Вода могла існувати у Всесвіті набагато раніше, ніж ми думали

Вода могла з’явитися у Всесвіті набагато раніше, ніж вважалося раніше

Вода є фундаментальним елементом життя, яким ми його знаємо. Її наявність на Землі та інших небесних тілах давно інтригує вчених. До цього часу дослідники вважали, що вода сформувалася відносно пізно в історії Всесвіту. Однак нові відкриття свідчать, що вода могла з’явитися набагато раніше, ніж припускали раніше.

Дослідження, опубліковане в журналі Nature Astronomy, припускає, що вода могла виникнути вже через 100–200 мільйонів років після Великого вибуху. Це відкриття кидає виклик давнім уявленням і відкриває нові можливості для розуміння походження води в космосі. Якщо вода існувала вже на такому ранньому етапі, вона могла відіграти важливу роль у формуванні перших галактик і планет.

Походження складових води у Всесвіті

Вода складається з двох елементів – водню та кисню.

  • Водень був одним із перших елементів, які з’явилися після Великого вибуху, разом із гелієм і літієм. Ці легкі елементи сприяли утворенню перших зірок і галактик.
  • Кисень, навпаки, не існував від самого початку. Він з’явився пізніше всередині масивних зірок і розповсюдився в космос після їхніх вибухів у формі наднових.

Дослідники довго сперечалися про те, коли саме могла утворитися вода, оскільки водень і кисень мали різне походження. Водень завжди був у космосі, але кисень спочатку мав синтезуватися всередині зірок. Через це залишалося незрозумілим, наскільки рано могла з’явитися вода у Всесвіті.

Народження води

Група дослідників під керівництвом Даніеля Вейлена з Портсмутського університету вирішила дослідити це питання за допомогою комп’ютерного моделювання.

Вони проаналізували дві наднові:

  • перша – зірка масою 13 мас Сонця
  • друга – надмасивна зірка масою 200 мас Сонця

Вчені спостерігали, як після вибухів ці зірки утворювали й розсіювали хімічні елементи.

Результати:

  • Менша наднова виробила 0,051 сонячних мас кисню
  • Більша – 55 сонячних мас кисню

Ці висновки вказують, що навіть найдавніші покоління зірок могли виробляти значні кількості кисню, що зробило можливим утворення води набагато раніше, ніж вважалося.

Як вода утворювалася після вибухів наднових

Дослідження показало, що кисень, викинутий після вибухів наднових, змішувався з воднем, який уже був у космосі. Коли ця суміш охолоджувалася, почали утворюватися молекули води. Вони накопичувалися в щільних хмарах газу і пилу, які згодом стали місцями народження нових зірок і планет.

У першій симуляції невелика кількість води сформувалася через 30–90 мільйонів років після вибуху. Її маса становила від однієї стомільйонної до однієї мільйонної маси Сонця.

У другій симуляції вода утворилася набагато швидше – всього за 3 мільйони років, досягнувши маси 0,001 маси Сонця. Ці результати вказують, що вода могла існувати у Всесвіті набагато раніше, ніж припускали вчені.

Чи змогла ця вода зберегтися?

Головне питання, яке залишається відкритим – чи могла ця рання вода пережити процес формування перших галактик? Ранні галактики утворювалися в надзвичайно турбулентних умовах, з інтенсивним випромінюванням і гравітаційними силами.

Однак, якщо вода змогла пережити ці хаотичні процеси, вона могла бути включена в утворення планет мільярди років тому. Це відкриває можливість, що вода була присутня в планетарних системах ще на ранніх етапах історії Всесвіту.

Ці висновки мають величезне значення, оскільки вони припускають, що інгредієнти для життя могли існувати ще до того, як сформувалася Земля та інші відомі планети.

Новий погляд на воду у Всесвіті

Це дослідження змінює традиційне уявлення про формування води у Всесвіті. Вчені тепер мають докази того, що вода могла з’явитися значно раніше, ніж вважалося раніше. Якщо вода існувала ще до повного формування перших галактик, це означає, що багато давніх планетарних систем могли мати доступ до неї.

