наука

На другой планете впервые нашли признаки вещества, которое на Земле вырабатывают водоросли

Наблюдения за экзопланетой в ста с лишним световых лет от нас позволили выявить в ее атмосфере газы, которые могут указывать на поверхностный водный океан. Еще там нашли признаки органического соединения, которое на Земле выделяют только живые организмы.

Экзопланета K2-18 b в представлении художника

В 2015 году на орбите звезды красного карлика K2-18 в созвездии Льва космический телескоп NASA «Кеплер» обнаружил экзопланету, которую обозначили как K2-18 b. Расстояние от нее до Земли — 120 световых лет, а само открытие было сделано с помощью транзитного метода. Он основан на обнаружении падения светимости звезды во время прохождения планеты перед диском родительского светила.

Дальнейшие наблюдения за K2-18 b, проведенные космическими телескопами «Спитцер» и «Хаббл», показали, что экзопланета в 8,6 раза массивнее Земли, а ее радиус в 2,6 раза больше земного. В ее атмосфере много водяного пара, есть водород и гелий.

Помимо этого, выяснилось, что K2-18 b вращается в так называемой зоне обитаемости — на таком расстоянии от родительской звезды, на котором планета получает необходимое количество тепла, чтобы вода на ее поверхности не превращалась в лед, а существовала в жидком состоянии.

Размер обитаемой зоны, уровень радиации, частота вспышек и продолжительность жизни звезд разного типа: красных (сверху), оранжевых (в центре) и желтых (снизу) карликов

Размер обитаемой зоны для разных типов звёзд

Иными словами, K2-18 b оказалась «суперземлей» — миром, масса которого превышает массу Земли, но меньше массы Нептуна, обладающим гелиево-водородной атмосферой с водными облаками и находящимся в «зоне обитаемости». В 2020 году ученые предположили, что на поверхности экзопланеты находится водный океан, кроме того, она может быть пригодна для поддержания жизни земного типа.

Чтобы оценить вероятность такого сценария, необходимо глубже исследовать состав атмосферы K2-18 b, ведь по наличию определенных газов можно понять, какие условия там существуют. Проблема в том, что подобные экзопланеты довольно сложно изучать, их буквально затмевает свет гораздо более крупных родительских звезд. Для детального анализа подходят лишь немногие методы исследования экзопланет, к тому же для полноты картины наблюдения важно проводить более чувствительными приборами с высокой разрешающей способностью.

К счастью, такие инструменты у людей имеются — самый большой и мощный космический телескоп в истории человечества «Джеймс Уэбб». Группа астрономов из Кембриджского университета (Великобритания) задействовала эту орбитальную обсерваторию, чтобы проанализировать свет родительского светила экзопланеты K2-18 b, проходящий через ее атмосферу, и определить наличие газов. Во время прохождения экзопланеты на фоне диска звезды свет последней проникает в верхние слои атмосферы экзопланеты, поэтому, изучая спектр этого света, можно выявить химические элементы, которые присутствуют в атмосфере космического тела. Результаты работы британские астрономы готовят к публикации в The Astrophysical Journal Letters, сейчас с ними можно ознакомиться на сайте ESA.

Данные, полученные телескопом «Уэбба», показали, что в атмосфере K2-18 b присутствуют углекислый газ (CO2), метан (CH4) и углерод (С). Наличие метана и углекислого газа в атмосфере экзопланеты, как предположили исследователи, подтверждает гипотезу о том, что под гелиево-водородной газовой оболочкой K2-18 b находится жидкий океан.

Метан легко разрушается под воздействием ультрафиолета, поэтому для поддержания его уровня в атмосфере необходимы постоянные источники. На Земле основные природные источники метана — озера, океаны, болота и живые организмы.

