Сообщество - THE SPACEWAY

THE SPACEWAY

441 пост • 524 подписчика

Популярные теги в сообществе:

43

25 километров над Титаном: посадка, которой не ждали⁠⁠

Серия Система Сатурна

14 января 2005 года спускаемый аппарат Европейского космического агентства (ESA) "Гюйгенс" совершил мягкую посадку на поверхность Титана, одного из сотен спутников Сатурна. Это событие — единственная в истории человечества посадка во внешней Солнечной системе, за пределами пояса астероида, раскинувшегося между орбитами Марса и Юпитера.

Поверхность Титана, крупнейшего спутника Сатурна, запечатленная 14 января 2005 года с высоты около 25 километров спускаемым аппаратом "Гюйгенс" / © ESA/NASA/JPL/University of Arizona

Поверхность Титана, крупнейшего спутника Сатурна, запечатленная 14 января 2005 года с высоты около 25 километров спускаемым аппаратом "Гюйгенс" / © ESA/NASA/JPL/University of Arizona

Путешествие длиной в семь лет

"Гюйгенс" назвали в честь голландского астронома Христиана Гюйгенса (14 апреля 1629 года — 8 июля 1695 года), открывшего Титан 25 марта 1655 года — спустя три с половиной века аппарат, носящий его имя, коснулся поверхности спутника, который ученый когда-то видел лишь смазанным пятнышком в свой примитивный телескоп.

Сам аппарат провел почти семь лет в полете, прикрепленный к орбитальному зонду NASA "Кассини", и был отделен от него за три недели до сближения с Титаном, чтобы затем нырнуть в атмосферу спутника на скорости около 20 000 км/ч.

Любопытная деталь: "Гюйгенс" проектировался прежде всего как атмосферный зонд, а не посадочный модуль. Ключевой задачей его миссии было изучение плотной атмосферы Титана во время медленного спуска, который длился 2 часа 27 минут 50 секунд, а успешное достижение поверхности рассматривалось скорее как приятный бонус, чем четко запланированный результат. Ученые, готовя миссию, понятия не имели, куда упадет зонд — на твердый грунт, в метановое озеро или в какую-нибудь вязкую полужидкую массу. Поэтому "Гюйгенс" проектировали так, чтобы он мог не только сесть на каменистую или ледяную поверхность, но и продержаться на плаву.

Необычная поверхность

Данные акселерометра показали, что когда "Гюйгенс" коснулся поверхности, то оставил после себя 12-сантиметровое углубление, отскочил на ровную поверхность, проскользнул около 30 сантиметров и лишь затем окончательно замер.

Русла углеводородных рек на поверхности Титана / © ESA/NASA/JPL/University of Arizona

Русла углеводородных рек на поверхности Титана / © ESA/NASA/JPL/University of Arizona

Физик Джон Зарнецки, один из ведущих специалистов миссии, впоследствии образно сравнил консистенцию поверхности Титана с кремом-брюле — твердая корочка сверху, под которой скрывается куда более мягкий, влажный материал.

Точное строение коры и ее состав — вопрос открытый.

Потерянная половина данных

Информация с "Гюйгенса" должна была передаваться по двум независимым радиоканалам — А и Б — каждый со своим передатчиком и приемником, что в теории должно было позволить передать за ограниченное время куда больше данных.

Так как "Гюйгенс" двигался относительно "Кассини", находящегося на орбите, частота сигнала смещалась в зависимости от их взаимной скорости (эффект Доплера), и приемник нужно было заранее настроить на это смещение.

Обилие темного органического вещества, осевшего на поверхность Титана / © ESA/NASA/JPL/University of Arizona

Обилие темного органического вещества, осевшего на поверхность Титана / © ESA/NASA/JPL/University of Arizona

Для канала Б все сделали правильно. А вот команду для канала А, которая должна была включить приемник "Кассини", инженеры забыли добавить в программу полета еще на этапе подготовки миссии. Из-за этого приемник не был включен и не мог захватить сигнал — половина данных была потеряна безвозвратно.

Час ожидания

Расстояние от Земли до Сатурна настолько велико, что радиосигналу требовалось 67 минут, чтобы долететь до нашей планеты. Поэтому, когда ESA узнало об успешной посадке, аппарату оставалось жить всего несколько минут (после посадки он проработал 72 минуты), а значит отдать какую-либо команду "Гюйгенсу" уже физически было невозможно.

Когда успех миссии был подтвержден, центр управления разразился аплодисментами. А в это время на поверхности чужого мира в полном одиночестве сидел наш посланник, усердно передающий последние данные в своей недолгой жизни.


Хотите больше науки в вашей жизни? Тогда приглашаю вас в мои каналы — новый материал выходит каждые четыре часа:

▪ VK: https://vk.ru/thespaceway

▪ Telegram: https://t.me/thespaceway

Показать полностью 3
13

Вы не забываете сны. Мозг их целенаправленно стирает⁠⁠

Серия Мозг и сознание

Едва ли я ошибусь, если скажу, что каждый человек хотя бы раз в жизни сталкивался с подобной ситуацией: просыпаешься с четким пониманием, что видел какой-то невероятный сон. Может, был на какой-то далекой планете. Может, участвовал в битве за Средиземье. Может, разговаривал с родственником, которого уже давно нет в живых. Невероятные ощущения, которые трудно даже передать словами!

