Стоит бросить щепотку соли в воду, и она растворится за секунды. Но если капнуть масло — оно останется плавать. Почему вода ведет себя так избирательно? Секрет в полярности.
Молекула воды (H2O) — это крошечный "магнит". Кислород тянет электроны на себя сильнее, чем водород, поэтому у него появляется легкий отрицательный заряд, а у двух атомов водорода — положительный. Получается "электрический перекос": одна часть молекулы отрицательная, другая — положительная.
Эта асимметрия позволяет воде взаимодействовать с ионными соединениями и полярными молекулами — противоположно заряженные части молекулы воды притягиваются к разным ионам вещества, разрушая его структуру.
Как вода "ломает" соль
Соль (NaCl) — это соединение с кристаллической решеткой (ионной решеткой кубической формы) из положительного натрия (Na⁺) и отрицательного хлора (Cl⁻). Как только соль попадает в воду, сразу же запускается реакция:
Отрицательная часть молекул воды (кислород) притягивается к Na⁺;
Положительная часть (атомы водорода) — к Cl⁻;
Решетка разрушается, ионы растаскиваются в разные стороны.
Молекулы воды буквально отрывают ионы друг от друга и формируют вокруг каждого гидратную оболочку — слой из нескольких молекул воды, повернутых к иону противоположно заряженной частью, что препятствует их воссоединению. Так разрушается кристаллическая решетка, и ионы равномерно распределяются в объеме раствора.
Схожим образом вода связывается с полярными молекулами вроде сахаров, спиртов и кислот, образуя водородные связи.
Почему масло не растворяется?
Молекулы жиров и масел неполярные, так как состоят из длинных углеводородных цепей, где электроны распределены равномерно (отсутствуют заряженные участки). А вода, являющаяся полярной, не способна взаимодействовать с такой электрически нейтральной структурой, потому что ей просто не за что "зацепиться".
Когда масло попадает в воду, то молекулы воды "игнорируют" его, продолжая образовывать водородные связи между собой. Масло быстро вытесняется и собирается в капли на поверхности. В природе существует четкое правило: полярное растворяет полярное, неполярное растворяет неполярное.
Именно поэтому для удаления жирных загрязнений используют моющие средства — они содержат молекулы с двойной природой (амфифильные), которые могут одновременно взаимодействовать и с водой, и с жирами. У таких молекул одна часть (гидрофильная "голова") полярная и любит воду, а другая (гидрофобный "хвост") неполярная и притягивается к жирам. Когда моющее средство попадает в воду с маслом, его молекулы окружают жировые капли хвостами внутрь, а головами наружу — образуются мицеллы.
Перед вами спиральная галактика-медуза (PGC 29820) — удивительное "существо" с призрачными щупальцами из газа и звезд, удаленное примерно на 600 миллионов световых лет от нас.
Вот уже несколько сотен миллионов лет эта галактика переживает разрушительную трансформацию. Проносясь через скопление других галактик, она сталкивается с невидимым барьером — разреженным межгалактическим газом. Для галактики, движущейся с огромной скоростью, даже небольшая концентрация материи становится мощным встречным ветром, порывы которого приводят к необратимым изменениям.
Давление буквально выдувает из PGC 29820 газ и пыль, формируя характерные светящиеся шлейфы-щупальца.
Это явление, называемое "давлением набегающего потока", приводит к тому, что галактика теряет материал, необходимый для зарождения новых светил. В итоге звездообразование замедляется, а потом прекращается полностью и галактика медленно угасает.
Выдутые газ и пыль не пропадают бесследно — они обогащают межгалактическую среду тяжелыми элементами, которые появились в ходе нуклеосинтеза*. Со временем все это станет строительным материалом для следующего поколения галактик и планет, замыкая великий космический круговорот вещества.
*Нуклеосинтез — процесс образования химических элементов в звездах и при их взрывах. Углерод, кислород, железо синтезируются в недрах светил, а более тяжелые элементы (золото, уран) рождаются при катаклизмах — взрывах сверхновых и слияниях нейтронных звезд.
Изображение было получено с помощью космического телескопа NASA/ESA "Хаббл".
Ксеноботы — это синтетические организмы, представляющие собой микроскопических "роботов" из живых клеток, которые способны выполнять действия, предопределенные их создателями.
Первые ксеноботы были созданы в 2020 году учеными из Университета Тафтса (США), успешно объединившими биологию и робототехнику.
Как создают ксеноботов?
"Строительным материалом" ксеноботов являются стволовые клетки африканской когтистой лягушки (Xenopus laevis — отсюда название).
С помощью компьютерного моделирования проектируется форма будущего существа, а после вручную "складывают" клетки в заданную структуру. В итоге получаются организмы, состоящие из 500-1000 клеток, но при этом их размер не превышает одного миллиметра.
Важно отметить, что ксеноботы не похожи ни на один живущий на Земле организм или естественно функционирующий орган.
Что они умеют?
Перемещаться за счет сокращений сердечных клеток, которые используются при их создании;
Транспортировать микрочастицы;
Самоорганизовываться в группы;
Быстро восстанавливаться после повреждений (клетки регенерируют).
Примечательно, что у ксеноботов отсутствует нервная система, они не способны размножаться, а их продолжительность жизни составляет всего 7-10 дней, после чего существа распадаются на отдельные клетки, утрачивая первоначально заданный функционал.
Зачем они нужны?
Ученые считают, что в обозримом будущем ксеноботы найдут применение в таких областях, как:
Медицина. Крошечные существа будут доставлять лекарства к конкретным органам для минимизации побочных эффектов, очищать сосуды от бляшек и ускорять регенерацию тканей.
Экология. Ксеноботы будут собирать микропластик в водоемах и очищать их от токсинов.
Фундаментальная наука. Ксеноботы — прекрасная модель для изучения морфогенеза (откуда клетки "знают", какую часть тела им сформировать).
Ксеноботы — пример программируемой формы жизни: их поведение задается не генами, а формой, составом и желанием создателей. Они совершенно безопасны для окружающей среды (не оставляют следов, являясь биоразлагаемыми) и способны работать там, где наша техника бессильна (например, внутри тела).
Сейчас ученые стремятся создать устойчивых ксеноботов из клеток других видов, включая человека. Параллельно они пытаются "обучать" их сложным задачам и продлевать им жизнь.
В 2020 году австралийский радиотелескоп ASKAP зафиксировал странный сигнал ASKAP J173608.2-321635, источник которого скрывался в направлении центра Млечного Пути. Сначала казалось, что это рядовое явление, так как космос полон радиоисточников: пульсары, квазары, остатки сверхновых.
Однако чем больше данных накапливалось, тем очевиднее становилось, что "нечто", породившее сигнал ASKAP J173608.2-321635, не похоже ни на что известное науке.
Космический хаос
Космические источники излучения обычно предсказуемы. У каждого типа объектов есть свой "почерк". Например:
Пульсары вращаются вокруг своей оси с точностью атомных часов — от одного оборота за несколько секунд до нескольких сотен оборотов в секунду.
Звезды в двойных системах регулярно затмевают друг друга, создавая периодические провалы в яркости. Цикл повторяется раз за разом.