Це відкриває нові питання:

  • Які умови потрібні для зародження життя за межами Землі?
  • Чи відбувалися подібні процеси в інших куточках Всесвіту?

Дослідження історії води у космосі допомагає нам зрозуміти, як могло зародитися життя. Ця робота наближає нас до розгадки таємниць минулого Всесвіту та ймовірності існування життя за межами Землі. Результати дослідження опубліковані в журналі Nature Astronomy.

Apple представляє iPad 11-го покоління з чіпом A16 і більшим обсягом пам’яті

Apple анонсувала iPad 11-го покоління, який тепер оснащено чіпом A16 Bionic і має більше пам’яті. Оголошення відбулося одночасно з дебютом нового iPad Air, який тепер оснащено чіпом M3. З прес-релізу Apple:

Чіп A16 забезпечує стрибок продуктивності для повсякденних завдань і досвіду в iPadOS, забезпечуючи при цьому весь день автономної роботи. Порівняно з попереднім поколінням, оновлений iPad з A16 майже на 30 відсотків швидший. Насправді порівняно з iPad з A13 Bionic, користувачі побачать до 50 відсотків покращення загальної продуктивності, а A16 робить оновлений iPad до 6 разів швидшим, ніж найбільш продаваний планшет Android.

Новий ‌iPad‌ починається зі 128 ГБ пам’яті, а також доступний у 256 ГБ і новій конфігурації 512 ГБ. Попередня модель була доступна лише в конфігураціях 64 ГБ і 256 ГБ. Він доступний у блакитному, рожевому, жовтому та сріблястому кольорах і продовжує стартувати від $349. Клієнти можуть попередньо замовити новий ‌iPad‌, починаючи відсьогодні, а вихід заплановано на 12 березня.

Два космічні апарати вирушили бурити воду на південному полюсі Місяця

Два космічні апарати США запущені 27 лютого 2025 року з космодрому на мисі Канаверал у Флориді з важливою метою — дослідити наявність води поблизу південного полюса Місяця. Експерти вважають, що цей ресурс може прокласти шлях до тривалих місій і довгострокового перебування на поверхні Місяця.

Вода на південному полюсі Місяця

Lunar Trailblazer створений для картографування розподілу води на великих територіях. Цей орбітальний апарат рухається по повільнішій траєкторії і має розпочати картографування через кілька місяців. Дослідники аналізуватимуть його дані, щоб отримати детальні відомості про хімічний склад і температуру поверхні. Ці спостереження можуть допомогти визначити найкращі місця для майбутніх посадок. Деякі вчені вважають, що південний полюс Місяця містить приховані поклади льоду в кратерах, які ніколи не бачили сонячного світла. У цих надзвичайно холодних умовах вода могла залишатися в замерзлому стані мільйони років.

Друга спроба комерційного посадкового модуля

Компанія Intuitive Machines із Х’юстона (Техас) відправила на південний полюс Місяця посадковий модуль Athena. Це вже друга спроба після того, як попередній апарат перекинувся при посадці минулого року. Заплановане приземлення має відбутися 6 березня. Очікується, що Athena здійснить посадку ближче до південного полюса, ніж будь-яка попередня місія. NASA використає бур TRIDENT, щоб пробурити ґрунт на глибину до одного метра й отримати зразки.

«Ця здатність бурити та аналізувати зразки одночасно забезпечить важливі дані про властивості місячного ґрунту,» — сказала Джекі Квінн, керівниця проєкту TRIDENT у Космічному центрі імені Кеннеді у Флориді.

Також буде використовуватися мас-спектрометр, який вимірюватиме гази, що виходять із ґрунту, у пошуках води або інших летких речовин.

Чому вода на Місяці така важлива?

Вчені знають про наявність води на Місяці з 2009 року, коли місія NASA LCROSS підтвердила її існування. Рідка або замерзла вода може використовуватися як питна або як компонент для виробництва пального для польотів у глибокий космос. Видобуток місцевих ресурсів зменшить залежність від вантажів із Землі.

