Рубрика: Наука

Під льодовиком 79° на північ швидкість танення становить 130 метрів на рік. Вимірювання за допомогою наземних приладів і радарів, встановлених на літаках, на крайньому північному сході Гренландії показують ступінь втрати льоду, який зазнав льодовик 79° на північ. Висновки Інституту Альфреда Вегенера вказують на те, що товщина льодовика зменшилася більш ніж на 160 метрів з 1998 року. Це значне зменшення пов’язано насамперед з теплими океанськими течіями, які тануть льодовик знизу.

Високі температури повітря викликають утворення на поверхні озер, вода яких через величезні канали в льоду тече в океан. Висота одного каналу досягала 500 метрів, тоді як товщина льоду над ним була лише 190 метрів, як зараз повідомила дослідницька група в науковому журналі The Cryosphere .

Сільський табір на північному сході Гренландії був однією з баз для розміщення автономних вимірювальних пристроїв із сучасними радіолокаційними технологіями на вертольотах у важкодоступній частині 79° північного льодовика. Вимірювальні польоти за допомогою полярних літаків Інституту Альфреда Вегенера, Центру полярних і морських досліджень імені Гельмгольца (AWI) і супутникові дані також були включені в наукове дослідження, яке зараз опубліковано в науковому журналі The Cryosphere.

У цьому дослідженні розглядається, як глобальне потепління впливає на стабільність плаваючого крижаного язика. Це має велике значення для решти шельфових льодовиків у Гренландії, а також для тих, що знаходяться в Антарктиді, оскільки нестабільність шельфового льодовика зазвичай призводить до прискорення потоку льоду, що призведе до більшого підвищення рівня моря.

Зміни льодовика та спостереження

«З 2016 року ми використовуємо автономні інструменти для проведення радіолокаційних вимірювань на 79° північному льодовику, за якими ми можемо визначити швидкість танення та розрідження», — каже гляціолог AWI д-р Оле Зейзінг, перший автор публікації. «Крім того, ми використовували дані радарів літаків за 1998, 2018 і 2021 роки, які показують зміни товщини льоду. Ми змогли виміряти, що 79° N-льодовик значно змінився за останні десятиліття під впливом глобального потепління».

Дослідження показує, як поєднання теплого океанського потоку та потепління атмосфери впливає на плаваючий льодовий язик 79° північного льодовика на північному сході Гренландії. Лише нещодавно група океанографів AWI опублікувала модельне дослідження на цю тему. Представлений унікальний набір даних спостережень показує, що надзвичайно високі швидкості танення відбуваються на великій території поблизу переходу до льодового покриву. Крім того, на нижній стороні льоду з боку суші утворюються великі канали, ймовірно тому, що вода з величезних озер стікає через лід льодовика. Обидва процеси призвели до сильного витончення льодовика в останні десятиліття.

Через надзвичайну швидкість танення лід язика плаваючого льодовика став на 32% тоншим з 1998 року, особливо від лінії ґрунту, де лід контактує з океаном. Крім того, на нижній стороні льоду утворився канал заввишки 500 метрів, який поширюється вглиб країни. Дослідники пояснюють ці зміни теплими океанськими течіями в порожнині під плаваючим язиком і стоком поверхневої талої води в результаті потепління атмосфери. Несподіваним відкриттям стало те, що з 2018 року швидкість танення зменшилася. Можливою причиною цього є більш холодний океанський приплив. «Той факт, що ця система реагує за такий короткий проміжок часу, є вражаючим для систем, які насправді є інертними, наприклад льодовики», — каже професор, доктор Анжеліка Гумберт, яка також бере участь у дослідженні.

«Ми очікуємо, що цей плаваючий язик льодовика розпадеться на частини протягом наступних кількох років або десятиліть», — пояснює гляціолог AWI. «Ми почали детально вивчати цей процес, щоб отримати максимальне розуміння перебігу процесу. Хоча було кілька таких розпадів шельфового льодовика, ми змогли зібрати дані лише пізніше. Як наукове співтовариство, ми зараз у кращому становищі, оскільки створили справді хорошу базу даних до краху».

