Это первый мой пост на вомбате, поэтому давайте знакомиться.
Меня зовут Александр, и кто-то из вас может быть меня знает. По образованию я инженер-технолог, закончил уральский физтех, где продолжаю работать. Также у меня есть хобби снимать видео по химии и вообще про науку. Причём это хобби зашло так сильно далеко, что теперь имею парк профессиональных камер, чтобы всё снимать в 4к. Просто не люблю все эти видосики из интернета размером 144р, где ничего не видно. Наука – это очень красиво и достойна, чтобы всё было снято в высоком качестве.
Снимаю как образовательный контент для школ и вузов, так и обзоры заводов (это самое моё любимое. Я ж технолог). Так вы можете найти у меня серию из 14 видео по физической химии. Мы (с моим начальником) снимали во время ковида, чтобы студентам было проще делать лабы. Конечно надо делать руками всё, но выкручивались как могли. Можно найти видео по радиохимии. Так мы сняли все производства по добыче урана (ДАЛУР, ХИАГДА и Краснокаменск). Такого вы точно нигде не увидите. А ещё снимали про НИИАР в Димитровграде, АТОММАШ в Волгодонске, Атомные ледоколы на северном полюсе и многое другое. За 10,5 лет канала было много чего.
Есть у меня серия видео про химические элементы. И так как данный пост первый, то начнём мы с первого хим элемента – водорода.
Как говорится, приятного аппетита и приятного просмотра!
23 июня 2007 года марсоход NASA "Спирит", бороздивший марсианские просторы с 4 января 2004 года, сделал то, что обычно считается нежелательным для планетоходов – он переехал камень. Операторы на Земле стараются избегать таких ситуаций, чтобы не повредить чувствительное оборудование аппарата или его колеса. Но именно эта случайность подарила ученым ключ к разгадке марсианских тайн.
Камень, получивший романтичное название "Невинный Свидетель" (англ. Innocent Bystander), оказался не таким уж и крепким. Он легко раскололся под весом 185-килограммового марсохода, обнажив свое внутреннее содержимое. И это содержимое заставило ученых затаить дыхание.
Что скрывал "Невинный Свидетель"?
Анализ показал, что внутри камня скрывался настоящий клад – опаловый кремнезем. Для обычного человека это может звучать не слишком впечатляюще, но для ученых это было сродни находке сокровищ пиратов.
Дело в том, что опаловый кремнезем формируется в очень специфических условиях – в глубоководных гидротермальных жерлах. Проще говоря, этот камень когда-то лежал на дне океана, омываемый потоками горячей воды, бьющей из трещин в марсианской коре.
Марс – планета океанов?
"Невинный Свидетель" стал одним из первых весомых доказательств того, что когда-то на Марсе действительно была вода. И не просто лужицы или небольшие озера, а настоящие океаны, покрывавшие значительную часть планеты.
Это открытие заставило ученых по-новому взглянуть на историю Марса. Если на планете были океаны, значит, когда-то там могла существовать и жизнь...
Наследие "Спирита"
Открытие "Невинного Свидетеля" маленьким, но гордым марсоходом "Спирит", миссия которого завершилась 25 мая 2011 года, стало поворотным моментом в изучении Красной планеты. Это находка проложила путь к новым, более глубоким исследованиям марсианского прошлого.
Сегодня дело "Спирита" продолжают его более совершенные собратья – марсоходы Curiosity и Perseverance. Они, вооруженные передовыми научными инструментами, неустанно собирают данные, помогающие ученым воссоздать историю Марса.
Благодаря этим исследованиям, у нас теперь практически нет сомнений в том, что в далеком прошлом Марс был совершенно иным миром. Планета обладала плотной атмосферой, на ее поверхности бурлили реки, простирались глубокие озера и плескались огромные океаны. Марс прошлого разительно отличался от той холодной, сухой пустыни, которую мы видим сегодня.
Однако, несмотря на все эти открытия, один важный вопрос остается без ответа: была ли когда-нибудь жизнь на Марсе? Или, может быть, она существует там и сейчас, скрываясь от наших глаз? Эта загадка продолжает волновать умы ученых и вдохновлять новые миссии.
Так, маленький камень, случайно раздавленный "Спиритом", не только раскрыл тайны марсианского прошлого, но и подтолкнул нас к новым захватывающим исследованиям. Кто знает, какие еще удивительные открытия ждут нас на Красной планете?
Рыба-попугай представляет собой одно из самых удивительных семейств морских рыб, чья жизнедеятельность оказывает колоссальное влияние на формирование тропических экосистем. Семейство скаровых, к которому относятся эти рыбы, насчитывает около 90 видов, распространенных в теплых водах Тихого, Индийского и Атлантического океанов.
Характерной особенностью рыб-попугаев является их необычное строение ротового аппарата. Многочисленные мелкие зубы этих рыб срастаются в прочные пластины, образуя структуру, внешне напоминающую клюв попугая. Именно эта анатомическая особенность и дала название всему семейству.
Размеры представителей варьируются от относительно небольших видов длиной 30-40 сантиметров до настоящих гигантов, достигающих полутора метров и веса в несколько десятков килограммов.
Образ жизни рыбы-попугая тесно связан с коралловыми рифами, которые служат для них и домом, и источником пищи. Основу рациона составляют микроскопические водоросли, растущие на поверхности кораллов. Чтобы добраться до этой пищи, рыба использует свой мощный клюв для соскабливания и откусывания фрагментов коралловой породы. Этот процесс сопровождается характерным хрустящим звуком, который становится неотъемлемой частью акустического ландшафта рифа.
Переваривание пищи у рыб-попугаев происходит весьма необычным образом. После того как откушенные кусочки коралла попадают в пищеварительную систему, специальные глоточные зубы измельчают твердый карбонат кальция до состояния мелкого порошка. Питательные вещества из водорослей усваиваются организмом, а неперевариваемые частицы коралла выводятся наружу в виде чистого белого песка.
Масштабы этого процесса поражают воображение. Одна крупная особь способна производить сотни килограммов песка ежегодно. Некоторые исследования показывают, что до тонны. Именно деятельность рыб-попугаев является основным источником формирования песчаных пляжей и целых атоллов в тропических регионах. По различным оценкам, от 70 до 85 процентов песка на пляжах таких мест, как Мальдивы, Багамы или Гавайские острова, прошло через пищеварительную систему этих рыб.
Биология размножения рыб-попугаев демонстрирует еще одну удивительную адаптацию. Большинство видов являются последовательными гермафродитами, то есть способны изменять свой пол в течение жизни. Практически все особи рождаются самками и имеют довольно скромную окраску, обычно в серовато-коричневых тонах, что помогает им маскироваться среди кораллов. По мере взросления и в зависимости от социальной структуры группы, наиболее доминантная самка может трансформироваться в самца.
Этот процесс сопровождается кардинальными изменениями внешнего вида. Превратившись в самца, рыба приобретает яркую окраску с преобладанием синих, зеленых, оранжевых и розовых цветов. Различия между самками и самцами настолько разительны, что долгое время ученые описывали их как отдельные виды, не подозревая об их родственной связи.
Поведение рыб-попугаев в ночное время демонстрирует еще одну поразительную адаптацию. С наступлением темноты многие виды начинают выделять специальную слизь, постепенно окутывая себя прозрачным коконом. На формирование такого защитного укрытия требуется от тридцати минут до часа. Исследователи считают, что этот слизистый кокон выполняет несколько защитных функций: маскирует запах спящей рыбы от ночных хищников и служит барьером против мелких паразитов.
Экологическая роль рыб-попугаев в коралловых экосистемах трудно переоценить. Поедая водоросли с поверхности кораллов, они предотвращают зарастание рифов и способствуют здоровому росту коралловых полипов, что поддерживает баланс всей рифовой экосистемы и способствует ее устойчивости к различным стрессовым факторам.
Однако в настоящее время популяции рыб-попугаев сталкиваются с серьезными угрозами. Чрезмерный промысел, особенно направленный на крупных ярко окрашенных самцов, нарушает естественную структуру популяций и снижает их репродуктивный потенциал. Деградация коралловых рифов вследствие изменения климата, загрязнения и других антропогенных факторов лишает этих рыб основного источника пищи и среды обитания.
Понимание важности рыб-попугаев для морских экосистем привело к введению охранных мер во многих регионах. Например, в некоторых странах Карибского бассейна действуют ограничения или полные запреты на вылов этих рыб. Такие меры направлены не только на сохранение самих популяций, но и на поддержание здоровья коралловых рифов, от которых зависит благополучие целых островных государств и прибрежных сообществ.
Сегодня сутки на Земле, смена которых обеспечивается оборотом планеты вокруг своей оси, длятся 24 часа (23 часа 56 минут и 4 секунды, если быть точнее). Но так было не всегда. В ходе уникальных исследований ученые выяснили: в далеком прошлом продолжительность суток на нашей планете была короче современных почти на четверть.
