spacedop

Прекрасно известно, что изменение климата влияет на погодные условия, температуру океана, и что огромное количество живых существ страдает от этой опасной трансформации. Но один побочный эффект кажется несколько неожиданным – среди рептилий может резко вырасти половая диспропорция. Их сообщества могут стать преимущественно «женскими».

Сегодня считается, что пол животных определяется генами, а именно половыми хромосомами. У самок млекопитающих две Х-хромосомы, в то время как у самцов одна X и одна Y. У птиц аналогом являются Z- и W-хромосомы, и самцов дают две копии Z. Однако пол не всегда определяется генами. У некоторых живых существ он детерминируется температурой инкубации яиц. Эта система работает у всех крокодилов, большинства черепах и некоторых ящериц.

При использовании хромосом вероятность рождения мужской и женской особи составляет примерно 50/50, но у перечисленных рептилий, полагающихся на температуру окружающей среды, все потомство может оказаться однополым. Замечено, что при более низкой температуре из их яиц вылупляются самцы, а при более высокой – самки. Но при нормальных, средних значениях видимой дифференциации по половому признаку наблюдаться не будет. При этом в природе есть виды, у которых температурные перепады в обе стороны приводят к рождению самок, а самцы вылупляются в «промежуточном» диапазоне значений.

Определение пола потомства при непосредственном участии факторов окружающей среды кажется не самым логичным и практичным эволюционным решением, однако некоторые ученые считают, что этот метод изначально использовался всеми рептилиями. Не исключено, что перечисленные выше хромосомы птиц и млекопитающих появились независимо друг от друга после отделения этих линий живых существ от ранних рептилий.

Это вообще довольно запутанный вопрос. Изучать гены вымерших животных невероятно сложно, поэтому никто не может сказать наверняка, какой метод размножения появился первым и почему существует такое их разнообразие среди современных рептилий. Все осложняется ещё и тем, что некоторые из последних успешно пользуются половыми хромосомами. Самое же странное, что у ряда рыб и амфибий, имеющих половые хромосомы, пол может определяться значительным изменением температуры окружающей среды. Как бы то ни было, даже при столь запутанном наборе стратегий размножения, рептилии должны были каким-то образом научиться избегать попадания в однополый женский мир.

Но пока никто не понимает, как им это удается, нам остается подсчитывать возможные риски. Которые, как кажется сейчас, становятся все более серьезными. Планета нагревается, а вместе с ней и яйца рептилий. Это значит, что среди крокодилов и черепах будет все больше самок. Весьма красноречивы в этом отношении оценки, касающиеся расписных черепах (Chrysemys picta). В популяциях, обитающих вдоль реки Миссисипи, поколение, состоящее из самцов, появляется при 23 градусах по Цельсию, а женское при двадцати пяти. Рептилии вылупляются в июле, и увеличение средней температуры этого месяца всего на 1-2 градуса может означать исчезновение всех самцов. Если вспомнить, что потепление на Земле происходит с интенсивностью 0,2 градуса в десятилетие, указанный результат может быть достигнут всего за 50-100 лет. И этого срока может оказаться недостаточно, чтобы эволюция исправила ситуацию.

Некоторые виды, в частности, морские черепахи, живут очень долго, и у них может не хватить времени на то, чтобы за несколько поколений изменить свою генетику или поведение. В краткосрочной же перспективе это означает, что самок будет становиться больше как минимум среди крокодилов и черепах. Пока не очень понятно, изменят ли эти рептилии районы или время своего размножения, чтобы приспособиться к изменениям климата, как это сделали некоторые другие животные.

Они могли бы сдвинуть его сроки на более «свежее» время года. Замечено также, что некоторые рептилии стали откладывать яйца в более прохладных районах. В долгосрочной перспективе можно, наверное, ожидать, что все больше видов будут избавляться от описанной зависимости и переходить к половым хромосомам. Последовав примеру, в частности, змей.

Как бы то ни было, рептилии населяют нашу планету уже 280 миллионов лет, и за это время пережили самые разные природные катаклизмы, в том числе удар астероида, уничтожившего динозавров. Главное, чтобы воздействие человеческой цивилизации не оказалось в конечном итоге самым страшным, что видела Земля.

Спасибо за внимание! Если вам понравилась статья, то можете поддержать ее "плюсиком" или подписаться на этот канал. Также хотелось бы упомянуть, что у нас есть свой Телеграм канал. Там мы постоянно публикуем интересные посты о космосе и астрономии.

Мы искренне ценим каждого нашего читателя. Если вы захотите поддержать нас материально (по кнопке ниже), то ваше имя/никнейм будут указаны в конце следующей публикации. Это наш маленький способ сказать "спасибо" за вашу доброту и поддержку!

За три месяца до того, как к Луне полетел первый человек, оттуда вернулись две черепахи. Естественно, ни о каком гигантском прыжке для представителей этой разновидности живых существ в данном случае не могло быть и речи. Они просто облетели вокруг нашего естественного спутника, причем в сопровождении группы более мелких организмов. Аппаратом, на котором был совершен этот полет, являлся советский «Зонд-5», разогнанный крайне оригинальной ракетой. Она называлась «Протон» и оказалась настолько успешной, что её последующие модификации использовались ещё более полувека.