Спектры K2-18 b, полученные с помощью приборов «Уэбба» NIRISS (устройство формирования изображения в ближнем инфракрасном диапазоне и бесщелевой спектрограф) и NIRSpec (спектрограф ближнего инфракрасного диапазона). В атмосфере экзопланеты выявлено наличие метана, углекислого газа, а также признаки молекул диметилсульфида

Также телескоп обнаружил в атмосфере K2-18 b признаки молекулы органического соединения диметилсульфида (CH3SCH3). На нашей планете это продукт жизнедеятельности бактерий, еще его выделяют микроскопические водоросли, то есть на Земле диметилсульфид в скольких-нибудь заметных количествах производят только живые организмы.

«Результаты нашего исследования стали возможны благодаря беспрецедентной чувствительности "Уэбба", телескоп помог обнаружить спектральные особенности K2-18 b всего за два прохождения экзопланеты на фоне диска родительской звезды. Для сравнения, одно наблюдение транзита с "Уэбба" обеспечило точность, сопоставимую с восемью наблюдениями транзита с "Хаббла", проведенными в течение нескольких лет и в относительно узком диапазоне длин волн», — объяснил один из авторов исследования Субхаджит Саркар.

Ученые пока не делают поспешных выводов о том, что K2-18 b может быть пригодна для жизни земного типа. Они подчеркнули, что для подтверждения этой гипотезы нужны дальнейшие наблюдения, которые позволят точнее определить концентрацию диметилсульфида в атмосфере экзопланеты.

В будущих исследованиях британские астрономы планируют использовать спектрометр «Джеймса Уэбба» MIRI (прибор среднего инфракрасного диапазона), который, как надеются ученые, подтвердит их выводы и поможет измерить концентрацию газов в атмосфере, что еще больше прояснит, какие условия существуют на K2-18 b.

Стоит отметить, что хотя экзопланета находится в «зоне обитаемости» и, как теперь стало известно, в ее атмосфере содержатся молекулы метана, углекислого газа и углерода, это не означает, что на K2-18 b может быть пригодная для жизни обстановка. Большой размер экзопланеты (радиус в 2,6 раза больше земного) говорит о том, что значимую часть ее «внутренностей» может занимать мантия изо льда, как на Нептуне. С другой стороны, если там на поверхности плещется жидкий океан, он может быть слишком горячим, чтобы поддерживать жизнь.

Статья спизжена отсюда

Разгорается северное сияние. Вид на стредних широтах

РАН исключила сразу 96 академиков за атеизм

Ещё в советские годы академия наук оставляла за собой право исключать своих членов за антиобщественные и порочащие высказывания, действия и мнения. Этот же пункт уже в наше время решили задействовать, чтобы избавиться от атеистов и агностиков.

Комментируя решение, заместитель президента РАН, доктор теологических наук протоиерей Амвросий заявил, что «атеист – тот же сатанист». Он добавил, что чистка ещё не завершена – если на первом этапе «вылетели» только те, кто и не скрывал своих аморальных взглядов, то сейчас составляются списки второй очереди, куда войдут «тайные атеисты».

Жители Северного полушария получат уникальную возможность увидеть раз в 437 лет комету Нисимура, которая была открыта в августе 2023 года. Пик видимости придется на следующие выходные

Резка лука: миф о серной кислоте

Не единожды уже приходилось встречать в интернете, в том числе и на просторах джоя, миф о том, что лакриматорный эффект, наблюдаемый при резке лука связан с тем, что выделяемый из разрушенных клеток лука летучий син-пропантиаль-S-оксид превращается при контакте со слезной жидкостью в серную кислоту, которая и раздражает нервные окончания.

https://joyreactor.cc/post/3644158#comment16968202

https://ar.reactor.cc/post/4661571#comment22306129

https://joyreactor.cc/post/5630162#comment28299100

Однако это объяснение является с точки зрения как химии, так и биохимии полнейшей чушью. Не знаю истоков его возникновения, но, полагаю, что без изнасилования ученым журналиста не обошлось. Возможно "журналист" не совсем внимательно прочитал соответствующий материал [биохимическими предшественниками тиаль-S-оксидов являются сульфеновые кислоты, а воспринять незнакомое sulfenic acid как родное sulfuric acid проще, чем ручку расписать, и уже неважно, что прекурсор /= продукт], а возможно решил, что средний читатель — недалекого ума потребитель пива и телевизора, которому серная кислота ближе и роднее, чем какие-то тиаль-S-оксиды.