«Ці нові апарати допомагають зібрати важливі частини цієї головоломки,» — зазначає доктор Парваті Прем, планетолог із Університету Джонса Гопкінса.

Добування води безпосередньо на Місяці може підтримати створення постійних баз поблизу південного полюса. NASA розглядає цей регіон як ключовий для майбутніх місій.

Глобальний інтерес до Місяця

Індійський апарат Chandrayaan-2, запущений ISRO (Індійською організацією космічних досліджень), зараз збирає дані про можливі запаси льоду на полюсах Місяця. Південнокорейський зонд Danuri використовує камеру NASA для пошуку ознак прихованої води в затінених регіонах. Різні країни готують власні місяцеходи для вивчення цих крижаних зон.

«Усі хочуть досліджувати найцікавіші місця на Місяці,» — каже Бетані Ельманн, планетолог із Каліфорнійського технологічного інституту.

Довготривала присутність людини на Місяці

Минулого місяця два комерційні космічні апарати вирушили на Місяць із місяцеходами та дослідницьким обладнанням. Один із них був розроблений японською компанією ispace, а другий — Firefly Aerospace, компанією з Техасу. Посадковий модуль Firefly Aerospace успішно приземлився на екваторі Місяця 2 березня. Хоча цей регіон має менше води, ніж полюси, будь-яка місія дає важливі дані про навколишнє середовище Місяця.

Отримані знання допоможуть майбутнім пілотованим місіям знайти багаті поклади льоду, які можуть підтримати довгострокову присутність людини. Завдяки новим технологіям і дослідженням використання місячного льоду як ресурсу стає реальністю. Вчені прогнозують, що ці зусилля сформують наступне покоління як людських, так і роботизованих досліджень Місяця. Результати опубліковані в журналі Nature.

Вийшла GTA 5 Enhanced Edition на ПК

Rockstar Games вирішила вдихнути нове життя в GTA 5 на ПК, значно покращивши графіку та ігровий процес. Сьогодні вийшла GTA 5 Enhanced Edition. За словами Rockstar Games, це оновлення дозволить існуючим гравцям насолодитися найкращою версією GTA 5 на сьогодні. «З цим оновленням версія для ПК наздожене поліпшення PlayStation 5 і Xbox Series X/S», — заявив розробник, запевнивши фанатів у покращеному візуальному якості та продуктивності.

Однією з найважливіших особливостей є впровадження передових графічних технологій, включаючи можливості трасування променів, які забезпечують покращені ефекти освітлення та тіней. Гравці отримають швидше завантаження, а також підтримку технологій AMD FSR1, FSR3 і NVIDIA DLSS 3.

Крім того, заявлена ​​підтримка ультрашироких і надультрашироких форматів кадру і вищої частоти кадрів, підтримка геймпада DualSense, що дозволяє задіяти адаптивні тригери на контролерах для PlayStation 5, а також покращена звукова система з підтримкою технології Dolby Atmos і підвищеною чіткістю мови, застав. Розмір GTA 5 Enhanced Edition зменшився і становить 92 ГБ у порівнянні зі 114 ГБ.

Нове дослідження розкриває приховану поведінку надпровідників

Дослідники виявили, як ферміони Флоке Майорани можуть покращити квантові обчислення, керуючи надпровідними струмами, потенційно зменшуючи помилки та підвищуючи стабільність. Нове дослідження показало суттєве розуміння поведінки потоку електричного струму в надпровідниках, що може сприяти прогресу в контрольованій квантовій обробці інформації.

У співавторстві з Бабаком Сераджехом, професором фізики в Університеті Індіани Блумінгтон, а також фізиками-теоретиками Рекхою Кумарі та Аріджітом Кунду з Індійського технологічного інституту Канпура, дослідження є переважно теоретичним, але підтверджується чисельним моделюванням. У дослідженні, опублікованому в Physical Review Letters, провідному фізичному журналі, розглядаються ферміони Флоке-Майорани та їхня роль в ефекті Джозефсона — явищі, яке може дозволити точніше контролювати динаміку керованих квантових систем.