Ракета «Протон» выглядит немного необычно в нижней своей части, особенно по сравнению с другими носителями шестидесятых-семидесятых годов прошлого века. Первая ступень представляет собой большую центральную трубу, окруженную множеством мелких. Может показаться, что внешние элементы также являются ускорителями, которые должны придать ракете дополнительную тягу. Это, однако, не так. В них находится топливо. Внутри же большой «трубы» закачан второй ингредиент, помогающий «Протону» подняться в воздух: окислитель.

Такое расположение элементов было продиктовано необходимостью перевозить «Протоны» по железной дороге в лежачем положении. Данное условие ограничивало также размеры центральной трубы. Крайне интересно содержимое баков – оно вызвало массу споров как минимум на этапе разработки этого изделия. Во всех модификациях «Протона», в том числе тех, которые отправляли космические аппараты к Луне, использовался несимметричный диметилгидразин (НДМГ). Это невероятно токсичное соединение, вызывавшее более чем обоснованные опасения у людей, которые были должны работать с ним. Но у НДМГ имелись и несомненные преимущества – он, как и окислитель, находившийся в центральном баке, был компонентом самовоспламеняющегося горючего, использование которого устраняло необходимость в системах зажигания и, естественно, упрощало всю конструкцию. Но, пожалуй, главным преимуществом НДМГ было то, что его можно не охлаждать, как подавляющее большинство конкурентов, и хранить при «комнатной температуре».

Самовоспламеняющееся топливо описанного рода использовалось в трех основных ступенях ракеты во всех её модификациях – от классической «Протон-К» до более современной «Протон-М». Однако для некоторых полетов, например, для того, который доставил описанный выше «зоопарк» до Луны, требовалась четвертая ступень в верхней части конструкции. Она получила название «Блок Д» и использовала иную комбинацию топлива и окислителя.

Вернемся, впрочем, к черепахам. Почему для полета к Луне выбрали именно их? Для того были причины практического свойства. Их можно было легко пристегнуть ремнями внутри очень тесных клеток, которые не позволяли им двигаться. Они не ели и не пили в течение нескольких недель до и после полета, но достойно выдержали это испытание. «Зонд-5» был настоящим ковчегом – он взял на свой борт яйца дрозофил, мучных червей, семена и бактерии. По некоторым сведениям, там были даже человеческие клетки – советские ученые желали узнать, как на них подействует пребывание в космосе. Но самыми известными пассажирами космического аппарата стали все же черепахи, и причины этого, наверное, объяснять не нужно.

Они, кстати, вернулись на Землю в весьма приличном состоянии. Рептилии потеряли примерно 10% массы тела – в два раза больше, чем их сородичи из оставшейся на Земле контрольной группы, которые также голодали и ничего не пили. Другими словами, было установлено, что отправившиеся в космос черепахи потеряли вес не только из-за голода и жажды. У них были выявлены и другие побочные эффекты, но исследователи сочли их результатом недоедания, а не полета к Луне как такового. В общем, был сделан предварительный вывод о том, что люди, полноценно питаясь, могли легко выдержать путешествие подобного рода.

Впрочем, это было доказано всего через пару месяцев американцами, облетевшими Луну на «Аполлоне-8». Через несколько лет они же доставили на естественный спутник представителей другого вида земной фауны. В 1972 году на борту «Аполлона-17» сюда прибыли мыши, носившие клички Фе, Фи, Фо, Фум и Фуи. А героев нашего повествования, безымянных черепах с «Зонда-5,» препарировали, дабы выяснить, насколько безопасными будут космические путешествия для человека.

«Протоны» и впоследствии отправляли к Луне космические аппараты, причем несколько раз с животными. Человека доставить на поверхность спутника так и не удалось. Носитель «Протон-К» вывел на орбиту Земли первые два российских модуля МКС. И он, и его преемник «Протон-М» были незаменимыми рабочими лошадками сначала в СССР, а потом и в РФ. Но время их, как кажется, подходит к концу. Отчасти из-за конкуренции со стороны частных компаний, вроде «SpaceX». Не добавляет им очков и сверхтоксичное топливо. Но след в истории космонавтики они уже оставили, причем весьма заметный.

Спасибо за внимание! Если вам понравилась статья, то можете поддержать ее "плюсиком" или подписаться на этот канал. Также хотелось бы упомянуть, что у нас есть свой Телеграм канал. Там мы постоянно публикуем интересные посты о космосе и астрономии.

Мы искренне ценим каждого нашего читателя. Если вы захотите поддержать нас материально (по кнопке ниже), то ваше имя/никнейм будут указаны в конце следующей публикации. Это наш маленький способ сказать "спасибо" за вашу доброту и поддержку!

Измерять время люди научились тысячи лет назад. Легко можно вспомнить изобретенные ими песчаные, солнечные, водяные часы. Позже на смену им пришли механические и атомные. В быту можно обойтись любым из этих устройств, но ученым, работающим в самых передовых областях исследований, нужно определять течение времени максимально верно. Не так давно перед ними замаячила перспектива заполучить в свое распоряжение «хронометр», который будет точнее даже атомного, дающего погрешность всего в секунду на несколько миллиардов лет. Это ядерные часы.