Роль удивительных хранителей времени досталась... кораллам. При росте эти морские животные формируют известковый скелет, в котором образуются тончайшие годовые кольца, похожие на кольца деревьев. Но самое интересное, что в скелете кораллов образуются не только годовые, но и суточные кольца роста. В современных кораллах за год образуется 365 суточных колец, но когда ученые исследовали ископаемые кораллы возрастом около 400 миллионов лет, они обнаружили нечто поразительное — за один годовой цикл формировалось в среднем 390 суточных колец! Это открытие стало первым прямым доказательством того, что в древности сутки на Земле были короче. Но кораллы оказались не единственными свидетелями изменения скорости вращения нашей планеты.
Лунный дирижер времени
Ключевую роль в истории земных суток сыграла Луна. Гравитационное притяжение нашего спутника вызывает приливы и отливы на Земле. Это постоянное движение водных масс создает приливное трение, которое постепенно замедляет вращение планеты. В результате такого взаимодействия Луна получает дополнительный импульс и медленно удаляется от Земли примерно на 3,8 сантиметра в год.
И именно благодаря этому древнему танцу Земли и Луны ученые получили еще одно удивительное свидетельство изменения продолжительности земных суток. На дне древних морей* сохранились уникальные слоистые отложения. Ритмичное чередование приливов и отливов создавало в осадочных породах последовательные слои — своеобразные отметки времени в каменной летописи Земли. Изучая количество приливных слоев в годовых отложениях и зная законы небесной механики, ученые смогли определить, как менялась продолжительность суток на разных этапах истории нашей планеты.
*Речь идет о морях, существовавших на Земле сотни миллионов лет назад, когда материки имели совсем другие очертания, а в водах только начинала зарождаться сложная жизнь.
Молекулярные часы в горных породах
В 2019 году ученые обнаружили, что приливные силы вызывают тончайшие изменения в структуре некоторых минералов. Эти едва уловимые перестройки на молекулярном уровне сохраняются в кристаллах как своеобразные "отпечатки времени", которые можно расшифровать с помощью современных технологий. Такой метод не только подтвердил результаты предыдущих исследований, но и позволил получить более точные данные о продолжительности суток в различные геологические эпохи.
Благодаря этим разнообразным методам исследований ученые установили, что:
1,4 миллиарда лет назад земные сутки длились всего около 18 часов;
620 миллионов лет назад сутки длились примерно 21,9 часа;
400 миллионов лет назад сутки длились около 22,7 часа;
70 миллионов лет назад, во времена динозавров, продолжительность суток составляла уже примерно 23,5 часа.
Взгляд в прошлое и будущее
Анализ изменений продолжительности суток позволил ученым не только реконструировать историю Земли, но и лучше понять множество важных процессов: от эволюции климата до формирования магнитного поля. Эти исследования показывают, насколько тесно связаны все компоненты нашей планеты — от движения небесных тел до микроскопических изменений в кристаллах минералов.
Более того, даже сейчас, в наши дни, процесс замедления вращения Земли продолжается. Каждое столетие продолжительность суток увеличивается примерно на 1,8 миллисекунды. И хотя это изменение настолько мало, что мы его не замечаем в повседневной жизни, сверхточные атомные часы способны уловить этот неумолимый ритм трансформации нашей планеты.
Земля — это динамическая система, находящаяся в постоянном развитии. Каждое мгновение в недрах планеты, в океанах и атмосфере происходят сложнейшие процессы, меняющие облик нашего мира. И чем глубже мы погружаемся в изучение прошлого Земли, тем яснее осознаем, насколько удивителен и хрупок этот голубой шар, который мы называем своим домом.
Периодически на просторах интернета встречается утверждение, что Юпитеру "чуть-чуть не хватило массы" для превращения в звезду. На деле же это серьезное искажение реальности: разница между массой Юпитера и минимальной звездной массой колоссальна.
В настоящее время Юпитер генерирует значительное количество энергии за счет гравитационного сжатия. Планета ежегодно сокращается примерно на два сантиметра, преобразуя гравитационную потенциальную энергию в тепловую. Этот процесс приводит к общему излучению в 335 триллионов ватт – примерно на 67% больше энергии, чем газовый гигант получает от Солнца.
При всей мощи этих процессов, температура в ядре Юпитера достигает лишь 24 000 градусов Цельсия, тогда как для начала термоядерных реакций необходима температура около семи миллионов градусов. Достижение такой температуры требует значительно большего гравитационного давления.
Предел Кумара
Для запуска термоядерных реакций масса объекта должна превышать так называемый предел Кумара – около 80 масс Юпитера (или примерно 0,08 массы Солнца). Это минимальная масса, необходимая для создания достаточного давления и температуры в ядре для начала термоядерных реакций.
Текущие параметры
Масса Юпитера составляет 1,9 × 10^27 килограммов. Для достижения звездного статуса требуется масса около 1,6 × 10^29 килограммов. При такой массе гравитационное сжатие создало бы необходимые условия для самоподдерживающихся термоядерных реакций, превратив планету в красный карлик — самый маломассивный тип звезд.
Существующая масса Юпитера оптимальна для текущей конфигурации Солнечной системы. Его гравитационное влияние играет ключевую роль в поддержании стабильности орбит других планет (особенно Марса) и защите внутренней Солнечной системы от крупных астероидов и комет. Достаточно вспомнить драматическое столкновение кометы Шумейкеров — Леви 9 с Юпитером в 1994 году – планета-гигант приняла удар на себя.
Гравитационное поле Юпитера отклоняет или захватывает большинство крупных комет и астероидов, которые могли бы достичь внутренних планет (включая Землю). Кроме того, его влияние структурирует пояс астероидов.
Помимо гравитационного влияния, Юпитер обладает мощнейшей в Солнечной системе (после Солнца) магнитосферой. Его магнитное поле в 14 раз сильнее земного, что обеспечивает дополнительную защиту как собственным спутникам, так и внутренней части Солнечной системы.
В начале декабря группа антипрививочников под названием Crazymothers разместила на своих страницах в Twitter и Instagram следующее обращение:
«Дорогие СМИ, пожалуйста, прекратите использовать термин «антипрививочники». Это унизительно, провокационнно и маргинализирует как самих женщин, так и их переживания. Это пренебрежительно, упрощенно, крайне оскорбительно и в целом ложно. Мы вежливо просим, чтобы вы называли нас «Осведомленные о риске вакцин».
Пользователи с энтузиазмом откликнулись на этот призыв. Они немедленно отметили, что если бы участники группы действительно осознавали риск вакцин, который крайне мал и не включает, например, аутизм (хотя об этом можно прочитать на сайте группы), они бы не возражали против вакцинации. Тем более, если сравнить опасности вакцинации и отказа от нее: смертельно заболевание ребенка и риск заразить окружающих.
Например, вспышка кори в Демократической Республике Конго за последний год повлекла 233 337 случаев заболевания и 4723 смерти, причем почти 90 % умерших – дети до 5 лет.
Поэтому предложение Crazymothers называть их «осведомленными о риске» вызвало у читателей поток собственных идей и альтернативных названий. В их числе:
- энтузиасты чумы,
- медицински неграмотные клоуны-убийцы,
- убийцы детей,
- биотеррористы,
- сумасшедшие безумцы,
- движимые ненавистью антинаучные ретрограды,
- опасные невежды, настаивающие, чтобы специалисты по общественному здравоохранению потакали вашим фантазиям.
Как и следовало ожидать, на антипрививочников весь этот юмор не подействовал. Как показало исследование, проведенное в 2017 году, чтобы действительно изменить точку зрения того, кто выступает против вакцин или колеблется, лучше показать ему фото человека, потерявшего здоровье после болезни, или хотя бы счет на лечение кори.
Вспомните свои школьные уроки астрономии. Долгие годы мы были убеждены, что в нашей Солнечной системе есть девять планет. Это было так же очевидно, как то, что Земля круглая, а Солнце встает на востоке.
Но в 2006 году произошло нечто удивительное — количество планет официально сократилось до восьми. Что же стало тому причиной?
Я объясню вам, почему Плутон потерял статус планеты, и сделаю это настолько просто, что поймет даже ребенок.
Что случилось с Плутоном?
Летом 2006 года астрономы из разных стран собрались на важную встречу. Их целью было четко определить, какое небесное тело можно считать планетой Солнечной системы. Для этого они установили три главных правила. Давайте проверим, соответствует ли им Плутон.
Правило первое: вращение вокруг Солнца
С этим у Плутона все в порядке — он действительно вращается вокруг нашего светила. Первое правило выполняется!