Пульсирующие переменные звезды меняют светимость из-за поочередного расширения и сжатия внешних слоев и изменения их температуры. Этот процесс подчиняется законам звездной физики и полностью предсказуем.
Даже квазары, питаемые сверхмассивными черными дырами и демонстрирующие на первый взгляд хаотичное поведение, подчиняются статистическим закономерностям.
ASKAP J173608.2-321635 игнорирует все правила.
Объект может молчать три недели, а потом внезапно вспыхнуть на пять дней. Затем полугодавая тишина, которая сменится вспышкой, длящейся всего несколько часов. И вновь тишина. За пять лет наблюдений астрономы зарегистрировали десятки активных фаз — ни одна не повторила предыдущую ни по длительности, ни по мощности.
Это не просто нерегулярность. Это полное отсутствие какой-либо систематичности.
Примечательно, что между периодами активности объект не тускнеет постепенно. Он "выключается" мгновенно и полностью.
Представьте радиоисточник как лампочку. Обычные переменные объекты ведут себя как лампы с диммером — плавно становятся ярче или тусклее. А вот ASKAP J173608.2-321635 работает как обычная лампа накаливания: щелк — горит, щелк — не горит. Никаких промежуточных состояний.
Такое поведение противоречит физике большинства известных астрономических процессов, которые имеют инерцию и не могут "выключаться" мгновенно.
Призрак в радиодиапазоне
Одна из самых загадочных особенностей объекта — его избирательность по длинам волн. ASKAP J173608.2-321635 излучает исключительно в узком радиодиапазоне около 1 гигагерца. Астрономы, в попытках понять природу аномалии, наводили на эту область:
Рентгеновские телескопы — ничего;
Инфракрасные обсерватории — пусто;
Оптические телескопы — тишина;
Ультрафиолетовые детекторы — ноль.
Объект буквально неуловим во всех диапазонах, кроме радио.
Следовательно, это исключает практически все кандидатов:
Пульсары светятся постоянно во всем спектре — от радио до гамма-лучей. Они не могут "спрятаться".
Магнетары (сверхнамагниченные нейтронные звезды) производят мощнейшие рентгеновские вспышки, которые невозможно не заметить.
Переменные звезды видны в оптическом (видимом) диапазоне по определению — это же звезды.
Черные дыры и нейтронные звезды с аккреционными дисками разогревают падающее вещество до миллионов градусов. Такой объект сияет в рентгене ярче прожектора.
Что может излучать только в радио и быть абсолютно невидимым во всех остальных диапазонах? Астрономы не знают.
Первое предположение — необычный пульсар с нестабильным вращением. Возможно, его магнитное поле устроено так, что луч излучения "мигает" непредсказуемо.
Проблема: пульсары не "выключаются" полностью. Их сигнал может ослабевать, но полностью исчезать на недели, а то и месяцы — это за гранью известной физики нейтронных звезд.
Версия 2: магнетар в спящем режиме
Магнетары периодически "просыпаются", производя всплески активности в виде радиоволн. Может быть, перед нами такой случай?
Проблема: магнетары обязательно излучают в рентгеновском и гамма-диапазонах. Даже в спокойной фазе их рентгеновское свечение регистрируется. Здесь его нет вообще.
Версия 3: двойная система с затмениями
Возможно, это пара объектов, где один периодически заслоняет излучение другого?
Проблема: Затмения в двойных системах происходят регулярно, с четким периодом обращения. Здесь никакой периодичности нет.
Версия 4: белый карлик с аномальным магнитным полем
Некоторые белые карлики обладают чрезвычайно сильными магнитными полями и могут производить радиовспышки.
Проблема: белые карлики горячие — их можно наблюдать в ультрафиолетовом и видимом диапазонах. Объект ASKAP J173608.2-321635 невидим в этих спектрах.
Версия 5: коричневый карлик с радиовспышками
Коричневые карлики — "неудавшиеся звезды" — иногда производят мощные радиовсплески из-за магнитной активности.
Проблема: коричневые карлики излучают преимущественно в инфракрасном диапазоне. Они недостаточно горячи для того, чтобы наблюдать их в оптические телескопы, но по ИК-излучению их легко найти. Здесь инфракрасного излучения нет.
В настоящее время научное сообщество склоняется к радикальной гипотезе: мы нашли нечто, для чего у нас нет теоретической модели. Вероятно, мы столкнулись с новым классом космических объектов, который выходит за рамки наших стандартных классификаций.
История науки знает такие примеры. Например, когда в 1967 году открыли первый пульсар, то астрономы были так поражены, что устроили масштабную проверку данных — сигнал был настолько регулярным, что его даже в шутку назвали LGM-1 (Little Green Men — "маленькие зеленые человечки"). Потребовалось время, чтобы понять: это быстровращающаяся нейтронная звезда.
А когда в 1960-х годах обнаружили первые квазары, то их яркость казалась невозможной, а удаленность от Земли — просто запредельной. Потребовались десятилетия исследований, чтобы ученые осознали, что имеют дело со сверхмассивными черными дырами, активно пожирающими окружающую материю.
Возможно, ASKAP J173608.2-321635 — начало новой главы в астрономии.
22 июня 1978 года астрономы Джеймс Кристи и Роберт Харрингтон, работавшие при Военно-морской обсерватории США (NOFS) во Флагстаффе, штат Аризона, открыли Харон — крупнейший спутник Плутона.
Кристи и Харрингтон вовсе не охотились за спутниками. Перед собой они поставили задачу уточнить параметры орбиты Плутона. Но Кристи, изучая снимки, заметил нечто странное: на некоторых фотография карликовая планета (тогда еще полноценная девятая планета Солнечной системы) выглядела немного вытянутой, словно размазанной. Еще больше интриговал тот факт, что это "размытие" меняло положение с четкой периодичностью — каждые 6,39 дня.
Заинтригованный астроном рассказал о странности коллеге. Они подняли архивные снимки Плутона и обнаружили, что аномалия повторяется систематически. У этого могло быть только одно объяснение: рядом с Плутоном присутствует массивное тело, которое является его спутником.
Так человечество узнало, что далекий Плутон не одинок — у него есть своя луна. Сегодня же нам известны еще четыре спутника помимо Харона: Гидра и Никта (открыты в 2005 году), Кербер (открыт в 2011 году) и Стикс (открыт в 2012 году).
Все названия связаны с греческими мифами о подземном царстве:
Плутон - бог подземного царства;
Харон - перевозчик душ;
Никта - богиня ночи;
Гидра - девятиглавое змееподобное чудовище;
Кербер (Цербер) - трехглавый пес, охраняющий выход из царства мертвых;
Стикс - река в подземном царстве, отделяющая мир живых от мира мертвых.
Международная команда исследователей, опираясь на возможности искусственного интеллекта (нейросетей, обучаемых на гигантских массивах данных), смогла выявить структуру языка китов, которая оказалась очень похожей на человеческую речь.
Следовательно, общение с другим видом — не фантастика, а вопрос времени.
Мечта становится реальностью
В 2020 году стартовал амбициозный проект CETI (Cetacean Translation Initiative — Инициатива по переводу китообразных). Ключевая цель казалась невероятной: расшифровать язык кашалотов и научиться говорить с ними.