Чтобы получить часы современного типа, нужно использовать нечто такое, что ходит взад и вперед с постоянной скоростью. В науке такая система называется осциллятором, и её ключевой характеристикой считается частота, с которой совершаются колебания. Самыми точными и надежными осцилляторами являются световые волны, состоящие из электромагнитных полей, «вибрирующих» с известной частотой. Чтобы понять, как они помогают создать атомные часы, нужно ненадолго погрузиться в квантовую механику.

Атом состоит из ядра, окруженного электронами. Местоположение последних определяется количеством имеющейся у них энергии. Здесь будет уместно мысленно вообразить лесенку субатомного масштаба. Чтобы электрон поднялся или спустился на одну ступеньку, он должен либо получить, либо потерять определенное количество энергии. При этом свет либо поглощается, либо испускается - на строго определенной частоте, так как квантовая механика постулирует, что частота световых волн и энергия напрямую связаны. Чем ниже одна, тем меньше другая, и наоборот.

Таким образом, при создании атомных часов ученые берут группу идентичных атомов, например, цезия-133, и воздействуют на них лазером. Луч последнего имеет заданную частоту, а следовательно и энергию, которая идеально подходит для перемещения всего одного электрона каждого атома на следующую ступеньку. Перескочившие частички в конечном счете теряют лишнюю энергию и опускаются на прежнее место, а это означает излучение света. Подсчитывая частоту этих невероятно точных колебаний, ученые отмечают течение времени.

Атомные часы разрабатываются в течение десятков лет. Сегодня они активно используются в самых передовых отраслях человеческой деятельности, в том числе в космонавтике. Но лесенка электронов вокруг атома – не единственное, что может выступить в интересующем нас качестве. Такая же структура, только меньшего размера, имеется в атомном ядре, которое, подобно электронам, способно перепрыгивать с одного уровня на другой при поглощении или выделении определенного количества энергии. Ядерные часы имеют очевидные преимущества по сравнению с атомными. Хотя бы потому, что ступеньки последних на некоторых энергетических уровнях не всегда постоянны. Их положение может изменяться на ничтожно малую величину при внешних возмущениях в электрическом или магнитном поле. А если часы имеют размер в один атом, то даже самые крошечные сдвиги могут сказаться на способности следить за временем.

Тем временем, на ядро атома внешние возмущения почти не влияют, так как его протоны и нейтроны очень тесно связаны. Но тут есть другая загвоздка, а именно гораздо меньший масштаб, в котором придется работать наблюдателю. Это, в свою очередь, означает приложение энергии, количество которой в миллионы раз больше, чем нужно для функционирования атомных часов. Вспомним, что данный параметр зависит от частоты электромагнитного излучения. Обычное ядро нужно обрабатывать не микроволнами, как в традиционных цезиевых атомных часах, и не оптическими лазерами, как в более современных хронометрах, использующих другие химические элементы. Здесь нужен лазер, испускающий гамма-лучи, отличающиеся очень высокой частотой и наполненностью энергией. При нынешнем уровне развития технологий это попросту невозможно.

Обойти ограничения может позволить известная науке лазейка, которую предоставляет радиоактивный элемент торий-229, но тут есть небольшая проблема. Ученые знают, что его ядро возбуждается одним из видов ультрафиолетового излучения, но никто из них не может определить точное количество энергии, требующееся для этого. Серьезный прорыв в понимании данного вопроса произошел в 2023 году, когда группа исследователей из ЦЕРН решила применить нетрадиционный подход к своим экспериментам. Вместо того чтобы для выяснения неизвестных параметров обработать ядра тория лазером на различных частотах, они задействовали другой радиоактивный элемент – актиний-229. Тот превращается в торий-229, причем в возбужденный. Дождавшись окончания этого состояния у химического элемента, исследователи измерили частоту испускавшегося света. Теоретически это должно было показать параметры работы лазера в ядерных часах, использующих обычный торий.

Эксперименты оказались недостаточно точными, и выделить идеальную частоту для запуска первых в мире ядерных часов не удалось, но ученые сузили диапазон поисков для последующих исследований. Это означает, что уже сейчас можно начать просчитывать варианты потенциального применения данного хронометра. Это может быть усовершенствованная GPS и прочие виды высокоточного мониторинга. Не исключено, что ядерные часы позволят отслеживать незначительные движения тектонических плит, а это прямой путь к прогнозированию землетрясений и извержений вулканов. Астрономы могли бы продвинуться в поисках темной материи. Ну и, наконец, весьма интригующе выглядит перспектива проверки постоянства законов физики. Так, например, скорость света кажется сегодня константой, однако некоторые физики предполагают, что она меняется в космических временных масштабах, пусть и очень незначительно. В общем, будем следить за развитием событий. Технология кажется весьма заманчивой.

Спасибо за внимание! Если вам понравилась статья, то можете поддержать ее "плюсиком" или подписаться на этот канал. Также хотелось бы упомянуть, что у нас есть свой Телеграм канал. Там мы постоянно публикуем интересные посты о космосе и астрономии.

Мы искренне ценим каждого нашего читателя. Если вы захотите поддержать нас материально (по кнопке ниже), то ваше имя/никнейм будут указаны в конце следующей публикации. Это наш маленький способ сказать "спасибо" за вашу доброту и поддержку!

