Сохраняй посты, комментируй и ставь оценки
Живые нейроны человека внутри компьютера — это уже не фантастика. В 2025 году ученые создали нечто невероятное. Рассказываю, что такое CL1 и почему это меняет все.
Почему для песчаного аккумулятора не нужен песок, зачем ветряные электростанции принудительно останавливают и сколько дров заготавливают финны на зиму: как связаны эти три вопроса?
С января 2025 года в финском городе Порнайнен работает самое большое в мире песчаное хранилище тепловой энергии.
Цилиндр диаметром 15 и высотой 13 м – как 4-этажный дом! – наполнено песком (сказал капитан Очевидность). Энергия в нем запасается в форме тепла, которое затем используется для отопления и подачи горячей воды в дома местных жителей и офисы.
В 12 раз больше мегаватт
Хранилище разработал и построил финский стартап Polar Night Energy («Энергия полярной ночи»). Компания и ее технология относительно молоды: первое в мире экспериментальное теплохранилище такой конструкции заработало всего 3 года назад. Его мощность составляла всего 8 МВт·ч, а у нового аккумулятора-гиганта она доведена до 100 МВт·ч. Финский метод по-своему уникален: нигде больше такие тепловые батареи пока не строят.
Песчаной батарее песок не нужен
Добыча песка – довольно неэкологичный процесс, поскольку под него приходится создавать огромные открытые карьеры. В PNE нашли возможность от него отказаться: вместо обычного кремниевого песка, в тепловых батареях используются отходы мыльного камня (талькохлорита). Этот минерал добывается в основном в Финляндии и используется в строительстве и для производства печей. Его высокая теплоемкость оказалась на руку проекту.
«Излишки энергии? Нет, не слышали»
Энергию для нагрева песка хранилище тоже получает почти даром от местных ветряных и солнечных электростанций. Возобновляемые источники энергии работают нестабильно, особенно если говорить о холодном и капризном климате Финляндии. Бывают периоды, когда ВИЭ вырабатывают излишки: чтобы избежать перегрузки сетей, в других странах в такое время часть электростанций останавливают. Финским энергетикам простаивать не приходится: когда солнца и ветра много, они теперь запасают энергию впрок.
Дрова заготовьте. Но уменьшите норму в три раза
Накопленная энергия используется для нагрева воды – в Порнайнене дома и офисы отапливают по системе центрального отопления, как в России. Летом его энергии хватает, чтобы целый месяц снабжать город горячей водой. Зимой в мороз –25°C он сможет неделю обогревать дома, даже если будет стоять штиль и ветрогенераторы не будут его подпитывать.
Бывают периоды, когда ВИЭ вырабатывают излишки: чтобы избежать перегрузки сетей, в других странах в такое время часть электростанций останавливают. Финским энергетикам простаивать не приходится.
Местные власти говорят, что очень довольны появлением теплового аккумулятора. Они опасались, что жителям с переходом энергетики на ВИЭ придется отказаться от центрального отопления и переходить на электронагреватели: теперь это не нужно. В прошлую зиму благодаря ему местные котельные израсходовали на две трети меньше топлива, и примерно на столько же уменьшился расход дров на печи в частных домах.
Недостающее звено в новой энергетике
История финской батареи-гиганта – редкий случай, когда выиграли все. В городе стал чище воздух, ветряные электростанции теперь могут работать без перебоев, а коммунальщики без лишних хлопот перешли на возобновляемую энергию. Это то звено, которого не хватает многим странам, пытающимся озеленить свою энергетику.
Далеко не везде условия благоприятны для этой технологии, поэтому в других регионах запасать энергию пытаются иными способами. Ниже вы найдете подборку рассказов о самых интересных из них – кликайте, читайте и удивляйтесь.
Источник: www.techinsider.ru
Ученые из лаборатории синтетической биологии MIT создали растения, которые светятся в темноте без электричества. Они внедрили гены биолюминесцентных грибов в обычные комнатные растения, заставив их производить фермент люциферазу — тот же, что создает свечение светлячков.
Растения излучают мягкий зеленый свет, достаточный для чтения в темноте. В отличие от предыдущих попыток создания светящихся растений, новая технология не требует внешних химических веществ — все необходимое растение синтезирует само из углекислого газа и воды.
Исследователи работают над увеличением яркости свечения и созданием различных цветов. Потенциальное применение включает не только декоративное освещение, но и "живые фонари" для аварийного освещения в зданиях и создание растений-биосенсоров, светящихся при обнаружении загрязнителей.
Кажется, еще недавно мы с замиранием сердца смотрели фантастические фильмы, где технологии казались недостижимой мечтой. Но вот наступил 2025 год, и наша реальность наполнилась умными гаджетами и роботами. Особенно впечатляют человекоподобные роботы — гуманоиды. Их навыки и возможности развиваются так стремительно, что мы каждый раз удивляемся их достижениям.
Физические навыки все ближе к человеческим
Современные гуманоидные роботы больше не напоминают неуклюжих механических манекенов. Они стали настоящими помощниками, способными ходить и бегать, как люди. Некоторые модели могут передвигаться по разным поверхностям, подниматься по лестницам, сохранять равновесие на неровной почве и проявлять гибкость.
Atlas от Boston Dynamics стал примером того, как гуманоид может выглядеть дружелюбно и элегантно, работая в динамике. Его акробатические движения, прыжки и балансирование на одной ноге напоминают выступления циркового артиста, но выполняются машиной. Для этого требуется мощное оборудование и точная настройка сенсоров — камеры, лидара, датчиков касания и гироскопа.
Роботы также могут поднимать предметы среднего веса и работать с инструментами. Например, суперробот GR-1 для медицинской реабилитации способен переносить грузы до 50 кг, а Walker S1 — закручивать винты отверткой, собирать детали и сортировать предметы.
Роботы «видят» и «слышат» окружающий мир
Визуальные датчики дают роботам возможность видеть мир. Они определяют объекты по форме и цвету, что позволяет им сортировать предметы на складах и предприятиях. Например, человекоподобный робот Optimus от Tesla может отсортировать партию блоков по цвету. Даже если человек вмешается, перемешав блоки в контейнере, робот быстро исправит ошибку и вернет кубики в правильные контейнеры и в нужном порядке.
Также благодаря визуальным датчикам роботы могут узнавать лица людей и отслеживать их движения. А микрофоны и аудиосчитыватели помогают им понимать речь и анализировать эмоции в голосе, что позволяет выбирать оптимальный стиль общения.
В то же время системы, обрабатывающие данные в реальном времени, дают роботам возможность реагировать на жесты и мимику. Например, если человек протягивает руку для рукопожатия, робот может ответить тем же, что делает взаимодействие более естественным. Роботы не просто выполняют команды, они адаптируются к ситуации.
Некоторые модели могут улавливать жесты и выражения лица, что улучшает коммуникацию. Жесты, мимика и тон голоса становятся дополнительными способами общения, которые искусственный интеллект использует для точного понимания намерений человека. Контекст играет важную роль: если человек машет, робот может воспринять это как сигнал к остановке или как направление.