Потенційний прогрес квантових обчислень

Розробці повноцінного квантового комп’ютера заважає основна проблема: нестабільність. Ця нестабільність в основному пов’язана з чимось, що називається «квантовою декогеренцією», коли квантові біти, відомі як «кубіти», втрачають свій делікатний квантовий стан через втручання з їхнього середовища, наприклад коливання температури або електромагнітний шум.

Кубіти можна створювати за допомогою різних фізичних систем, таких як захоплені іони, оптичні матриці або надпровідники — матеріали, які можуть проводити електрику з нульовим опором без втрати енергії, часто за надзвичайно низьких температур, близьких до абсолютного нуля . Це робить квантові комп’ютери неймовірно енергоємними для охолодження, а отже, стабільними, тому що коли кубіти недостатньо охолоджені, вони стають ще більш нестабільними, що означає, що помилки трапляються у більшій кількості та частіше.

Один із способів протистояти таким помилкам — шукати «надпровідники кімнатної температури», які часто називають Святим Граалем надпровідності, оскільки процес охолодження дуже дорогий і складний. Якщо вчені зможуть розробити матеріали, які виявлятимуть надпровідність, близьку до кімнатної температури (приблизно 20-25 градусів за Цельсієм або 68-77 градусів за Фаренгейтом), це може революціонізувати технологію, яку ми знаємо, зрештою призвести до передачі електроенергії без втрат, експоненціально швидшої та енергоефективнішої електроніки та вдосконаленої криптозахисту.

Професор Сераджех та його колеги вирішують проблему декогеренції по-іншому — шляхом кодування квантової інформації нелокально, щоб вона поширювалася на більшу відстань у просторі, а отже, роблячи її несприйнятливою до локального шуму та флуктуацій.

Що робить «ферміони Флоке Майорани» особливими для квантових обчислень?

Ферміони Майорани названі на честь Етторе Майорани, італійського фізика, який вперше припустив їх існування в 1937 році як субатомних частинок, які поводяться унікальними способами; на відміну від більшості частинок, майоранівські ферміони є власними античастинками. (Для кожного типу частинок у Всесвіті, наприклад електронів і протонів, існує відповідна античастинка з протилежним зарядом і однаковою масою, і ця симетрія між частинками й античастинками є фундаментальною частиною структури Всесвіту.)

Фізик-математик Олексій Китаєв у 2000 році зрозумів, що ферміони Майорани можуть існувати не лише як елементарні частинки, але і як квантові збудження в певних матеріалах, відомих як топологічні надпровідники. Вони відрізняються від звичайних надпровідників тим, що топологічний надпровідник має унікальні, стабільні квантові стани на своїй поверхні або краях, які захищені основною топологією матеріалу — тим, як рух електронів формується на квантовому рівні.

Ці поверхневі стани роблять їх стійкими до збоїв, тому вони мають потенціал для розробки більш стабільних квантових комп’ютерів. Ці спеціальні крайові стани поводяться так само, як ферміони Майорани, яких немає у звичайних надпровідниках. Теоретично такі ферміони Майорани можна використовувати для нелокального зберігання квантової інформації, забезпечуючи таким чином спосіб захисту кубітів від декогерентності.

Професор Сераджех і його колеги досліджували ферміони Майорани в конкретному контексті: надпровідники, які «періодично керуються», тобто піддаються впливу зовнішніх джерел енергії, які циклічно вмикаються і вимикаються за повторюваною схемою. Цей періодичний рух змінює поведінку ферміонів Майорани, перетворюючи їх на «ферміони Флоке Майорани» (FMF). Ферміони Флоке-Майорани можуть існувати в різних станах, неможливих без періодичного приводу, змінюючись на основі їх взаємодії з циклічним джерелом енергії. Періодичне керування надпровідником є ​​ключовим для підтримки FMF та незвичайних візерунків, які вони створюють.