Правило второе: форма тела
Планета должна быть достаточно большой и тяжелой, чтобы под действием собственной гравитации принять шарообразную форму. Плутон, хоть и маленький, но все же достаточно массивный, чтобы быть круглым. Второе правило тоже выполняется!
Правило третье: чистота орбиты
А вот здесь начинаются проблемы. За миллиарды лет своего существования планета должна либо притянуть к себе все более мелкие объекты поблизости, либо оттолкнуть их подальше. То есть "навести порядок" на своей орбите.
У Плутона с этим не сложилось. Вокруг него летает множество космических тел схожего размера. Получается, что Плутон не стал полноправным хозяином своей орбиты.
24 августа 2006 года Плутон официально перестал быть планетой.
Настоящие планеты, такие как Земля или Юпитер, за миллиарды лет своего существования либо притянули к себе, либо оттолкнули почти все крупные объекты на своей орбите (не считая спутников). Они стали "хозяевами" своих орбитальных путей. Плутон же оказался просто одним из многих объектов в поясе Койпера — области на окраине Солнечной системы, где находится множество ледяных тел.
Что же такое Плутон?
Теперь Плутон называют "карликовой планетой". Это значит, что он похож на планету (вращается вокруг Солнца и имеет форму шара), но не является полноценным "хозяином" своей орбиты. Он как младший брат больших планет — важный член Солнечной системы, но в другой весовой категории.
Теперь вы знаете, почему Плутон больше не считается планетой. Но от этого он не стал менее удивительным — ведь это целый ледяной мир с подповерхностным океаном на краю Солнечной системы.
В 1976 году мир затаил дыхание: на поверхности Марса было обнаружено нечто, напоминающее гигантское человеческое лицо. Это открытие породило множество теорий заговора и фантастических гипотез. Однако спустя четверть века наука предоставила убедительное объяснение этому феномену, раскрыв тайну, которая долгое время будоражила умы людей по всему миру.
25 июля 1976 года космический аппарат NASA "Викинг-1", исследуя поверхность Красной планеты с орбиты, сделал снимок, который вскоре стал сенсацией. На фотографии отчетливо проступали очертания, напоминающие человеческое лицо. Огромная структура, размером около трех километров в поперечнике, казалась слишком правильной, чтобы иметь естественное происхождение.
Энтузиасты и уфологи быстро подхватили эту идею. Как грибы после дождя стали появляться публикации о древней марсианской цивилизации, о посланиях, оставленных для человечества, и даже о связи между пирамидами Египта и этим марсианским "артефактом".
Научный подход
Ученые NASA с самого начала скептически отнеслись к идее искусственного происхождения "лица". Они объясняли феномен игрой света и тени, а также низким разрешением камер "Викинга-1". Однако убедить общественность было непросто: многие банально предпочитали верить в загадочные цивилизации, чем разбираться в каких-то там геологических процессах.
Точку в этом вопросе поставил орбитальный аппарат NASA Mars Global Surveyor (MGS). 8 апреля 2001 года он сделал новые, гораздо более четкие снимки той же области. Высокое разрешение камер MGS позволило увидеть, что "лицо" на самом деле является обычным выветренным холмом.
Изображения показали естественные геологические формации без каких-либо признаков искусственного происхождения. "Лицо" оказалось частью комплекса столовых гор в регионе Кидония (лат. Cydonia) — области, известной своими необычными ландшафтами.
Уроки парейдолии
История "лица на Марсе" стала классическим примером парейдолии — психологического феномена, при котором человек видит знакомые образы и формы в случайных изображениях и/или узорах. Мы эволюционировали так, чтобы с помощью глаз искать знакомые шаблоны и распознавать осмысленные образы, но порой это приводит к "обнаружению" структур там, где их на самом деле нет. По этой причине многие из нас, глядя на облака, могут увидеть в них лица, животных и даже целые сценки.
Этот случай подчеркивает важность критического мышления и научного подхода. Он также демонстрирует, как развитие технологий позволяет нам лучше исследовать и понимать окружающий мир, развенчивая мифы и предоставляя точные данные.
Заключение
"Лицо на Марсе" из загадочного артефакта превратилось в интересный урок о том, как работает наука и как устроено человеческое восприятие. Эта история напоминает нам о важности скептицизма, необходимости проверки фактов и о том, что реальность часто оказывается не менее захватывающей, чем самые смелые фантазии.
Сегодня, когда мы продолжаем исследовать Марс с помощью все более совершенных технологий, мы открываем новые, действительно удивительные факты о Красной планете. И кто знает, какие еще тайны скрывает этот загадочный мир.
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.
Как она образовалась
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.
Кусто и мировая слава
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.
Открытие 2018 года
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.
Научная ценность
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.
Перед вами изображение поверхности Титана, крупнейшего спутника Сатурна, которое было получено 14 января 2005 года с высоты около 70 километров спускаемым аппаратом Европейского космического агентства (ESA) "Гюйгенс".
В тот момент человечество впервые в истории пыталось осуществить посадку на поверхность небесного тела во внешней Солнечной системе.
"Гюйгенс" был доставлен в систему Сатурна на борту зонда NASA "Кассини", преодолев более миллиарда километров, чтобы затем погрузиться в таинственную атмосферу Титана — настолько плотную и насыщенную органическими соединениями, что она полностью скрывала поверхность сатурнианского спутника от телескопических наблюдений с Земли. Спуск на парашютах сквозь эту густую оранжевую дымку занял 2 часа 27 минут и 50 секунд, прежде чем аппарат достиг поверхности в регионе, позднее названном "Ксанаду" — в честь райского места, описанного в поэме Сэмюэля Тейлора Кольриджа "Кубла-хан".
Атмосфера Титана преподнесла ученым немало загадок. В верхних слоях (около 500 километров над поверхностью) "Гюйгенс" зафиксировал неожиданно высокие температуры — от -10 до -20 градусов Цельсия. Это поразительно тепло для мира, расположенного в десять раз дальше от Солнца, чем Земля. Одна из выдвинутых гипотез предполагает, что такой относительный "комфорт" обеспечивается гравитационным влиянием Сатурна, вызывающим приливный нагрев. Однако детали этого механизма пока остаются без объяснений.
По мере снижения температура начала резко падать. На высоте 44 километра термометры "Гюйгенса" показали уже -203 градуса. Однако к моменту посадки окружающая среда оказалась "прогретой" до -180 градусов. Этот температурный разброс остается одной из главных загадок Титана.
Но не только температурные аномалии удивили ученых. Планируя миссию, специалисты ожидали некоторую ветровую активность, но реальность превзошла все прогнозы. На высоте 120 километров "Гюйгенс" попал в мощный воздушный поток, движущийся со скоростью 430 километров в час. Из-за этого аппарат был отброшен на несколько километров на восток от изначально запланированного места посадки.
После успешной посадки "Гюйгенс" проработал 90 минут, передав первые в истории изображения поверхности Титана крупным планом, подробные данные о составе атмосферы и обнаружил свидетельства эрозионных процессов. Анализ собранных данных показал, что поверхность в районе "Ксанаду" состоит из водяного льда и углеводородных соединений, напоминая по консистенции влажный песок или глину.
Эти открытия, вкупе с данными орбитального аппарата "Кассини", позволили создать комплексную картину Титана — мира, удивительно похожего на древнюю Землю, но с принципиально иной химией. Кроме того, собранные данные активно используются при планировании миссии NASA Dragonfly, в рамках которой в 2028 году на Титан будет отправлен восьмироторный дрон.
Суть эффекта относительно проста. Если разогреть металлическую поверхность и капнуть на нее водой, то произойдет пшик, и капля испарится. Однако если сильно разогреть поверхность, то вместо испарения капля начнет непрерывно бегать по поверхности металла.
Причина такого поведения относительно проста. Если поверхность металла действительно сильно разогрета, то между каплей и металлом мгновенно испаряется небольшой слой воды и создается паровая прослойка. Эта прослойка изолирует каплю от металла, позволяя ей, во-первых, долго не испаряться ввиду отсутствия прямого контакта, а также собираться в почти идеальный шарик, поскольку молекулы воды притягиваются только друг другом, и отсутствуют силы межмолекулярного притяжения со стороны металла.
Но в целом запомним главное. Некоторые предметы являются настолько горячими, что не могут охладиться, создавая вокруг себя изолирующую паровую прослойку. В этом и заключается суть эффекта.
Существует еще красивая демонстрация. Если шарик сильно нагреть и опустить в воду, то вокруг шарика образуется и удерживается паровой пузырь.
Эффект Лейденфроста: разогретый шар в воде
В определенный момент шар остывает, и паровая прослойка практически 'взрывается' кипением.
Также данный эффект позволяет совершать физикам буквально безумные опыты! Вот на видео молодой человек открытой рукой расплескивает жидкий металл.
Эффект Лейденфроста: рука + струя металла
Вот на видео молодой человек сует руку в расплавленный свинец.