Четыре года спустя в журнале Nature Communications было опубликовано исследование, авторами которого выступили ученые из Массачусетского технологического института (MIT) и проекта CETI. Если очень кратко, то суть такова: исследователи обнаружили "фонетический алфавит" кашалотов — систему звуков, структурно похожую на человеческую речь.
"Коды" кашалотов
Кашалоты общаются друг с другом с помощью серий щелчков, которые ученые называют "кодами" (англ. codas). Громкость этих звуков может достигать 200 децибел — громче, чем взлетающая ракета.
Изначально считалось, что коды — это просто идентификационные сигналы, вроде позывных. Но исследования показали, что они на самом деле представляют собой полноценный язык с грамматикой, контекстом и смысловой нагрузкой.
Ученые выделили 156 различных кодов и их базовые компоненты — что-то вроде фонем в человеческой речи. Кроме того, обнаружились "гласные" и "дифтонги"* в китовых звуках.
*Дифтонги — это сложные гласные звуки, состоящие из двух разных гласных, произносимых как один слог без паузы. В латинском языке это, например, ae, oe и au.
Как ИИ помогает понять китов?
Основным инструментом исследователей стали технологии обработки естественного языка (NLP), которые являются фундаментом всем известного ChatGPT и других современных языковых моделей.
Было установлено, что структура китовой коммуникации меняется в зависимости от контекста разговора. Киты не просто повторяют одни и те же звуки (как кошки или собаки) — они выстраивают сложные комбинации, придавая им новые значения. Аналогичным образом мы складываем буквы в слова, а слова в словосочетания и предложения.
"Мы выявили структурированное информационное содержание, — заявила Даниэла Рус, директор Лаборатории компьютерных наук и искусственного интеллекта (CSAIL) MIT. — Это бросает вызов преобладающему среди многих лингвистов убеждению, что сложная коммуникация уникальна для людей".
Технологии будущего в действии
Для сбора данных о китах, в рамках проекта CETI был разработан целый арсенал "деликатной робототехники":
Беспилотные дроны отслеживают китов с воздуха;
Подводные глайдеры (аппараты, приводимые в движение гидродинамическими силами за счет изменения плавучести) с микрофонами, которые бесшумно следуют за китами на глубине до двух километров;
Биоинспирированные метки на присосках, прикрепляемые на тела китов, записывают звуки и отслеживают движения;
Алгоритмы машинного обучения, которые с поразительной точностью предсказывают, где кит всплывет.
Система AVATARS (Автономные средства для отслеживания и встречи с китами) отвечает за сбор данных в режиме реального времени, координируя все системы.
Сколько данных нужно для понимания?
Здесь начинается самое сложное. Для обучения языковой модели GPT-3 потребовалось около 175 миллиардов слов. Ученые CETI поставили перед собой цель собрать более миллиарда комбинаций кодов от кашалотов, включая полный контекст: кто с кем говорит, в какой ситуации развивается общение и какое действие следует за этим.
По состоянию на 2025 год собрано несколько миллионов записей (данные уточняются), но это огромный прогресс по сравнению со 100 000 в 2021 году. Уже сегодня создана уникальная база данных звуков и поведения кашалотов — единственная в истории.
Примечательно, что наибольшее количество данных обеспечивает одна группа кашалотов, проживающая у берегов острова Доминика в Карибском море. За ней наблюдают уже более 15 лет.
Почему именно кашалоты? Выбор неслучаен. У кашалотов:
Самый большой мозг среди всех животных на планете;
Сложная социальная структура — они живут тесными семейными группами, демонстрируя человекоподобную привязанность друг к другу;
Развитая коммуникация — они учат своих детенышей "говорить". А еще перенимают особенности общения у других групп.
Это перевернет наше сознание
В 1960-х годах Роджер Пейн (29 января 1935 года — 10 июня 2023 года), американский биолог, а после советник CETI, записал "Песни горбатых китов". Эти записи вдохновили людей на создание движения "Спасем китов", которое привело к принятию Закона о защите морских млекопитающих в 1972 году и спасло несколько видов китов от вымирания.
И это огромное достижение стало возможно потому, что люди просто услышали звуки китов. Представьте, что произойдет, когда мы сможем понимать китов и отвечать им.
Что дальше?
Прямо сейчас команда CETI работает над несколькими направлениями:
Расшифровка значений кодов. Ученые стремятся понять, есть ли у китов "слова" для конкретных объектов или действий (как они называют, например, море). Более того, исследователи хотят выяснить, как киты передают информацию между поколениями.
Создание языковой модели, которая не только будет понимать китов, но и сможет генерировать ответы. Проведение экспериментов по воспроизведению китовых звуков и наблюдению за реакцией животных в их естественной среде обитания.
Совместно с юридическим факультетом NYU разрабатываются этические принципы для коммуникации с другими видами. Как использовать эту технологию ответственно? Какие права появятся у китов, которые докажут свою разумность.
Демонстрация человечеству, что киты — это не просто "ресурс" или "красивые животные", а разумные существа с языком, культурой, семьями и обществом.
"Если мы обнаружим, что целая цивилизация, по сути, находится у нас под носом, возможно, это приведет к сдвигу в нашем отношении к окружающей среде", — говорит Майкл Бронштейн, руководитель направления машинного обучения в CETI.
Человечество стоит на пороге первого в истории осмысленного диалога с другим видом. И это не предположение со страниц научной фантастики, а реальность, к которой мы приближаемся, благодаря объединению биологии, лингвистики, робототехники и искусственного интеллекта.
В ближайшие годы мы услышим первый ответ от кашалотов. И что бы они ни сказали нам, это навсегда изменит наше понимание того, что значит быть разумным существом на этой планете.
Почему именно там? Во-первых, это относительно недалеко. Во-вторых, это единственное место в Солнечной системе, которое полностью изолировано от радиопомех с Земли (телевещание, спутниковые сигналы). В-третьих, это позволит нам лучше понять эволюционный механизм Вселенной за счет наблюдения недоступной ранее части спектра.
Основой LCRT станет сетка из тонкой проволоки (рассматривается вариант из космического алюминия), натянутая в кратере диаметром 3-5 километров. Эта сетка будет формировать параболический рефлектор диаметром в один километр, что сделает его крупнейшим радиотелескопом с заполненной апертурой в распоряжении человечества. В центре этой "чаши" будет подвешен приемник для улавливания отраженных радиосигналов.
Примечательно, что процесс строительства будет полностью автоматизирован за счет умных роботов-роверов DuAxel, специально разрабатываемых для автономного перемещения по сложному лунному рельефу и реализации поставленных задач.
DuAxel — разделяемые роботы, состоящие из двух частей: одна будет служить якорем на краю кратера, а вторая — спускаться на тросе для выполнения работ по натяжению сетки.
Телескоп сможет принимать сверхдлинные радиоволны (длиной более 10 метров), которые не проходят через земную ионосферу. Благодаря этому мы сможем изучать "темные века" Вселенной — период между Большим взрывом и появлением первых звезд.
Благодаря космическому телескопу NASA/ESA "Хаббл" в распоряжении человечества есть потрясающие детальные снимки звездного шарового скопления NGC 6397 — настоящего реликта ранней Вселенной возрастом около 13,4 миллиарда лет.
