Поиски «девятой планеты» продолжаются: что нового?

Ученые ищут новые зацепки, которые помогут им в поиске возможной девятой планеты на задворках нашей Солнечной системы, в поясе Койпера — поле ледяных обломков за пределами Нептуна. Новые расчеты говорят о том, что предполагаемая планета может быть ярче, чем думали, и значит ее будет чуть проще найти. Пока указаний на существование девятой планеты очень мало, в основном это очевидное упорядочивание орбит шести самых дальних обитателей пояса Койпера. Их овальные орбиты все направлены примерно в одном направлении и лежат примерно в одной плоскости, предполагая, что на эту траекторию их загнала скрывающаяся в темноте планета, в пять-двадцать раз массивнее Земли.

Планета 9

Планетологи Майк Браун и Константин Батыгин из Калтеха объявили о находке этих свидетельств в январе. Теперь они опираются на них, чтобы уточнить свойства девятой планеты и сузить диапазон ее возможного местонахождения. Последние результаты работы ученых появились 20 июня в Astrophysical Journal Letters. Среднее расстояние девятой планеты от Солнца, вероятнее всего, в 500-600 раз превышает расстояние от Земли до Солнца, сообщают Браун и Батыгин. Ее орбита сильно вытянута и наклонена на 30 градусов относительно остальной Солнечной системы, из-за чего планета проходит намного выше и ниже орбит восьми известных миров.

Прямо сейчас она, по всей видимости, находится в самой удаленной от Солнца точке — в 250 миллиардах километров — в крупном участке неба около созвездия Орион. Но все это ученые извлекли на основании странных орбит шести мерзлых миров. «Предположение о том, что там есть планета, не железное, — предупреждает Рену Малхотра, планетолог Аризонского университета в Тусоне. — Думаю, это стоит продолжать изучать. Имеется достаточно оснований не игнорировать эти свидетельства. Не нужно впадать в депрессию, если планеты там нет». Малхотра и ее коллеги искали независимые доказательства существования девятой планеты.

И думают, что нашли еще одну подсказку: орбитальные периоды тех шести тел грубо синхронизированы между собой, сообщили ученые в том же журнале. Например, самый далекий, карликовая планета Седна, обращается вокруг Солнца пять раз, тогда как ее сосед 2010 GB174 завершает восемь орбит. Такие синхронизированные орбиты обычно указывают на гравитационную связь между всеми вовлеченными телами. Но эти крошечные миры слишком малы, чтобы влиять друг на друга, говорит Малхотра, а значит, должен быть более массивный соучастник. Планета раз в 10 массивнее Земли и вращающаяся вокруг Солнца примерно раз в 17 117 лет была бы в синхронизации с четырьмя из этих тел, выяснили Малхотра и ее коллеги. Следовательно, «девятая планета» находится примерно в 100 миллиардах километров от Солнца, или в 665 раз дальше, чем Земля от нашего светила.

Синхронизированные орбиты «весьма интригуют и очень интересны», говорит планетолог Скотт Шеппард из Научного института Карнеги в Вашингтоне. «Но нужно больше таких объектов, чтобы сказать, значимо это статистически или нет». Шеппард и Чед Трухильо из обсерватории Джемини в Хило на Гавайях также предположили в 2014 году, что орбиты десятка миров (включая вышеобозначенные шесть) в поясе Койпера могла бы объяснить девятая планета. «Мы хотим найти больше этих малых тел, которые могли бы привести нас к большому телу», говорит Шеппард. Он и Трухильо охотятся на удаленные объекты пояса Койпера с помощью телесопов в Чили и на Гавайях. И небезуспешно: добавили несколько ледяных глыб в списки. Орбиты новых открытых тел также выстроены относительно друг друга и относительно предыдущей десятки.

Но чтобы это подтвердить, нужны еще наблюдения и анализ. Шеппард и Трухильо уже зарезервировали телескопы на несколько этой осенью, когда созвездие Орион будет видно. «Поищем более удаленные объекты, — говорит он. — А может, и планету побольше». Если новые объекты помогут астрономам определить положение девятой планеты, возможно, они смогут напрямую увидеть и ее. Ее холодная атмосфера (ниже -220 по Цельсию) может содержать только водород и гелий, которые хорошо отражают свет. Об этом сообщил Джонатан Фортни, планетолог из Калифорнийского университета в Санта-Крус, в статье от 20 июня в Astrophysical Journal Letters.

«Мы ожидаем, что планета, если она там, будет своего рода зеркалом, — говорит Фортни. — Мы считаем, что она должна быть яркой с беловатым оттенком». Ее атмосфера должна отражать 75% солнечного света, который ее достигает. В зависимости от размера, девятая планета может быть достаточно яркой, чтобы попасть в поле Dark Energy Survey, проекта по обследованию галактик и сверхновых в южном небе. «Проблема в том, что мы не знаем, где искать», говорит Фортни. Браун и Батыгин считают, что сузили область поиска до 2000 квадратных градусов в небе близ Ориона. «Это не так много, как можно было бы подумать», говорит Батыгин. Телескоп Субару на Гавайях, достаточно большой, чтобы обнаружить девятую планету, может покрыть этот кусок всего за 20 ночей. «Это большая просьба. Но наградой может быть расширение нашей планетарной семьи».

Илья Хель

hi-news.ru

Как часто во Вселенной появляется жизнь?

С 1960-х годов уравнение Дрейка используется для оценки того, сколько в галактике Млечный Путь существует разумных и способных к контакту внеземных цивилизаций. Следуя проторенному пути, новая формула оценивает частоту, с которой жизнь возникает на планете. Она может помочь нам выяснить, насколько в принципе вероятно возникновение жизни во Вселенной.

Планеты

Новое уравнение, разработанное Кэлебом Шарвом из Колумбийского астробиологического центра и Лероем Кронином из Школы химии при Университете Глазго, пока не может оценить шансы на появление жизни где угодно, но обещает интересные перспективы в этом направлении. Ученые надеются, что их новая формула, описанная в последнем издании Трудов Национальной академии наук (PNAS), воодушевит ученых на исследование различных факторов, которые связывают события возникновения жизни с особыми свойствами планетарной среды. В более широком смысле, они рассчитывают, что их уравнение будет в конечном счете использоваться для прогнозирования частоты возникновения жизни на планете, процесса также известного как абиогенеза.

