально совпал с границей мелового и палеогенового периодов — именно с тем моментом, когда вымерли динозавры.
Триумф гипотезы
Обнаружение кратера Чикшулуб стало решающим доказательством, подтвердившим правоту Альваресов. Дальнейшие исследования лишь пополнили доказательную базу: по всему миру, в породах соответствующего возраста, были найдены и другие следы древней катастрофы — микроскопические частицы шокового кварца (кварц, кристаллическая решетка которого разрушена и деформирована под воздействием гигантского давления), крошечные шарики из расплавленной породы, застывшие после удара, а также следы масштабных цунами и глобальных пожаров, буквально охвативших всю планету.
К началу 1990-х годов гипотеза астероидного удара, первоначально заклейменная как "нелепая спекуляция", превратилась в общепризнанную научную теорию, способную полностью объяснить массовое вымирание в конце мелового периода. К сожалению, Луис Альварес не застал этот момент, покинув мир 1 сентября 1988 года.
Сегодня, когда в распоряжении ученых фантастические возможности моделирования, теория дополняется и уточняется. Так стало известно, что падение астероида вызвало каскад катастрофических последствий: мощнейшие цунами, повсеместные лесные пожары, а затем долгую "ударную зиму" — плотнейшие облака пыли и сажи изолировали земную твердь от солнечного света на годы, что привело к коллапсу большинства пищевых цепочек на планете.
10 марта 2023 года орбитальный аппарат "Аль-Амаль" (в переводе — "Надежда"), запущенный в 2021 году Космическим агентством Объединенных Арабских Эмиратов (UAESA) для изучения марсианской атмосферы, приблизился к Деймосу на рекордные 104 километра.
Это было максимальное сближение с естественным спутником за всю историю исследования системы Красной планеты. Результат: самые детализированные снимки и данные, которые меняют наше понимание его происхождения.
Что мы знаем о Деймосе?
Деймос — меньший и наиболее удаленный из двух спутников Марса (второй — Фобос). Его средний диаметр составляет всего 12,4 километра, а орбита проходит на высоте около 23 500 километров от поверхности планеты. Этот каменистый спутник неправильной формы был открыт в 1877 году и назван в честь древнегреческого бога ужаса.
Первые снимки Деймоса были получены автоматической межпланетной станцией NASA "Маринер-9" в 1971 году. С тех пор спутник попадал в кадр многих миссий, но всегда издалека.
Зонд "Надежда" изменил это, сделав детальный снимок обратной стороны спутника и получив подробную информацию о его составе и структуре.
Революционное открытие
Продолжительное время господствовала гипотеза, что Деймос и Фобос — астероиды, попавшие в гравитационную ловушку Марса. Аргументация этой концепции была просто абсурдна: спутники слишком маленькие, кривые и непохожи на "нормальные" луны.
Инфракрасный спектрометр "Надежды" показал, что состав Деймоса ближе к марсианскому базальту, чем к астероидам класса D (темным объектам с красноватым спектром, которые очень плохо отражают свет).
Это весомое доказательство в пользу гипотезы, предложенной в 2018 году планетологом (планетологиней?) Робин Кануп, которая гласит, что спутники Марса являются фрагментами самой планеты, выброшенными в космос в результате древнего столкновения с массивным объектом. Моделирование показывает, что диаметр ударного тела мог достигать 1 000 километров. Для сравнения: средний диаметр Марса составляет 6 792 километра.
Примечательно, что эта гипотеза не только объясняет происхождение спутников Марса, но и дает подсказки касательно катастрофических климатических изменений, превративших Марс в промерзлую пустыню.
Антарктический полуостров переживает беспрецедентную аномалию: в разгар южной зимы температура на аргентинской базе Эсперанса достигла 15.4°C, что на целых 20°C выше нормы для начала июня. Предыдущий зимний рекорд, державшийся с 1998 года, оказался превышен сразу на 2°C. Соседние станции Марамбьо и Сан-Мартин также зафиксировали рекордные показатели в тот же период.
Климатолог Рауль Кордеро из Университета Гронингена не скрывает потрясения:
Это абсолютное безумие. Такая аномалия огромна.
Особенно тревожит продолжительность аномалии: максимальная суточная температура не опускалась ниже нуля на протяжении трёх недель подряд. Для полярной зимы это нечто из ряда вон выходящее.