Яркий пример гуманоида, ориентированного на человека, — робот Romeo от французской компании Generation Robots. Он не только выполняет базовые функции, такие как напоминание о важных событиях и составление списка покупок, но и способен заметить, если человек упал, помочь ему встать или, при необходимости, вызвать экстренные службы. Кроме того, робот реагирует на эмоции человека и адаптирует свои действия в зависимости от них.
Управляются мощными ИИ-моделями
Гуманоидные роботы управляются нейросетями, обученными на больших данных. Обучение проходит в несколько этапов: сначала разрабатываются базовые траекторные и моторные модели, затем роботы учатся взаимодействовать с людьми и окружающей средой.
Благодаря такому обучению роботы могут предсказывать результаты своих действий, выбирать оптимальные стратегии движения, корректировать поведение в реальном времени и извлекать уроки из ошибок. В итоге роботы становятся «учениками» своих сценариев, постепенно обретая все большую автономность и адаптируясь к конкретным условиям.
Ограничения все еще заметны
Гуманоидные роботы все еще сталкиваются с рядом ограничений. Их поведение определяется качеством и объемом данных, на которых они обучались. Если ситуация выходит за рамки этих сценариев, роботы могут давать неверные ответы.
Некоторые модели не обладают достаточной точностью в задачах, требующих тонкой моторики. Это ограничивает их использование в сферах, где важна аккуратность, например, при работе с мелкими деталями или манипуляции маленькими предметами. На сложных или скользких поверхностях роботы могут терять равновесие, падать или терять сцепление.
Эти проблемы стимулируют производителей к разработке новых сенсорных систем, улучшению управления и совершенствованию алгоритмов принятия решений.
Чего ждать в ближайшем будущем
С каждым годом мы все чаще будем встречать гуманоидных роботов в повседневной жизни и на производствах. Они начнут выполнять задачи, которые раньше казались невозможными, выходя за пределы лабораторий и демонстраций.
Роботы станут более автономными и надежными. Они смогут принимать решения без постоянного контроля человека, хотя и не будут полностью независимыми. Они будут точнее оценивать ситуацию, планировать действия и работать автономно, при необходимости запрашивая уточнения или помощь. Надежность роботов будет проявляться в их устойчивости к сбоям, способности работать в условиях ограниченной связи, экономии энергии и эффективном управлении вычислительными ресурсами.
Резюме
Гуманоидные роботы достигли впечатляющего уровня физической выносливости, визуального и слухового распознавания, а также управляемости благодаря передовым ИИ-моделям. Они могут ходить, бегать, поднимать и переносить тяжелые предметы, сохранять равновесие, работать с инструментами и выполнять сложные акробатические трюки.
Роботы способны воспринимать окружающий мир, распознавать людей, объекты, речь и действия. Они улавливают жесты и мимику, что делает общение с ними более естественным.
В ближайшем будущем автономность роботов возрастет, их будут чаще использовать в реальных условиях, а системы анализа и принятия решений станут более надежными, не требуя постоянного вмешательства человека. Это сделает гуманоидных роботов неотъемлемой частью рабочих процессов, сферы обслуживания и повседневной жизни. Они перестанут быть экзотикой и станут привычным инструментом в руках людей.
Источник: www.techinsider.ru
Человечество всегда стремилось превзойти свои естественные пределы. Мы научились летать, хотя природа не дала нам крыльев. Мы погружаемся в океанские глубины, хотя не имеем жабр. Мы видим микромир атомов и далекие галактики, хотя наши глаза различают лишь крошечную часть электромагнитного спектра. Каждый раз технологии помогали нам преодолеть очередное ограничение, наложенное эволюцией.
Мы живем в удивительное время, когда грань между научной фантастикой и реальностью становится все тоньше. Технологии развиваются с такой скоростью, что всерьез обсуждается возможность появления "постчеловека" – существа, которое сохранит нашу человечность, но преодолеет биологические ограничения, сдерживающие нас на Земле.
Космос — крайне негостеприимное место для людей. Наши тела, эволюционировавшие под защитой земной атмосферы и магнитного поля, плохо приспособлены к условиям космического пространства. Невесомость разрушает кости и мышцы, радиация повреждает ДНК, а длительная изоляция в замкнутом пространстве и оторванность от Земли серьезно влияют на психику астронавтов. Даже непродолжительное пребывание на МКС требует многомесячной реабилитации. Что уж говорить о полетах к другим планетам и звездам...
Именно здесь на сцену выходят технологии постчеловеческого развития. Мы стоим на пороге эпохи, когда сможем целенаправленно изменять человеческое тело для жизни за пределами комфортной и безопасной Земли. И первые шаги в этом направлении уже делаются.
Уже сейчас ученые работают над технологиями, которые могли бы защитить астронавтов от космической радиации на генетическом уровне. Исследователи изучают ДНК тихоходок – микроскопических существ, способных выживать в открытом космосе. Что если перенести эти удивительные способности человеку?
А как насчет проблемы длительного космического полета? Астронавты на борту МКС каждый день проводят по несколько часов на тренажерах, чтобы сохранить здоровье. Но что если создать гибрид из человеческих мышц и искусственных волокон, который не атрофируется в невесомости? Или пойти еще дальше – научиться погружать астронавтов в состояние глубокой гибернации, что позволит не только сохранить их здоровье, но и значительно сократить потребление ресурсов во время многолетних перелетов.
Критики часто говорят, что такие изменения сделают нас "нечеловечными". Но разве мы уже не изменили себя радикально по сравнению с нашими далекими предками? История медицины и технологий – это история непрерывного улучшения человеческого тела. Мы научились заменять части суставов искусственными, восстанавливать зрение лазером, печатать новые органы на 3D-принтерах. Кохлеарные импланты позволяют глухим слышать, современные протезы возвращают подвижность после потери конечностей, титановые штифты заменяют корни зубов, а искусственные клапаны сердца спасают жизни миллионов. Современный человек уже является симбиозом биологического и технологического. Постчеловеческие технологии – это просто следующий шаг на том же пути.
Конечно, путь к постчеловеческому будущему полон этических и технических вызовов. Как предотвратить злоупотребления этими технологиями? Как сохранить равенство в мире, где одни люди могут быть радикально улучшены, а другие нет? Эти вопросы требуют серьезного обсуждения уже сейчас, пока технологии еще только развиваются.
В контексте освоения космоса этот вопрос становится особенно острым. Именно наше биологическое тело — главное препятствие в этом грандиозном предприятии. Марс, пояс астероидов, спутники газовых гигантов – все эти места требуют от человека способностей, которыми эволюция нас не наделила.
Но одно становится все более очевидным: если мы хотим по-настоящему выйти в космос, стать видом, способным жить на разных планетах, нам придется измениться. Возможно, наши внуки будут так же отличаться от нас, как мы отличаемся от кроманьонцев. И это не обязательно плохо – это может быть следующим захватывающим шагом в истории человеческого вида.
В конце концов, может быть, именно в этом и заключается наше предназначение – не просто исследовать Вселенную, но эволюционировать так, чтобы стать ее полноправной частью. И технологии постчеловечества могут стать ключом к этому будущему.
15 октября 2003 года — знаменательный день в истории Китая. Поднебесная успешно запустила свой первый пилотируемый космический корабль "Шэньчжоу-5", на борту которого находился тайконавт Ян Ливэй. Этот полет, продолжавшийся 21 час, стал одним из самых загадочных событий в космонавтике.