Те, кто знаком с уравнением Дрейка, поймут и новое уравнение. Еще в 1961 году астроном Фрэнк Дрейк вывел вероятностную формулу, которая могла помочь прикинуть количество активных внеземных цивилизаций, передающих сигналы в радиодиапазоне в нашей галактике. Его формула содержала несколько неизвестных значений, включая среднюю скорость образования звезд, среднее число планет, которые могут потенциально поддерживать жизнь, долю планет, которым удалось обзавестись действительно разумной жизнью и так далее. У нас нет окончательного варианта уравнения Дрейка, но мы верим, что с каждым годом оно позволяет нам все точнее оценить неизвестно. Новая формула, разработанная Шарфом и Кронином, не ставит перед собой задачу заменить уравнение Дрейка. Вместо этого она глубже погружает нас в статистику абиогенеза. Вот так она выглядит:

Формула

Где: Nabiogenesis (t) = вероятность события возникновения жизни (абиогенеза) Nb = число потенциальных строительных блоков No = среднее число строительных блоков на организм, или биохимически значимую систему fc = фракционная доступность строительных блоков в течение времени t Pa = вероятность сборки за единицу времени Выглядит сложно, но на деле все куда проще.

Уравнение, если коротко, гласит, что вероятность возникновения жизни на планете тесно связана с количеством химических «строительных блоков», поддерживающих жизнь и доступных на планете. Под строительными блоками ученые имеют в виду необходимый химический минимум для запуска процесса создания простых жизнеформ. Это могут быть основные пары ДНК/РНК или аминокислот, либо любые доступные молекулы или материалы на планете, которые могут участвовать в химических реакциях, приводящих к появлению жизни. Химия остается химией по всей Вселенной, но разные планеты могут создавать разные условия, пригодные для появления жизни.

Если более конкретно, уравнение Шарфа и Кронина утверждает, что шансы возникновения жизни на планете зависят от количества строительных блоков, которые могли бы существовать теоретически, количества доступных строительных блоков, вероятности того, что эти строительные блоки действительно станут жизнью (в процессе сборки), и количества строительных блоков, необходимых для производства определенной формы жизни. В дополнение к определению химических предпосылок для возникновения жизни, это уравнение стремится определить частоту, с которой возникают репродуктивные молекулы. У нас на Земле абиогенез состоялся в тот момент, когда появилась РНК.

За этим важнейшим шагом последовал расцвет простой одноклеточной жизни (прокариот) и сложной одноклеточной жизни (эукариот). «Наш подход связывает химию на планете с глобальным темпом зарождения жизни — это важно, поскольку мы начинаем находить много солнечных систем с кучей планет, — рассказал Кронин. — Например, мы считаем, что присутствие небольшой планеты поблизости — вроде Марса — может быть важным, поскольку она остыла быстрее Земли… часть химических процессов могла начаться, а после передать сложную химию на землю, чтобы помочь «подтолкнуть» химию на земле».

Одно из важных следствий этого исследования в том, что планеты нельзя изучать изолировано. Как сказал Кронин, Марс и Земля могли быть вовлечены в обмен химическими веществами однажды в далеком прошлом — и этот обмен веществами мог послужить началу жизни на Земле. Возможно, обмен химическими строительными блоками между близко расположенными планетами может существенно увеличить шансы на появление на них жизни.

Так сколько же примеров жизни таит в себе Вселенная? «Это сложный вопрос, — говорит Кронин. — Из нашей работы следует, что солнечные системы с несколькими планетами могут быть прекрасными кандидатами для более внимательного исследования — что нам стоит сосредоточиться на многопланетных системах и поискать в них жизнь». Каким образом? Стоит искать признаки изменения атмосфер, сложной химии, наличия сложных соединений и вариаций в климате, которые могут быть обусловлены биологической жизнью. У нас нет достаточного количества эмпирических данных, чтобы закончить уравнение Шарфа и Кронина в данный момент, но в будущем это изменится. В ближайшем десятилетии мы сможем использовать телескоп Джеймса Вебба и миссию MIT Tess, чтобы восполнить недостающие значения. В конце концов, мы найдем ответ на этот волнующий нас вопрос.

Илья Хель

hi-news.ru

10 интересных фактов о Юпитере

В древнеримской мифологии Юпитер отождествляется с греческим Зевсом. Его часто называют «богом-отцом» или «отцом богов». Юпитер был сыном Сатурна, братом Нептуна и сестрой Юноны, которая также являлась и его супругой. В свою очередь, планета Юпитер является крупнейшей планетой Солнечной системы. По иронии к Юпитеру на «сватовство» отправлен космический аппарат с названием «Юнона». И пока зонду только лишь предстоит открыть многие секреты своей «суженной», сегодня мы рассмотрим несколько уже известных фактов об этом газовом гиганте.

mainjupiter

Юпитер мог стать звездой

Galileo

В 1610 году Галилей открыл Юпитер и его четыре самые большие луны: Европу, Ио, Каллисто и Ганимед, которые сегодня принято называть галилеевыми спутниками. Это был первый случай наблюдения за космическим объектом, оборачивающимся вокруг планеты. Раньше наблюдения велись только за Луной, вращающейся вокруг Земли. В дальнейшем благодаря именно этому наблюдению польский астроном Николай Коперник придал веса своей теории о том, что Земля не является центром Вселенной. Так появилась гелиоцентрическая модель мира.

Являясь самой крупной планетой Солнечной системы, Юпитер обладает массой, в два раза превышающей массу всех остальных планет Солнечной системы. Атмосфера Юпитера скорее похоже на атмосферу звезды, нежели планеты, и состоит в основном из водорода и гелия. Ученые соглашаются во мнении, что если бы запасов этих элементов было раз в 80 больше, то Юпитер превратился бы в настоящую звезду. А обладая четырьмя основными лунами и множеством (в общей сложности 67) более мелких спутников, Юпитер сам по себе представляет чуть ли не миниатюрную копию своей собственной Солнечной системы. Эта планета настолько огромна, что потребовалось бы более 1300 планет размером с Землю, чтобы заполнить объем этого газового гиганта.