Первый искусственный спутник Земли, как все мы прекрасно знаем, был запущен Советским Союзом в 1957 году. С той поры прошло немало лет, и все это время различные космические агентства, частные компании и исследовательские институты наращивали присутствие в Солнечной системе. Сегодня уже и не перечислишь все покоренные ими рубежи. Может показаться, что в этом бескрайнем просторе достаточно места для всех желающих, однако некоторые объекты здешней «недвижимости» явно более заманчивы, чем другие. Это, например, точки Лагранжа, привлекающие к себе внимание всех заинтересованных сторон. Они названы в честь математика, который жил в 18 веке и установил их местоположение, и ценны тем, что являются уникальными островками стабильности в нашем неспокойном, вечно меняющемся уголке космоса.

Все небесные тела оказывают гравитационное воздействие друг на друга. Особенно чувствительное – на близлежащие объекты. В подобных системах ощущается влияние и некоторых других сил, совместно определяющих, как выглядят орбиты тех или иных «участников движения». В точках Лагранжа эти силы уравновешиваются. Таким образом, если поместить туда объект с относительно небольшой массой, он будет находиться на постоянном расстоянии от тел, образующих островки стабильности. Эти зоны метафорически называют космическими парковками: как только в них что-то оказывается, необходимость в приложении энергии для нахождения тут практически исчезает. В общем, это идеальное место для любого рукотворного объекта, предназначенного для длительного пребывания в космосе.

Но нормальных «парковок» в нашей системе не так уж и много. Массивные тела, взаимодействуя друг с другом, образуют по пять точек Лагранжа для каждой пары участников. У Солнца, например, по пять пунктов соприкосновения с любой из планет, а у каждой из последних столько же «контактов» со своими спутниками. Если сложить все, то окажется, что в нашей системе более 1000 точек Лагранжа, однако лишь немногие из них имеют практическую ценность для занимающегося освоением космоса человека. До большинства из них трудно добраться, многие, как выяснится чуть позже, не очень-то и стабильны. В настоящее время активно используются всего две подобные локации, но в будущем эта ситуация может измениться.

Здесь весьма интересен вопрос о том, что именно можно размещать в той или иной точке Лагранжа. Рассмотрим те, что генерируются гравитационным взаимодействием Солнца и Земли. L1 расположена между двумя названными небесными телами примерно в 1,5 миллионах километров от нашей планеты. Благодаря тому, что вид на звезду никогда не перекрывается, это идеальное место для наблюдения за Солнцем.

Deep Space Climate Observatory - американский космический аппарат для наблюдения за Солнцем и Землей находящийся в точке Лагранжа 1

L2 находится по другую сторону от Земли и на том же самом расстоянии. Это значит, что она надежно защищена от солнечного света и предоставляет уникальные возможности для наблюдения в противоположном направлении, то есть за космосом. В 2022 году здесь начал свою работу телескоп «Джеймс Уэбб», запуск которого астрономы ждали в течение двух десятилетий.

В самом загадочном месте, на противоположной от Солнца стороне земной орбиты, находится L3. Это единственная точка во Вселенной, которую даже теоретически нельзя увидеть с поверхности планеты. Благодаря этому она регулярно эксплуатируется писателями-фантастами, но ученым, от неё, откровенно говоря, мало проку.

L4 и L5 немного отличаются от предыдущих. Дело в том, что в каждом наборе точек Лагранжа первым трем свойственна легкая нестабильность, и находящиеся внутри них объекты медленно смещаются в сторону. Удержать их здесь при желании можно легко, но это все же требует дополнительных усилий. В других парах небесных тел стабильность L4 и L5 может быть не очень высокой, например, если их масса отличается менее чем в 25 раз. Но в системе Солнце-Земля, где звезда несравнимо тяжелее планеты, эти точки демонстрируют огромную устойчивость. Более того, они как будто притягивают в себя различные объекты – наиболее эффектно в этом отношении выглядят L4 и L5 системы Солнце-Юпитер, где скопились тысячи астероидов.

Каждая точка Лагранжа в Солнечной системе имеет свои особенности. Некоторые из них подходят для сбора строительных материалов, если считать таковыми дрейфующие астероиды. Другие могли бы стать площадками для размещения заправок, где пополняли бы запасы топлива корабли, отправляющиеся в космические глубины. Здесь же, наверное, можно было «подвесить» человеческие колонии. Это, конечно, дело далекого будущего, до которого мы можем не дожить, учитывая то, что творится на Земле сегодня. Но мечтать не вредно, не правда ли?

Спасибо за внимание! Если вам понравилась статья, то можете поддержать ее "плюсиком" или подписаться на этот канал. Также хотелось бы упомянуть, что у нас есть свой Телеграм канал. Там мы постоянно публикуем интересные посты о космосе и астрономии.

Мы искренне ценим каждого нашего читателя. Если вы захотите поддержать нас материально (по кнопке ниже), то ваше имя/никнейм будут указаны в конце следующей публикации. Это наш маленький способ сказать "спасибо" за вашу доброту и поддержку!

Солнце – это огромный огненный шар из водородно-гелиевой плазмы. Там также есть множество других ингредиентов, разогретых до очень высокой, откровенно говоря, температуры. При этом один из них может показаться невероятным странным. Это вода, доказательства наличия которой на Солнце были найдены спустя десятилетия жарких научных споров.