Скопление NGC 6397 расположено в созвездии Жертвенника на расстоянии около 7 800 световых лет от Земли. При диаметре "всего" 68 световых лет, скопление является домом для более чем 400 000 звезд, связанных между собой гравитационно.
Что делает NGC 6397 особенным?
Нам очень повезло, что столь древний объект является одним из ближайших к нам шаровых скоплений. Это позволяет астрономам изучать его структуру в мельчайших деталях, что обогащает наши знания об эволюции звезд, скоплений, галактик и Вселенной в целом.
В центре скопления звезды упакованы настолько плотно, что расстояние между ними составляет всего несколько световых недель. Для сравнения: Проксима Центавра, ближайшая к Солнцу звезда, находится на расстоянии около 4,2 световых года.
Чрезвычайно плотная упаковка светил в NGC 6397 приводит к тому, что они оказывают друг на друга сильное гравитационное влияние, сближаясь и порой даже сталкиваясь. Среди звездного населения NGC 6397 особенно интересны "голубые отстающие" (англ. blue stragglers) — звезды, которые выглядят намного моложе своих соседей. Ученые считают, что они образуются в результате слияния двух менее массивных звезд или "омолаживаются" благодаря поглощению части вещества звезды-компаньона.
Звездные часы Вселенной
Белые карлики в NGC 6397 служат своеобразными космическими часами. Изучая скорость их остывания, астрономы определили возраст скопления с точностью до нескольких сотен миллионов лет.
Белые карлики — это медленно остывающие остатки звезд, которые когда-то были похожи на наше Солнце, но исчерпали свое ядерное топливо, сбросили оболочки и превратились в сверхплотные объекты размером с Землю. Никто не знает как долго остывают белые карлики и что после них остается, но скорость остывания — величина стабильная, прогнозируемая, что делает их идеальными космическими часами.
Просто задумайтесь: белые карлики скопления NGC 6397 были звездами, которые начали сверкать в тот исторический период, когда Вселенная была совершенно другим местом. Многие галактики только начинали формироваться, а столкновения между ними были куда более распространенным явлением. Большая часть планет Млечного Пути сформировалась только через миллиарды лет после того, как эти древние звезды уже загорелись!
То, что выглядит как мифическое чудовище, высунувшее голову из багрового моря, на самом деле представляет собой гигантский столп из газа и пыли, расположенный в созвездии Единорога на расстоянии около 2 500 световых лет от Земли.
Туманность Конус (англ. Cone Nebula) — именно так прозвали этого монстра — получила свое название благодаря характерной конической форме, которую можно увидеть при наблюдении из Солнечной системы.
Детальное изображение, полученное с помощью орбитального телескопа NASA/ESA "Хаббл" показывает лишь верхушку этого космического титана, высота которой составляет примерно 2,5 световых года. А это, между прочим, в 23 миллиона раз больше расстояния от Земли до Луны!
Полная высота столпа составляет примерно семь световых лет, и увидеть целостную картину этой газопылевой структуры (но без детализации) вы можете на любительском снимке ниже:
Обратите внимание на завораживающее красно-розовое свечение вокруг темного столпа. Это ионизированный водород, который под воздействием ультрафиолетового излучения от молодых звезд разогрелся до десятков тысяч градусов и светится характерным цветом.
"Хаббл", к сожалению, не способен "смотреть" сквозь пыль, поэтому эти молодые и нестабильные звезды для нас невидимы — они скрываются за темной газопылевой завесой. Однако известно, что на протяжении миллионов лет эти юные светила неустанно разрушают туманность, благодаря которой они однажды и появились на свет.
Бело-голубые участки — это отраженный звездный свет, рассеиваемый космической пылью.
Звезды, которые выполняют роль "глаз чудовища", находятся между Солнечной системой и туманностью Конус. Остальные же являются фоновыми и расположены намного дальше туманности.
Звездная колыбель в хаосе разрушения
Молодые звезды, разрушающие туманность Конус, создают условия для рождения новых светил. Ультрафиолетовое излучение и звездный ветер генерируют ударные волны, которые сжимают газ, формируя области критической плотности, запуская процесс звездообразования.
Астрономы называют туманность Конус родственницей легендарных Столпов Творения в туманности Орел (M 16). Связано это с тем, что обе структуры устойчивы к разрушительному излучению со стороны своих же звезд за счет обилия холодного газа в основании.
Плотный холодный газ работает как естественный щит — он поглощает и рассеивает ультрафиолетовое излучение, не давая ему полностью испарить столп. Кроме того, низкая температура газа означает низкую скорость его молекул, поэтому он не может быстро "убежать" от гравитационного притяжения туманности.
Все изображения (кроме второго) были получены с помощью космического телескопа "Хаббл" 2 апреля 2002 года.
Спутник Урана Миранда — один из самых странных спутников в Солнечной системе. Этот крошечный мир со средним диаметром 472 километра выглядит так, будто его собрали из обломков разных небесных тел.
На поверхности Миранды соседствуют древние кратерированные равнины возрастом более четырех миллиардов лет и относительно молодые огромные хребты высотой до 20 километров. Как будто кто-то склеил куски совершенно непохожих миров.
Ученые считают, что на раннем этапе своего существования Миранда была практически полностью разрушена гигантским столкновением, а затем заново собрала себя из обломков. Но гравитация "перемешала карты" — молодые и древние фрагменты оказались рядом.
Несмотря на свои крошечные размеры, Миранда обладает собственным слабым магнитным полем, что является редкостью для спутников планет. Данный факт — косвенное доказательство наличия подповерхностного океана.
При комнатной температуре (20 градусов Цельсия) в одном литре воды можно растворить максимум 360 граммов поваренной (пищевой) соли. После этого раствор достигнет предельного насыщения, а значит, если в него добавлять еще больше соли, то она будет просто оседать на дно, сколько бы вы ни размешивали.
Эта граница называется растворимостью, которая зависит от температуры. Если бы температура литра воды составляла 100 градусов, то в нем можно было бы растворить немного больше соли — максимум 391 грамм. Связано это с тем, что горячая вода "захватывает" больше молекул соли благодаря ускоренному движению частиц — это фундаментальный закон физики.
Примечательно, что обычный сахар растворяется намного лучше соли — до двух килограммов на литр при комнатной температуре. Поэтому сладкий сироп получается таким густым. А вот мел практически не растворяется — всего 0,013 грамма на литр.
Но вернемся к соли. Благодаря существующему пределу растворимости, океаны Земли не становятся бесконечно солеными, несмотря на то, что реки и вулканическая активность непрерывно доставляют в них минеральные соли.
Когда концентрация соли достигает максимума, ее избыток, как было сказано выше, выпадает в осадок, поэтому за миллионы лет на Земле появились огромные соляные месторождения.
Кстати, граница растворимости используется в промышленности для очистки веществ методом перекристаллизации: раствор нагревают, растворяют в нем максимум вещества, а затем охлаждают его, чтобы получить чистые кристаллы.
Ио — один из четырех крупнейших спутников Юпитера со средним диаметром 3 643 километра и самое вулканически активное тело в Солнечной системе.
Этот удивительный мир размером чуть больше нашей Луны (диаметр 3 475 километров) буквально трещит по швам под воздействием приливных сил со стороны газового гиганта. На Ио не менее 400 действующих вулканов, выбрасывающих серу, диоксид серы и расплавленные породы на высоту до 300 километров!