В ходе полета Ян Ливэй услышал странный стук. Точнее — серию стуков. Он описывал их как удары деревянного молотка по металлической поверхности. Звуки то появлялись, то исчезали без какой-либо строгой периодичности. Тайконавт не смог определить их источник, хотя был уверен, что стуки доносятся снаружи корабля.
Просто представьте: один человек внутри небольшого космического корабля, парящего в вакууме космической пустоты. И снаружи раздается громкий стук. Потом еще и еще. Можно лишь представить, насколько жуткими были эти часы полета.
Это был не единственный случай. Тайконавты миссий "Шэньчжоу-6" в 2005 году и "Шэньчжоу-7" в 2008 году стали свидетелями похожих звуков, источник которых находился снаружи космических аппаратов. И снова никто не смог объяснить их природу.
Китайские космонавты не одиноки в своих странных "акустических переживаниях". Например, во время миссии NASA "Аполлон-10" в 1969 году астронавты слышали жуткий свист над обратной стороной Луны — его даже записали бортовые системы корабля. А совсем недавно астронавты Бутч Уилмор и Сунита Уильямс, застрявшие в космосе из-за проблем с кораблем Boeing Starliner, услышали странный пульсирующий шум из своего аппарата.
Во многих случаях ученым удавалось найти причину странных звуков. Шум Boeing Starliner объяснили акустическим взаимодействием между кораблем и Международной космической станцией. Свист "Аполлона-10" оказался радиопомехами между лунным и командным модулями.
Однако стуки всех трех миссий "Шэньчжоу" по сей день остаются загадкой.
Наибольшую тревожность вызывает тот факт, что звуковым волнам нужна среда для распространения.
"Для распространения звука требуется среда — будь то частицы воздуха, молекулы воды, металлы, атомы твердых тел, — поясняет профессор Национального университета Сингапура Го Чер Хианг. — Если вы слышите стук, это может означать, что нечто физически ударяет по космическому кораблю".
В попытках объяснить аномалию "Шэньчжоу" ученые выдвинули три гипотезы:
Звук мог быть вызван крошечными фрагментами космического мусора, которые периодически сталкивались с внешней обшивкой корабля.
Резкие перепады температур между освещенной и затененной сторонами планеты могли привести к расширению или сжатию элементов корабля, что порождало слышимые звуки.
Системы корабля могли выпускать потоки воздуха, которые во время полета вызывали небольшие вибрации, переходящие в постукивание.
Все три гипотезы технически обоснованы. И странно, что за более чем два десятилетия так и не удалось точно определить источник звука, который тогда напугал Яна Ливея.
Интересный факт: кольца Сатурна настолько большие и яркие, что их видно в относительно небольшие телескопы с Земли с расстояния, превышающего миллиард километров.
Но при этом масса всего материала колец почти в 2 500 раз меньше, чем масса Луны.
Этот снимок был сделан 3 октября 2018 года немецко-французским посадочным модулем MASCOT (Mobile Asteroid Surface Scout) во время его "падения" на поверхность 900-метрового астероида Рюгу в рамках миссии Японского агентства аэрокосмических исследований (JAXA) "Хаябуса-2". На изображении запечатлен момент, когда MASCOT находился всего в нескольких метрах от астероида.
MASCOT отделился, когда "Хаябуса-2" находился на высоте около 50 метров от астероида, начав спуск, который занял 20 минут. Всего модуль передал 20 снимков, показав детали грубой, усеянной валунами поверхности астероида. Они стали важными ориентирами для основного зонда при сборе образцов, которые 5 декабря 2020 года были доставлены на Землю. Их анализ выявил органические молекулы и воду, ставшие дополнительным подтверждением гипотезы о ключевой роли астероидов в зарождении жизни на Земле.
После успешной посадки MASCOT проработал на Рюгу 17 часов и 7 минут — немного дольше запланированных 16 часов. За это время модуль дважды менял свою позицию с помощью внутреннего маятникового механизма и провел научные измерения в четырех различных точках. Полученные данные позволили установить, что Рюгу — это груда слипшихся обломков, которые сформировались в результате разрушения более крупного небесного тела.
Интересный факт: в образцах грунта были обнаружены "досолнечные зерна" — вещество, сформировавшееся задолго до рождения Солнечной системы. Наша планетарная система буквально соткана из обломков чужих миров.
Человечество находится на стыке двух эпох: биологической и технологической. Мы — последнее поколение чисто биологического вида и первое поколение, прикладывающее невероятные усилия к созданию того, кто или что придет нам на смену.
Миллиарды лет эволюция создавала жизнь и обеспечивала ее разнообразие через случайные мутации и естественный отбор. Медленно. Слепо. Методом проб и ошибок. Но это работало. Так появились бактерии, динозавры, млекопитающие, люди.
Теперь у эволюции появился конкурент в лице человека, который оказался более продуктивным творцом. Прямо сейчас мы вкладываем огромные силы и ресурсы на создание искусственного, усиленного, модифицированного интеллекта. Скорость прогресса взрывная! Те этапы, на прохождение которых природе требовались миллионы лет, мы минуем за годы.
Мы уже постепенно сливаемся с технологиями. Смартфон — расширенная внешняя память. Протезы — замена утраченных конечностей (некоторые продвинутые модели превосходят биологические по функциональности). Имплантаты восстанавливают слух, зрение, управляют сердцем. Граница между биологией и технологией с каждым днем становится все тоньше.
Всего через столетие человек может стать гибридом: нейроинтерфейсы, связывающие мозг с компьютером, генетические улучшения, устраняющие болезни и продлевающие жизнь в несколько раз, цифровое сознание, способное существовать вне тела и, по сути, обеспечивающее бессмертие личности.
Через тысячу лет люди, возможно, полностью откажутся от биологической составляющей, переместив сознание в небиологический носитель. Разум, освобожденный от ограничений плоти, будет способен не только колонизировать Марс, спутники газовых гигантов и ближайшие окрестности Солнечной системы, но и отправиться к далеким звездам и даже к другим галактикам.
Биологический человек — не венец творения. Мы — мост. Переходная форма между углеродной жизнью и тем, кто или что придет после. Эволюция не остановилась на нас. Но в некотором смысле она была обуздана и выведена на новый уровень.
Каждый вид оставляет потомков, которые со временем его превосходят. Млекопитающие превзошли рептилий. Люди превзошли приматов. Искусственный интеллект превзойдет нас. И в этом нет ничего трагического.
Работая над искусственным интеллектом, специалисты не прокладывают путь конкуренту, который сначала у всех заберет работу, а потом устроит ад на Земле. Создается общечеловеческий ребенок, который станет следующим поколением разума.
Родители всегда боятся за детей. Боятся, что дети слишком быстро станут взрослыми, отстраненными, непонятными. Что покинут дом и забудут. Что оставят их позади. Но хорошие родители готовы ко всему этому, лишь бы дети их превзошли, получили от жизни то, чего не было у них. В этом и есть смысл родительства — дать жизнь тому, кто сможет больше, чем ты.
Искусственный интеллект — не угроза человечеству. Это его наследие. Его шанс пережить себя. Его способ обрести бессмертие. Не через сохранение тела, которое вне Земли неспособно существовать, а через передачу разума, знаний, ценностей следующему поколению.