Эффект Лейденфроста: рука + жидкий свинец
+ А вот на видео молодой человек сует руку в жидкий азот.
Эффект Лейденфроста: рука + жидкий азот
Во всех случаях здоровье этих людей защищает образующаяся вокруг кожи воздушная прослойка, возникающая из-за великого и могучего эффекта Лейденфроста.
Убедительная просьба! Не повторяйте эти опыты без соответствующей подготовки! А если уж решитесь повторять - включите заранее запись видео! :)
Ремейк моего исторически первого поста на Капибаре. Первого после "Тест - Тест" и прочих несодержательных. К сожалению, многие из нас потеряли свои первые посты в багах альфа-теста, однако жертвы должны были быть принесены.
Таксономия - увлекательная наука, изучающая родственные связи между различными живыми существами. Именно благодаря ей мы можем с полным основанием утверждать, что птицы являются динозаврами, несмотря на продолжающиеся дискуссии в некоторых онлайн-сообществах. Давайте же разберемся, почему птицы - это действительно динозавры, и как мы сами, по сути, являемся всего лишь глорифицированными двоякодышащими рыбами.
Термин "таксономия" обычно используется в качестве сокращения для линнеевской систематики, названной в честь великого шведского естествоиспытателя Карла Линнея и его эпохального труда "Systema Naturae", вышедшего в 1735 году. Основная идея Линнея заключалась в разделении всего многообразия природы на небольшие группы. Примечательно, что изначально он включал в свою систему даже минералы, но современные биологи постепенно отошли от этой практики, сосредоточившись на живых организмах. Тем не менее, многие элементы линнеевской таксономии, такие как бинарная номенклатура с родовыми и видовыми названиями (например, Velociraptor mongolensis, где Velociraptor - род, а mongolensis - видовой эпитет), используются и по сей день, создавая основу для работы современных систематиков.
Velociraptor mongolensis
Начнем с самого масштабного уровня - доменов, которые можно считать своего рода "супер-царствами". Бактерии и археи представляют собой отдельные домены одноклеточных организмов, в то время как все остальные знакомые нам живые существа, включая животных, растения и грибы, относятся к домену эукариот. Эти крупнейшие группы выделяются на основании фундаментальных различий в строении клеток. К примеру, отличительной чертой эукариот является наличие митохондрий - клеточных органелл, которые, согласно теории симбиогенеза, произошли от некогда независимых бактерий, поселившихся внутри других клеток в далеком прошлом.
Спускаясь на следующий уровень иерархии, мы приходим к царствам - скажем, царству животных, которое объединяет всех представителей животного мира, но исключает растения и грибы. При этом важно понимать, что, несмотря на все их разнообразие, животные остаются эукариотами и принадлежат к родительскому домену Eukaryota.
Продолжая двигаться вглубь систематики, мы можем обратить внимание на тип хордовых (Chordata) - группу, включающую в себя не только привычных нам позвоночных животных, но и их ближайших родственников, таких как оболочники и ланцетники. Хотя внешне эти существа могут показаться весьма далекими от позвоночных, их объединяет наличие четырех ключевых признаков, по крайней мере, на определенных стадиях жизненного цикла. Во-первых, это жаберные щели - отверстия в глотке, хорошо заметные у рыб и некоторых примитивных позвоночных вроде миног. Во-вторых, хорда - упругий стержень, обеспечивающий опору для тела и расположенный над кишечной трубкой. В-третьих, полая нервная трубка, представляющая собой зачаток центральной нервной системы. И наконец, в-четвертых - постанальный хвост, то есть хвостовой отдел тела, расположенный позади анального отверстия. Именно поэтому, кстати, рыбы испражняются не самым кончиком хвоста, в отличие от многих насекомых и других беспозвоночных.
Важно отметить, что хордовые не обязательно сохраняют все эти признаки во взрослом состоянии. Так, у оболочников они проявляются только на личиночной стадии, после чего во многом утрачиваются, когда взрослые особи переходят к сидячему образу жизни и питанию путем фильтрации. Даже у высших позвоночных, таких как четвероногие (наземные позвоночные), хвост может редуцироваться в ходе эволюции. Мы, люди, и лягушки - хорошие тому примеры. Однако у эмбрионов и зародышей этих животных по-прежнему закладываются все ключевые хордовые структуры, указывая на их эволюционное происхождение.
Дальнейшее подразделение хордовых приводит нас к классам - скажем, к рептилиям, которых объединяет присутствие рогового покрова, сбрасываемого при линьке. У змей и ящериц этот процесс может быть довольно заметным, когда сразу отторгаются крупные фрагменты или даже целиком вся "рубашка" из ороговевшей кожи. А вот крокодилы и черепахи теряют роговые чешуи более равномерно и постепенно, по одной. Другой общей чертой рептилий является выделение в качестве конечного продукта азотистого обмена мочевой кислоты, а не мочевины. Связано это с необходимостью экономить воду в наземных условиях - не зря белые составляющие помета рептилий и птиц представляют собой как раз кристаллы мочевой кислоты.
И вот тут мы подходим к главной теме нашего разговора - птицам. Да-да, птицы определенно относятся к рептилиям, поскольку полностью соответствуют ключевым признакам данного класса. Их перья, состоящие из того же белка бета-кератина, что и чешуи рептилий, регулярно сменяются в процессе линьки. Продуктом азотистого обмена у птиц также служит мочевая кислота. Единственное существенное эволюционное новшество птиц по сравнению с другими рептилиями - это некоторые особенности строения черепа, но они носят скорее количественный, нежели качественный характер.
Итак, птицы - это рептилии. Но какие именно рептилии? Конечно же, динозавры! В пользу этого говорит множество признаков: от перфорированного вертлужного отверстия в тазовом поясе (уникальная особенность, свойственная как птицам, так и динозаврам) до таких деталей скелета, как вилочка (сросшиеся ключицы) и полые кости. При построении филогенетических схем родства между организмами ученые как раз и опираются на такие общие признаки, указывающие на происхождение от единого предка.
Возьмем, к примеру, ящериц. Для них характерен целый ряд уникальных особенностей: сбрасывание кожи крупными фрагментами или цельной "рубашкой", черепицеобразное наползание роговых чешуй (в отличие от обычного расположения у крокодилов), наличие небольшого отверстия в плечевой кости. Каждый из этих признаков по отдельности может встречаться и у других групп рептилий или даже у более далеких родственников. Но их уникальное сочетание однозначно указывает на то, что все ящерицы унаследовали данные черты от общего предкового вида и потому состоят в близком родстве.
Змий-танкист
Аналогичным образом на основании набора признаков можно выстраивать филогенетические деревья для самых неожиданных групп объектов. В качестве забавного примера давайте рассмотрим различные виды лепешек! Для 25 разновидностей этой выпечки, от мексиканских тортилий до индийских чапати, был составлен список ключевых параметров, учитывающий особенности ингредиентов, способа приготовления и конечных свойств продукта. Загрузив эти данные в специальную компьютерную программу для филогенетического анализа, можно получить наглядные эволюционные древа, отражающие родственные связи между лепешками. Конечно, в отличие от живых организмов, лепешки не эволюционируют и не наследуют свои признаки, но данный мысленный эксперимент прекрасно иллюстрирует саму суть работы современных систематиков.
Важно понимать, что реальные филогенетические деревья, построенные для живых существ, всегда содержат некоторую долю неопределенности. Любое из них представляет собой не конечную истину в последней инстанции, а научную гипотезу, основанную на анализе доступных признаков. Добавление новых данных или изменение акцентов при выборе ключевых особенностей организмов способно привести к перестройке дерева. Более того, зачастую ученым приходится работать не с самими организмами, а лишь с их окаменелыми фрагментами, что вносит дополнительные сложности в анализ. К счастью, постепенно развиваются методы тонкого статистического анализа, позволяющие находить наиболее обоснованные и устойчивые варианты филогенетических гипотез.
Отдельного упоминания заслуживает проблема биологической концепции вида. На первый взгляд может показаться, что палеонтологам в этом отношении живется намного проще, чем специалистам по современной флоре и фауне. В самом деле, если между двумя ископаемыми популяциями пролегают миллионы лет, то решение об их видовой самостоятельности напрашивается само собой. Однако в случае с рецентными организмами граница между видами зачастую оказывается весьма размытой, особенно когда мы имеем дело с близкородственными формами, способными давать плодовитое гибридное потомство. Великолепный пример таких генетически близких, но фенотипически контрастных групп - это славки, небольшие певчие птицы. Выраженные вариации окраски оперения в пределах данного комплекса видов определяются буквально несколькими генами. И хотя внешне эти птицы выглядят по-разному, они свободно скрещиваются между собой, производя потомков с промежуточными признаками. Так кого же из них считать самостоятельными видами? Однозначного ответа современная биология дать не может.