Изучение этого огненного мира сопряжено с серьезными рисками для дорогостоящих космических аппаратов. Связано это с тем, что орбита Ио проходит через мощнейшие радиационные пояса Юпитера — области захваченных магнитным полем заряженных частиц. Каждый зонд, приближающийся к Ио, рискует полностью выйти из строя. Несмотря на эти опасности, ученым удалось получить уникальные снимки и собрать бесценные данные.
Я предлагаю вашему вниманию одни из самых впечатляющих фотографий этого инопланетного ада.
Вулкан на Ио
Извержение вулкана на краю диска Ио, запечатленное зондом NASA "Галилео" в июне 1997 года. Это был первый случай прямого наблюдения внеземной вулканической активности в таких деталях.
Полученное изображение стало визуальным доказательством невероятной мощи геологических процессов, протекающих на самом активном теле в Солнечной системе.
Гигантский выброс вулкана Тваштар
Этот кадр — мимолетный взгляд на Ио с помощью камеры космического аппарата NASA "Новые горизонты", который 1 марта 2007 года пролетал мимо системы Юпитера по пути к Плутону.
В момент фотосъемки произошел гигантский выброс вулкана Тваштар (лат. Tvashtar). С данного ракурса видна только верхняя часть извержения — источник находится на 130 километров ниже края диска спутника, на его обратной стороне.
Ио и Европа: контраст миров
Составное изображение вулканически активного спутника Ио и спокойной ледяной луны Европы, полученное путем объединения двух изображений, полученных "Новыми горизонтами" 2 марта 2007 года.
Ио ожидаемо в своем репертуаре — демонстрирует вулканическую активность. Ночная сторона спутника освещена солнечным светом, отраженным от атмосферы Юпитера.
Портрет огненного мира
Общий вид Ио, полученный космическим аппаратом NASA "Галилео" 19 сентября 1997 года с расстояния около 500 000 километров.
Яркие желто-оранжевые и красные оттенки поверхности создают соединения серы различной температуры — от ярко-желтой горячей до темно-красной остывшей. Благодаря постоянным извержениям поверхность Ио полностью обновляется "всего" за несколько миллионов лет — это делает спутник одним из самых "молодых" миров в Солнечной системе.
На снимке цвета усилены (сделаны более насыщенными и контрастными) с целью упрощения идентификации геологических структур.
Натриевое облако Ио
Завораживающий снимок Ио в тени Юпитера, полученный "Галилео" 9 ноября 1996 года с расстояния 2,3 миллиона километров. Яркая вспышка у восточного края спутника — это солнечный свет, рассеиваемый 100-километровым выбросом вулкана Прометей, находящегося на обратной стороне луны.
Желтоватое свечение создают атомы натрия из обширного газового облака вокруг Ио — продукта постоянных вулканических извержений. Этот "натриевый хвост" простирается на миллионы километров и виден даже с Земли в мощные телескопы (при использовании фильтров).
Гора-великан на поверхности Ио
Впечатляющий снимок горного ландшафта Ио, полученный "Галилео" в феврале 2000 года. Невысокий безымянный уступ высотой около 250 метров тянется от верхнего левого угла к центру изображения. Гора Монджибелло, зубчатый хребет в левой части снимка, возвышается почти на семь километров над равнинами Ио.
Ученые считают, что горы Ио появляются в результате тектонического поднятия блоков коры вдоль разломов под воздействием приливных деформаций. Острые, угловатые вершины указывают на молодой возраст горы, тогда как "сглаженные" возвышенности свидетельствуют о более древнем происхождении.
Этот снимок у меня почему-то вызывает некую тревожность.
Первые вулканы за пределами Земли
Историческая фотография от зонда NASA "Вояджер-1", полученная 5 марта 1979 года с расстояния 30 800 километров — первое в истории изображение следов недавней вулканической активности за пределами Земли.
Центральная фигура изображения — вулканическая кальдера диаметром около 50 километров с темными лавовыми потоками, расходящимися от краев на расстояние свыше 100 километров. Некоторые потоки достигают 15 километров в ширину.
Открытие активного вулканизма на Ио стало сенсацией: до этого момента считалось, что любые спутники — очень холодные миры без какой-либо геологической активности.
Япе́т — удивительный спутник Сатурна со средним диаметром 1 469 километров. Он был открыт в 1671 году итальянским астрономом Джованни Доменико Кассини, в честь которого назвали космический аппарат NASA "Кассини", изучавший систему окольцованного газового гиганта с 1 июля 2004 года до 15 сентября 2017 года.
Итак, давайте же совершим небольшое виртуальное путешествие к Япету, чтобы поближе познакомиться с этим далеким и холодным миром, природа которого до сих пор остается одной из главных загадок Солнечной системы.
Двуликий гигант
Первое, что бросается в глаза при изучении снимков Япета, так это его кардинально разные полушария. Одна сторона сатурнианской луны красно-коричневая, а вторая — ослепительно белая. Альбедо* темной стороны составляет всего 0,05 (как копоть), в то время как альбедо светлой стороны — 0,5—0,6 (поверхность почти столь же яркая, как свежевыпавший снег).
*Альбедо — коэффициент, показывающий, какая доля падающего на поверхность света отражается.
Эта дихотомия настолько выражена, что первооткрыватель Кассини мог наблюдать спутник только с одной стороны Сатурна. Япет находится в приливном захвате — он всегда повернут к планете одной стороной, поэтому когда темное полушарие было направлено к Земле, спутник становился невидимым для телескопов XVII века. Именно Кассини, имея в своем распоряжении примитивные по современным меркам инструменты, был первым, кто пришел к выводу, что у Япета есть темная и светлая стороны.
Загадочный экваториальный хребет
Наблюдения космического аппарата "Кассини" выявили еще одну уникальную особенность — гигантский хребет, опоясывающий Япет точно по экватору.
Высота этого горного массива, неофициально именуемого "Стена Япета", достигает 20 километров при ширине основания до 200 километров. Протяженность этого образования составляет более 1 300 километров!
Когда-то у Япета была кольцевая система, которая в ходе гравитационных возмущений осела на экваторе;
Приливные силы Сатурна сжимали и растягивали молодой Япет, внутренности которого были еще достаточно гибкими. По мере остывания спутника растягивание становилось все менее эффективным, а после и вовсе завершилось финальным сжатием и застыванием "выдавленного" материала у экватора.
Обратите внимание: хребет покрыт многочисленными кратерами, что свидетельствует о его древнем происхождении. Вероятно, Япет обзавелся им вскоре после своего формирования.
Мы не знаем никакого другого тела в Солнечной системе, обладающего подобной структурой.
Древние кратеры-великаны
Поверхность Япета усеяна гигантскими кратерами, крупнейший из которых Абим (лат. Abisme) имеет диаметр около 800 километров. Высота краев (приподнятость краев над дном кратера) этого ударного образования превышает десять километров.
Долгое время доминировала гипотеза, что темное вещество, окутывающее одно из полушарий Япета, — это пыль и органические соединения, которые были выбиты с поверхности нерегулярного спутника Фебы микрометеоритами. Однако спектральный анализ, осуществленный "Кассини", показал несоответствие составов.