Юпитер и его знаменитое большое красное пятно

spot

Удивительная окраска Юпитера состоит из светлых и темных поясных зон, которые, в свою очередь, вызываются постоянными мощнейшими ветрами, дующими с востока на запад со скоростью 650 километров в час. Зоны со светлыми облаками в верхних слоях атмосферы содержат замороженные, кристаллизованные частицы аммиака. Более темные облака содержат различные химические элементы. Эти климатические особенности постоянно изменяются и никогда не задерживаются на долгие интервалы.

Помимо того, что на Юпитере очень часто идут дожди из настоящих алмазов, другой знаменитой чертой этого газового гиганта является его огромное красное пятно. Этим пятном является гигантский ураган, вращающийся против часовой стрелки. Размер этого урагана практически в три раза больше земного диаметра. Скорость ветра в центре урагана достигает 450 километров в час. Гигантское красное пятно постоянно изменяется в размерах, то увеличиваясь и становясь еще более ярким, то уменьшаясь и становясь более тусклым.

Удивительное магнитное поле Юпитера

polar

Сила магнитного поля Юпитера почти в 20 000 раз мощнее силы магнитного поля Земли. Юпитер можно по праву считать королем магнитных полей нашей планетарной системы. Планету окружает невероятных размеров поле из электрически заряженных частиц, которые без остановки бомбардируют другие планеты Солнечной системы. При этом уровень радиации близ Юпитера до 1000 раз превосходит смертельный для человека. Плотность излучения настолько сильна, что способна нанести повреждения даже хорошо защищенным космическим аппаратам, таким как зонд «Галилей». Магнитосфера Юпитера имеет протяженность от 1 000 000 до 3 000 000 километров в сторону Солнца и до 1 миллиарда километров в сторону внешних границ системы.

Юпитер — король вращения

jupiter

Юпитеру требуется всего около 10 часов, чтобы совершить полный оборот вокруг своей оси. Сутки на Юпитере варьируются от 9 часов 56 минут на обоих полюсах до 9 часов 50 минут в экваториальной зоне газового гиганта. В результате этой особенности экваториальная зона планеты на 7 процентов шире, чем полярные. Будучи газовым гигантом, Юпитер вращается не как единый твердый сферический объект, такой как, например, Земля. Вместо этого планета вращается несколько быстрее в экваториальной зоне и чуть медленнее в полярных. Общая скорость вращения при этом составляет около 50 000 километров в час, что в 27 раз быстрее скорости вращения Земли.

Юпитер — самый большой источник радиоволн в Солнечной системе

radio

Еще одна особенность Юпитера, которая поражает воображение, заключается в том, насколько мощные радиоволны он излучает. Радиошум Юпитера влияет даже на коротковолновые антенны здесь, на Земле. Радиоволны, не слышимые человеческим ухом, могут приобретать весьма причудливые аудиосигналы за счет улавливаемого их наземного радиооборудования. Чаще всего эти радиовыбросы производятся в результате нестабильности поля плазмы в магнитосфере газового гиганта.

Нередко эти шумы вызывают переполох у уфологов, считающих, что поймали сигналы от внеземных цивилизаций. Большинство астрофизиков теоретизируют о том, что ионные газы над Юпитером и его магнитные поля иногда ведут себя как очень мощные радиолазеры, создавая настолько плотное излучение, что порой радиосигналы Юпитера перекрывают по мощности коротковолновые радиосигналы Солнца. Ученые считают, что такая особенная мощь радиоизлучения каким-то образом связана с вулканическим спутником Ио.

Кольца Юпитера

rings

В аэрокосмическом агентстве NASA были очень удивлены, когда космический аппарат «Вояджер-1» обнаружил в 1979 году три кольца вокруг экватора Юпитера. Эти кольца гораздо тусклее колец Сатурна, и поэтому их невозможно обнаружить с помощью наземного оборудования. Основное кольцо плоское и обладает толщиной около 30 километров и шириной около 6000 километров. Внутреннее кольцо — еще более разряженное и часто упоминаемое как гало — толщиной около 20 000 километров. Ореол этого внутреннего кольца практически достигает внешних границ атмосферы планеты.

При этом оба кольца состоят из крошечных темных частиц. Третье кольцо еще более прозрачное, чем остальные два, и имеет название «паутинного кольца». Состоит оно в основном из пыли скапливающегося вокруг четырех лун Юпитера: Адрастеи, Метиды, Амальтеи и Фивы. Радиус паутинного кольца достигает около 130 000 километров. Планетологи считают, что кольца Юпитера, как и Сатурна, могли образоваться в результате столкновений многочисленных космических объектов, таких как астероиды и кометы.

Защитник планет

protector

Так как Юпитер является вторым по величине (первое место принадлежит Солнцу) космическим объектов в Солнечной системе, его гравитационные силы, скорее всего, участвовали в окончательном формировании нашей системы и, вероятно, даже позволили появиться жизни на нашей планете. Согласно исследованию, опубликованному в журнале Nature, Юпитер однажды мог притянуть Уран и Нептун на те места в системе, где они сейчас находятся.

В исследовании же, опубликованном в журнале Science, говорится о том, что Юпитер, при участии Сатурна, на заре Солнечной системы притянули достаточно материала для формирования планет внутренней границы. Кроме того, ученые уверены в том, что газовый гигант является своего рода щитом против астероидов и комет, отражая их от других планет. Новые исследования показывают, что гравитационное поле Юпитера воздействует на многие астероиды и меняет их орбиты. Благодаря этому многие из этих объектов не падают на планеты, включая нашу Землю. Эти астероиды носят название «троянских астероидов». Три из них, наиболее крупные, известны под именами Гектора, Ахиллеса и Агамемнона и названы в чести героев Илиады Гомера, в которой описываются события Троянской войны.