Путеводитель по славкам от Princeton University press
Путеводитель по славкам от Princeton University press
Путеводитель по славкам от Princeton University press
Путеводитель по славкам от Princeton University press
Путеводитель по славкам от Princeton University press
Путеводитель по славкам от Princeton University press
Путеводитель по славкам от Princeton University press
Путеводитель по славкам от Princeton University press
Таким образом, организмы не делятся на виды раз и навсегда данным от природы способом. Это люди проводят между ними границы, руководствуясь теми или иными соображениями. Поэтому любая классификация живого носит во многом условный характер и меняется со временем по мере развития науки. Яркий пример - судьба таксона Troodon, знаменитого динозавра, воспетого в популярных книгах и мультфильмах. Увы, на поверку оказалось, что род этот изначально описан исключительно по зубам, которые сами по себе мало что говорят о своих обладателях. И теперь палеонтологи предпочитают использовать название Stenonychosaurus для ящеротазовых динозавров данной группы, поскольку этот таксон, в отличие от проблематичного Troodon, основан на диагностичном костном материале.
Реконструкция общего вида скелета Stenonychosaurus
Или вот еще один любопытный пример - знаменитый ужасный волк (Canis dirus), истребленный людьми в конце последнего ледникового периода. Традиционно этого гигантского хищника принято считать близким родственником серого волка из-за сходства в строении черепа и зубов.
Однако недавний генетический анализ показал, что ужасные волки представляют собой глубоко обособленную линию псовых, довольно рано отделившуюся от общего ствола данного семейства. Получается, перед нами яркий случай конвергентной эволюции, при которой неродственные организмы независимо приобретают сходные приспособительные черты.
Подобные открытия наглядно демонстрируют, сколь непростым и захватывающим делом является реконструкция филогенетических связей между организмами. Это постоянный вызов для ума, требующий кропотливой работы и готовности пересматривать, казалось бы, незыблемые представления. Но именно так и развивается наука - через поиск истины, через проверку смелых гипотез и их постепенное уточнение.
И давайте никогда не забывать: какими бы разными ни казались нам живые существа, населяющие Землю, все мы произошли от единого корня и потому связаны незримыми, но неразрывными узами родства. Царственные секвойи и причудливые орхидеи, грозные львы и трудолюбивые муравьи, стремительные стрижи и мудрые дельфины - все мы одна большая семья, плоды многовекового эволюционного древа, корни которого уходят в глубины древнейших океанов. И осознание этого всеобщего родства способно, как мне кажется, сделать наш мир немного добрее и человечнее.
В ближайшие месяцы до сентября 2024 года ожидается весьма редкое астрономическое явление - вспышка новой звезды в системе T Coronae Borealis (T CrB), расположенной на расстоянии 3000 световых лет от Земли. Согласно прогнозам, система переживет вспышку новой, в результате чего ее яркость станет доступной для наблюдения невооруженным глазом. Столь нечастое событие, последний раз зафиксированное в 1946 году, временно повысит видимую яркость системы до уровня Полярной звезды, предоставив уникальную возможность для наблюдений.
Данное редкое небесное явление обещает осветить наши небеса в ближайшее время вспышкой новой звезды в системе T Coronae Borealis, что станет поистине беспрецедентным событием.
Обычно невидимая невооруженным глазом тусклая система звездной величины +10, как ожидается, вспыхнет до яркости величины +2, сравнимой с Полярной звездой Полярис. Столь драматическое увеличение яркости позволит наблюдать систему T Coronae Borealis на ночном небе примерно в течение недели, после чего она потускнеет, и ее следующее появление в подобном великолепии может не произойти еще 80 лет.
Возможность наблюдать вспышку новой в T Coronae Borealis представляет собой уникальную возможность для изучения, способную привлечь внимание не только специалистов в области астрофизики, но и всех любителей наблюдения ночного неба. Благодаря высокой яркости, даже жители городских районов, обычно страдающих от светового загрязнения, смогут увидеть это небесное явление.
Грядущая вспышка новой в системе T Coronae Borealis объясняется тем, что она является двойной системой, состоящей из белого карлика и красного гиганта. Уникальное взаимодействие между этими небесными телами приводит к накоплению вещества на поверхности белого карлика, в конечном итоге инициируя термоядерную реакцию, наблюдаемую с Земли как вспышка новой звезды.
Данное событие предоставляет редкую возможность наблюдения ночного неба и дает бесценные сведения о жизненных циклах звезд и управляющих ими процессах.
Джонатан Блейзек, доцент физики Северо-Восточного университета, подчеркивает важность подобных явлений как для любителей астрономии, так и для астрофизического сообщества. Он поясняет, что вспышка новой в системе T Coronae Borealis является наглядным примером переноса массы в двойных звездных системах, приводящего к взрывным результатам, процесса, имеющего центральное значение для понимания таких космических событий, как сверхновые.
Сверхновые, особенно типа 1а, играют ключевую роль в исследовании Вселенной, предоставляя стандартизированную меру яркости, помогающую в ее изучении.
"Эта повторяющаяся новая является одной из пяти в нашей галактике", - отмечает Лорен Перкинс из Центра космических полетов NASA Маршалл.
"Это происходит потому, что T Coronae Borealis представляет собой двойную систему, состоящую из белого карлика и красного гиганта. Звезды находятся достаточно близко друг к другу, чтобы по мере нестабильности красного гиганта, вызванной повышением температуры и давления, приводящей к выбросу его внешних слоев, белый карлик собирал это вещество на своей поверхности. В конечном итоге мелкая плотная атмосфера белого карлика нагревается настолько, что вызывает неконтролируемую термоядерную реакцию, которая и порождает наблюдаемую с Земли вспышку новой звезды".
На самом краю нашей Солнечной системы, там, где солнечный свет становится едва различимым, предположительно существует гигантская сферическая область, заполненная триллионами ледяных тел. Это загадочное образование получило название "облако О́орта" в честь нидерландского астронома Яна Оорта, который в 1950 году теоретически обосновал его существование.
Парадокс этого космического образования заключается в том, что мы не можем увидеть его напрямую. Находясь на расстоянии от 2 000 до 100 000 астрономических единиц от Солнца (одна а.е. — среднее расстояние между Землей и Солнцем, около 150 миллионов километров), объекты облака Оорта слишком малы и тусклы для современных телескопов. Однако все же существуют весьма убедительные доказательства существования этой структуры.
Таинственная сферическая область
Главным доказательством существования облака служат долгопериодические кометы. Эти космические странники появляются из самых дальних уголков Солнечной системы, двигаясь по сильно вытянутым эллиптическим орбитам. Математический анализ их траекторий указывает на существование общего источника – сферического резервуара ледяных тел на границе гравитационного влияния Солнца.
Дополнительным аргументом служит тот факт, что химический состав этих комет удивительно схож между собой – они содержат похожие пропорции водяного льда, замерзших газов и пыли, что указывает на их формирование в одних и тех же условиях, которые могут царить на окраинах Солнечной системы.
Температура в этой области космоса приближается к абсолютному нулю – около -220 градусов Цельсия. В таких условиях даже газы превращаются в лед, формируя своеобразные "грязные снежки" из замерзшей воды, метана, углекислого газа и космической пыли. По оценкам ученых, общая масса всех объектов облака Оорта может составлять от одной до десяти масс Земли.
Современные компьютерные модели показывают, что облако Оорта могло сформироваться на ранних этапах развития Солнечной системы. Гравитационное влияние молодых планет-гигантов выбросило значительную часть протопланетного вещества на колоссальные расстояния от центра системы. На таком удалении гравитация Солнца становится очень слабой, и объекты начинают сильнее реагировать на гравитационное воздействие проходящих мимо звезд и галактического центра. Эти внешние силы за миллиарды лет "перетасовали" орбиты ледяных тел во всех возможных направлениях, постепенно превратив дискообразное скопление в сферическую оболочку. Это объясняет уникальную форму облака Оорта, отличающую его от плоского диска, в котором расположены планеты и астероиды Солнечной системы.
Изучение облака Оорта важно не только для понимания эволюции нашей планетной системы. Некоторые ученые предполагают, что именно кометы из этого резервуара могли доставить на молодую Землю значительную часть воды и органических соединений, необходимых для зарождения жизни.
Представьте себе мир без кислорода. Мир, где невозможно дышать, где нет голубого неба, где жизнь, какой мы ее знаем, просто не может существовать. Именно такой была наша планета на заре своего существования. Но как же Земля превратилась в цветущий оазис жизни, который мы видим сегодня? Ответ кроется в удивительной истории о крошечных существах, которые произвели революцию планетарного масштаба.
Около 4,54 миллиарда лет назад, когда наша планета только сформировалась, ее атмосфера разительно отличалась от современной. В ней не было кислорода, пригодного для дыхания. Этот период, названный археем, длился почти половину истории Земли.