Сегодня ученые склоняются к версии, что источником вещества может быть спутник Гиперион, состав которого практически идентичен темному материалу на Япете. Эта субстанция содержит водяной лед, аммиак, углерод и оксид железа, которые под воздействием космической радиации и солнечного излучения приобрели характерный красноватый оттенок.
Толщина темного слоя составляет всего несколько метров.
Ледяные полярные шапки
На полюсах Япета зонд "Кассини" обнаружил ярко-белые области, представляющие собой результат уникального процесса перераспределения водяного льда. Под влиянием солнечного света темная поверхность нагревается до 130 Кельвинов (примерно -143 градуса Цельсия), заставляя лед сублимировать, а затем выпадать осадками на более холодных полюсах.
14 июля 2015 года произошло поистине историческое событие. Космический аппарат NASA "Новые горизонты", запущенный 19 января 2006 года, пролетел мимо системы Плутона, бегло исследовав карликовую планету и ее спутники, включая массивный Харон.
Несмотря на мимолетность свидания, зонду потребовались почти четыре года, чтобы передать на Землю данные, собранные в рамках этого события. Ученые до сих пор активно изучают их, публикуя все новые и новые исследования, которые позволяют нам ближе познакомиться с этим удивительным небесным телом и разгадать его тайны.
Вашему вниманию предлагаются пять впечатляющих фотографий, переданных "Новыми горизонтами", которые навсегда изменили наше представление о Плутоне.
Огромные ледниковые потоки
Пролетая над северной частью равнины Спутника (лат. Sputnik Planitia), зонд обнаружил удивительное явление — текучие льды. На изображении видно, как поверхностный слой экзотических льдов — замерзших азота и метана — обтекает препятствия и заполняет углубления.
Это открытие стало настоящим сюрпризом для планетологов, поскольку никто не ожидал увидеть такую геологическую активность на столь далекой от Солнца карликовой планете.
Ледяная "береговая линия"
Данное изображение демонстрирует завораживающий контраст между темными, скалистыми нагорьями Крун Макула (лат. Krun Macula) и соседними ледяными равнинами.
Граница между этими регионами создает потрясающий космический пейзаж, напоминающий земные береговые линии. Вот только на Плутоне все это представлено льдом и камнем при средней температуре около минус 230 градусов Цельсия.
Голубое небо далекого мира
Одно из самых неожиданных открытий "Новых горизонтов" — голубое небо Плутона. Слой дымки в чрезвычайно разреженной атмосфере карликовой планеты имеет удивительно знакомый сине-голубой оттенок.
Ученые считают, что по своей природе эта дымка схожа с той, что окружает Титан, крупнейший спутник Сатурна. Источником дымок в столь разных мирах, между которыми миллиарды километров, являются химические реакции с участием азота и метана под воздействием солнечного света. В результате этих процессов образуются мельчайшие частицы, похожие на сажу.
Плутонианский закат
Всего через 15 минут после максимального сближения с Плутоном космический аппарат "оглянулся" и запечатлел этот потрясающий закатный вид.
В кадр попали ледяные горы высотой до 3 500 метров и плоские равнины, простирающиеся до горизонта. Естественная "подсветка" со стороны Солнца позволяет идентифицировать отдельные слои дымки, указывающие на сложную природу даже столь скудной атмосферы.
Динамичный дуэт: Плутон и Харон
Это составное изображение показывает Плутон и его крупнейший спутник Харон в улучшенных цветах (искусственно усиленная цветопередача для выделения различий в составе поверхности).
Прекрасно видно поразительное сходство между красно-коричневым северным полюсом Харона и экваториальными ландшафтами самого Плутона, что дает ученым подсказки о происхождении и эволюции этих объектов.
Предполагается, что система Плутон-Харон сформировалась в результате гигантского столкновения — сценария, очень похожего на образование нашей Луны. Миллиарды лет назад массивное тело врезалось в протоплутон, выбросив в космос огромное количество материала, из которого впоследствии сформировался Харон. Эта модель способна объяснить схожий состав небесных тел, аномально большой размер спутника (Харон составляет около половины диаметра Плутона — уникальное соотношение в Солнечной системе) и специфические орбитальные характеристики системы (Плутон и Харон повернуты друг к другу одной стороной).
Миссия "Новые горизонты" показала, что даже столь далекие миры являются динамичными и таят множество загадок. Раскрыть их тайны помогут будущие целевые миссии — специально разработанные космические аппараты для долгосрочного изучения.
Экзопланета TOI-2431 b, расположенная в 117 световых годах от Земли, побила все рекорды скорости вращения вокруг своей звезды. За время одного земного года эта экстремальная планета размером с Землю успевает совершить почти 1 600 оборотов!
Такая невероятная скорость возможна благодаря крайне близкому расположению к своему красному карлику. Один год на TOI-2431 b длится всего 5,5 земных часов. Представьте: вы просыпаетесь утром на этой планете, а к обеду уже наступает Новый год!
Из-за экстремально сильного влияния приливных сил со стороны родительской звезды планета имеет искаженную, вытянутую форму.
В мозге каждого из нас живет древний вирус. А если точнее, то его генетический код, который давно стал частью нашего генома и теперь, вероятно, играет ключевую роль в работе того, что мы называем сознанием.
Согласно двум исследованиям (первое и второе), опубликованным в рецензируемом журнале Cell, миллионы лет назад вирус внедрил свой генетический код в геном четвероногих животных. После многочисленных эволюционных хитросплетений до наших дней "уцелел" лишь фрагмент кода, но он все еще продолжает функционировать в человеческом мозге, выполняя типично вирусную задачу: упаковывает генетическую информацию и отправляет ее от одних нервных клеток к другим в небольших "капсулах", очень похожих на сами вирусы.
Вирусные гены — это норма
Может показаться странным, что части человеческого генетического кода берут свое начало от вирусов, но это — абсолютная норма. Согласно научным данным, от 40 до 80 процентов человеческого генома сформировались благодаря древним вирусам, которые миллионы лет назад внедрились в ДНК наших очень далеких предков.
Связано это с тем, что вирусы — не просто микроскопические "сущности", стремящиеся покомфортнее обосноваться в организме как бактерии. Вирус — это генетический паразит, целью которого является внедрение своего генетического кода в клетки хозяина с целью их захвата и превращения в фабрики для производства новых вирусов. Чаще всего эти "вирусные манипуляции" не дают результатов, но в некоторых случаях — наносят серьезный вред носителю. Однако в природе встречается и третий исход: иногда внедренные вирусные гены оказываются полезными, поэтому они остаются с нами навсегда.
Ген Arc в действии
Стоит синапсу* активироваться и древний вирусный ген Arc тут же оживает, начиная записывать свои инструкции в виде подвижного генетического кода, известного как РНК. За пределами клеточного ядра РНК служит посланником ДНК, представляя собой односпиральную копию кода двойной спирали ДНК.
*Синапс — это место контакта между двумя нервными клетками (нейронами).
Следуя инструкциям Arc, нервная клетка возводит вокруг вирусной РНК "капсиды" (вирусоподобные оболочки, состоящие из белков), что позволяет ей свободно перемещаться между клетками — иммунная система не распознает ее как угрозу. Таким образом вирусная РНК беспрепятственно проникает в соседние нейроны и передает им свой пакет генетической информации.