Розкопки святилища Зевса на грецькому острові показали, що його використовували як укриття в епоху катастрофи бронзового віку. Острів Егіна розташований у Саронічній затоці у східній частині Греції, між півостровами Аттикою та Пелопоннесом. Довгий час його головною пам’яткою вважали храм Афайї, побудований приблизно 500 року до нашої ери. Грецькі археологи виявили, що історія Егіни була дуже цікавою задовго до класичної Греції.

Спільна греко-швейцарська археологічна експедиція з 2021 року веде розкопки на горі Елланіон, найвищій на Егіні. Нині там стоїть церква Вознесіння з видом на Саронічну затоку. Недалеко від неї, на північному схилі гори, у давнину було святилище Зевса, основні споруди якого раніше досліджували німецькі археологи.

Під час нових розкопок вдалося з’ясувати, що, по-перше, святилище набагато давніше, ніж вважали раніше, і збудовано не пізніше середини II тисячоліття до нашої ери. По-друге, виявилося, що воно пов’язане загальною оборонною системою з вершиною гори та місцем, де зараз знаходиться християнський храм. Про це Міністерство культури Греції повідомило у прес-релізі.

Про те, що на Еланіоні поклонялися Зевсу, нам відомо з давньогрецьких джерел, наприклад, з праць Павсанія. Він також згадував, що храм збудували на більш давньому фундаменті. Археологи планували зафіксувати та датувати залишки доісторичних споруд та предметів, щоб зрозуміти, наскільки давно люди використовували це місце.

Відомо, що до початку II тисячоліття до нашої ери населення Егін жило цілком благополучно. Джерелом цього благополуччя було мореплавання — Егіна входила до першого союзу морських держав. Можна сказати, що її мешканці використовували одночасно дві стратегії розвитку: мінойську (мирна торгівля) та мікенську (завоювання та грабіж).

Але жодні стратегії не допомогли населенню Егіни пережити дорійське вторгнення та катастрофу бронзового віку. Раніше вчені вважали, що через них приблизно в 1200 до нашої ери процвітаючі поселення острова спорожніли і залишалися такими аж до архаїчного періоду Греції. Але, схоже, все було не зовсім так.

Археологи розкопали поруч із християнським храмом мікенську будівлю розміром приблизно чотири з половиною на три метри, обмежену з трьох боків стінами, а з четвертої — скелею. Усередині знайшли приблизно 30 судин (горщики для приготування їжі, глеки для зберігання та інші), що збереглися завдяки тому, що простір був закритий великим камінням від стін, що обрушилися.

Найдавніші судини датували так званим періодом руйнування палаців Мікен (1250-1200 роки до нашої ери). Навколо будівлі дослідники виявили залишки оборонної стіни. Ще один вал, зведений пізніше, пов’язує мікенську споруду із храмом Зевса на північному схилі гори.

Дослідники припустили, що під час дорійської навали Егіна не спорожніла. Частина населення острова пішла в гори, і там, на найвищій вершині, люди збудували притулок. Можливо, Елланіон був обраний для цих цілей як сакральне місце, де молилися богам. Але найімовірніше, зіграла роль його висота.

Збільшивши площу розкопок, археологи знайшли на прилеглій до притулку предмети, датовані послідовно різними часом — аж до римського періоду. На північ від християнського храму вони знайшли жертовник із тисячами дрібних фрагментів спалених кісток тварин.

Швидше за все, люди ніколи не залишали повністю скельний притулок і храм Зевса, хоча населення Егіни, безумовно, помітно скоротилося під час катастрофи бронзового віку. Але до архаїчного періоду його чисельність швидко відновлювалася. Жителі острова зайнялися звичною справою — мореплавством та війнами.

Егіна перебувала у стані майже постійної війни з Афінами. Тільки на час перських воєн їхній конфлікт відклали убік: жителі острова воювали на боці Афін і взяли участь у битвах при Саламін, Платеях та Мікалі.

Команда вчених під керівництвом дослідників Лабораторії наук про океан Бігелоу розробила інноваційний метод зв’язку генетики та функціонування окремих мікробів, які живуть без кисню глибоко під поверхнею Землі. Вимірювання обох цих атрибутів — і, що важливіше, пов’язування їх разом — довгий час було проблемою в мікробіології, але має вирішальне значення для розуміння ролі мікробних спільнот у глобальних процесах, таких як вуглецевий цикл.