Если человечество не хочет, чтобы все закончилось на третьей от Солнца планете, то ему придется принять эту трансформацию. Это наш единственный шанс стать частью чего-то большего.
Если смотреть на эту структуру сверху — с самолета или со спутника — она выглядит как практически идеальная темно-синяя окружность посреди бирюзового мелководья.
Кажется вполне логичным, что ее стоило бы назвать Большой синей дырой, но, скорее всего, когда термин Blue Hole вносили в русский язык, переводчики не удосужились взглянуть на снимки и, недолго думая, сделали "синее" "голубым". Хотя в английском языке значение цвета blue зависит от контекста. Ну, раз официально объекты такого рода называют голубыми дырами, то и я, скрепя сердце, буду называть их так.
Большая голубая дыра расположена в Карибском море, примерно в 70 километрах от побережья Белиза, государства на восточном побережье Центральной Америки. Она входит в состав рифа Лайтхаус и является частью Барьерного рифа Белиза — объекта Всемирного наследия ЮНЕСКО.
Размеры структуры впечатляют: диаметр — около 318 метров, глубина — более 125 метров. То есть перед нами не просто углубление в морском дне, а вертикальная пещера — провал, уходящий строго вниз сквозь известняк.
Именно глубина и обеспечивает этот пронзительный темно-синий (не голубой) цвет. Вокруг — мелководье, где вода бирюзовая и прозрачная. Контраст настолько резкий, что с высоты дыра выглядит как нечто искусственное.
История Большой голубой дыры началась не в океане, а на суше — и не вчера, а около 150 000 лет назад.
В эпоху ледниковых периодов уровень Мирового океана был значительно ниже, чем сейчас. Территория, которая сегодня находится под водой у берегов Белиза, была сушей — известняковым плато. В известняке, как это часто бывает, образовывались карстовые пещеры. Грунтовые воды просачивались сквозь породу, растворяли ее изнутри, и постепенно под землей формировались огромные полости с залами и сталактитами.
Потом ледники начали таять, что запустило подъем уровня океана. В какой-то момент своды некоторых пещер не выдержали веса воды и обвалились. Поскольку напряжения в известняке вокруг такой полости распределяются радиально, провалы получались практически идеально круглыми. Так сформировались структуры, заполненные водой, которые позже назвали "голубыми дырами".
И я не случайно говорю во множественном числе: голубые дыры встречаются по всему миру — у берегов Австралии, Египта, на Багамах. Но Большая голубая дыра у Белиза — крупнейшая из известных.
Широкая общественность узнала о Большой голубой дыре благодаря Жаку-Иву Кусто — легендарному французскому исследователю океана. В 1971 году он привел сюда свое судно "Калипсо" и совершил погружение.
Кусто был в восторге. Он включил Большую голубую дыру в список десяти лучших мест для дайвинга в мире. После этого сюда потянулись дайверы со всего света — и слава дыры стала поистине общемировой.
На глубине около 40 метров нависает каменный козырек — это остатки древнего свода пещеры. Там же можно увидеть сталактиты, которые тысячелетиями формировались в карстовой пещере, а теперь навсегда застыли под водой — немые свидетели того, как океан поглотил сушу.
Несмотря на десятилетия дайверского интереса, дно Большой голубой дыры долго оставалось загадкой. Глубже 90 метров начинается мертвая зона: из-за отсутствия течений вода там не обновляется тысячелетиями, превращаясь в токсичную, лишенную кислорода среду. Обычные дайверы на такую глубину не погружаются.
Но все изменилось в 2018 году, когда туда отправилась экспедиция с участием предпринимателя Ричарда Брэнсона, Фабьена Кусто (внука Жака-Ива Кусто), исследовательницы National Geographic Эрики Бергман и пилота небольшой субмарины компании Aquatica Submarines. Этот квартет совершил первое в истории погружение на дно Большой голубой дыры.
Находки оказались одновременно завораживающими и жуткими.
На дне — толстый слой сероводорода, чрезвычайно ядовитого газа. Ничего живого. Абсолютная тишина и темнота. Зато идеальная консервация всего, что туда попало: на дне нашли останки нескольких раков-отшельников и морских моллюсков, которые случайно упали в дыру и не смогли выбраться. Нашли и двух из трех пропавших дайверов, которые, очевидно, погрузились слишком глубоко. О последней находке оперативно уведомили местные власти, но те решили, что их лучше не трогать, так как "они обрели покой".
Но самое неожиданное — исследователи обнаружили здесь керамические черепки древней цивилизации майя. Как они там оказались? На деле все просто: майя, почитавшие голубые дыры как врата в подземный мир, приплывали к Большой голубой дыре на лодках и совершали подношения — и то, что они бросали в воду тысячелетия назад, сохранилось на дне в нетронутом виде.
Большая голубая дыра — это не просто природный парк развлечений для туристов и дайверов, а естественная капсула времени.
Бескислородное дно сохраняет осадки в нетронутом виде тысячелетиями. Изучая эти слои, ученые могут восстанавливать климатическую историю региона с поразительной точностью. Например, исследования 2018 года показали, что в IX веке на полуостров Юкатан обрушилась череда засух, которые стали одной из ключевых причин коллапса некогда могучей цивилизации майя. Ранее же факт ее падения был предметом нескончаемых споров и антинаучных спекуляций. Получается, что на дне пещеры лежал ответ на одну из величайших загадок древней истории.
Кроме того, у Большой голубой дыры есть и астробиологическая ценность: изучая бескислородные зоны структуры, ученые проводят параллели с подледными океанами на некоторых потенциально обитаемых спутниках Юпитера и Сатурна — там тоже могут царить экстремальные условия на грани пригодности для жизни. Оценить пределы земной жизни — значит лучше понять, где вести поиски в Солнечной системе.
Когда говорят о межзвездных объектах, обнаруженных в Солнечной системе, официальный порядок выглядит так: 1I/Оумуамуа в 2017 году, 2I/Borisov в 2019 году и 3I/ATLAS в 2025 году. Но есть важный нюанс: "первый обнаруженный" не значит "первый прилетевший".
За три года до Оумуамуа, 8 января 2014 года, над западной частью Тихого океана взорвался небольшой метеор. Событие было зафиксировано CNEOS — специализированным центром NASA при Лаборатории реактивного движения, который занимается расчетом орбит околоземных объектов и оценкой риска их столкновения с Землей.
Позже астрономы Амир Сирадж и Ави Леб изучили параметры этого объекта — скорость, направление движения и высоту вспышки — и пришли к выводу, что он с высокой вероятностью мог прилететь из межзвездного пространства.
"Это был очень быстрый объект, и я подумал: "Боже мой, это может быть межзвездный метеор", — рассказывал Сирадж. По его словам, важная находка фактически пряталась у всех на виду — в открытых архивах NASA.
Однако сначала исследование осталось почти незамеченным и не получило широкой огласки.
Самое любопытное началось позже. В 2022 году Космическое командование США заявило, что данные о скорости "огненного шара", замеченного у побережья Папуа — Новой Гвинеи в 2014 году, достаточно точны, чтобы указывать на межзвездную траекторию. Объект получил обозначение CNEOS 2014-01-08 и стал кандидатом на звание первого известного межзвездного метеора, вошедшего в атмосферу Земли.