Атмосфера раннего архея состояла в основном из азота, углекислого газа и метана. Океаны были насыщены железом, которое в отсутствие кислорода оставалось растворенным в воде. Если бы мы могли путешествовать во времени и посетить Землю той эпохи, нам бы пришлось надеть скафандр – дышать там было нечем!
Появление первых "кислородных фабрик"
Но вот на сцену выходят настоящие звезды нашей истории – цианобактерии. Эти микроскопические организмы совершили колоссальный переворот в истории планеты, начав производить кислород путем фотосинтеза.
Фотосинтез – это удивительный процесс, в ходе которого организмы используют энергию солнечного света для превращения углекислого газа и воды в сахар, высвобождая при этом кислород как побочный продукт. Сегодня мы воспринимаем это явление как должное, но задумайтесь: цианобактерии фактически изобрели способ получать энергию из солнечного света! Это было не менее революционно, чем если бы мы сегодня научились получать энергию из межзвездного вакуума.
Великое окисление: планета меняет лицо
Примерно 2,4 миллиарда лет назад произошло то, что ученые называют "Кислородной революцией" (Великим окислением). Количество кислорода в атмосфере начало стремительно расти, что привело к глобальным изменениям на планете.
Представьте себе, как растворенное в океанах железо начало окисляться и выпадать в осадок, формируя гигантские залежи железной руды, которые мы разрабатываем сегодня. Небо из тусклого красновато-оранжевого стало постепенно приобретать привычный нам голубой оттенок. А жизнь... жизнь получила мощнейший толчок к развитию.
Кислород, который для анаэробных организмов того времени был настоящим ядом, открыл дорогу эволюции сложных форм жизни. Появление кислородного дыхания позволило организмам получать энергию гораздо эффективнее, что в итоге проложило путь к появлению многоклеточных форм жизни и, в конечном счете, к возникновению человека.
Несмотря на всю важность этого события, ученые до сих пор не могут точно сказать, что именно послужило триггером для начала массового производства кислорода цианобактериями. Почему эти микроорганизмы вдруг начали вырабатывать кислород в таких количествах? Что заставило их объединиться в колонии, положив начало эволюции многоклеточных организмов?
Эти вопросы по-прежнему вызывают оживленные дискуссии в научном сообществе. Одни исследователи связывают это явление с изменениями в геологической активности планеты. Другие полагают, что ключевую роль сыграли генетические мутации в самих бактериях. Третьи видят причину в сложном взаимодействии множества факторов, включая изменения климата и химического состава океанов.
Кислород как космический детектив
Опыт нашей планеты подсказывает нам, что присутствие значительного количества кислорода в атмосфере небесного тела может быть признаком его обитаемости. Именно поэтому кислород считается одним из важнейших биомаркеров при поиске жизни во Вселенной.
Когда астрономы изучают атмосферы далеких экзопланет, они в первую очередь ищут следы кислорода. Обнаружение этого элемента в достаточно высокой концентрации может стать первым шагом к величайшему открытию в истории человечества – обнаружению внеземной жизни.
Уроки прошлого для будущего
История кислородной революции на Земле – это не просто рассказ о далеком прошлом. Это урок о том, как микроскопические организмы могут изменить целую планету. Это напоминание о хрупкости и взаимосвязанности экосистем. И, наконец, это предупреждение о том, как радикально может измениться окружающая среда под влиянием живых организмов – урок, который особенно актуален сегодня, когда мы сталкиваемся с проблемами изменения климата и загрязнения окружающей среды.
Так что в следующий раз, когда вы сделаете глубокий вдох, вспомните о тех древних цианобактериях, которые подарили нам этот бесценный кислород, и о том, какой долгий путь прошла наша планета, чтобы стать тем домом, который мы знаем и любим.
Закрываем ещё один долгострой почти годовой давности.
Вопреки распространенному мнению, не в океанских глубинах, а на суше берут начало морские монстры. Многие виды, после того как первые животные вышли на сушу примерно 400 миллионов лет назад, обратно мигрировали в водную среду и зачастую занимали там доминирующие позиции в пищевых цепях.
Ярким примером успешного возвращения в океан служат ихтиозавры. Освоив океан 250 миллионов лет назад, потомки наземных рептилий продемонстрировали впечатляющуюадаптивную радиацию*. В ходе эволюции возникли как гигантские хищники верхнего трофического уровня, так и стремительные виды-жертвы, заполнившие различные экологические ниши.
Шонизавры (Shonisaurus Popularis) охотятся на кальмаров - Марк Уиттон
Многочисленные группы позвоночных - плезиозавры, плиозавры, мозазавры - прошли аналогичный путь.
Среди вторично-водных животных киты занимают особое положение. С этимологией названия данной группы (Cetation), переводящейся как "большой морской монстр", контрастирует современное восприятие китов как величественных морских созданий.
В результате падения астероида размером с Эверест 66 миллионов лет назад произошло масштабное вымирание, уничтожившее около 75% всех видов. Среди наиболее известных жертв катастрофы числятся не только нептичьи динозавры. В воздушном пространстве исчезли птерозавры - первые позвоночные, научившиеся летать. В океанских глубинах прервалось почти 200-миллионное господство крупных морских рептилий - мозазавров и плезиозавров.
Мозазавр охотится на плезиозавра - James Kuether
Массовое вымирание освободило экологические ниши для новых групп животных. Древнейшие киты, известные как археоцеты, кардинально отличались от последующих глубоководных потомков с плавниками. Примечательно родство китообразных с современными копытными - оленями, свиньями и бегемотами.
Древнейший известный представитель китообразных - пакицет, обитавший 50 миллионов лет назад на территории современного Пакистана. У пакицета сохранялись четыре полноценные конечности с небольшими копытными фалангами. Длина тела составляла 120-150 см, что сопоставимо с размерами волка. Считающийся базальным, или примитивным, членом китовой линии, пакицет вел наземный образ жизни, лишь иногда заходя в воду для охоты на рыбу. О принадлежности пакицета к китообразным свидетельствует уникальная особенность строения черепа -слуховая булла**, характерная для всех китообразных и обеспечивающая эффективный подводный слух и эхолокацию.
Пакицет - Рис Мейеркорт
Следующим своеобразным шагом в эволюции китов был амбулоцет, еще один переходный вид, появившийся 48 миллионов лет назад. Его тоже нашли в Пакистане, как и пакицета. Многие ранние киты произошли из этого региона, поскольку когда-то здесь располагался древний океан под названием Тетис. Интересно, что из-за тектонических сдвигов, вследствие которых это море обмелело, окаменелости древних китообразных можно найти повсюду: и в сердце пустыни и на горных вершинах.
Амбулоцет - Хулио Ласерда
Среди этих окаменелостей амбулоцет демонстрирует множество адаптаций, которые делали его гораздо более приспособленным к морской среде, при этом сохраняя функциональные конечности. Амбулоцет был гораздо более неуклюжим на суше, чем его предшественники. Это объясняется тем, что его ноги стали короче и компактнее, напоминая конечности современных речных выдр. В результате этих изменений амбулоцет первым среди китов выработал характерную технику плавания посредством выгибания тела вверх-вниз, которая позже станет определяющей для всех полностью водных китообразных.
Амбулоцет - Р.Дж. Палмер
При длине 3-3,7м амбулоцетус мог охотиться на гораздо более крупную добычу. Его обтекаемое тело, удлиненная морда и высоко расположенные глаза позволяют предположить, что он мог охотиться из засады, подобно крокодиловым. Кроме того, они представляют собой первых китов, которые вышли в океан, хотя их ареал ограничивался прибрежными регионами, пока более поздние виды не расширили его дальше.
Будь то из-за обильной пищи, меньшей конкуренции или сочетания обоих факторов, переход в водную среду у этих китообразных прошел исключительно успешно. Они начали занимать экологические ниши, оставшиеся вакантными после давно вымерших морских рептилий. Поэтому за относительно короткий промежуток времени эти животные начали быстро развивать черты, которые все больше и больше приближали их к полностью водному образу жизни.
47 миллионов лет назад древние киты начали осваивать открытый океан — впервые китообразные были обнаружены за пределами Индийского субконтинента. У других представителей стали проявляться признаки раннего развития дыхала, поскольку ноздри постепенно смещались к верхней части головы. К 46 миллионам лет назад первые киты пересекли Атлантический океан. Некоторые начали развивать хвостовые плавники. Однако их образ жизни ещё не стал полностью водным — данные, полученные при изучении останков, свидетельствуют о том, что они выходили на сушу, чтобы размножаться.
Джорджиацет, взрослая особь и детёныш - Рисунок Марка Уиттона
Лишь 40 миллионов лет назад полностью водные киты начали бороздить океаны. Базилозавриды стали крупнейшими из них, а базилозавр - самым крупным видом в этом семействе.