Антарктический полуостров давно считается одной из самых быстро прогревающихся точек на Земле. С 1950 года средняя температура здесь выросла почти на 3°C, а темп потепления в пять раз превышает общемировой. Среди ключевых механизмов этого процесса выделяется сокращение морского льда: когда лёд тает, обнажается тёмная поверхность океана с низким альбедо, которая активнее поглощает солнечное тепло. Это разгоняет дальнейшее таяние, образуя самоподдерживающуюся петлю.
Последствия нынешней волны тепла уже видны невооружённым глазом. Кордеро сообщил, что обширные территории на севере континента остались без снежного покрова, что нетипично для антарктического пейзажа в это время года. Полярный климатолог Томас Катон Харрисон из Британской антарктической службы добавил, что значительная часть осадков выпадает в виде дождя, а не снега:
Это создаёт проблемы для моих коллег на базах, поскольку жидкие осадки образуют сток и лёд. Под угрозой и экосистемы полуострова, в том числе колонии пингвинов.
Чилийские гляциологи Луис Муньос и Наталья Местре поднялись на 500-метровую вершину ледника Коллинз на острове Кинг-Джордж и обнаружили, что дождь активно разрушает лёд.
Прямое воздействие на ледник налицо, а ведь сейчас он должен накапливать снег. Абляция в зимний период не должна происходить в принципе, и ничего хорошего в этом нет.
Учёные предупреждают, что зимние волны тепла подобного масштаба будут возникать всё чаще по мере дальнейшего потепления на полуострове. Установленный в июне рекорд может оказаться временным явлением на фоне долгосрочного тренда.
Холодный ледяной мир Урана окружён парой колец, чья орбита вдвое дальше, чем у основной системы колец планеты. Каждое из них рассказывает собственную историю – внешнее кольцо кажется голубым, тогда как внутреннее имеет красноватый оттенок. Многие годы астрономы гадали, почему эти кольца так сильно различаются и как появилось каждое из них.
Команда учёных задействовала обсерваторию W. M. Keck на Гавайях, чтобы изучить состав внешних колец Урана и восстановить их историю. Результаты указывают на два принципиально разных сценария формирования. Одно кольцо состоит из крошечных ледяных крупинок, а второе, по всей видимости, возникло из-за долгой череды жёстких столкновений.
Первые девять колец Урана были открыты в 1977 году группой астрономов, наблюдавших за атмосферой планеты. Почти десятилетие спустя миссия Voyager 2 зафиксировала ещё два внутренних кольца и 10 спутников. А в 2004 году, космический телескоп Hubble сфотографировал пару удалённых колец, которые ранее оставались незамеченными из-за своей крайней тусклости и неожиданно большого расстояния от планеты.
Внешние кольца настолько далеки, что их принято называть второй системой колец Урана. Кольцо μ имеет голубой оттенок, как и кольцо E у Сатурна, что указывает на экстремально мелкие частицы в его составе. Кольцо ν при этом красноватое, наподобие других пыльных колец в Солнечной системе.
Разница в цвете намекала на фундаментальные отличия в размерах частиц и их составе. Однако сами кольца тусклые и узкие, из-за чего наблюдать за ними крайне сложно, а данных по кольцевой системе Урана до недавнего времени было мало.
Чтобы раскрыть состав каждого из колец, авторы нового исследования проанализировали, как солнечный свет отражается от внешних колец планеты.
Имке де Патер, профессор Калифорнийского университета в Беркли и ведущий автор работы заявила:
Декодируя свет этих колец, мы можем проследить как распределение частиц по размеру, так и их состав, что проливает свет на их происхождение и даёт новое понимание того, как формировалась и развивалась система Урана и подобные ей планеты.
Команда объединила наблюдения Keck с данными космических телескопов Уэбба и Хаббла, собрав полный спектр колец на разных длинах волн. Кольцо μ по спектру практически совпало с сигнатурой водяного льда – значит, оно состоит из мельчайших ледяных крупинок, выбитых ударами с поверхности маленького спутника Урана Маб.
Кольцо ν при этом сложено из каменистого материала с примесью 10–15% богатых углеродом органических соединений, типичных для внешней части Солнечной системы.
Материал кольца ν поступает от ударов микрометеоритов и столкновений между невидимыми каменистыми телами, богатыми органикой, которые должны вращаться между несколькими известными спутниками.