Вода есть во всей Солнечной системе. Некоторые её молекулы старше и нашей звезды, и всех остальных небесных тел. Они находились в огромном газопылевом облаке, из которого появилось все то, что мы наблюдаем в нашем уголке космического пространства. Поэтому вполне естественно, что Солнце, чья масса в 99 с лишним раз больше, чем у всей остальной материи нашей системы, впитало в себя определенную часть этой влаги при своем формировании. Вопрос в том, могли ли эти молекулы оставаться именно водой, или солнечный жар неминуемо заставил распасться их на водород и кислород.

Средняя температура поверхности Солнца составляет около 5500 градусов по Цельсию, и это действительно очень много. Но в начале предыдущего предложения вовсе не случайно стоит прилагательное «средняя». На звезде есть темные пятна. Они выделяются на фоне более светлых участков только потому, что холоднее их. Здесь «всего» 3500 градусов. Это все равно слишком горячо для какой бы то ни было биологической жизни, но молекулы воды при этом значении могли бы сохранить свою целостность.

Однако то, что пар может теоретически находиться на поверхности звезды, ещё не означает, что он там и в самом деле есть. Ученые долго пытались доказать факт его пребывания на Солнце, но все как-то неубедительно. В принципе, это можно попытаться сделать с помощью спектроскопии, то есть проанализировав длины световых волн, испускаемых звездой. Каждый элемент в данном случае определяется по уникальной сигнатуре, но, оказывается, с водой дело обстоит чуть сложнее.

Она на искомой «картинке» очень похожа на другие соединения. Ещё в самом начале 20-го века некоторые ученые жарко спорили о том, что именно им удалось обнаружить в солнечных пятнах – воду или, внимание, титан. Уже в семидесятых астрономы выявили признаки водяного пара в свете красных гигантов. Эти звезды отличаются своим цветом по той же самой причине, которая указана чуть выше для пятен – их поверхность гораздо холоднее, чем у Солнца. Средняя температура здесь колеблется примерно в том же диапазоне, что и у темных отметин нашего светила. Лишь в девяностых ученые, наконец, нашли желаемое. Оказалось, что вода действительно может задерживаться на более прохладных участках поверхности Солнца.

Факт наличия воды на поверхности горячего огненного шара может показаться всего лишь забавной нелепицей, противоречащей здравому смыслу, но, тем не менее, являющейся правдой. Однако он может внести самые серьезные коррективы в процесс изучения других звездных систем. Астрономы уже в течение нескольких десятилетий определяют состав атмосфер экзопланет по тому спектру, который виден при прохождении этих небесных тел по диску своей звезды. Несложно догадаться, что более всего на свете ученые пытаются увидеть именно воду. Но теперь её обнаружение там должно сопровождаться оговорками, ведь, как выяснилось, пар может присутствовать на самой звезде.

Спасибо за внимание! Если вам понравилась статья, то можете поддержать ее "плюсиком" или подписаться на этот канал. Также хотелось бы упомянуть, что у нас есть свой Телеграм канал. Там мы постоянно публикуем интересные посты о космосе и астрономии.

Мы искренне ценим каждого нашего читателя. Если вы захотите поддержать нас материально (по кнопке ниже), то ваше имя/никнейм будут указаны в конце следующей публикации. Это наш маленький способ сказать "спасибо" за вашу доброту и поддержку!

Телескоп «Джеймс Уэбб» начал работать в космосе совсем недавно, но уже успел поразить публику серией поистине невероятных снимков Вселенной. Россыпи сверкающих звезд, плотные облака космической пыли, огромные вращающиеся галактики… Но он отправлялся туда не только для того, чтобы поставлять нам изумительные обои для рабочего стола. Ученые используют обсерваторию для научных исследований, которые далеко не всегда подразумевают художественного фотографирования. Сегодня мы расскажем о трех открытиях, сделанных с помощью «Джеймса Уэбба», которые прославились не из-за красивых фотографий.

Столпы Творения от космического телескопа Джеймса Уэбба

Астрономы открыли уже более 5400 экзопланет, которые иногда разительно отличаются друг от друга. Одни, как считается, должны быть покрыты океанами лавы, другие же, по всей видимости, упакованы в километры метанового льда. Но до начала работы телескопа определить состав атмосферы подобных объектов было невероятно сложно. Теперь же астрономы исследовали находящуюся в 700 световых годах от Земли планету WASP-39b – это газовый гигант, который в 1,27 раз крупнее Юпитера, но в четыре раза легче его. На его поверхности очень высокая температура – более 900 градусов по Цельсию. Объяснение этому жару следует искать в чрезвычайной близости к звезде – один оборот вокруг неё занимает всего 4,1 земных суток.

WASP-39b в представлении художника

Когда гигант с точки зрения земного наблюдателя перемещается по диску своей звезды, часть света последней проходит сквозь атмосферу планеты. «Джеймс Уэбб» смог обнаружить инфракрасное излучение этого типа, что позволило исследователям определить состав газовой оболочки. Выяснилось, что здесь есть вода, натрий, калий и диоксид серы. Были получены первые свидетельства фотохимических реакций, происходящих в атмосфере экзопланеты. Свет звезды расщепляет воду на водород и гидроксильные группы, которые затем взаимодействуют с сероводородом и производят диоксид серы. Похожая реакция на Земле приводит к образованию озона, защищающего нас от ультрафиолетового излучения Солнца и, по существу, делающего планету пригодной для жизни. Как видим, фотохимия является важным условием для подготовки небесного тела к освоению «биологией». И специалисты, занимающиеся поиском «зеленых человечков» в глубинах Вселенной, уделяют особое внимание изучению планет, где она обнаруживается.