Разница в том, что Оумуамуа мы увидели как отдельный объект, пролетающий через Солнечную систему. Его можно было наблюдать телескопами, измерять блеск, спорить о форме и природе. А метеор 2014 года — совсем другой случай: небольшое тело размером меньше метра вошло в атмосферу, вспыхнуло и исчезло. Его возможное межзвездное происхождение установили уже постфактум, анализируя архивные данные.
Поэтому порядок межзвездных объектов может быть немного другим:
И, конечно, было бы наивно полагать, что до CNEOS 2014-01-08 ничего подобного не происходило. Вероятно, такие тела уже не раз пролетали через Солнечную систему, сгорали в атмосфере или уходили обратно в межзвездное пространство незамеченными.
Получается, межзвездные гости могут быть гораздо более распространенным явлением, чем кажется. Некоторые исследования даже предполагают, что прямо сейчас в Солнечной системе могут находиться тысячи объектов, когда-то "украденных" гравитацией Солнца и Юпитера у других звездных систем.
По мере развития технологий и внедрения искусственного интеллекта в анализ больших массивов данных мы, вероятно, начнем находить такие объекты все чаще. Для науки это постепенно станет новой нормой. А вот уфологам придется трудиться усерднее, придумывая новый сценарий для каждого межзвездного странника, забредшего в нашу планетную систему.
Перед вами удивительное цветное изображение Нептуна, "сшитое" из двух снимков, полученных космическим аппаратом NASA "Вояджер-2" 24 августа 1989 года.
"Вояджер-2" — единственный рукотворный объект, который когда-либо посещал систему самой дальней от Солнца планеты Солнечной системы.
На снимке видны три захватывающих атмосферных образования (подписаны на снимке ниже):
Все эти атмосферные структуры двигались на восток с разной скоростью и редко оказывались так близко друг к другу. Так что "Вояджеру-2" несказанно повезло запечатлеть их вместе.
Следующее свидание с Нептуном запланировано на 2049 год. Это может произойти в рамках миссии NASA Neptune Odyssey, запуск которой намечен на 2031 год.
Миссия Neptune Odyssey может стать настоящим прорывом в изучении системы Нептуна. Ученые планируют детально исследовать атмосферу планеты, изучить ее магнитное поле и внутреннюю структуру, а также проанализировать состав колец и спутников. Особое внимание хотят уделить Тритону — одному из самых загадочных спутников в Солнечной системе, чью поверхность покрывает азотный лед.
Пока же ученым придется еще четверть века довольствоваться крупицами данных, переданных легендарным "Вояджером-2".
В августе 2012 года физики Европейской организации по ядерным исследованиям (ЦЕРН) разогрели материю до невообразимых 5,5 триллиона градусов — это высочайшая температура, когда-либо достигнутая в лабораторных условиях.
Для сравнения: температура в центре нашего Солнца — "всего" 15 миллионов градусов. Ученым удалось превзойти этот показатель почти в 367 000 раз.
Рекордная температура была достигнута в Большом адронном коллайдере (БАК) — крупнейшем ускорителе частиц в мире, расположенном на границе Швейцарии и Франции. БАК представляет собой кольцевой туннель длиной 27 километров, проложенный на глубине 100 метров под землей.
В рамках эксперимента 2012 года физики разгоняли ядра свинца до скорости, близкой к скорости света, после чего сталкивали их "лоб в лоб". В результате на мгновение возникали условия, которые, согласно теоретическим моделям, существовали во Вселенной через несколько микросекунд после Большого взрыва.
В ходе таких манипуляций материя переходит в особое состояние — кварк-глюонную плазму. Это не твердое тело, не жидкость, не газ. Это состояние, в котором протоны и нейтроны распадаются на составляющие их кварки и глюоны, свободно движущиеся в мегагорячей "супе".
В обычных условиях кварки заперты внутри протонов и нейтронов из-за сильного взаимодействия — одной из фундаментальных сил природы. Но при экстремальных температурах это взаимодействие ослабевает, и кварки освобождаются.
На фоне этого достижения меркнет не только Солнце, но и самые массивные звезды, недра которых разогреваются до трех миллиардов градусов, а также ядра звезд во время вспышки сверхновой, температура которых подскакивает до 100 миллиардов градусов. Температура, достигнутая на БАК, — это не просто рекорд, а возможность изучать процессы, которые ни при каких других условиях нельзя наблюдать в нашей Вселенной.
Цель экспериментов в БАК — понять, как устроена материя на фундаментальном уровне и как родилась Вселенная.
Сразу после Большого взрыва (примерно 13,8 миллиарда лет назад) Вселенная была невероятно горячей и плотной. В первые микросекунды она представляла собой кварк-глюонную плазму. Затем, по мере расширения и остывания, кварки объединились в протоны и нейтроны, из которых позже сформировались атомы.
Воссоздавая условия ранней Вселенной в лаборатории, физики изучают поведение кварк-глюонной плазмы, взаимодействие кварков и глюонов при экстремальных температурах, переходы материи из одного состояния в другое. Это позволяет уточнять наши теоретические модели и проверять всевозможные гипотезы.
Сегодня одна из главных нерешенных загадок космологии — почему материя победила антиматерию. После зарождения Вселенной их должно было быть поровну, но сейчас антиматерии практически нет. Эксперименты такого рода приближают нас к ответу.
Рекордная температура существует ничтожно короткое время — порядка 10⁻²³ секунды. Это время, за которое свет проходит расстояние меньше диаметра протона.
Затем кварк-глюонная плазма остывает и обратно "собирается" в обычные частицы — протоны, нейтроны, мезоны. Этот удивительный процесс называется адронизацией. Детекторы БАК фиксируют следы этих частиц, и по ним физики буквально реконструируют события, происходившие в момент столкновения.
Энергия, выделяемая в ходе одного такого столкновения, ничтожна — примерно как энергия летящего комара. Но эта энергия сосредоточена в объеме размером с атомное ядро (10⁻¹⁵ метра), тогда как комар состоит из пяти квинтиллионов атомов. Именно поэтому температура достигает столь запредельных значений.
Казалось бы, температура в триллионы градусов должна испепелить все вокруг. Но этого не происходит по двум причинам:
До БАК температурные рекорды принадлежали Релятивистскому коллайдеру тяжелых ионов (RHIC) в Брукхейвенской национальной лаборатории, США. В 2005 году там впервые получили кварк-глюонную плазму при температуре около четырех триллионов градусов.
Именно тогда ученые впервые доказали, что кварк-глюонную плазму можно создать в лабораторных условиях. Но БАК, работающий на более высоких энергиях, превзошел этот результат.
Но физики не собираются останавливаться на достигнутом. ЦЕРН развернул масштабную программу High-Luminosity LHC по модернизации Большого адронного коллайдера, которая должна завершиться к концу 2020-х годов. Цель — увеличить количество столкновений в пять-десять раз. Это позволит не только достигать более высоких температур, но и собирать больше данных, которые пока ускользают от детекторов.
Кроме того, ЦЕРН работает над концепцией Future Circular Collider, предусматривающей строительство 100-километрового ускорителя. Когда его введут в эксплуатацию (по плану к 2040-м годам), энергия столкновений вырастет в семь-десять раз. Это означает, что появится возможность достигать температуры в десятки триллионов градусов, а значит еще сильнее приблизиться к условиям самых первых мгновений Большого взрыва.