И вот тут начинается самое интересное: ученые пока не знают, что делает эта информация, попадая в новую клетку. Но авторы исследования обнаружили, что если этот механизм нарушен, то синапсы отмирают. Проблемы с геном Arc часто встречаются у людей с аутизмом и другими нетипичными неврологическими состояниями.
Исследователи считают, что эти процессы необходимы для реорганизации мозга с течением времени (сознание ребенка, определенно, отличается от сознания взрослого человека).
"Они [эти процессы] лежат в основе функционирования мозга — от классических условных рефлексов до человеческого самопознания и концепции 'я'", — отмечают они.
Многократное вторжение
Ген Arc, похоже, передавался от вирусов к животным не один раз. У людей и четвероногих существ гены Arc тесно связаны друг с другом. Однако гены Arc у плодовых мушек и червей, по-видимому, появились независимо друг от друга.
Следующий шаг исследования — объединить экспертов в области нейронауки и вирусологии, чтобы выяснить, когда и как именно Arc попал в наш геном, и какую информацию он передает между нашими клетками сегодня.
В природе встречаются примеры, когда паразиты полностью контролируют поведение носителя. Например, паразитический червь Лейкохлоридий парадоксальный (лат. Leucochloridium paradoxum) внедряется в организм улитки и превращает ее в покорного раба, заставляя забраться как можно выше, чтобы она была съедена птицей. Оказавшись в организме пернатого создания, червь приступает к размножению.
Может быть, древний вирус, наградивший нас геном Arc, тоже преследовал свои цели, но более масштабные. Возможно, целью вируса было расширение сферы влияния далеко за пределы Земли, поэтому нас так тянет к звездам. То есть наше совершенно иррациональное желание колонизировать абсолютно непригодные для жизни миры вроде Луны и Марса может быть не нашим сознательным выбором, а древней вирусной программой.
Чтобы ответить на этот вопрос, нам придется вернуться назад во времени, в 1916 год, когда Альберт Эйнштейн, один из величайших умов в истории, опубликовал свою общую теорию относительности.
До 1916 года физики, пытаясь объяснить, что такое гравитация и почему она существует, выдвигали бесчисленное множество всевозможных гипотез. Ни одна из них не устраивала Эйнштейна, и он предложил свое объяснение: гравитация — это искривление пространства-времени.
Пространственно-временной батут
Математически Эйнштейн доказал, что за гравитационные эффекты отвечает искривление пространства-времени. Батут — отличный способ продемонстрировать это сложное явление на плоской поверхности.
Представьте, что вы кладете пушечное ядро в центр батута — его масса прогибает полотно, создавая впадину. Если мы поместим у внешнего края батута теннисный мяч, то он покатится не просто внутрь, но и вокруг ядра.
Гравитация — искажение ткани пространства-времени, влияющее на движение объектов.
Именно это объясняют знаменитые математические уравнения Эйнштейна — как пространство-время ведет себя при различных физических условиях.
Мы знаем, что во Вселенной все и всегда находится в постоянном движении. И когда объекты ускоряются в пространстве-времени, они могут создавать небольшую рябь, подобно камешку, брошенному в спокойную воду пруда.
Эта рябь — то, что мы называем гравитационными волнами.
Эйнштейн, предсказывая их существование, сомневался, что когда-нибудь в распоряжении человечества появится сверхчувствительный инструмент, который сможет зафиксировать эти ничтожно малые колебания, сотрясающие при этом всю Вселенную.
Хотелось бы узнать, как бы он отреагировал на тот факт, что мы не просто подтвердили существование гравитационных волн, но и зафиксировали около 300 событий, начиная с 2015 года. Это одно из крупнейших достижений в физике, и то, как ученым удалось осуществить это, просто взрывает мозг!
Сжатие и растяжение
Когда гравитационная волна проходит через Землю, она слегка сжимает или растягивает всю планету в направлении своего движения. Измерить такой эффект с помощью обычной линейки невозможно — ведь сама линейка тоже растянется или сожмется вместе с пространством, и показания останутся неизменными.
Поэтому для этих целей физики решили использовать свет, который за определенное время может пройти определенное расстояние. Если пространство растянуто, то свету придется пройти большее расстояние, потратив на это больше времени. И наоборот, если пространство сжато.
Чтобы узнать, сжалось или растянулось пространство, нужно измерить его в двух направлениях и вычислить разницу. Звучит просто, но осуществить подобное на практике — сложнейшая задача. Все дело в том, что искомая разница в расстоянии в 1 000 раз меньше крошечной частицы, именуемой протоном. Для понимания масштаба: в наших телах содержится около 10 октиллионов протонов (единица с 28 нулями). А детекторы должны уловить изменения, которые в тысячу раз меньше одной такой частицы.
Как уловить невозможное?
Для решения этой задачи ученые создали невероятно сложные устройства — лазерные интерферометры. Принцип их работы основан на измерении расстояния между специальными тестовыми массами с помощью лазерных лучей.
Тестовые массы устанавливаются на огромном расстоянии друг от друга — это позволяет сделать даже мельчайшие изменения достаточно заметными для измерения. Эти массы тщательно изолируются от всех возможных помех, кроме одной — гравитации, от которой защититься невозможно.
Лазеры непрерывно измеряют точное расстояние между массами. Когда проходит гравитационная волна, пространство-время слегка растягивается или сжимается, и время, необходимое свету для преодоления расстояния между массами, изменяется. Эти крошечные изменения и улавливают детекторы.
Первый улов
14 сентября 2015 года произошло событие, навсегда изменившее науку. Детекторы LIGO в США впервые зарегистрировали гравитационные волны от слияния двух черных дыр, произошедшего на расстоянии около 1,3 миллиарда световых лет от нас.
В 2017 году к охоте присоединился европейский детектор Virgo в Италии, а в 2020 году — японский детектор KAGRA. На начало 2030-х годов намечен запуск космического детектора гравитационных волн LISA в рамках программы Европейского космического агентства.
Что нам рассказывают волны?
Гравитационные волны подарили нам совершенно новый способ изучения Вселенной. Они помогают понять фундаментальные законы физики и рассказывают о самых грандиозных событиях космоса, которые невозможно наблюдать напрямую: формировании галактик, росте и слиянии сверхмассивных черных дыр, рождении и смерти звезд.
Ученые убеждены, что будущие детекторы позволят нам "заглянуть" в первые мгновения после Большого взрыва и приблизиться к пониманию того, как зарождалась наша Вселенная. Каждая новая зафиксированная гравитационная волна — это послание не только из глубин Вселенной, но и из невообразимо далекого прошлого.
В настоящее время жизнь на нашей богатой кислородом планете процветает, но так будет не всегда. Ученые предсказывают, что Землю ждут кардинальные атмосферные изменения — те, что приведут к вымиранию большинства форм жизни, включая человечество.