Размер ядра Юпитера и крошечной Земли одинаков

core

Ученые твердо убеждены в том, что внутреннее ядро Юпитера в 10 раз меньше всей планеты Земля. При этом есть предположение, что до 80-90 процентов диаметра ядра приходится на жидкий металлический водород. Если учесть, что диаметр Земли составляет около 13 000 километров, то диаметр ядра Юпитера должен составлять около 1300 километров. А это, в свою очередь, ставит его наравне с радиусом внутреннего твердого ядра Земли, который тоже равен около 1300 километрам. Атмосфера Юпитера.

Мечта или кошмар химика?

composition

Атмосферный состав Юпитера включает 89,2 процента молекулярного водорода и 10,2 процента гелия. На оставшиеся проценты приходятся запасы аммиака, дейтерий, метан, этан, воду, частицы аммиачного льда, а также частицы сульфида аммония. В общем: гремучая смесь, явно не пригодная для человеческой жизни. Так как магнитное поле Юпитера в 20 000 раз мощнее магнитного поля Земли, то, вероятнее всего, газовый гигант имеет очень плотное внутреннее ядро неизвестного состава, покрытое толстым внешним слоем жидкого металлического водорода богатого гелием. И все это «обернуто» в атмосферу, в основном состоящую из молекулярного водорода. Ну прямо истинный газовый гигант.

Калисто — самый многострадальный спутник в Солнечной системе

calisto

Еще одной интересной особенностью Юпитера является его луна под названием Калисто. Калисто — самый дальний из четырех галилеевых спутников. На полный оборот вокруг Юпитера у него уходит одна земная неделя. Так как его орбита лежит за пределами радиационного пояса газового гиганта, Калисто меньше страдает от приливных сил, чем другие галилеевы спутники. Но так как Килисто является приливно-заблокированным спутником, как наша Луна, например, одна из его сторон всегда обращена к Юпитеру.

Диаметр Калисто составляет 5000 километров, что примерно равно размеру планеты Меркурий. После Ганимеда и Титана Калисто является третьим по величине спутником в Солнечной системе (наша Луна является пятой в этом списке, а Ио занимает четвертую строчку). Температура на поверхности Калисто находится на уровне -139 градусов Цельсия. Являясь одним из четырех гилилеевых спутников, Калисто был обнаружен великим астрономом Галилео Галилеем и фактически лишил его мирной жизни. Открытие Калисто способствовало усилению веры в его гелиоцентрическую теорию и подлило масла в огонь и без того пылавшего конфликта астронома с католической церковью.

Николай Хижняк

hi-news.ru

Жизнь на Энцеладе: волнение нарастает

Холодная луна Сатурна Энцелад — удивительный мир. Многие ученые уверены, что Энцелад может быть лучшим местом в нашей Солнечной системе для поиска жизни. Космический аппарат NASA «Кассини», в настоящее время вращающийся на орбите Сатурна, сделал интересное наблюдение ледяных струй, выбрасываемых предположительным подземным жидким океаном этого любопытного мира. А где есть океан, там может быть — пока только может быть — и жизнь.

Энцелад

Путешествие «Кассини» подойдет к концу в 2017 году, и ученые серьезно намереваются отправить отдельную миссию на Энцелад, в рамках которой можно будет поискать следы жизни. Некоторые уже всерьез начали думать о том, как именно должна протекать подобная миссия — включая планетолога Кэролин Порко, руководителя команды визуализации «Кассини». В начале этого месяца она собрала группу ученых — океанографов, органических химиков и астробиологов — в Калифорнийском университете в Беркли, чтобы выработать стратегию поиска внеземной жизни на Энцеладе.

Этот вопрос, по словам Порко, «будет чертовски сложно решить» (и это мягкий перевод ее слов). Хотя Энцелад небольшой и окружен толстым слоем льда, он вполне может быть обитаемым: у него есть источник энергии в виде трения, создаваемого за счет притяжения Сатурном, органические соединения, которые так любит жизнь, и океан жидкой воды под толщей льда.

Но только то, что Энцелад приветлив к жизни, не означает, что она там есть; потребуется проделать много работы, чтобы точно это подтвердить. На встрече в Беркли ученые обсудили данные об Энцеладе, собранные «Кассини» — анализы его гейзеров, измерения ледяной оболочки, мысли о том, каким может быть океан, и другое. И несмотря на все эти свежие данные и модели, которые имеются в распоряжении ученых, они даже близко не нашли организмов на Энцеладе. Поэтому нужна космическая миссия.

Обнаружить жизнь на Энцеладе — значит точно подтвердить, что мы не одиноки в космосе. Кроме того, открытие организмов или отсутствие таковых могло бы ответить на более глубокую тайну: как жизнь появилась на Земле. На встрече ученые представили две основные соперничающие теории о том, как появилась жизнь (в океане или на суше), и обсудили, как исследование Энцелада могло бы помочь выбрать победителя. «Миссия позволила бы проверить одну из идей на тему происхождения жизни», говорит Порко.

Конкретно, идею того, что земная жизнь вышла из воды. Например, если в океане Энцелада присутствуют и процветают организмы, это сказало бы в пользу того, что жизнь на Земле родилась у гидротермальных источников (горячих, богатых питательными веществами, глубоководных источников на дне океана), а не в лужах на суше. Энцелад также мог бы рассказать нам много другого о генезисе в нашей Солнечной системе. «Вы не просто ищете жизнь, вы ищете понимание самой природы жизни и ее сравнения с земной жизнью», говорит Крис Маккей, планетолог Исследовательского центра Эймса в NASA.

Например, если мы обнаружим, что создания на Энцеладе не похожи на земных — если их биохимия совершенно другая — это будет означать, что две этих формы жизни развивались отдельно и независимо, а значит где-то в космосе могут быть и другие инопланетяне. «Если жизнь как минимум дважды появилась в нашей Солнечной системе, можно с уверенностью сказать, что ее полно во Вселенной», — говорит Маккей.

Энцелад

Если же мы обнаружим, что существа на Энцеладе до боли похожи на земных, это может говорить в пользу того, что жизнь появилась в другом месте и была занесена на оба мира. Если же Энцелад бесплоден, теория о том, что жизнь появилась на суше, а не в океане, получит больше баллов. Что бы мы ни нашли, все будет полезно и увлекательно.