Новые данные рождают и новые вопросы. Состав кольца μ подтверждает, что спутник Маб состоит преимущественно из водяного льда, в отличие от остальных внутренних спутников Урана, имеющих каменистую природу. Де Патер отметила, что интересным остаётся вопрос, почему родительские тела этих колец так сильно различаются по составу.
Учёные также зафиксировали признаки того, что яркость кольца μ со временем меняется, но причина таких изменений пока неизвестна. Авторы работы полагают, что будущая специализированная миссия к Урану, способная получить снимки планеты с близкого расстояния, поможет разгадать часть загадок, связанных с хаотичным миром его колец и спутников.
Новое исследование подтверждает влияние резонанса на древние церемонии и верования.
В восточной Финляндии находится национальный парк Коли, в котором расположена знаменитая пещерная щель длиной 34 метра, известная как Пирункиркко, или Церковь Дьявола на английском языке. Согласно фольклору, эта щель считалась местом, где местные мудрецы собирались для общения с миром духов. До сих пор это место посещают практикующие шаманы, организующие там сеансы барабанной игры.
В новой статье в журнале Open Archaeology исследователи археологии Риитта Райнио из Университета Хельсинки и исследователь культурных исследований Элина Хютёнен-Нг из Восточно-Финляндского университета изучают акустику Церкви Дьявола и исследуют, могли ли акустические свойства пещеры объяснить связанные с ней верования и почему её выбрали как место для действий и ритуалов, связанных со звуком.
Исследователи обнаружили, что в Церкви Дьявола существует уникальное явление резонанса, усиливающее и удлиняющее звук на определенной частоте. Это явление могло значительно повлиять на верования и впечатления, связанные с пещерой.
Исследователи рассмотрели исторические архивы, показывающие, что в районе Коли действовали несколько известных мудрецов и целителей. Самым знаменитым из них был мужчина, известный как Кинолайнен, иногда называемый также Тоссавайнен, который использовал Церковь Дьявола для магических ритуалов.
"По фольклору, Кинолайнен водил своих пациентов в 'церковь', чтобы поговорить с дьяволом о причинах и лечении их недугов. Такие целительские ритуалы часто включали громкие крики, топот, выстрелы и стук", - говорит Райнио, резюмируя традиционные записи.
Хютёнен-Нг также беседовала и наблюдала за современным практикующим шаманом, который использует Церковь Дьявола для ритуалов. По словам практика, в пещере есть особая энергия, создающая сильную связь с окружающей природой и собственными корнями.
"Практик в интервью рассказал, что сеансы барабанной игры, особенно в глубине пещеры, открывают 'новые горизонты' ".
Согласно Райнио, акустические измерения, проведенные в коридорообразной, с гладкими стенами задней части пещеры, показывают сильное явление резонанса. Явление вызвано стоячей волной между гладкими параллельными стенами, генерирующей тон на естественной частоте пещеры, 231 Гц, который остается слышным около одной секунды после резких импульсов, таких как хлопки, барабанная игра или громкие хлопки.
Тона, вокализированные в пещере около частоты 231 Гц, усиливаются и удлиняются пещерой.
"Мы записали шаманского практика и обнаружили, что он многократно вокализировал тона на частоте 231 Гц, которые затем усиливались пещерой на ее естественной частоте".
Резонанс является обычным явлением в построенной среде, особенно в маленьких помещениях, но он редок в естественной среде, где редко встречаются гладкие и твердые, параллельные поверхности. По словам исследователей, можно предположить, что резонанс, возникающий в самой глубине Церкви Дьявола, был необъяснимым звуковым явлением для людей, живущих в этом регионе века назад.
Аналогичные отчетливые резонансы в естественной среде были измерены, например, в палеолитических пещерах Франции и Испании, особенно вблизи наскальных рисунков.
Райнио и Хютёнен-Нг подозревают, что резонанс-усиленный, устойчивый тон, вероятно, был слышен на фоне ритуалов, проводимых в Церкви Дьявола. По словам исследователей, эффект этого резонанса мог быть тонким и бессознательным, но он мог значительно сформировать верования и впечатления, связанные с пещерой.
"Там, где исследователь акустики слышит резонанс, люди прошлого могли ощущать присутствие духа, а шаман может чувствовать присутствие исключительной энергии, каждый в соответствии со своими представлениями".
Таким образом, исследование показывает пример того, как резонанс может быть использован для установления конкретного общения и диалога с физическим пространством, местом или естественной средой.
Комментарии