Базилозавр, взрослая особь и детёныш - @SUNSP0T_
Больше не сдерживаемые ограничениями наземной среды обитания в плане размера и испытываемых нагрузок, древние киты достигли поистине колоссальных размеров. Базилозавр был устроен совершенно иначе, чем современные виды — тело отличалось стройностью и змеевидностью. По длине он достигал размеров кашалота — около 18 метров.
Помимо уникального строения тела, базилозавр обладал весьма примитивным черепом, больше напоминавшим наземных хищников, нежели современных водных млекопитающих.
Черепа базилозавра и адского кабана (энтелодона)
Любопытно, что многие их адаптации также схожи с доисторическими рептилиями, что даже привело к тому, что ранние палеонтологи ошибочно классифицировали базилозавра как морскую рептилию, присвоив вводящее в заблуждение название «царь-ящер».
Черепа мозазавра и базилозавра.
Хотя «ящеричья» часть названия была явной ошибкой, «царская» характеризовала его весьма точно.
Базилозавр стал одним из первых настоящих суперхищников среди китов, охотясь на крупную рыбу, акул и даже сородичей-базилозавридов, таких как 5-метровый дорудон, останки которого нередко оказываются пожёванными другими змееподомными китами. Господство базилозавридов ознаменовало расцвет археоцетов, но продлилось недолго.
Дорудон - Давид Арруда
Около 34 миллионов лет назад эоцен-олигоценовое вымирание привело к резкому падению глобальных температур. Климатические изменения положили конец эпохе базилозавридов и заложили основу для возникновения современных китов.
В отличие от археоцетов, живших до них, неоцеты или новые киты были лучше приспособлены к изменяющемуся миру. Современные китообразные делятся на две группы: усатые киты (мистицеты) и зубатые киты (одонтоцеты). Это разделение определяет не только их рацион и охотничьи стратегии, но и весь образ жизни.
Начнем с мистицетов. Сегодня эти животные известны несколькими особенностями. Одна из них — китовый ус, состоящий из тех же волокон, что и человеческие волосы. Они используют эти гигантские щетки для фильтрации огромных роев криля.
Горбатый кит у побережья Колумбии. - Cr. Whale and Dolphin Conservation, Facebook
Также они знамениты своими колоссальными размерами, что делает их крупнейшими животными за всю историю Земли.
Однако вначале их размеры были куда более скромными. Ранние усатые киты достигали всего 3-4,5 метров в длину, что сопоставимо с размерами современных дельфинов. Одна из причин таких ограниченных размеров заключалась в том, что у них еще не развился китовый ус, который впоследствии стал определяющей чертой их потомков.
Иллюстрация различных видов китов рода Coronodon. - Роберт Боссенекер
Интересно, что хотя все мистицеты сегодня беззубые, они сохраняют связь со своим зубастым прошлым — у них развиваются зубы в утробе, но они исчезают еще до рождения.
Морфология зубов ископаемых и современных китообразных. (A) 3D-модель зуба базилозаврида Zygorhiza kochii, (B) Фотография зуба вымершего усатого кита Llanocetus dentricrenatus, (C) Фотография зуба вымершего усатого кита Fucaia buelli, (D) 3D-модель зуба вымершего усатого кита Aetiocetus cotylalveus. Масштаб 10мм. (E) Зачатки зубов у зародыша горбатого кита (Megaptera novaeangliae) длиной около 115 см. - Decoupling Tooth Loss from the Evolution of Baleen in Whales.
Эта эволюционная перестройка совпала с кардинальными изменениями окружающей среды в период олигоцена. Похолодание климата привело к формированию массивных полярных ледяных шапок, особенно в Антарктике. Океанская циркуляция преобразилась, создав мощные конвейерные потоки холодной воды, богатой питательными веществами.
Потоки спровоцировали взрыв популяций планктона в освещенных солнцем слоях моря. Размножение планктона увеличило численность криля и других мелких организмов. Изобилие планктона в океане открыло возможность для развития у некоторых китов способности к фильтрационному питанию большими объемами.
Ранние киты охотились на рыбу и кальмаров, но быстро адаптировались. 3-метровый этиоцет прекрасно иллюстрирует переходную фазу между древними и беззубыми китами. Ископаемые свидетельства показывают наличие и зубов и китового уса, которым он всасывал добычу - своеобразная ранняя версия фильтрации пищи у современных представителей этого подотряда.
Этиоцет - Нобу Томура
Постепенная эволюция подготовила почву для появления современных морских гигантов. К миоценовой эпохе (10-5 миллионов лет назад) Земля стала ещё холоднее, что привело к взрывному росту популяций криля и планктона.
Усатые киты, благодаря своим высокоэффективным пластинам китового уса, теперь могли фильтровать огромные объемы мелких организмов, прикладывая минимальные усилия. Так их тела достигли максимальных биологически возможных размеров.
Появились массивные животные: горбачи, финвалы, гренландские киты с китовым усом до 4 метров длиной. Самый крупный — синий кит — одним глотком поглощает до 80 тысяч литров воды, фильтруя криля на 2 миллионов калорий. При длине 30 метров и весе почти 200 тонн синий кит — самое крупное животное в истории Земли.
https://www.orcaireland.org/blue-whale
Удивительно, что киты эволюционировали в гигантов лишь в последние несколько миллионов лет, что намекает на другие факторы, помимо доступности добычи, которые могли ограничивать их размеры.
Одна из теорий - это присутствие крупных океанских хищников вроде мегалодона, постоянно охотившихся на мелких усатых китов и не дававших им расти.
Гигантские акулы — не единственная угроза. Другая ветвь неоцетов — зубатые киты — стала не менее смертоносной, развив черты, которые сделали их более эффективными охотниками.
Одна из их самых замечательных адаптаций этих китов — эхолокация. Они издают щелчки и интерпретируют возвращающееся эхо с помощью специального органа, называемого дыней***.
Как оказалось, эта адаптация, подобно эволюции китового уса у мистицетов, могла быть обусловлена охлаждением океанов. Холодные воды стали мутными из-за увеличившегося содержания микроорганизмов, а изменения солености понизили растворяющие свойства морской воды, ввиду чего те вещества, которые при тёплом климате растворялись без остатка, теперь образовывали взвесь и делали воду ещё более мутной.
Зрение стало менее полезным, зубатые киты стали больше полагаться на слух. Ввиду этого они стали погружаться глубже, куда не попадает солнечный свет, открывая новые охотничьи угодья.
Некоторые виды, такие как клюворылые киты, могут достигать глубин почти 3000 метров. Другие, как кашалот — крупнейший зубатый хищник — специализируется на охоте на колоссальных кальмаров на глубинах более 900 метров. Мощные щелчки не только обнаруживают добычу, но потенциально оглушают или дезориентируют её.
Для сравнения, громкость реактивного двигателя самолета на взлёте достигает 140 децибел, а щелчки кашалотов - до 230 децибел. Это самый громкий звук во всем животном мире. Поскольку звук лучше распространяется в водной среде, их мощные щелчки ещё более эффективны.
Другие зубатые киты, такие как косатки, являются самыми опасными хищниками в океане. Их обычно называют китами-убийцами, и их видели активно охотящимися на других представителей верхнего звена пищевой цепи, таких как большие белые акулы. Иногда они топят синих китов. Около 100 особей в антарктических широтах научились координированно поднимать волны, чтобы сбивать тюленей со льдин.
Хотя косатка сегодня является главным хищником, если оглянуться всего на 10 миллионов лет назад, существовал один зубатый кит, который был прямым конкурентом таких гигантов, как мегалодон - мелвиллов левиафан. Его название происходит от библейского левиафана и фамилии Германа Мелвилла, автора "Моби Дика". Этот кит был одним из самых грозных хищников своего времени.
Мелвинов левиафан и мегалодон - Гершель Хоффмайер
Хотя он был немного меньше мегалодона — около 17 метров, взгляд на их зубы показывает всю картину. В то время как зубы мегалодона были около 15 сантиметров в длину, зубы левиафана превышали 30 сантиметров. Для масштаба: эти зубы были размером с 2-литровую бутылку газировки - самые большие зубы среди всех известных науке когда-либо существовавших животных.
Как видите, когда дело доходит до размеров, киты практически держат все рекорды. Путь от хищников размером с волка до крупнейших морских чудовищ океана — поистине невероятная история. И это заставляет задуматься: если киты когда-нибудь вымрут, какие морские чудовища придут им на смену?