Погружаемся в гейзер На Энцеладе более 90 гейзеров, которые извергают шлейфы соленого водяного пара, органических соединений и частиц льда из подземного океана в воздух. Они представляют прекрасную возможность для посещения космическим аппаратом, которому не придется приземляться в поисках жизни (что будет дорого и трудно), а можно будет пролететь прямо через гейзер и захватить образцы. «Гейзер выходит прямо из океана, — объясняет Маккей. — Зачем же нам приземляться? Мы можем заполучить самый свежий материал прямо из источника».

Впрочем, даже если жизнь на Энцеладе есть, она может и не показаться в гейзерных образцах. Если пелагический океан (то есть зона открытого моря, которая находится далеко от морского дна) на Земле аналогичен океану на ледяном спутнике Сатурна, результаты будут неутешительными: пелагическая зона имеет крайне низкую плотность жизни даже на нашей планете. «Если океан Энцелада будет таковым, поймать организм за хвост будет тяжело», говорит Порко. Ученым придется пропустить огромное количество воды, чтобы уловить хоть что-то. К счастью, несколько месяцев назад один микробиолог рассказал Порко об исследовании десятилетней давности, которое вселило в нее оптимизм. На встрече в Беркли она описала это исследование процессом «пузырькового выскребания», который происходит в океанах Земли и может протекать на Энцеладе.

Оказалось, что когда пузырьки поднимаются через воду, они выскребают колонны воды, поэтому организмы и органические материалы скапливаются на поверхности. И когда пузырьки лопаются (как в струях на Энцеладе), они выбрасывают микробов как спрей. Так что если на Энцеладе существует жизнь, шлейфы гейзеров могут содержать более высокие концентрации организмов, чем другие частиц океана — благодаря пузырькам.

«Даже если океан Энцелада будет так же беден микробами, как пелагический океан на Земле, а это в худшем случае, у нас все еще будут шансы найти организмы в шлейфах», говорит Порко. Правда, этот сценарий тут же преподносит новую проблему: космический аппарат должен будет найти способ захвата образцов, не разбив деликатные организмы на кусочки, поскольку будет проходить через струи на высокой скорости.

В поисках жизни на Энцеладе

Энцелад

Как только космический аппарат возьмет образец с Энцелада, каким будет их проверка на жизнь? Этот процесс куда сложнее, чем определение чего-то живого — в конце концов, ученые годами пытались вывести определение жизни. В охоте на внеземную жизнь ученым придется быть креативными. «Если вы отправитесь на Марс и найдете на земле мертвого кролика, он будет мертвым, неживым, но он будет жизнью, — говорит Маккей. — Мы не ищем что-то живое, мы ищем молекулы, которые использует жизнь.

Другими словами, мы ищем тело мертвого кролика». Молекулы, которые Маккей и другие ученые считают самыми важными, — это аминокислоты, строительные блоки белка. «Они встречаются на кометах и метеоритах, поэтому если на Энцеладе будет первичный бульон, в нем должны быть и аминокислоты, — говорит Маккей. — Они настолько полезны и хороши в воде, что жизнь наверняка возьмет их на вооружение». Но что, если организмы Энцелада не состоят из аминокислот? Маккей в шутку ответил Порко: «Значит мы пропали, а природа извращенка. Придется сдаться и стать поэтами». Он имел в виду, что в научном сообществе практически все считают, что аминокислоты будут полезны в охоте на жизнь — и если эта точка зрения окажется неверной, что ж, значит большинство ученых дураки.

Еще одна важная сигнатура, которую надеются обнаружить ученые, это липиды, которые клетки используют для строительства внешних стенок. «История та же, что и с аминокислотами, — объясняет Альфонсо Давила, ученый SETI Institute. — Они были во время зарождения жизни, так считают, и клетки должны их использовать». Конечно, ученым придется не просто определить аминокислоты и белки на Энцеладе — эти молекулы существуют много где, с жизнью или без. Но астробиологи могут определять различные структуры и распределения аминокислот и липидов, которые уникальны для жизни.

«Молекулы и структуры, которые создает жизнь, отличаются от случайной мешанины, которую создает химия», отмечает Маккей. В списке возможных предметов для поиска также находятся крупные органические соединения и фотографии реальных организмов, сделанные космическим аппаратом. К примеру, это могут быть фотографии кушающего или пьющего животного. Такая находка могла бы стать самым прямым доказательством чего-то «живого», но надеяться на это точно не стоит, говорит Давила. «Это весьма рискованный и оправданный эксперимент.

Вероятность плохого результата крайне высока. Может быть сложно отличить клетку от точки, которая является просто частицей». В конечном итоге, как думают ученые, потребуется целый ряд доказательств, чтобы подтвердить наличие жизни. И, конечно же, стоимость и технологии будут накладывать ограничения на проводимые эксперименты. Охота будет невероятно сложной, особенно с учетом того, что организмы на Энцеладе могут выглядеть или функционировать совсем не так, как на Земле. «Мы идем по тонкому лезвию, разделяющему то, что мы знаем на основе земной жизни, и то, что ожидаем найти на другой планете, — говорит Давила. — Это мешает нам выработать хорошую стратегию». В общем, будет непросто.

Илья Хель

hi-news.ru

10 важнейших технологий 2016 года. Часть вторая

2016 год далек от завершения, но это не означает, что мы не можем называть самые быстро развивающиеся, а вместе с тем и важнейшие для нашего будущего технологии. Журнал Scientific American собрал десятку громких названий, о которых мы писали, пишем и будем писать в этом году. Возможно, именно они изменят этот мир. Возможно, именно они сделают будущее таким, каким оно должно быть.

Органы-на-чипе открывают новые виды на биологию человека

Орган на чипе

Вопреки голливудским стереотипам, вы не найдете живых человеческих органов, плавающих в лабораториях биологов. Если даже отринуть все технические трудности поддержания органа вне тела, целые органы слишком ценны как трансплантаты, чтобы пускать их на эксперименты. И все же много важных биологических исследований и практических испытаний лекарств можно провести только изучая орган в процессе его работы. Новая технология может решить этот вопрос практически: за счет выращивания функциональных человеческих органов в миниатюре, на микрочипах.