Щоб створити електричний струм у звичайних провідниках між двома точками, потрібно застосувати напругу, яка діє як тиск, який штовхає електрику між двома точками. Але через особливий процес квантового тунелювання, відомий як «ефект Джозефсона», струм може протікати між двома надпровідниками без необхідності прикладеної напруги. FMF впливають на цей струм Джозефсона унікальним чином. У більшості систем струм між двома надпровідниками повторюється через рівні проміжки часу. Однак FMF проявляються у формі струму, який коливається з половиною нормальної швидкості, створюючи унікальний підпис, який може допомогти у їх виявленні.

Налаштування течії новими техніками

Одним із ключових висновків дослідження Сераджеха та його колег є те, що силу джозефсонівського струму — величину електричного потоку — можна регулювати за допомогою «хімічного потенціалу» надпровідників. Простіше кажучи, хімічний потенціал діє як циферблат, який регулює властивості матеріалу, і дослідники виявили, що його можна змінити шляхом синхронізації з частотою зовнішнього джерела енергії, що керує системою. Це може надати вченим новий рівень контролю над квантовими матеріалами та відкриває можливості для застосувань у квантовій обробці інформації, де точне маніпулювання квантовими станами має вирішальне значення.

Відкриття того, що ферміони Флоке Майорани мають унікальні властивості, якими можна керувати через зовнішні накопичувачі, може допомогти прокласти шлях для створення квантових комп’ютерів, які будуть швидшими та стійкішими до помилок. Ці знахідки дають дослідникам у всьому світі дорожню карту для виявлення та дослідження нових керованих властивостей керованих квантових систем.

Чорнило для татуювань поширюється по тілу та може спричинити довгострокові ризики

Татуювання, шановані за їхнє культурне значення, особисте значення та художню привабливість, прикрашали людські тіла протягом усієї історії. Цей унікальний вид мистецтва є не просто стародавньою племінною традицією, а популярним сучасним способом самовираження. Однак потенційні ризики для здоров’я, пов’язані з введенням чорнила для татуювань, здебільшого залишаються без уваги. Зараз вчені досліджують довгостроковий вплив чорнила для татуювань на організм і чи можуть вони сприяти проблемам зі здоров’ям, включаючи рак.

Подорож чорнила для татуювання в тілі

Коли майстер татуювань вбиває чорнило в шкіру, ваше тіло ідентифікує пігменти як сторонні речовини. Частина чорнила залишається на шкірі, роблячи татуювання постійним, але частина подорожує кров’ю та накопичується в лімфатичних вузлах, що допомагає захистити тіло від хвороб. Експерти стурбовані тим, що чорнило для татуювань у лімфатичних вузлах може викликати тривалий набряк і, можливо, призвести до раку.

Фарба для татуювань і проблеми зі здоров’ям

Дослідження, проведене Університетом Південної Данії (SDU) і Університетом Гельсінкі, показує, що чорнило для татуювань може погіршити роботу імунної системи. Оскільки лімфатична система відіграє ключову роль в імунній відповіді, будь-який збій, спричинений сторонніми речовинами, може мати довгострокові наслідки. Хенрік Фредеріксен є консультантом з гематології в Університетській лікарні Оденсе (OUH) і клінічним професором в SDU.

«Ми бачимо, що частинки чорнила накопичуються в лімфатичних вузлах, і ми підозрюємо, що організм сприймає їх як сторонні речовини», — зазначив Фредеріксен.

«Це може означати, що імунна система постійно намагається реагувати на чорнило, і ми ще не знаємо, чи може цей постійний штам послабити функцію лімфатичних вузлів або мати інші наслідки для здоров’я ». Вчені стурбовані тим, що якщо імунна система продовжує боротися з частинками чорнила, це може спричинити незвичний ріст клітин, що може призвести до раку. Але оскільки рак розвивається повільно, важко зрозуміти справжній вплив татуювань на здоров’я.