«Джеймс Уэбб» позволяет заглянуть не только в атмосферы далеких планет, но и вглубь галактик. Космос наполнен органическими веществами, которые называются полициклическими ароматическими углеводородами (ПАУ). Они способны очень многое рассказать о развитии Вселенной с течением времени. Эти соединения под воздействием ультрафиолета, испускающегося молодыми светилами, генерируют яркое инфракрасное излучение, что позволяет отслеживать скорость звездообразования и прочие процессы. Определенное время назад была выдвинута гипотеза, согласно которой ПАУ не способны долго сохраняться в высокоэнергичной космической среде. Например, вблизи сверхмассивной черной дыры.

Полициклические ароматические углеводороды

Галактики, внутри которых располагается СМЧД, считаются активными – они излучают в тысячи раз больше энергии, чем обычные. Инфракрасные данные, полученные «Джеймсом Уэббом», позволили астрономам впервые проанализировать ПАУ внутри трех таких звездных сообществ. Оказалось, что «лишняя» энергия не так губительна для крупных молекул, как считалось ранее. Они превосходно сохраняются в самых суровых условиях, хотя те, что помельче, и в самом деле уничтожаются. Почему этот вопрос считается важным? Тут надо вернуться к свету, который ПАУ испускают под воздействием молодых звезд. Дело в том, что роль сверхмассивных черных дыр в звездообразовании очень долго была большой загадкой. Недавние компьютерные симуляции показали, что они способны подавлять этот процесс. Таким образом, если ученым удастся с помощью ПАУ выяснить, сколько новых звезд рождается в высокоэнергичной среде рядом с СМЧД, это будет серьезным открытием в астрономии.

На этой иллюстрации диск горячего газа закручивается вокруг черной дыры. Поток газа, тянущийся вправо - это остатки звезды, которую разорвала черная дыра

Также «Джеймс Уэбб» предоставил астрономам возможность взглянуть на взаимодействие двух звезд, которые находятся очень близко друг к другу. Речь идет об ослепительно горячих светилах, образующих систему Вольфа-Райе 140. Они окружены как минимум 17 концентрическими кольцами, выглядящими как гигантский отпечаток пальца, природа которого по-настоящему завораживает. Эта пара расположена на расстоянии около 5000 световых лет от Земли. В неё входят голубой сверхгигант и звезда Вольфа-Райе, которая, что вполне очевидно, подарила наименование всей системе.

Цветное изображение системы WR-140, полученное Джеймсом Уэббом

Считается, что этому дуэту недолго осталось вращаться в эффектном космическом танце. Звезды Вольфа-Райе настолько массивны, что сжигают свое топливо и коллапсируют в черные дыры или взрываются сверхновыми всего за несколько сотен тысяч лет. Для сравнения: наше Солнце светит уже около четырех с половиной миллиардов, и сегодня находится примерно в середине своей жизни.

Туманность M1-67 окружает взорвавшуюся звезду Вольф-Райе 124. Снимок космического телескопа Хаббл

Звезды Вольфа-Райе извергают гигантское количество газов и заряженных частиц. Преимущественно это легкие элементы, вроде гелия, но иногда задействуются и более тяжелые, например, углерод. Астрономы выяснили, что ветра звезд системы Вольфа-Райе 140, сближающихся друг с другом раз в восемь лет, спрессовывают содержащие углерод газы в крошечные твердые частицы. Эта пыль затем с огромной скоростью выталкивается в космос, образуя тот самый «отпечаток пальца», который видит «Джеймс Уэбб». Вполне возможно, что эта последовательность событий запускает процесс, приводящий к образованию сверхконденсированного газопылевого облака, из которого впоследствии рождаются новые звезды.

Спасибо за внимание! Если вам понравилась статья, то можете поддержать ее "плюсиком" или подписаться на этот канал. Также хотелось бы упомянуть, что у нас есть свой Телеграм канал. Там мы постоянно публикуем интересные посты о космосе и астрономии.

Мы искренне ценим каждого нашего читателя. Если вы захотите поддержать нас материально (по кнопке ниже), то ваше имя/никнейм будут указаны в конце следующей публикации. Это наш маленький способ сказать "спасибо" за вашу доброту и поддержку!

За последние три десятилетия астрономы обнаружили более 5000 экзопланет. Новости об очередных открытиях подобных объектов уже не вызывают того энтузиазма, что в начале. Публика искренне надеется услышать о внеземных цивилизациях или просто о наличии жизни хоть на одном из них. Что ж, не исключено, что этот прорыв в исследовании Вселенной произойдет в обозримом будущем. Начал работу космический телескоп «Джеймс Уэбб», а в ближайшее десятилетие к нему присоединятся наземные обсерватории нового поколения. Таким образом, высокоточные и мощные инструменты поиска ученым будут предоставлены. Остается понять, куда направить их взоры.