В 2010 году Дональд Ингбер из Института Висса разработал легкие-на-чипе, первые в своем роде. Коммерческий сегмент быстро подключился к разработкам, включая компанию Emulate во главе с Ингбером и другими из Института Висса, а также DARPA. С тех пор разные группы ученых сообщали об успешной реализации миниатюрных моделей легких, печени, почек, сердца, костного мозга и роговицы. Далее будут и другие. Каждый орган-на-чипе по размерам примерно с флешку USB. Он изготовлен из гибкого полупрозрачного полимера. Микрожидкие трубки, каждая меньше миллиметра в диаметре, подведены к клеткам, взятым из интересующего ученых органа, и работают в сложном тандеме с чипом. Когда питательные вещества, кровь и тестовые компоненты вроде экспериментальных препаратов закачиваются по трубкам, клетки повторяют ключевые функции живого органа.

Камеры внутри чипа могут быть организованы так, чтобы имитировать определенную структуру ткани органа вроде крошечных воздушных мешков в легком. Воздух проходит через канал и весьма точно имитирует человеческое дыхание. В то же время кровь, наполненную бактериями, можно накачивать по другим трубкам и наблюдать, как клетки реагируют на инфекцию, без какого-либо риска для человека.

Эта технология позволяет ученым наблюдать биологические механизмы и физиологическое поведение, как никогда прежде. Микрочипы с органами обеспечивают прорыв для компаний, которые разрабатывают новые лекарства. Их способность эмулировать человеческие органы позволяют точно и реалистично испытывать возможные лекарства. В прошлом году, например, одна группа использовала чип для имитации способа, которым эндокринные клетки выделяют гормоны в кровоток, и провела важные исследования лекарства от диабета.

Другие группы изучают возможность использования органов-на-чипе в персонализированной медицине. В принципе, эти микрочипы можно создавать из стволовых клеток, извлеченных у самих пациентов, а затем проводить испытания, которые позволят определить индивидуальные методы лечения, у которых будет больше шансов на успех. Остается надежда, что миниатюрные органы могли бы значительно уменьшить зависимость фармацевтической промышленности от испытаний на животных. Миллионы животных умерщвляют каждый год в ходе таких тестов, отчего рождаются горячие споры. Но если даже не говорить об этической стороне вопроса, испытания на животных просто неэффективны, поскольку люди могут иначе реагировать на те же лекарства.

Испытания на миниатюрных органах людей могут быть куда удачнее. Военные также полагают, что у органов-на-чипе также есть потенциал спасать жизни, но немного другой. Искусственное легкое, а также другие подобные органы, может быть следующим крупным шагом в исследовании того, как биологическое, химическое или радиологическое оружие влияет на людей. Сейчас, по очевидным этическим причинам, такие испытания невозможны.

Солнечные элементы из перовскитов переживают подъем

Перовскит

Кремниевые солнечные элементы, которые в настоящее время преобладают на мировом рынке, страдают от трех фундаментальных ограничений. Новый перспективный способ производства высокоэффективных солнечных элементов с использованием перовскитов вместо кремния может решить все три одновременно и существенно повысить выработку электричества из солнечного света.

Первое серьезное ограничение кремниевых фотоэлектрических ячеек заключается в том, что они изготовлены из материала, который редко встречается в природе в чистой элементарной форме, которая необходима. Хотя нехватки кремния в форме диоксида кремния (песок на пляже) нет, необходимо приложить огромное количество энергии, чтобы избавить его от кислорода. Обычно производители нагревают диоксид кремния до 1500–2000 градусов по Цельсию в дуговой сталеплавильной печи. Энергия, необходимая для работы таких печей, устанавливает фундаментальный нижний предел себестоимости производства кремниевых фотоэлектрических ячеек и также добавляет выбросов парниковых газов в процессе производства.

Перовскиты — широкомасштабный класс материалов, в которых органические молекулы, состоящие в основном из углерода и водорода, связываются с металлом вроде свинца и галогеном вроде хлора в трехмерную кристаллическую решетку. Их производство может быть намного дешевле, а связанных с ним выбросов — намного меньше. Производители могут наносить перовскиты тонкой пленкой на поверхность практически любой формы без необходимости использовать печь.

Пленка также весит очень мало. Что, в свою очередь, устраняет второе большое ограничение кремниевых солнечных ячеек: их жесткость и вес. Кремниевые фотоэлектрические элементы прекрасно подходят для использования на плоских больших панелях. Но делать крупномасштабные инсталляции таких панелей весьма дорого, поэтому вы обычно видите их на крышах домов и на «солнечных фермах».

Третье серьезное ограничение традиционных солнечных элементов заключается в их эффективности преобразования энергии, которая уже 15 лет стоит на отметке в 25%. Изначально перовскиты обещали куда более низкую эффективность. В 2009 году элементы из перовскитов на основе свинца, иодида и метиламмония превращали менее 4% полученного солнечного света в электричество. Но темп развития перовскитов оказался феноменальным, отчасти благодаря тому факту, что этот класс материалов позволяет работать с тысячами различных химических составов.

К 2016 году эффективность солнечных элементов на основе перовскитов подобралась к 20% — пятикратное улучшение всего за семь лет с удвоением эффективности за последние два года. Теперь они могут конкурировать коммерчески с кремниевыеми фотоэлектрическими элементами, а пределы эффективности перовскитов все еще могут быть намного выше. Быстро развивающиеся фотоэлектрические элементы на основе перовскитов очень скоро могут обойти уже зрелую технологию кремниевых ФЭ. Ученым еще предстоит ответить на несколько важных вопросов о перовскитах, например, как они будут противостоять многолетним атмосферным воздействиям и как можно наладить их производство в таком количестве, чтобы конкурировать с кремниевыми панелями на мировом рынке.

Но даже относительно небольшой приток этих новых элементов может помочь обеспечить солнечной энергией удаленные районы, еще не подключенные к электросети. В сочетании с развивающимися технологиями батарей, перовскитные солнечные ячейки могут помочь трансформировать жизни 1,2 миллиарда человек, которым в настоящее время не хватает надежного электричества.