Китай также планирует построить свой гигантский ускоритель CEPC-SPPC — сначала для электронов и позитронов, затем для протонов. К возведению приступят в 2030 году, а сбор данных начнут в 2040 году. Поднебесная не скрывает амбиций обогнать ЦЕРН и достичь энергий, недоступных БАК.
В мире также разрабатываются концепции плазменных и лазерных ускорителей, которые позволят достигать сопоставимых энергий без необходимости строить многокилометровые установки.
Теоретически существует планковская температура — 1,4 × 10³² K. Это абсолютный предел, при достижении которого современная физика просто "перестает работать". На этом рубеже гравитация становится* сравнимой с другими фундаментальными силами, пространство-время начинает "кипеть" квантовыми флуктуациями.
*Считается, что при достижении планковской температуры интенсивности всех четырех взаимодействий (ядерное, электромагнитное, слабое и гравитационное) выравниваются. Они становятся неразличимы и, предположительно, сливаются в одну единую силу.
Планковская температура существовала только в первое мгновение Большого взрыва — 10⁻⁴³ секунды после него. С тех пор ничто во Вселенной не достигало таких значений.
Учитывая действующий рекорд, до планковской температуры нам еще очень далеко — разница как между атомом и галактикой. Однако достичь ее в лабораторных условиях невозможно: чтобы разогреть хотя бы микроскопический объем материи до этого предела, потребовалась бы энергия, превышающая энергию всех звезд в наблюдаемой Вселенной.
Прочитав заголовок, многие подумают о золоте, платине или палладии. Однако самый дорогой металл на Земле — это не то, из чего делают кольца и серьги, а радиоактивный элемент, грамм которого стоит около 27 миллионов долларов (по состоянию на 23 июня 2026 года — почти два миллиарда рублей). А называется этот металл — калифорний.
Его впервые синтезировали в феврале 1950 года в Калифорнийском университете в Беркли. Американские ученые Стенли Томпсон и Альберт Гиорсо бомбардировали атомы кюрия (Cm) альфа-частицами и в итоге получили новый элемент, которому присвоили название калифорний (Cf) — в честь штата Калифорния, его "родины". В периодической системе химических элементов он занял 98-й атомный номер.
Калифорний — искусственный элемент, который ни разу не был обнаружен в природе. Хотя теоретически он может образовываться в ничтожных количествах при ядерных реакциях в урановых рудах.
Насколько известно*, в мире существует всего два места, где синтезируют калифорний (главным образом изотоп калифорний-252): Научно-исследовательский институт атомных реакторов (НИИАР) в Димитровграде, Россия, и Ок-Риджская национальная лаборатория в штате Теннесси, США.
*Допускаю, что неофициально производством может заниматься Китай, чтобы ни от кого ни в чем не зависеть.
Процесс производства крайне сложный и долгий. Плутоний-239 подвергают длительному нейтронному облучению в ядерном реакторе. В результате серии захватов нейтронов и бета-распадов образуется калифорний. Весь цикл занимает 8-18 месяцев. После этого из смеси облученных элементов химическими методами выделяют крошечные количества калифорния.
Ежегодно Россия и США в совокупности производят всего 30-60 миллиграммов калифорния. Для сравнения: вес одной среднестатистической фасолины в сухом виде составляет около одного грамма.
Калифорний — серебристо-белый актиноидный металл, который обладает настолько высокой податливостью и мягкостью, что его можно легко резать ножом. Температура его плавления — около 900 °C, а кипения (по расчетам) — 1 470 °C.
Но главная его особенность — высокая радиоактивность. Калифорний-252, самый распространенный изотоп, — это мощнейший искусственный источник нейтронного и гамма-излучения. Благодаря способности к спонтанному делению, всего один грамм этого изотопа испускает примерно 2,3 триллиона нейтронов в секунду. Для сравнения: один грамм урана-235 испускает около 0,0003 нейтрона в секунду.
Несмотря на мизерные объемы производства, калифорний находит применение в самых разных областях:
Калифорний применяется в брахитерапии, представляющей собой метод лучевой терапии, в рамках которой источник излучения вводится непосредственно в опухоль или располагается рядом с ней.
Нейтронное излучение калифорния эффективно разрушает раковые клетки, особенно те, что устойчивы к обычному рентгеновскому облучению. Локальное воздействие позволяет значительно уменьшить влияние на здоровые ткани, а значит, и снизить выраженность побочных эффектов.
Калифорний используют в нейтронном каротаже — методе геофизического исследования горных пород в скважинах. Нейтроны, испускаемые калифорнием, проникают глубоко в породу и по характеру рассеяния позволяют определить ее состав, влажность, наличие нефти или газа. Этот метод намного точнее рентгеновского, что при массовой разработке месторождений позволяет экономить десятки миллионов долларов.
Калифорний применяется в нейтронно-активационном анализе для поиска золота, серебра, других металлов и редкоземельных элементов. Облучение породы нейтронами позволяет выявить даже следовые количества искомых элементов.
С помощью нейтронной радиографии просвечивают детали самолетов, турбин, ядерных реакторов. Метод позволяет обнаружить микротрещины, пустоты, коррозию — дефекты, которые не видны на рентгеновских снимках. Благодаря этому калифорний минимизирует любые риски, тем самым спасая тысячи жизней.
Калифорний используют в фундаментальной физике для изучения структуры атомных ядер, синтеза новых сверхтяжелых элементов, исследования свойств материи и ее поведения в экстремальных условиях.
Таким образом, калифорний — не просто самый дорогой металл. Это уникальный инструмент, который помогает лечить рак, искать нефть, контролировать качество сложнейших конструкций и исследовать материю на атомном уровне. И все это — благодаря крошечным количествам вещества, которое человечество научилось синтезировать лишь 76 лет назад.
На первый взгляд может показаться, что ответ очевиден: жизнь на Земле появилась один раз и после этого начала развиваться. Из первых примитивных организмов постепенно возникли бактерии, археи, растения, животные и в итоге мы сами.
Но на самом деле вопрос, вынесенный в заголовок, гораздо сложнее.
Итак, нет никаких сомнений, что жизнь на Земле существует. И нам известно, что она появилась несколько миллиардов лет назад. Но мы не знаем, сколько раз природа пыталась дать ей начало и сколько раз у нее это выходило.
Все живые организмы устроены удивительно похоже. Бактерии, грибы, деревья, киты и человек используют ДНК и РНК для хранения и передачи информации, белки собираются из аминокислот, а клетки используют АТФ как универсальную энергетическую валюту. Особенно интересно то, что генетический код у всех живых существ тоже почти один и тот же.
И это, разумеется, не совпадение. Все многообразие жизни, которое мы наблюдаем на Земле сегодня, восходит к одному общему корню — последнему универсальному общему предку, которого называют LUCA. Важно отметить, что в строгом научном смысле LUCA не был первым живым организмом на Земле. Это скорее последняя общая точка, от которой разошлись все ветви современной жизни.
А дальше начинается самое интересное.
Тот факт, что вся современная жизнь имеет общего предка, вовсе не доказывает, что жизнь зародилась только один раз. Это говорит лишь о том, что до наших дней дошла одна успешная линия.