Новий підхід, розроблений у Центрі одноклітинної геномики лабораторії Бігелоу, дозволив дослідникам виявити, що один вид бактерій, що споживають сульфат, був не лише найпоширенішим, але й найактивнішим організмом у водоносному шарі ґрунтових вод під Долиною Смерті, майже на півмилі нижче. поверхня. Висновки, опубліковані в Proceedings of the National Academy of Sciences , показують, як цей метод може бути потужним інструментом для вимірювання активності різних організмів у цих екстремальних середовищах.

Уявлення про динаміку мікробного співтовариства

«Раніше нам доводилося припускати, що всі клітини функціонують з однаковою швидкістю, але тепер ми бачимо, що існує широкий діапазон рівнів активності між окремими членами мікробних спільнот», — сказав дослідник і провідний автор статті Melody. Ліндсей. «Це допомагає нам зрозуміти, на що здатні ці мікробні спільноти і як це може вплинути на глобальні біогеохімічні цикли».

Нещодавнє дослідження є частиною більшого проекту, який пов’язує генетичний код мікробів — схему того, на що вони здатні — з тим, що вони насправді роблять у будь-який момент.

Методологічні досягнення

Проект «Від геномів до феноменів», який фінансується програмою EPSCoR NSF, є спільним підприємством лабораторії Бігелоу, Інституту дослідження пустелі та Університету Нью-Гемпшира. Він використовує останні досягнення в одноклітинному генетичному секвенуванні з творчим підходом до застосування проточної цитометрії для оцінки швидкості процесів, таких як дихання, що відбуваються в цих клітинах.

Проточна цитометрія, метод аналізу окремих мікробів навколишнього середовища, який був адаптований у лабораторії Бігелоу з біомедичних наук, дозволив дослідникам швидко сортувати живі мікроби у зразках води водоносного горизонту. Ці мікроби були пофарбовані спеціально розробленою сполукою, яка світиться під лазером проточної цитометрії, коли в клітині відбуваються певні хімічні реакції. Співвідношення між інтенсивністю флуоресценції клітин під дією лазера та швидкістю цих реакцій було досліджено експериментально на культурах клітин, вирощених у лабораторії, студентами-практикантами лабораторії Бігелоу, а потім застосовано до зразків із Долини Смерті.

Після того, як активні клітини були виміряні та виділені, команда секвенувала їхні індивідуальні геноми. Дослідники також використовували мета-транскриптоміку, метод для визначення того, які гени активно експресуються, і радіоізотопні індикатори, більш традиційний метод для вимірювання активності в мікробній спільноті. Це було зроблено як для того, щоб «подвійно перевірити» їхні результати, так і для того, щоб отримати ще більше інформації про зв’язки між тим, на що ці мікроби генетично здатні, і тим, що вони насправді роблять.

Центр одноклітинної геноміки – єдиний аналітичний центр у світі, який пропонує дослідникам цю нову техніку.

«Це дослідження стало чудовою можливістю для нашої дослідницької групи та SCGC допомогти покращити наше розуміння величезних, загадкових мікробних екосистем під землею», — сказав старший науковий співробітник лабораторії Бігелоу Рамунас Степанаускас, директор SCGC та головний дослідник проекту.

Це нове дослідження базується на першій демонстрації цього підходу для кількісного визначення активності окремих клітин. Наприкінці 2022 року команда опублікувала результати дослідження мікробів у морській воді, показуючи, що невелика частка мікроорганізмів відповідає за споживання більшої частини кисню в океані. У цій новій статті команда розширює цей метод, щоб показати, що його можна використовувати в середовищах з низькою біомасою з мікробами, які не залежать від кисню. У зразках, взятих із підповерхневого водоносного горизонту в Каліфорнії, наприклад, вчені підрахували, що там були сотні клітин на мілілітр води, порівняно з мільйонами клітин у типовому мілілітрі поверхневої води.