Поиск инопланетян начался давно. Ещё до того, как были обнаружены первые планеты за пределами Солнечной системы. После изобретения радио люди стали отправлять в космос сигналы, и предположение о том, что представители внеземных цивилизаций делают то же самое, казалось логичным. В 1984 году поиск сообщений этого типа начала программа «SETI». К сожалению, до настоящего времени ни одного из них принято так и не было.

64-х метровый радиотелескоп в Обсерватория Паркса (Австралия)

Впрочем, в этом нет ничего удивительного. Человечество пользуется радио менее двухсот лет, а жизнь на планете возникла миллиарды лет назад. Возможно, наши соседи ещё просто не изобрели эту технологию или успели отказаться от неё за ненадобностью? Естественно, чтобы повысить шансы найти инопланетную жизнь, нужно искать что-то более универсальное. Какой-то сигнал, который зеленые человечки могут отправить, сами того не желая. В частности, тот, что именуется биосигнатурой. При этом надо учитывать, что мы пока не в состоянии узнать заранее, на что будет похожа жизнь на той или иной планете, поэтому ученые вынуждены ориентироваться на земную биологию.

Вид с поверхности землеподобной экзопланеты в представлении художника

Вследствие того, что экзопланеты находятся от нас на огромном расстоянии, исследования ведутся с помощью телескопов. Они улавливают мизерное количество света, исходящего от этих небесных тел, после чего астрономы проводят анализ спектра. По наличию в нем тех или иных цветов можно получить важнейшую информацию об этих далеких мирах. В том числе и биосигнатуры. Но сделать это на практике чрезвычайно сложно. Телескопы вынуждены работать с исчезающе малыми значениями. Так, например, планета размером с Землю выглядит как пятнышко, которое в миллион раз меньше своей звезды, и нередко оно находится внутри того же самого пикселя, что светило.

Картинка иллюстрирует, как ученые используют спектроскопию, чтобы определить, какие вещества присутствуют в атмосфере небесного тела

Без сверхчувствительных обсерваторий вроде «Джеймса Уэбба» здесь не обойтись никак. Этот телескоп уже помог получить спектры атмосфер нескольких экзопланет, в результате чего там обнаружились, в частности, вода и углекислый газ. Пока он рассматривает горячие газовые гиганты, которые, как считается, непригодны для известной нам жизни. Однако эти результаты являются убедительным доказательством работоспособности метода. Можно надеяться, что, обратив внимание на планеты земного типа, мы сможем разглядеть биосигнатуры и там.

Данные о составе атмосферы экзопланеты WASP-96 b полученные телескопом Джеймса Уэбба

Их можно разделить на категории, и к первой из них мы отнесем атмосферные. Некоторые газы производятся преимущественно живыми существами. По крайне мере, вероятность их биологического происхождения гораздо выше абиотического. Чтобы быть замеченными в спектре экзопланеты с Земли, они должны присутствовать в атмосфере в достаточно высокой концентрации. Кроме того, их сигнатуры внутри спектра не должны пересекаться с сигналами других абиотических субстанций. Речь, в частности, идет о кислороде и метане, которые как минимум у нас являются побочными продуктами метаболической деятельности живых организмов. Это самые перспективные атмосферные биосигнатуры, так как их легче всего обнаружить с помощью имеющихся в распоряжении науки технологий.

Кислород вырабатывается растениями, водорослями и бактериями во время фотосинтеза, а производством метана занимаются разновидности бактерий, прижившиеся в средах с низким содержанием кислорода, например, на дне океана. Оба газа могут образовываться также вследствие абиотических процессов. Кислород генерируется при расщеплении молекул воды ультрафиолетовым светом, а метан в вулканической среде. Таким образом, если «Джеймс Уэбб» обнаружит планету, в атмосфере которой есть названные газы, это не будет автоматически значить наличие жизни на данном космическом объекте. Но если там будет значительный их объем, сохраняющийся в течение длительного времени, это уже довольно жирный намек.

Kepler-442 b в представлении художника

Кислород и метан охотно вступают в реакции с другими веществами. Первый делает это с материалом, например, горных пород, а второй расщепляется солнечным светом. Они также легко взаимодействуют друг с другом, образуя углекислый газ и воду. Устойчивое присутствие в атмосфере будет означать, что их запас постоянно пополняется. Вполне возможно, что биологическими жизненными формами. Естественно, здесь все проистекает из предположения, что последние способны к фотосинтезу или метаногенезу. Но, если задуматься, почему бы и нет? На Земле есть растения, люди, индейки, осьминоги, грибы, бактерии... Их метаболизм генерирует те или иные побочные продукты, поэтому было бы логично предположить, что на других планетах происходит ровно то же самое. Причем искать следует не только кислород и метан.

Бромметан

К числу более экзотических атмосферных биосигнатур относится, в частности, бромметан. Это газ, вырабатывающийся микробами, водорослями, растениями и грибами, пытающимися избавиться от токсичных металлов, а также галогенидов. На Земле единственным крупным абиотическим источником бромметана является промышленность. Что, конечно же, говорит само за себя. Также в этом ряду достоин упоминания оксид азота (веселящий газ), который генерируется бактериями и грибами, расщепляющими некоторые соединения азота. Абиотическими его производителями выступают разряды молний и интенсивная солнечная активность, но ученые могут идентифицировать эти «примеси», так как параллельно с ними образуются другие вещества, заметные в спектре.