Как бы то ни было, корректное научное объяснение [например: https://www.scientificamerican.com/article/what-is-the-chemical-proc/] до сих пор проигрывает неравную битву с псевдонаучным мифом.

Интересно, что недавно миф был изложен мне (как истина!) знакомой кандидатом химических наук и старшим научным сотрудником. Из интереса я спросил: "А как син-пропантиаль-S-оксид превращается при контакте с водой в серную кислоту? Ведь там принципиально разные степени окисления серы…"

И получил приблизительно такой ответ: "Какая разница. Я это в интернете нашла! На серьезном сайте [какой-то американский медиа-ресурс, а-ля NY Times, или что-то подобное]!"

Не менее занимательным оказалось общение по этому поводу с chat-GPT. На первый вопрос он выдал мне ту же чушь о превращении тиаль-S-оксида в серную кислоту. А далее:

Запрос другим пользователем через некоторое время привел к приблизительно такому же результату, с ошибкой и самоисправлением после уточняющих вопросов. Все-таки это лишь продвинутая LLM, и до реального AI еще работать и работать.

Ученые добавили гены неандертальца и денисовца мышам

Согласно результатам еще не опубликованного исследования, ген, который был у неандертальцев и денисовцев, приводит к тому, что у мышей развиваются большие головы, искривленные ребра и укороченные позвоночники, сообщает iflScience. 

https://naukatv.ru/news/uchenye_dobavili_mysham_geny_neandertaltsa_i_denisovtsa_mysham_i_vot_chto_proizoshlo 

Физикам впервые удалось создать квантовые «кольца Алисы»

Такие кольца из тысяч ультрахолодных атомов способны изменять квантовое состояние проходящих через них объектов. Более того, даже если просто наблюдать квантовые объекты через «кольцо Алисы», то они изменят свои наблюдаемые свойства.

Кольцо Алисы в представлении художника

Топологические дефекты бывают разными — скажем, нульмерными (точечными). Такими называют монополи и скирмионы. Одномерные (линейные) — это квантованные вихри в сверхтекучих жидкостях и сверхпроводниках (вихри Абрикосова), а также вихри в кристаллах (дислокации или потоки вакансий).

Остальные топологические дефекты, кроме упомянутых в предыдущем предложении, типа квантовых струн не наблюдались экспериментально, отчего многие ученые считают их существование сомнительным. Разумеется, многие топологические дефекты в сконденсированных средах — хотя и давно предсказанные — тоже сложно реализовать экспериментально, поэтому каждый опыт, знакомящий нас с новым типом дефектов, привлекает внимание множества исследовательских групп по всему миру.

Группа финских исследователей провела довольно сложный эксперимент как раз такого типа. В работе, вышедшей в журнале Nature Communications, они описали создание структуры из 250 тысяч атомов рубидия (это невероятно компактное образование), охлажденных до сверхнизких температур. Последнее требуется потому, что нужные квантовые эффекты без глубокого охлаждения наблюдать невозможно. Необходимая в этот раз температура была близка к абсолютному нулю, так что получить ее просто «в холодильнике» нельзя: авторы исследования замедляли движение нужной группы атомов в вакууме лазерными импульсами, тем самым понижая и температуру (это «торможение» отбирает у атомов тепловую энергию).

Детальное моделирование кольца Алисы, выходящего из монополя

После доведения до такого состояния все эти атомы начали вести себя как единый квантовый объект, чье состояние можно переключать внешним магнитным полем. Создав в этой среде монополь, ученые затем смогли наблюдать, как он спонтанно деформируется в вихревое кольцо — то самое «кольцо Алисы».