Несмотря на запредельную важность кислорода для нашего существования, его присутствие в земной атмосфере — относительно недавняя особенность в долгой и богатой событиями истории нашей планеты. До Великого кислородного события (ВКС), произошедшего около 2,4 миллиарда лет назад, на Земле было крайне мало кислорода. В то время в богатой метаном атмосфере планеты и насыщенных железом океанах процветали анаэробные формы жизни. Железа в наших океанах было настолько много, что они имели ярко-зеленый цвет вместо привычного нам сине-голубого. Появление цианобактерий, способных к фотосинтезу, привело к увеличению выработки кислорода в океанах, откуда он поступал в атмосферу. С наступлением ВКС жизнь на Земле кардинально изменилась.
Авторы исследования считают, что в конечном итоге атмосфера Земли вернется к этому древнему состоянию, снова став бедной кислородом и богатой метаном. Ученые также прогнозируют, что эта трансформация произойдет задолго до того, как вся поверхностная вода испарится из-за возросшего солнечного излучения. Так что наша планета может стать непригодной для жизни людей и большинства других сложных форм жизни намного быстрее, чем предполагалось ранее.
Трансформация атмосферы
Так почему же это должно произойти? Связано это с тем, что наше Солнце стареет, становясь ярче и горячее. Из-за этого постепенно будет усиливаться распад углекислого газа в нашей атмосфере, который критически необходим для фотосинтеза. Это в конечном итоге приведет к сокращению количества растений, производящих кислород, и, таким образом, положит конец жизни на Земле в ее привычном виде.
Исследователи прогнозируют падение уровня кислорода в миллион раз ниже сегодняшнего. Изменения будут происходить настолько стремительно по геологическим меркам, что у кислородозависимых организмов и целых экосистем, зависящих от аэробной жизни, не будет времени на адаптацию.
Несмотря на это, микробная жизнь, как ожидается, выживет. Земля будущего окажется под властью анаэробных организмов — бактерий и архей, которые чувствуют себя замечательно в бескислородной среде и в условиях экстремальных температур. Эти простейшие существовали задолго до ВКС, существуют сегодня и, вероятно, продолжат процветать после исчезновения кислорода.
Согласно прогнозу ученых, у нас в запасе примерно один миллиард лет — достаточно времени, чтобы найти новый дом для нашего вида (если человечество все еще будет существовать, конечно). Колонизация других планет, создание искусственных биосфер или даже поиск способов продлить пригодность Земли для жизни — все это вызовы, с которыми столкнется научное сообщество будущего.
Да, конец кислородной эпохи означает гибель для большинства форм жизни на Земле в том виде, в каком мы ее знаем. Однако это лишь продолжение истории постоянно меняющейся планеты, на которой уже неоднократно происходили массовые вымирания. Земля, непременно, выстоит, но продолжит свое существование во мраке Вселенной без нас.
В 2001 году писатель, футуролог и популяризатор науки Артур Кларк совершил "открытие", которое, как он думал, способно стать поворотным в истории человечества.
Скачав из интернета свежие снимки Марса, переданные орбитальным аппаратом NASA Mars Global Surveyor (MGS), 84-летний автор "Космической одиссеи" внимательно изучил их и пришел к неожиданному умозаключению: "На Марсе однозначно есть жизнь!"
Кларк был настолько взволнован, что поспешил организовать прием для друзей и журналистов. С горящими глазами он демонстрировал гостям черно-белые снимки марсианской поверхности, указывая на загадочные древовидные структуры, которые, по его словам, двигались и постоянно менялись в зависимости от сезона.
"Это растительность!" — уверял писатель, показывая фотографии за разные периоды.
А ведь темные ветвящиеся узоры действительно периодически меняли свой размер, словно марсианский лес, который засыпал зимой и распускался в весенне-летний период.
Обычно научно сообщество игнорирует подобные "открытия", но из-за глубокого уважения к Кларку комментарий все же был дан.
Итак, на самом деле великий фантаст наблюдал совершенно обычное для Красной планеты явление — сползание песчаных дюн. Темные "ветви" оказались следами, которые оставляли скатывающиеся по склонам небольшие валуны и песок, приводимые в движение в процессе сублимации* замороженного углекислого газа (сухого льда).
*Сублимация — переход вещества из твердого состояния сразу в газообразное.
С приходом марсианской весны поверхность прогревается, сухой лед испаряется и частицы грунта начинают движение. Массовое осыпание формирует характерные древовидные узоры — результат банальной эрозии, а не жизнедеятельности инопланетной флоры.
К концу жизни Кларк признал свою ошибку, но его "марсианские деревья" стали ярким примером того, что даже гениальный ум не застрахован от причуды мозга выдавать желаемое за действительное.
Мораль сей истории такова: зачастую самые захватывающие объяснения оказываются неверными.
Одной из наиболее сильных сторон космического телескопа NASA "Джеймс Уэбб" является его способность "заглядывать" внутрь областей звездообразования, которые окутаны чрезвычайно плотными газовыми облаками, делающими их недоступными для наблюдений в обычные оптические телескопы.
Ярким примером исследования колыбели звезд является изображение области NGC 346, представляющей собой очень яркий и крупный регион активного звездообразования в Малом Магеллановом Облаке (ММО).
Галактика-соседка с сюрпризами
ММО — карликовая галактика-спутник Млечного Пути, находящаяся на расстоянии около 210 000 световых лет от нас. Эту галактику, расположенную в направлении созвездия Тукана, можно лицезреть невооруженным глазом из Южного полушария Земли и вблизи экватора, но с территории России ее, к сожалению, увидеть не получится.
Ключевая особенность этой галактики — низкое содержание тяжелых элементов по сравнению с Млечным Путем. Дело в том, что все элементы тяжелее водорода и гелия "выпекаются" в ядрах массивных звезд. Когда такие звезды завершают свой жизненный цикл и вспыхивают как сверхновые, они обогащают окружающее пространство новыми химическими элементами.
Космическая пыль состоит преимущественно из тяжелых элементов — кремния, кислорода и других, — поэтому ученые ожидали, что в ММО ее должен быть дефицит. Однако наблюдения "Джеймса Уэбб" показали иную картину.
В регионе NGC 346 сосредоточено огромное количество космической пыли, а значит в прошлом там происходили многочисленные вспышки сверхновых, которые не только локально насытили карликовую галактику тяжелыми элементами, но и дали толчок следующей волне звездообразования.
Кирпичики жизни в космосе
Еще более интригующей находкой стало обнаружение большого количества полициклических ароматических углеводородов (ПАУ) — сложных органических молекул, которые ученые часто называют "кирпичиками жизни". ПАУ играют важную роль в формировании более сложных органических структур и могут служить основой для зарождения жизни.
Яркие шестиконечные точки на изображении представляют собой протозвезды — светила на ранней стадии эволюции, все еще окутанные плотными газопылевыми оболочками. Согласно оценке астрономов, всего в этом регионе скрываются более 1 000 звездных объектов, большинство из которых протозвезды, продолжающие активно формироваться.
Открытие показывает, что карликовые галактики представляют собой динамично развивающиеся системы. По мере накопления тяжелых элементов и формирования новых поколений звезд они эволюционируют, постепенно становясь все более сложными структурами.
Возможно, именно из подобных карликовых галактик в далеком будущем могут "вырасти" массивные звездные системы, подобные нашему Млечному Пути. Правда, это может произойти только в том случае, если карликовая галактика будет изолирована, а не поглощена более крупной галактикой-соседкой.