Метаболическая инженерия превращает микробов в фабрики

Чашка Петри

Проследите путь продуктов, которые мы покупаем и используем каждый день — от пластмассы и тканей до косметики и топлива — до их появления и обнаружите, что подавляющее их большинство было сделано из материалов, созданных в глубоком подполье. Заводы, которые производят все необходимое для современной жизни по большому счету производят это из самых разных химических веществ. Эти химические вещества производятся на заводах в основном из ископаемого топлива — в основном, продуктов нефти — которое разбивается на множество других соединений.

Для климата и, возможно, для мировой экономики было бы гораздо лучше производить многие химические вещества для промышленности из живых организмов, а не из нефти, газа и угля. Мы уже используем сельскохозяйственную продукцию таким образом — мы носим хлопчатобумажную одежду и живем в деревянных домах — но растения не являются единственным источником ингредиентов. Микробы могут предложить гораздо больше в долгосрочной перспективе и делать недорогие материалы с широким набором свойств, которые мы принимаем как должное.

Вместо того чтобы выкапывать сырье из земли, мы можем «варить» его в гигантских биореакторах, наполненных живыми микроорганизмами. Чтобы химическое производство на биологической основе начало работать, оно должно начать конкурировать с обычным химическим производством как в цене, так и в производительности. Благодаря новейшим достижениям в области систем метаболической инженерии, которая меняет биохимию микробов, чтобы они тратили свою энергию и ресурсы на синтез полезных химических продуктов, эта цель оказалась в пределах досягаемости. Иногда эти настройки включают изменение генетического состава организмов; иногда включают более сложную инженерию микробного метаболизма и настройки свойств системы.

С новейшими достижениями в сфере синтетической биологии, биологии систем и эволюционной инженерии, метаболическая инженерия теперь способна создавать биологические системы, способные производить химические вещества, которые трудно (и дорого) производить традиционными способами. В рамках одной из последних успешных демонстраций, микробы были настроены на производство [поли(лактата-со-гликолата)], имплантируемого, биоразлагаемого полимера, который используется в качестве хирургического шовного материала, для имплантатов и протезов, а также для доставки лекарственных средств против рака и инфекций.

Системы метаболической инженерии также использовались для создания штаммов дрожжей, которые производят опиоиды для лечения боли. Эти лекарства нужны по всему миру, особенно в развивающихся странах, в которых с болью борются недостаточно эффективно. Ассортимент химических веществ, которые можно производить с использованием метаболической инженерии, расширяется с каждым годом. Хотя этот метод вряд ли сможет воспроизвести все продукты, извлекаемые из нефтепродуктов, он зато сможет открыть нам новые химические вещества, которые никогда не были бы произведены из ископаемого топлива — в частности, сложные органические соединения, которые в настоящее время слишком дороги, поскольку их нужно извлекать из растений или животных, да и то в крошечных количествах.

В отличие от ископаемого топлива, химические вещества из микробов практически ничем не ограничены и испускают относительно мало парниковых газов; некоторые из них теоретически могут обратить вспять поток углерода с Земли в атмосферу, поглощая диоксид углерода или метан и включая его в продукты, которые в конечном итоге будут захоронены как твердые отходы. По мере наращивания биохимического производства для промышленного использования, придется также внимательно следить за тем, чтобы случайно не выбросить инженерных микроорганизмов в окружающую среду. Хотя эти тонко настроенные микробы окажутся в невыгодном положении в дикой природе, лучше держать их безопасно в своих баках, счастливо работая над производством полезных вещей на благо человечества и окружающей среды.

Блокчейн усиливает конфиденциальность, безопасность и неприкосновенность данных

Блокчейн

Блокчейн, или же цепочка блоков транзакций, — это термин, известный по цифровой валюте биткойн: децентрализованная общественная сеть транзакций, которой не владеет и не управляет ни один человек, ни одна организация. Любой пользователь может получить доступ ко всему блокчейну, и каждый перевод средств с одного аккаунта на другой записывается и верифицируется с использованием математических методов, заимствованных из криптографии. Поскольку копии блокчейна разбросаны по всей планете, он считается эффективным методом защиты от взлома.

Проблемы, которые представляют биткоины для правоохранительных органов и международного валютного контроля, обсуждаются постоянно. Но блокчейн находит применение и за пределами простых денежных операций. Как и сеть Интернет, блокчейн представляет собой открытую глобальную инфраструктуру, на которой могут быть построены другие технологии и приложения. И, как и Интернет, он позволяет людям обходить традиционных посредников, работая друг с другом, тем самым снижая или вовсе убирая операционные издержки.

Используя блокчейн, отдельные лица могут обменивать деньги или покупать страховку безопасно или без банковского счета, даже через национальную границу — это может стать прорывом для двух миллиардов человек в мире, в котором правят финансовые институты. Технология блокчейна позволяет незнакомцам заключать быстрые и надежные контракты без юристов и посредников. Можно продать недвижимость, билеты, акции или другой вид собственности или прав без брокера.

Долгосрочные последствия использования блокчейна для профессиональных посредников, вроде банков, адвокатов и брокеров, могут быть весьма серьезными и не обязательно в худшую сторону, ведь сами эти посредники платят огромные суммы в виде операционных издержек на ведение бизнеса. Аналитики Santander InnoVentures, например, подсчитали, что к 2022 году технология блокчейна могла бы сэкономить банкам более 20 миллиардов долларов в год. Около 50 крупных банков заявили об инициативе изучения и использования блокчейна. Инвесторы вложили более миллиарда долларов в прошлом году в стартапы, которые будут эксплуатировать блокчейн для широкого круга предприятий. Техногиганты вроде Microsoft, IBM и Google уже ведут проекты блокчейнов. Поскольку блокчейновые транзакции регистрируются с использованием частных и публичных ключей — длинных строк символов, нечитабельных для людей — люди могут сохранять анонимность, позволяя третьим лицам верифицировать их цифровое рукопожатие.