Топологический монополь и кольцо Алисы в конденсате Бозе – Эйнштейна со спином 1

Свидетельства наличия кольца Алисы возле края конденсата

Более того, согласно моделированию, если какой-то объект пройдет через «кольцо Алисы» или просто будет наблюдаться через него, его заряд сменится на противоположный. На данном этапе ученые работают над тем, чтобы научиться пропускать монополи (практически нульмерные объекты) через такое кольцо и после этого фиксировать, меняется ли знак их заряда на противоположный с точки зрения наблюдателя. Тогда удалось бы перейти от собственно создания «кольца Алисы» к подтверждению его давно предсказанных экзотических возможностей.

Тоже самое, но возможно чуть более понятным языком (7:44, если время не подцепилось)

Статья спизжена отсюда

Первые наблюдения сверхтяжелого кислорода-28 поставили под сомнение теории строения атомного ядра

Вопреки предсказаниям, кислород-28 оказался крайне неустойчивым. Физики не успели даже зарегистрировать такие ядра, хотя теоретически они должны быть дважды магическими, а значит — особенно стабильными.

Riken RI Beam Factory ускоряет тяжелые изотопы в кольцевом циклотроне, с помощью сверхпроводящих магнитов

Японские ученые впервые получили ядра кислорода-28, содержащие 20 нейтронов. Теоретически они должны быть дважды магическими и довольно долгоживущими. Однако срок существования кислорода-28 оказался настолько коротким, что даже зарегистрировать его напрямую не удалось. Похоже, современные представления об устройстве атомного ядра где-то сильно ошибаются. К таким выводам пришли Йосуке Кондо (Yosuke Kondo) и его коллеги в статье, опубликованной в журнале Nature.

Со школы мы знаем, что электроны в атоме занимают ряд оболочек, и полностью заполненная оболочка делает его химически инертным, как благородные газы. Схожим образом может быть устроено атомное ядро: протоны и нейтроны (нуклоны) заполняют одну оболочку за другой, полностью заполненная оболочка означает большую стабильность всей конструкции. Соответствующее количество нуклонов называют «магическим числом». А уж если ядро содержит магическое количество и протонов, и нейтронов, то оно особенно устойчиво.

В природе найдены пять таких дважды магических ядер, еще несколько получены искусственно. Самое распространенное из них — обычный кислород-16, включающий по восемь (магическое число) протонов и нейтронов. Теория предсказывает существование и дважды магического кислорода-28 (восемь протонов и 20 нейтронов), который также должен быть исключительно устойчив. Но на практике все оказалось не так. Возможно, новые результаты указывают на серьезные пробелы в нашем понимании атомных ядер и создающего их сильного взаимодействия.

Получить кислород-28 удалось на ускорителе Riken RI Beam Factory, который работает в исследовательском центре Нисина (Nishina) в японском городе Вако. Для этого физики разгоняли ядра кальция-48 в циклотроне и сталкивали их с бериллиевой мишенью, создавая фтор-29, содержащий те же 20 нейтронов, но на один протон больше, чем нужный изотоп кислорода. Поэтому фтор-29 отправляли дальше, прогоняя через жидкий водород, и тогда он терял протон, превращаясь в кислород-28.

Вопреки ожиданиям, срок его существования оказался настолько кратким, что зарегистрировать непосредственно этот изотоп не удалось. Ученые обнаружили лишь продукты его распада: кислород-24 и четыре нейтрона.

Стоит заметить, что сам кислород-24 несколько лет назад принес аналогичный сюрприз. Вопреки предсказаниям, это ядро весьма стабильно, срок его полураспада составляет более 60 миллисекунд. Иначе говоря, кислород-24 ведет себя так, словно он дважды магический, хотя в теории содержит лишь магическое число протонов, но не нейтронов.