«Ми почали з організмів, що дихають киснем в океані, тому що вони трохи активніші, їх легше сортувати та легше вирощувати в лабораторії», — сказала Ліндсей. «Але аеробне дихання — це лише один процес, можливий у мікробіології, тому ми хотіли вийти за межі цього».

Розширення сфери мікробних досліджень

Результати підтвердили, що бактерія Candidatus Desulforudis audaxviator була не тільки найпоширенішим мікробом у цьому середовищі, але й найактивнішою, відновлюючи сульфат для отримання енергії. Загальні показники активності, які виміряла команда, були низькими порівняно зі зразками морської води з попереднього дослідження, але були великі відмінності між активністю окремих мікробів.

Дослідницька група зараз працює над застосуванням свого методу для вимірювання інших анаеробних реакцій, таких як зменшення нітратів, і до нових середовищ, включаючи відкладення вздовж узбережжя Мен. Пов’язаний проект, що фінансується NASA, також дає Ліндсі та її колегам можливість випробувати метод у глибоких глибинах під океаном.

«Зараз ми проводимо всі ці точкові вимірювання по всьому світу, і вони дійсно допомагають нам краще зрозуміти, що задумали мікроби, але нам потрібно збільшити масштаб», — сказала Ліндсей. «Тож ми думаємо про те, як застосувати цей метод у нових місцях, навіть потенційно на інших планетах, розширеними способами».

Вчені розробили метафлюїд із програмованою реакцією. Вчені Гарвардської школи інженерії та прикладних наук імені Джона А. Полсона (SEAS) розробили програмований метафлюїд із регульованою пружністю, оптичними властивостями, в’язкістю та навіть здатністю переходити між ньютонівською та неньютонівською рідинами.

Перша у своєму роді метафлюїд використовує суспензію невеликих еластомерних сфер — від 50 до 500 мікрон — які згинаються під тиском, радикально змінюючи характеристики рідини. Метафлюїд можна використовувати у всьому, від гідравлічних приводів до програмних роботів, до інтелектуальних амортизаторів, які можуть розсіювати енергію залежно від інтенсивності удару, до оптичних пристроїв, які можуть переходити від прозорого до непрозорого. Дослідження опубліковано в Nature.

«Ми лише дряпаємо поверхню того, що можливо з цим новим класом рідин», — сказав Адель Джеллулі, науковий співробітник відділу матеріалознавства та машинобудування в SEAS і перший автор статті. «За допомогою цієї єдиної платформи ви можете робити стільки різних речей у багатьох різних сферах».

Метафлюїди проти твердих метаматеріалів

Метаматеріали — штучно сконструйовані матеріали, властивості яких визначаються їхньою структурою, а не складом — широко використовувалися в ряді застосувань протягом багатьох років. Але більшість матеріалів, таких як металензи, вперше створені в лабораторії Федеріко Капассо, професора прикладної фізики Роберта Л. Уоллеса та старшого наукового співробітника з електротехніки SEAS Вінтона Хейза, є твердими.

«На відміну від твердих метаматеріалів, метафлюїди мають унікальну здатність текти та адаптуватися до форми свого контейнера», — сказала Катя Бертольді, Вільям та Амі Куан Данофф, професор прикладної механіки в SEAS і старший автор статті. «Нашою метою було створити метафлюїд, який не тільки володіє цими чудовими властивостями, але й забезпечує платформу для програмованої в’язкості, стисливості та оптичних властивостей».

Використовуючи масштабовану технологію виготовлення, розроблену в лабораторії Девіда А. Вейца, професора фізики та прикладної фізики Маллінкродта в SEAS, дослідницька група виготовила сотні тисяч цих високодеформованих сферичних капсул, наповнених повітрям і суспендованих у силіконової оливи. При підвищенні тиску всередині рідини капсули руйнуються, утворюючи лінзоподібну напівсферу. Коли цей тиск припиняється, капсули повертаються до своєї сферичної форми.

Властивості та застосування метафлюїду

Цей перехід змінює багато властивостей рідини, включаючи її в’язкість і непрозорість. Ці властивості можна налаштувати, змінюючи кількість, товщину та розмір капсул у рідині.