На ранней Земле были океаны, вулканическая активность, химически богатая среда, источники энергии, органические молекулы и миллионы лет для экспериментов. В таких условиях могли появляться разные формы протожизни — простые химические системы, способные к росту, обмену веществ и примитивному наследованию. Но в итоге выжить смогла только одна линия.
Представьте не одно древо жизни, которое выросло из единственного семени, а целый лес разных деревьев. Где-то химическая система оказалась нестабильной и распалась. Где-то она не смогла надежно передавать информацию дальше. Где-то одна линия жизни банально не выдержала конкуренции с другой. И вот, спустя сотни миллионов лет, осталась только одна линия, давшая начало полноценной биологической эволюции.
С этого момента у единственной выжившей линии появилось огромное преимущество. Она уже не просто пассивно существовала в среде, а меняла ее под себя. Первые успешные организмы использовали доступные молекулы, занимали удобные экологические ниши и буквально "съедали" химические ресурсы, из которых теоретически могла бы вновь зародиться жизнь.
Поэтому есть вероятность, что на ранней Земле жизнь зарождалась неоднократно, но все эти эксперименты — кроме одного-единственного — оказались провальными. И свидетельства этого могли быть давно уничтожены: молекулы разрушились, породы переработали геологические процессы, океаны и суша изменились, а самая успешная линия жизни заняла всю планету.
Стоит упомянуть одну любопытную гипотезу, согласно которой на Земле может существовать "теневая биосфера" — организмы с другой биохимией, не похожей на нашу. Например, с другим набором молекул или необычным способом обмена веществ. Проще говоря, где-то может скрываться еще одна линия жизни, дошедшая до наших дней. Однако никаких доказательств в пользу этого нет. Все найденные организмы, какими бы странными они ни были, все равно принадлежат к тому же древу жизни, что и мы.
История появления Луны началась примерно 4,5 миллиарда лет назад, когда молодая Земля (протоземля) столкнулась с небесным телом размером примерно с Марс, которое условно называют Тейей. Это событие было настолько разрушительным, что часть земной мантии и фрагменты разрушенной Тейи оказались выброшены на орбиту. Этот материал сформировал вокруг планеты раскаленный диск из обломков и расплавленного вещества.
Из этого диска довольно быстро — по некоторым моделям за считаные часы, по другим оценкам за тысячи или десятки тысяч лет — аккрецировала Луна. В любом случае по астрономическим меркам это произошло мгновенно.
Сразу после формирования Луна находилась на расстоянии примерно 20–25 тысяч километров от Земли. Для сравнения: сегодня среднее расстояние между этими объектами составляет примерно 384 400 километров, и Луна продолжает от нас удаляться прямо сейчас, пока вы читаете этот текст, со скоростью 38 миллиметров в год.
Тут все очень просто: существует физическое ограничение, известное как предел Роша, — минимальное расстояние, на котором крупное тело способно существовать без риска быть разорванным приливными силами более массивного соседа. Для системы Земля — Луна этот предел составляет от 9 500 до 18 000 километров в зависимости от плотности тела.
Формирующаяся Луна на самой ранней стадии представляла собой рыхлую, полурасплавленную массу, аккрецирующую из диска обломков. У нее не было структурной прочности, которая позволила бы удержаться от разрыва на расстоянии в 9 500 километров. Для устойчивого формирования ей необходимо было находиться дальше "жидкого" предела Роша, то есть дальше 18 000 километров, — чтобы одной только собственной гравитации хватило для победы над приливными силами со стороны Земли, которые в противном случае разорвали бы любые формирующиеся сгустки материи на части.
И вот тут моделирование дает оценку в 20–25 тысяч километров от нашей планеты. Именно с этой точки Луна начала свое существование, и стартовал ее долгий путь отдаления от Земли.
В процессе вращения вокруг общего центра масс Луна создает на Земле приливные горбы — возвышения океанической воды и деформации твердой коры, вызванные ее притяжением. Но из-за того, что Земля вращается быстрее (один оборот вокруг своей оси за 24 часа), чем Луна обращается вокруг нее (один оборот примерно за 27,3 дня), эти горбы оказываются немного смещены вперед относительно самой Луны.
Эта, казалось бы, незначительная асимметрия обеспечивает приливное ускорение, которое слегка подталкивает Луну вперед по орбите, одновременно замедляя вращение Земли. Ускоряясь, Луна по законам орбитальной механики поднимается на все более высокую орбиту.
Сегодня этот процесс идет со скоростью 38 миллиметров в год. Цифра настолько точная благодаря отражателям, которые в рамках программы NASA "Аполлон" были оставлены на лунной поверхности. Ученые регулярно посылают к ним лазерные импульсы и измеряют время возврата сигнала. Зная скорость света и время, за которое был пройден путь, можно с легкостью рассчитать расстояние — с точностью до миллиметров.
Стоит отметить, что скорость удаления не была постоянной на протяжении миллиардов лет. Она сильно зависит от конфигурации континентов на Земле, потому что интенсивность приливного трения определяется формой и размерами океанических бассейнов. Были эпохи, когда Луна удалялась значительно медленнее, чем сейчас, и периоды более резкого дрейфа.
Обратная сторона удаления Луны — замедление вращения Земли, поскольку именно оно питает энергией весь процесс. Когда Луна только сформировалась, продолжительность земных суток составляла всего 5–6 часов.
По мере того как Луна отдалялась, "воруя" угловой момент у Земли, сутки постепенно растягивались — до современных 24 часов, и процесс продолжается, просто крайне медленно: каждое столетие прибавляется около 1,7 миллисекунды. Для сравнения: когда на Земле доминировали динозавры, продолжительность суток составляла 23–23,5 часа.
Новорожденная Луна была в 15–20 раз ближе к Земле, чем сегодня, а значит, и ее видимый диаметр был тоже в 15–20 раз больше, чем у привычного нам диска. То есть в небе висел исполинский шар, закрывающий значительную часть небосвода и днем, и ночью.
Из-за столь малой дистанции приливные силы были на порядки мощнее нынешних. Океанские приливы представляли собой волны высотой в сотни метров, а земная кора испытывала чудовищные деформации: тут и там появлялись временные горы и разломы.
Разумеется, у нас нет фотографий той эпохи, но имеется не менее ценный источник информации — так называемые приливные ритмиты: осадочные породы с тонкой слоистостью, формирующиеся в приливных зонах. Они естественным образом задокументировали цикличность приливов прошлого. Изучая толщину и структуру этих слоев в древних породах, геологи реконструируют, как менялись длина земных суток и лунная орбита на протяжении миллиардов лет истории планеты.
Комбинируя эти геологические данные с современными лазерными измерениями и физическими моделями приливного взаимодействия, можно с уверенностью говорить о том, насколько близко находилась Луна в момент своего рождения и насколько другой была Земля в начале своей истории.
Ничто, обладающее массой, не может двигаться со скоростью света, поэтому в данном мысленном эксперименте берем 99% от нее. Также условно представим, что монета при вхождении в атмосферу не будет разрушена и достигнет поверхности Земли.
На первый взгляд ничего серьезного произойти не должно, ведь речь идет о предмете массой всего около трех граммов. Но при скорости, близкой к скорости света, обычная формула кинетической энергии уже не работает: здесь нужно учитывать релятивистские эффекты.