Новые экспериментальные данные могут говорить о том, что магические числа далеко не так универсальны, как принято думать. Поэтому теперь физики планируют добраться до еще более тяжелого изотопа, кислорода-30, чтобы сравнить сроки полураспада целой серии ядер. Вероятно, эта работа подтвердит, что магические числа действительно не могут служить надежным предсказателем их стабильности, а количество нейтронов и протонов, которое делает ядро устойчивым, меняется более сложным образом.

Те же идеи, которые заставляли физиков ожидать стабильности от кислорода-28, стоят за концепцией «острова стабильности» — существования сверхтяжелых трансурановых элементов с большим сроком жизни. Их поиски идут уже не одно десятилетие, однако до сих пор без особенного успеха. Не исключено, что проблема с кислородом-28 может объяснять и трудности с достижением «острова стабильности».

Статья спизжена отсюда

Гексафторид серы (SF₆) является чрезвычайно сильным парниковым газом. Его плотность намного выше, чем у воздуха. В видео он создаёт невидимую волну, которая тушит свечи:

Ген долголетия голых землекопов продлил жизнь мышам

Ученым удалось перенести ген долголетия голых землекопов — рекордсменов по продолжительности жизни среди грызунов — в ДНК другого вида. Получившие его мыши стали здоровее и прожили дольше.

Голый землекоп

Голые землекопы давно занимают умы исследователей. Эти живущие под землей чудо-звери размером с мышь не чувствуют боли, устойчивы к раку и другим возрастным болезням, включая нейродегенеративные, сердечно-сосудистые заболевания и артрит. Они способны жить до 41 года — это на порядок больше продолжительности жизни других грызунов такого размера.

Предыдущие исследования показали, что своей живучестью и повышенной стойкостью к онкозаболеваниям голые землекопы обязаны большому количеству высокомолекулярной гиалуроновой кислоты (HMM-HA) в организме. По сравнению с мышами и людьми уровень HMW-HA у голых землекопов примерно в десять раз выше.

Команда биологов из Рочестерского университета (США) решила попробовать перенести преимущества HMM-HA другим животным. В эксперименте ученые создали трансгенных мышей, которым пересадили ген голых землекопов, отвечающий за повышенный синтез высокомолекулярной гиалуроновой кислоты (nmrHas2). Результаты этой работы опубликовал журнал Nature.

У трансгенных мышей снизилась частота рака и улучшилось состояние здоровья

У мышей с повышенной от рождения nmrHas2 в тканях вырос уровень гиалуроновой кислоты, снизилась частота рака и улучшилось состояние здоровья. Наиболее заметным изменением стало ослабление воспалений во многих тканях. В сумме это привело к тому, что средняя продолжительность жизни трансгенных мышей увеличилась на 4,4%, а максимальная по группе — на 12,2%, по сравнению с обычными сородичами.

Почему высокомолекулярная гиалуроновая кислота так благотворно действует на здоровье, еще предстоит уточнить. Исследователи считают, что это связано со способностью HMM-HA непосредственно регулировать иммунную систему.

«В нашей работе мы доказали, что уникальные механизмы долголетия, которые сформировались у голых землекопов в процессе эволюции, можно переносить и использовать для продления жизни и улучшения здоровья других млекопитающих», — отметила профессор биологии и медицины Вера Горбунова, один из авторов исследования.

По словам Горбуновой, с момента открытия HMW-HA в организме голых землекопов и до демонстрации того, как это соединение улучшило здоровье мышей, прошло 10 лет. Следующая задача, которую ставит перед собой команда, — перенести преимущества высокомолекулярной гиалуроновой кислоты на людей. Предполагается, что этого можно добиться двумя путями: либо замедлить разложение HMW-HA, либо усилить синтез соединения в организме.

«Мы уже определили молекулы, замедляющие деградацию гиалурона, и проводим их доклинические испытания», — добавил соавтор исследования профессор биологии Андрей Селуанов.

Ученые надеются вскоре представить реальный пример того, как старение человека можно затормозить с помощью механизмов долголетия других биологических видов.

Статья спизжена отсюда