Дослідники продемонстрували можливість програмування рідини, завантаживши метафлюїд у гідравлічний роботизований захват, який забрав скляну пляшку, яйце та чорницю. У традиційній гідравлічній системі, що живиться простим повітрям або водою, робот потребує певного датчика або зовнішнього керування, щоб мати можливість регулювати свій хват і підбирати всі три об’єкти, не розчавлюючи їх.

Але з метафлюїдом не потрібні зондування. Сама рідина реагує на різні тиски, змінюючи свою податливість, щоб регулювати силу захвату, щоб мати можливість взяти важку пляшку, ніжне яйце та маленьку чорницю без додаткового програмування.

«Ми показуємо, що ми можемо використовувати цю рідину, щоб наділити простим роботом інтелектом», — сказав Джеллулі.

Команда також продемонструвала флюїдний логічний вентиль, який можна перепрограмувати шляхом зміни метафлюїду.

Оптичні властивості та рідинні стани

Метафлюїд також змінює свої оптичні властивості під впливом змінного тиску. Коли капсули круглі, вони розсіюють світло, роблячи рідину непрозорою, подібно до того, як бульбашки повітря роблять газовану воду білою. Але коли застосовується тиск і капсули руйнуються, вони діють як мікролінзи, фокусуючи світло і роблячи рідину прозорою. Ці оптичні властивості можна використовувати для цілого ряду застосувань, наприклад для електронних чорнил, які змінюють колір залежно від тиску.

Дослідники також показали, що коли капсули мають сферичну форму, метафлюїд поводиться як ньютонівська рідина, тобто її в’язкість змінюється лише у відповідь на температуру. Однак, коли капсули руйнуються, суспензія перетворюється на неньютонівську рідину, що означає, що її в’язкість змінюватиметься у відповідь на силу зсуву — чим більша сила зсуву, тим більш рідкою вона стає. Це перша метафлюїд, який, як було показано, переходить між ньютонівським і неньютонівським станами.

Далі дослідники прагнуть вивчити акустичні та термодинамічні властивості метафлюїду.

«Простір застосування для цих масштабованих, простих у виробництві метафлюїдів величезний», — сказав Бертольді.

Чарльз Дарвін, мабуть, найвпливовіший науковець в історії, протягом свого трудового життя накопичив величезну особисту бібліотеку. Досі 85 відсотків його вмісту були невідомі або неопубліковані.

Цього року, збігаючись із 215-річчям Дарвіна, The Complete Work of Charles Darwin Online, науковий проєкт, очолюваний д-ром Джоном ван Вайхом із Департаменту біологічних наук Національного університету Сінгапуру (NUS), випустив онлайн-каталог на 300 сторінок Повна особиста бібліотека Дарвіна з 7400 назвами в 13 000 томів і одиниць, включаючи книги, брошури та журнали. У попередніх списках було лише 15 відсотків усієї його колекції. Бібліотеку Дарвіна також було фактично заново зібрано з 9300 посиланнями на копії творів, які є у вільному доступі в Інтернеті.

«Цей безпрецедентно детальний огляд повної бібліотеки Дарвіна дозволяє більше, ніж будь-коли, оцінити, що він не був ізольованою фігурою, яка працювала поодинці, а експертом свого часу, спираючись на складну науку, дослідження та інші знання тисяч людей. Дійсно, розмір і діапазон робіт у бібліотеці демонструє надзвичайний обсяг досліджень Дарвіна щодо робіт інших», – сказав д-р ван Вайге.

Відкриття повної бібліотеки Дарвіна

Після його смерті в 1882 році велика частина бібліотеки Дарвіна була збережена та каталогізована, але багато інших предметів було розпорошено або втрачено, а подробиці переважної більшості вмісту ніколи не були опубліковані досі. Протягом багатьох років вчені вважали, що бібліотека Дарвіна містить 1480 книг, заснованих на тих, що збереглися в двох основних колекціях, Кембриджському університеті та Даун-Хаузі.

За 18 років проєкт Darwin Online виявив тисячі незрозумілих згадок Дарвіна в його власних каталогах і списках елементів, таких як брошури та журнали, які спочатку були в його бібліотеці. Кожне посилання вимагало власної детективної історії, щоб виявити публікації, які поспішно записав Дарвін. Крім того, вперше виявлено відсутні деталі, такі як автор, дата чи джерело вирізок у тисячах записів зі старих каталогів.