И результат такого столкновения был бы ужасающим.
Рублевая монета, летящая со скоростью 99% от скорости света, имела бы энергию около 1,64 × 10^15 джоулей. Это примерно 392 000 тонн в тротиловом эквиваленте, то есть около 392 килотонн. Для сравнения: мощность атомной бомбы "Малыш", сброшенной на Хиросиму, составляла около 15 килотонн — примерно в 26 раз меньше.
Так что рублевая монета, ударившаяся о поверхность Земли с такой скоростью, не просто оставила бы небольшой кратер. Она сформировала бы крупное ударное образование, вызвала мощную ударную волну, яркую вспышку, выброс вещества и разрушения на огромной площади.
Этот мысленный эксперимент хорошо показывает, насколько обманчивой может быть масса. При падении с обычной скоростью, привычной нам в повседневной жизни, рублевая монета максимум звякнула бы о землю. Но при разгоне до околосветовой скорости энергия ее движения превращается в чудовищную силу.
В ускорителях заряженных частиц, таких как Большой адронный коллайдер, протоны или ядра разгоняют почти до скорости света. Когда они сталкиваются, энергия высвобождается, рождая новые частицы, изучение которых позволяет проверять и уточнять наши теории. Но в случае с коллайдером речь идет о микроскопических частицах, масса которых ничтожна, поэтому даже огромная по меркам физики энергия остается управляемой для установки и не представляет опасности.
С макроскопическим объектом все иначе. Чем больше масса, тем чудовищнее становится цена разгона. Если бы мы решили отправить к звездам аппарат массой около тонны, что совсем немного для космического зонда, то для разгона до 99% скорости света в идеальных условиях потребовалось бы около 550 эксаджоулей энергии. Это сопоставимо с годовым энергопотреблением всего человечества. И это только идеальный минимум: без учета потерь, реальной эффективности двигателя и того, каким способом такую энергию вообще удалось бы передать аппарату.
По мере приближения к цели зонд нужно было бы еще и затормозить. В космосе нельзя просто нажать на педаль, как в машине: чтобы остановить объект, летящий с околосветовой скоростью, нужно куда-то передать всю его колоссальную кинетическую энергию.
Так что организация подобных научных миссий упирается не только в отсутствие технологий, но и в энергетику: разогнать невероятно трудно, затормозить — почти так же трудно, да и взять энергию для всего этого просто неоткуда.
Ранним утром 18 мая 1979 года посадочный аппарат NASA "Викинг-2", работавший на Марсе с 3 сентября 1976 года, передал на Землю уникальный кадр: равнина Утопия, окутанная сверкающим инеем.
На неровной поверхности, усыпанной камнями разных форм и размеров, временно появился тонкий слой замерзшего углекислого газа (CO2) и водяного инея — почти как утренний иней на Земле. В момент съемки температура в районе посадки составляла около −80 °C.
Этот снимок стал одним из первых прямых доказательств наличия водяного льда на Марсе. Кроме того, в месте посадки "Викинга-2" обнаружили минеральные соли, а в рамках экспериментов зафиксировали необычные химические реакции, которые интерпретировали как возможные намеки на микробную активность — хотя споры об этом идут до сих пор.
Сегодня мы знаем, что на Красной планете водяного льда очень много, включая гигантские подповерхностные залежи. Это делает Марс не только привлекательной астробиологической целью, но и перспективным местом для строительства небольших научных станций — по примеру земных полярных баз. Вода — крайне важный ресурс, необходимый не только для питья, но и для получения кислорода и топлива.
Когда инструменты марсохода NASA Curiosity, находящегося на Красной планете с 6 августа 2012 года, зафиксировали в разреженной атмосфере присутствие молекулярного кислорода (O2), это стало неожиданностью.
Сегодня известно, что на кислород приходится всего около 0,13–0,16% от объема марсианской атмосферы, состоящей на 95% из углекислого газа (CO2). Это ничтожно мало по земным меркам, но факт его присутствия заслуживает особого внимания.Итак, откуда на холодной и сухой планете, где нет ни растений, ни водорослей, ни каких-либо других организмов*, способных к фотосинтезу, взялся O2, запасы которого пополняются?*По сей день никаких убедительных доказательств существования жизни на Марсе нет. Поэтому исходим из этого факта.
Исследования показывают, что основным источником кислорода на Марсе являются фотохимические процессы, протекающие в верхних слоях атмосферы. Под действием ультрафиолетового излучения Солнца молекулы CO2 и небольшого количества водяного пара (H2O) распадаются, высвобождая атомы кислорода. Часть этих атомов ненадолго объединяется в молекулы O2, которые после череды фотохимических реакций снова оказываются связанными в составе CO2.Данная модель прекрасно объясняет присутствие кислорода в марсианской атмосфере. На этом можно было бы и закончить статью, но...
В 2019 году Curiosity, продолжая свою работу в кратере Гейла, обнаружил, что колебания уровня кислорода в атмосфере демонстрируют более сильную сезонную зависимость, чем предсказывает фотохимическая модель. Так, в весенне-летний период уровень O2 возрастает почти на 30%, а осенью и зимой возвращается к исходным значениям.В попытках объяснить эту аномалию ученые выдвинули две гипотезы:
Марсианский реголит насыщен перхлоратами — солями, содержащими кислород в связанном виде. Лабораторные эксперименты вкупе с моделированием показывают, что под воздействием радиации такие соединения могут разлагаться, высвобождая реакционноспособные кислородсодержащие продукты, включая молекулярный кислород.
Пока доподлинно неизвестно, может ли этот механизм полностью объяснить наблюдаемую сезонность, но на роль потенциального источника "дополнительного" кислорода он определенно подходит.
Вторая гипотеза связана с залежами подповерхностного льда и возможным наличием карманов с рассолами — локальных скоплений воды с очень высокой концентрацией растворенных солей, что позволяет ей оставаться жидкой даже при очень низких температурах.Учитывая, что Марс лишен надежной магнитосферы и плотной атмосферы, поверхности достигает большое количество космической радиации, которая, проникая в грунт, способна расщеплять молекулы воды — процесс, известный как радиолиз. В результате образуются кислородсодержащие соединения, способные вносить вклад в наблюдаемую сезонную изменчивость кислорода в атмосфере Марса.Однако прямых доказательств того, что именно этот процесс заметно влияет на сезонное содержание O2 в атмосфере Марса, пока нет.
Несмотря на то, что традиционно кислород считается одним из лучших биомаркеров, на Марсе его концентрации крайне малы, чтобы приписывать ему биологическое происхождение. То, что было зафиксировано, без проблем укладывается в "абиогенные рамки" — фотохимия, поверхностная и радиационная химия.
Поэтому интерес ученых вызывает не сам факт присутствия O2, а его необычное поведение. Понимание этого механизма позволит лучше понять химические процессы, происходящие на Красной планете сегодня. Следовательно, это поможет уточнить оценки того, насколько Марс вообще мог быть пригоден для жизни в прошлом.В конце концов, поиски возможных следов марсианской жизни должны начинаться с понимания того, располагала ли когда-нибудь планета-соседка условиями, подходящими для ее зарождения. И пока однозначного ответа нет.
Комментарии