Зв’язок між татуюванням і раком

Аналіз довгострокових наслідків татуювань потребує великих даних, що охоплюють значні періоди часу. Вчені з SDU знайшли рішення, використавши дані когорти Danish Twin Tattoo, яка охоплює понад 5900 датських близнюків. Спостерігаючи за візерунками татуювань і відповідними діагнозами раку, вони дійшли висновку, що люди з татуюваннями мають вищий рівень раку шкіри та лімфоми.

«Це надає нам потужніший метод дослідження того, чи можуть татуювання самі по собі впливати на ризик раку», — сказав Джейкоб фон Борнеманн Х’єлмборг, професор біостатистики в SDU.

Вплив розміру татуювання

Дослідження також показало, що розмір татуювання має значення. Великі татуювання показали сильніший зв’язок із ризиком раку, ніж менші. Що стосується лімфоми, то люди з великими татуюваннями мали майже втричі вищий рівень захворюваності.

«Це свідчить про те, що чим більше татуювання і чим довше воно існує, тим більше чорнила накопичується в лімфатичних вузлах», — сказала Сігне Бедстед Клемменсен, доцент кафедри біостатистики в SDU. «Ступінь впливу на імунну систему слід додатково досліджувати, щоб ми могли краще зрозуміти діючі механізми».

Татуювання залишаються модними

Незважаючи на проблеми зі здоров’ям, популярність татуювань продовжує зростати. Дослідження Danish Twin Tattoo Cohort показало, що майже 40% жінок і 30% чоловіків матимуть татуювання до 25 років. Ця тенденція є глобальним явищем із зростанням соціального сприйняття татуювань, особливо серед молоді та жінок.

Чи має значення колір фарби для татуювань?

Безпека татуювань також залежить від складу чорнила. Різні пігменти містять різні хімічні речовини, потенційно шкідливі, якщо вони потрапляють в організм. Хоча поточне дослідження не визначає конкретні кольори чорнила як безпосередню причину раку, майбутні дослідження можуть глибше вивчити цей аспект.

Майбутнє дослідження татуювань

Дослідники зміщують фокус, щоб зрозуміти, як частинки чорнила взаємодіють з тілом на молекулярному рівні. Вони мають на меті визначити, чи певні типи лімфом сильніше пов’язані з татуюваннями та як тривалий вплив чорнила впливає на роботу імунної системи.

«Ми хочемо краще зрозуміти біологічні механізми — що відбувається в лімфатичних вузлах, коли вони протягом десятиліть піддаються впливу частинок чорнила? Це може допомогти нам оцінити, чи існує реальний ризик для здоров’я та що ми можемо зробити, щоб його зменшити», – підсумував Клемменсен.

Тому розуміння потенційних ризиків для здоров’я, пов’язаних з татуюваннями, є найважливішим для прийняття обґрунтованих рішень щодо татуювань.

Тривають дослідницькі роботи

Danish Twin Tattoo Cohort – це дослідницький проект, спрямований на вивчення того, чи можуть татуювання бути пов’язані з раком. Вчені хочуть зрозуміти, чи збільшують татуювання ризики для здоров’я, але це складно, оскільки люди мають різну генетику та спосіб життя. Це дослідження порівнює близнюків, які мають однакові гени, але можуть мати різні звички татуювання. Роблячи це, дослідники можуть побачити, чи впливають самі по собі татуювання на здоров’я, чи важливішу роль відіграють інші фактори, як-от сімейна історія чи оточення.

У 2017 році урядова установа Данії підрахувала, що 14% населення мали татуювання. До 2021 року татуювання стали ще популярнішими: 30-40% людей до 35 років мали хоча б одне. Оскільки все більше людей роблять татуювання, вчені хочуть дізнатися, чи чорнило всередині тіла має якийсь довгостроковий вплив на здоров’я.

Одним словом, татуювання — це не просто візерунки на шкірі. Коли чорнило вводиться, воно залишається в тілі, і частина його може переміститися в інші області. Вчені все ще з’ясовують, чи може це призвести до таких серйозних проблем зі здоров’ям, як рак. Поки не буде проведено додаткові дослідження, важливо бути в курсі та розуміти потенційні ризики. Дослідження опубліковано в журналі BMC Public Health.