И не только люди: организации могут использовать блокчейны для хранения публичных записей и гарантий. Пожалуй, самым обнадеживающим преимуществом технологии блокчейна является стимул, который он создает для участников: работать честно и по правилам, которые одинаковы для всех. Биткоины привели к известным злоупотреблениям в торговле контрабандой, и определенное злоумышленное использование технологии блокчейна будет неизбежно. Эта технология не делает кражу невозможной, только усложняет ее. Но, как и любая технология, блокчейн совершенствуется и улучшается, и в этом его перспективы весьма радужны.

Двумерные материалы создают новые инструменты для технологов

Графен

Новые материалы могут изменить мир. Мы не просто так говорим о бронзовом веке и о железном веке. Бетон, нержавеющая сталь и кремний привели нас в современную эпоху. Теперь же новый класс материалов, состоящих из одного слоя атомов, отмечают далеко идущие возможности. Этот класс двумерных материалов за последние несколько лет вырос и включает решетчатые слои углерода (графен), бора (борофен), гексагонального нитрида бора (белый графен), германий (германен), кремния (силицен), фосфора (фосфорофен) и олова (станен).

Много других двумерных материалов были показаны в теории, но еще не синтезированы, вроде графана из углерода. У каждого из них удивительные свойства, и различные двумерные субстанции можно совмещать как кубики LEGO, создавая новые материалы. Революция монослоев началась в 2004 году, когда двое ученых создали двумерный графен с помощью обычного скотча — пожалуй, это первый раз, когда нобелевское открытие было сделано с использованием инструмента, который можно найти даже в детском саду. Графен прочнее стали, тверже алмаза, легче всего остального, прозрачный, гибкий и прекрасно проводит электричество.

Он также непроницаем для большинства веществ, за исключением водяного пара, который свободно протекает через молекулярную сетку. Изначально графен стоил дороже золота, но благодаря улучшению технологий производства упал в цене. Гексагональный нитрид бора также коммерчески доступен и следует подобной траектории. Графен стал достаточно дешевым, чтобы его можно было включать в водные фильтры, предназначенные для опреснения и очистки сточных вод. По мере снижения стоимости, графен можно будет добавлять в бетон и асфальт для очистки городского воздуха, поскольку помимо своей прочности, этот материал поглощает моноксид углерода и оксиды азота из атмосферы. Другие двумерные материалы, вероятно, будут следовать траектории графена и найдут применение в различных сферах по мере снижения стоимости производства, особенно в электронике. Технологи до сих пор открывают для себя новые уникальные свойства двумерных материалов.

Графен, например, используется для производства гибких датчиков, которые можно зашить в одежде — или напрямую распечатать в 3D-ткани, используя другую технику производства. При добавлении к полимерам, графен может сделать крылья самолета легче и прочнее. Гексагональный нитрид бора совместили с графеном и нитридом бора для улучшения литий-ионных батарей и суперконденсаторов. Умещая больше энергии в меньших объемах, эти материалы могут снизить время зарядки, продлить жизнь батареи и снизить вес — это будет полезно везде, от смартфонов до электромобилей.

Всякий раз, когда новые материалы попадают в окружающую среду, возникают опасения на тему их токсичности. Десять лет токсикологических исследований графена не выявили ничего, что могло бы подогреть озабоченность на тему его влияния на здоровье и окружающую среду. Но исследования продолжаются. Изобретение двумерных материалов создало новый ящик с мощными инструментами для технологов.

Ученые и инженеры смешивают и сопоставляют эти сверхтонкие соединения — каждое с уникальными оптическими, механическими и электрическими свойствами — для производства материалов, оптимизированных для самых разных применений. Сталь и кремний, основы индустриализации 20 века, выглядят неуклюжими и сырыми по сравнению со своими наследниками.

Илья Хель

hi-news.ru

Какой выбрать чехол для телефона

Надёжной зашитой для телефона является хороший чехол, который выполняет одновременно несколько функций:
— защищает гаджет от возможных царапин, сколов, пыли, воды;
— придаёт смартфону стильный вид. Большой выбор таких аксессуаров для любой марки телефона на jollers.com.ua позволяет сделать удачный выбор. Отдельный пункт – это эксклюзивные чехлы для айфона, которые изготовлены по особому дизайну.

Виды чехлов по материалу изготовления

Дизайнерский, эксклюзивный чехол по вашему заказу вы сможите купить в интернет-магазине Joller’s.
Как вы уже поняли ассортимент чехлов большой, и поэтому остаётся только определиться с типом, исходя из модели телефона и личных предпочтений.
В зависимости от материала пошива различают чехлы:
— кожаные;
— пластиковые и силиконовые;
— металлические и деревянные;
— тканевые.
Самым прочным и долговечным является кожаный чехол, который обладает ещё при этом респектабельным видом. Большой популярностью пользуется и пластиковая защита на телефон, которая лёгкая, гибкая, отличается хорошими защитными свойствами и самыми разнообразными формами, размерами. Любители эко-стиля отдают предпочтение аксессуарам из дерева, которые выглядят очень оригинально, но боятся влаги и царапин. Надёжную защиту во время падения гаджету обеспечить металлический чехол, но будьте готовы к тому, что с ним ваш телефон станет весить в два раза больше. В сегменте самых дешёвых чехлов – силиконовые, тканевые и вязанные.


Конструкция чехлов

Второй параметр выбора  конструкции, которая может быть в нескольких вариантах: крышка, накладка. Это самые популярные типы чехлов, которые надеваются на заднюю часть телефона. Открытым остаётся только экран, и поэтому обязательно стоит использовать защитную плёнку. бампер: уберегает корпус и боковые панели от возможных царапин. книжка, обложка: считаются самыми надёжными чехлами, так как полностью закрывают телефон со всех стороны, и удобные в использовании. футляр. Самая простая конструкция чехла, при которой гаджет защищён со всех сторон, но он не очень удобен в использовании, так как приходится постоянно вытягивать телефон. кобура.


Напоминает форму книжки и крепится на поясе:спортивный и экстремальный. Такие чехлы разработаны для максимального комфорта активного человека, и, как правило, крепятся на руке, бицепсе, не боятся воды, грязи, жёстких ударов.