Основним джерелом інформації, яке допомогло розкрити оригінальний вміст, є 426-сторінковий рукописний «Каталог бібліотеки Чарльза Дарвіна», складений у 1875 році. Ретельне порівняння його скорочених записів виявило 440 невідомих назв, які спочатку були в бібліотеці. Опис його саморобок після його смерті зафіксував 2065 переплетених книг і невідому кількість не переплетених томів і брошур. У вітальні було зафіксовано 133 назви та 289 томів переважно ненаукової літератури. Дивовижно, але оцінювач спадщини підрахував, що «Наукова бібліотека, тобто книги, пов’язані з наукою», коштує лише 30 фунтів стерлінгів і 12 шилінгів [приблизно 2000 фунтів стерлінгів на сьогодні]. Справді, усі книги були оцінені лише в 66 фунтів стерлінгів і 10 шилінгів [приблизно £ 4400 сьогодні]. Сьогодні будь-яка книга, яка належала Дарвіну, дуже дорога для колекціонерів.

Іншими джерелами інформації, які допомогли створити повну бібліотеку Дарвіна, були списки брошур, зошити Дарвіна для читання, щоденники Емми Дарвін, Каталог книг, переданий Кембриджській школі ботаніки в 1908 році, і 30 томів Листування Дарвіна. Предмети, які все ще існують, але ніколи не були включені до списків бібліотеки Дарвіна, включають його непереплетені матеріали в бібліотеці Кембриджського університету, книги, які зараз знаходяться в інших інституційних колекціях, приватні колекції та книги, продані на аукціонах за останні 130 років. Поєднання цих та багатьох інших джерел свідчень дозволило реконструювати бібліотеку Дарвіна.

Наприклад, дарвінівська копія статті орнітолога Джона Джеймса Одюбона 1826 року: «Опис звичок канюка-індика (Vultura aura), зокрема з метою підірвати загальноприйняту думку про його надзвичайну силу нюху» була продана в 1975. Дарвін досліджував це питання під час подорожі на кораблі «Бігль» і записав, як читав критику Одубона у втраченому алапагоському блокноті. У 2019 році на аукціоні з’явилася копія роману Елізабет Гаскелл « Дружини та дочки» 1880 року. У ній зазначено: «Ця книга була улюбленою книгою Чарльза Дарвіна та останньою книгою, яку він читав вголос».

Окінава, найпівденніша префектура Японії, славиться довголіттям своїх жителів та низьким рівнем захворюваності на хвороби, пов’язані з віком. Вважається, що основна причина цього – місцевий раціон харчування. За даними дослідження, раціон жителів Окінави характеризується низькою калорійністю та високою поживною цінністю. Він багатий на фітонутрієнти, зокрема антиоксиданти та флавоноїди, які мають сильну протизапальну дію та можуть знижувати ризик розвитку ряду захворювань, включаючи серцево-судинні хвороби та деякі види раку.

Дослідження підтверджують, що дієти, які сприяють зниженню ризику хронічних захворювань, схожі на традиційний раціон Окінави, що включає велику кількість овочів і фруктів та обмежене споживання м’яса, насичених жирів, цукру, солі та жирних молочних продуктів.

“Низький рівень насичених жирів, високий вміст антиоксидантів і низька глікемічна навантаження продуктів у цих дієтах, ймовірно, сприяють зниженню ризику серцево-судинних захворювань, деяких видів раку та окисного стресу”, – зазначається у дослідженні.

Автори дослідження дійшли висновку, що низькокалорійність раціону Окінави може бути ключовим фактором їхнього довголіття. Вони аналізували архівні дані про здоров’я мешканців Окінави (віком від 65 років) за шість десятиліть з метою вивчення впливу обмеження калорійності щоденного раціону.

Результати показали, що низький рівень калорій пов’язаний зі слабким зростанням ваги з віком, низьким індексом маси тіла (ІМТ) протягом усього життя та зниженим ризиком смертності від вікових захворювань. Джерело