Впрочем, у альтернативных биосигнатур есть существенный недостаток. Они генерируются в гораздо меньших объемах, чем кислород или метан, и легко разрушаются ультрафиолетовым излучением. Но это не значит, что их нельзя увидеть при всем желании. Эти соединения были бы заметнее в спектре экзопланеты, вращающейся вокруг не похожей на Солнце звезды. А именно намного менее массивной и яркой. Также необходимо, чтобы светило было более красным и не производило лишнего ультрафиолета. Этим условиям вполне удовлетворяет система TRAPPIST-1, которая располагается совсем неподалеку от нас. Здесь вокруг древнего красного карлика вращаются целых семь планет земного типа.

Иллюстрация системы TRAPPIST-1

К сожалению, выделить слабые экзотические биосигнатуры на них может оказаться не под силу даже «Джеймсу Уэббу». Возможно, в данном случае ученым придется подождать до появления телескопов следующего поколения. Это, например, обсерватория «PLATO» Европейского космического агентства, запуск которой намечен на 2026 год. Предполагается, что она будет наблюдать за отдельными звездными системами гораздо дольше, благодаря чему данные спектроскопии станут более обстоятельными. Возлагаются надежды и на обсерваторию «LUVOIR-A», которая будет мощнее и «Хаббла», и «Уэбба». Диаметр её зеркала составит 15 метров. Но это далекая перспектива, так как проект находится на стадии первоначального рассмотрения и будет реализован в лучшем случае в 40-х годах этого столетия.

Возможный вид космического телескопа LUVOIR-A

Биосигнатуры могут поступать и с поверхности планеты. Если посмотреть на Землю из космоса, то присутствие человечества можно заметить хотя бы по искусственному освещению. Виды, не достигшие такого уровня технологического развития, способны заявить о себе посредством биолюминесценции. А ещё можно присмотреться к биосигнатурам, возникающим в результате взаимодействия жизни со звездным светом. Почему Земля с небольшой высоты кажется зеленой? Потому что она покрыта растениями. Почему мы видим именно этот цвет? Из-за фотосинтеза. Растительные клетки, осуществляющие его, заполнены пигментом, поглощающим солнечный свет на одних длинах волн и отражающим на других. В первом случае это красный и синий, а во втором – зеленый.

Однако охотнее всего растения отражают инфракрасный цвет, который человеческий глаз не воспринимает. Если бы инопланетяне посмотрели на Землю в телескоп со своей планеты, то увидели бы эффект, который именуется «красным краем» фотосинтеза. Если эта внеземная цивилизация хоть чем-то похожа на нас, то её астрономы должны знать, что воспроизвести его способны лишь считанные абиотические источники. Естественно, ничто не мешает и нам искать эту характерную биосигнатуру во Вселенной. Проблемой в данном случае может стать облачность, которая закрывает «источник информации». Согласно имеющимся представлениям, фотосинтез наиболее вероятен на теплых, богатых водой небесных телах, то есть именно тех, чья атмосфера скорее всего будет наполнена облаками и тучами.

Напоследок упомянем временные биосигнатуры, которые генерируются и в атмосфере, и на поверхности экзопланеты. Чтобы выявить их, требуется очень длительное наблюдение. Здесь предстоит искать регулярно повторяющиеся паттерны, которые позволяют обоснованно допустить смену жизненных циклов по мере движения небесного тела вокруг звезды. Это могут быть сезонные изменения концентрации газа в атмосфере, указывающие на расцвет и увядание жизни на поверхности. На Земле, например, уровень углекислого газа снижается летом, когда его активно потребляют растения, и вновь повышается зимой. Также от времени года зависит интенсивность упомянутого выше красного края.

Избегать поспешных выводов следует и в случае с временными биосигнатурами. Сезонные колебания уровня метана, например, могут быть вызваны абиотическими причинами. Молекулы этого газа распадаются быстрее при более высокой влажности воздуха, которая склонна изменяться при смене времен года. Кроме того, не будем забывать, что на расстоянии в десятки и сотни световых лет сезонные колебания не слишком различимы – получаемые данные неумолимо стремятся к усреднению, так как лето в одном полушарии означает зиму в другом.

Как видим, с детекцией инопланетной жизни все и вправду обстоит очень непросто. Перспективы вроде бы есть, но все они туманны. Будем надеяться, что уже существующие телескопы и те, которые только строятся, создаются не зря. Вселенная огромна, и искать жизнь в ней невероятно сложно. Но если она все-таки будет найдена, это станет величайшим открытием за всю историю человечества.

Спасибо за внимание! Если вам понравилась статья, то можете поддержать ее "плюсиком" или подписаться на этот канал. Также хотелось бы упомянуть, что у нас есть свой Телеграм канал. Там мы постоянно публикуем интересные посты о космосе и астрономии.

Мы искренне ценим каждого нашего читателя. Если вы захотите поддержать нас материально (по кнопке ниже), то ваше имя/никнейм будут указаны в конце следующей публикации. Это наш маленький способ сказать "спасибо" за вашу доброту и поддержку!

Выражаем благодарность пользователю Пикабу под ником besiaka79 за поддержку!