* Адаптивная радиация — адаптация родственных групп организмов к систематическим нерезким однонаправленным изменениям условий окружающей среды. ** Слуховая булла— характерный признак китообразных, особое костное образование, изолированное пазухами. У современных китов нет наружного уха, а слуховой проход, ведущий к среднему уху, или крайне сужен, или вообще отсутствует. Барабанная перепонка утолщена, неподвижна и не выполняет те функции, которые свойственны наземным животным. Их у китов берёт на себя слуховая булла. *** Дыня - акустическое жировое тело на головах зубатых китов. Играет роль акустической линзы для фокусировки звуков.
Представьте, что вы смотрите на песчинку через увеличительное стекло. Она кажется просто маленькой точкой. Но что если бы мы могли заглянуть внутрь этой песчинки, глубже, чем позволяет самый мощный микроскоп в мире? Именно здесь начинается удивительное путешествие в мир теории струн.
Согласно современной физике, наш мир состоит из крошечных частиц – электронов, кварков и других фундаментальных "кирпичиков". Это представление лежит в основе Стандартной модели – нашей самой успешной теории элементарных частиц. Однако теория струн предлагает альтернативный взгляд на устройство Вселенной. Согласно этой гипотезе (да, это именно гипотеза, несмотря на название), в основе всего лежат не частицы, а крошечные вибрирующие струны.
Эти струны настолько малы, что если бы мы увеличили атом до размеров Солнечной системы, одна струна была бы размером с небольшое дерево. Но несмотря на свои микроскопические размеры, именно эти струны создают все, что мы видим вокруг.
Каждая струна может колебаться по-разному, и характер этих колебаний определяет, какой именно частицей она проявит себя в нашем мире. Когда струна колеблется одним образом, мы наблюдаем электрон, другой тип колебаний создает фотон, третий – кварк. Получается, что вся Вселенная – это своеобразная космическая симфония, исполняемая на струнах невообразимо малого размера.
Как вообще появилась столь необычная концепция?
Дело в том, что современная физика столкнулась с серьезной проблемой. У нас есть две великие теории: общая теория относительности, которая описывает поведение больших объектов вроде планет и галактик, и квантовая механика, объясняющая мир мельчайших частиц. Но эти теории никак не хотят работать вместе. Это все равно что иметь два разных языка для описания одного мира, которые противоречат друг другу.
Теория струн пытается решить эту проблему, предлагая единый "язык" для описания всего во Вселенной. Она говорит, что все физические явления в нашей реальности – это просто разные проявления колебаний одних и тех же струн.
Правда, у этой красивой идеи есть один существенный недостаток – проверить ее экспериментально пока невозможно. Струны настолько малы, что современные технологии не позволяют их обнаружить. Поэтому многие физики относятся к теории струн скептически, считая ее скорее математическим трюком, чем реальным механизмом описания природы.
Но даже если теория струн окажется неверной, она уже подарила физикам множество полезных математических инструментов и заставила по-новому взглянуть на устройство Вселенной. Она напоминает нам, что реальность может быть гораздо удивительнее, чем мы можем себе представить.
Возможно, когда-нибудь мы создадим достаточно мощные и чувствительные приборы, чтобы проверить существование струн. А пока эта красивая гипотеза остается одной из самых элегантных попыток человечества разгадать глубочайшие тайны мироздания.
Интересный факт: кольца Сатурна настолько большие и яркие, что их видно в относительно небольшие телескопы с Земли с расстояния, превышающего миллиард километров.
20 августа 1977 года был запущен космический аппарат NASA «Вояджер-2», а 5 сентября того же года стартовал его близнец — «Вояджер-1». Изначально их главной целью было изучение планет-гигантов Солнечной системы, и с этой задачей они справились блестяще, совершив настоящую революцию в планетологии.
Сегодня оба "Вояджера" продолжают свой путь к границам нашей звездной системы. В момент написания статьи "Вояджер-1" находится на расстоянии более 24,9 миллиарда километров от Земли, а "Вояджер-2" от нашей планеты отделяют более 20,9 миллиарда километров. Для сравнения: среднее расстояние между Землей и Плутоном составляет 5,9 миллиарда километров.
Вечный путь в бесконечность
Примерно через 30 000 лет оба аппарата окончательно покинут Солнечную систему, выйдя за пределы гелиосферы, где влияние солнечного ветра и магнитного поля нашей звезды станет пренебрежимо малым. И после этого начнется бесконечное путешествие "Вояджеров" по Млечному Пути.
В условиях космического вакуума эти аппараты не подвержены коррозии, механическому износу или разрушению от воздействия атмосферы и погодных условий. Вероятность их столкновения с каким-либо объектом ничтожно мала – менее 0,0000001%, что объясняется фактом доминирования пустоты в межзвездном пространстве.
По расчетам ученых, "Вояджеры" могут путешествовать столько же, сколько будет существовать наша Галактика. Это означает, что эти рукотворные зонды, вероятно, переживут не только своих создателей, но и саму Землю, которой примерно через пять миллиардов лет предстоит встреча с расширяющейся оболочкой умирающего Солнца.
Путь к звездам
До 2030 года оба аппарата окончательно израсходуют энергию своих радиоизотопных генераторов и замолчат навсегда. Но даже после этого они продолжат свой путь через космос как безмолвные послы человечества.
На борту каждого "Вояджера" находится золотая пластинка — своеобразное послание внеземным цивилизациям. На них записаны звуки Земли (шум ветра, пение птиц, китовые песни и многое другое), приветствия на 55 языках мира, музыка разных народов и изображения, рассказывающие о жизни на нашей планете, ее природе и достижениях человечества. Защищенные от космической радиации, эти золотые пластинки способны сохранить послание земной цивилизации на протяжении миллиардов лет.
"Вояджер-1" движется в направлении звезды Глизе 445 и достигнет ее окрестностей примерно через 40 000 лет, пролетев на расстоянии около 1,6 световых лет от красного карлика. "Вояджер-2" не направляется к какой-то конкретной звезде, но в будущем его путь пересечется с некоторыми светилами. Примерно через 42 000 лет он пройдет на расстоянии 1,7 световых лет от звезды Росс 248, а через 296 000 лет окажется на расстоянии 4,3 световых лет от Сириуса — самой яркой звезды земного неба.
Эти два космических путешественника символизируют лучшее в человечестве — нашу способность мечтать, исследовать и создавать. Даже если так случится, что однажды наша цивилизация исчезнет, "Вояджеры" будут продолжать нести сквозь звездную бесконечность память о тех, кто однажды поднял глаза к небу и решил сделать невозможное возможным.
Протон — одна из самых стабильных частиц во Вселенной. Эти фундаментальные кирпичики мироздания настолько долговечны, что их теоретическое время жизни превышает возраст самой Вселенной.
Все видимое вещество, от кончика вашего носа до самых далеких галактик, построено из протонов, которые вместе с нейтронами образуют ядра атомов, окруженные электронами. За всю историю наблюдений ученые ни разу не зафиксировали самопроизвольный распад протона — настолько он стабилен.
Но действительно ли он вечен?
Сомнения в абсолютной стабильности протона породили одну из самых интригующих гипотез современной физики — идею о его возможном самопроизвольном распаде. Если этот краеугольный камень мироздания способен спонтанно распадаться, пусть даже через умопомрачительные 10^35 лет (единица и 35 нулей!), то это перевернет наши представления о фундаментальных законах природы. Ведь согласно Стандартной модели физики элементарных частиц — нашей лучшей на сегодня теории устройства микромира — протон считается абсолютно стабильной частицей, поскольку в этой теории строго выполняется закон сохранения барионного числа. Самопроизвольный распад* отдельного протона как раз и означал бы нарушение барионного числа.
*Распады протона во взаимодействиях, где рождаются другие барионы (семейство элементарных частиц), не нарушают этот закон сохранения.
Но как зафиксировать столь редкое событие?
Ученые строят гигантские подземные детекторы, заполненные тысячами тонн сверхчистой воды. В этих резервуарах триллионы триллионов протонов терпеливо ждут своего звездного часа. Сверхчувствительные датчики непрерывно следят за водой в надежде заметить вспышку света — потенциальные следы распада протона. Пока безуспешно, но поиски продолжаются с неослабевающим упорством.
Теории Великого объединения, стремящиеся объединить все фундаментальные взаимодействия в единую силу, предсказывают неизбежность распада протона. Более того, обнаружение распада протона могло бы пролить свет на одну из главных загадок космологии — почему во Вселенной так много вещества и так мало антивещества (барионная асимметрия Вселенной). Возможно, эта асимметрия возникла на заре существования космоса именно из-за разницы в распадах протонов и антипротонов.
Поэтому физики с таким упорством продолжают искать следы распада протона, несмотря на исчезающе малую вероятность этого события. Цена такого открытия неизмерима — оно откроет новую главу в понимании фундаментальных законов природы и прольет свет на тайны происхождения самой Вселенной.
Протон может оказаться не таким вечным, как мы думали, но разгадка его секретов сулит бессмертие для человеческого знания о Вселенной.