© Arena/TheSpaceway

© Arena/TheSpaceway

Но через пять минут, пока чистишь зубы, от всего этого не остается ничего, кроме смутного ощущения — было что-то важное, но что именно... детали уже и не вспомнить.

Так почему же мозг настолько безжалостно расправляется с собственными сновидениями?

Механизм запоминания

В состоянии бодрствования мы непрерывно собираем данные с помощью органов чувств, которые отправляются в кратковременное хранилище. Мозг, сортируя эти данные, определяет их ценность, и если у части из них она достаточно высока, то такие данные отправляются в долговременную память. Но стоит нам погрузиться в фазу быстрого сна (REM-фазу), отвечающую за рождение большинства сновидений, как механизм сборки и сортировки данных перестает работать в штатном режиме.

Причина — в префронтальной коре, зоне мозга, отвечающей за логику и связное мышление. Именно она превращает разрозненные впечатления в осмысленные воспоминания. Во время REM-фазы активность этой области резко падает — отсюда, кстати, и весь тот сюрреалистичный бред, который мы видим во снах: логика попросту отключена, и мозг не следит за тем, насколько происходящее имеет смысл.

Одновременно с этим почти до нуля падает уровень норадреналина — гормона и нейромедиатора, играющего крайне важную роль в запоминании информации.

А гиппокамп, наш главный архивариус памяти, в эти часы занят не созданием новых записей, а изучением и систематизацией уже накопленных данных.

© Arena/TheSpaceway

© Arena/TheSpaceway

Проще говоря, во время REM-фазы мозг занимается другими делами, и в его плотном графике нет времени на запоминание новой — и тем более совершенно бесполезной — информации вроде сновидений.

Важно упомянуть и химическую блокировку, вызванную изменением уровней серотонина и ацетилхолина, которые являются ключевыми участниками процесса формирования памяти. Пробуждаясь, вы еще какое-то время можете видеть яркие образы сна перед "внутренним взором", но закрепиться в памяти им мешают изменения на биохимическом уровне.

Почему некоторые сны все же запоминаются?

И я снова буду прав, если скажу, что подавляющее большинство людей помнит как минимум один сон (или его какую-то часть), который приснился много лет назад — и наука объясняет, почему такое может происходить:

  • Во-первых, если человек просыпается прямо во время REM-фазы, мозг не успевает запустить механизм стирания, и сновидение остается настолько свежим и живым, что его можно принять за явь.

  • Во-вторых, кошмары и просто тревожные сновидения запоминаются намного чаще приятных снов — и виновато в этом миндалевидное тело мозга, отвечающее за обработку страха и сильных переживаний. Когда сон вызывает мощный эмоциональный всплеск, эта структура активирует режим тревоги, вынуждая мозг все-таки сохранить впечатление, несмотря на общий режим "стирания". То есть человек запоминает не весь сон целиком, а только наиболее пугающий момент.

  • В-третьих, люди, которые регулярно записывают сны сразу после пробуждения, со временем развивают в себе навык их частичного запоминания. Это лишено какой-либо практической пользы, но факт остается фактом: мозг можно заставить тратить ресурсы на сохранение бесполезных образов.

Зачем природе понадобилось забывание

С эволюционной точки зрения забывание снов — абсолютно рациональная функция как минимум по трем причинам:

  • Сновидения — это мусорные данные. Если бы мозг запоминал все это да еще во всех подробностях, то в какой-то момент столкнулся бы с информационной перегрузкой.

  • Забывание помогает разграничивать реальный опыт и вымышленные сюжеты сновидений — а перепутать их было бы, мягко говоря, небезопасно. Просто представьте, если бы умение летать во сне начало бы восприниматься как реальный навык, которым можно воспользоваться, забравшись на крышу небоскреба.

  • Обработка, хранение и качественное извлечение информации — процесс очень энергозатратный. Сновидения с практической точки зрения не несут пользы для выживания, поэтому мозг и не тратит энергию на их запоминание, концентрируясь на действительно ценных данных.

© Arena/TheSpaceway

© Arena/TheSpaceway

Мозг как ненадежный рассказчик

Есть еще один любопытный нюанс: даже те фрагменты снов, что нам удается вспомнить, — это не то же самое, что включить документальное видео. Это скорее творческая реконструкция. Вскоре после пробуждения в распоряжении мозга лишь разрозненные куски впечатлений — что-то вроде фотографий, порванных на бесчисленное множество клочков, которые были разбросаны по полю в ветреную погоду. В попытках собрать целостный и рациональный рассказ мозг на ходу додумывает недостающие детали, опираясь на реальный опыт и привычную логику.

Именно поэтому пересказ одного и того же сна в разное время может отличаться в деталях — после пробуждения вы уверены, что во сне была треугольная синяя дверь, а через неделю она внезапно окажется обычной прямоугольной, но зеленого цвета.

Показать полностью 3
75

Сколько дней без еды выдержит человек?⁠⁠

Представьте, что вам придется прожить без еды неделю. Месяц. А что, если два? Для большинства это звучит как сценарий фильма-катастрофы. Мы привыкли есть хотя бы раз в день, и любое отклонение от этой нормы воспринимается как нечто ужасное.

© Arena/TheSpaceway

© Arena/TheSpaceway

Однако человеческий организм куда более вынослив, чем кажется. И наука знает об этом на удивление много — благодаря как трагическим случаям в истории, так и строго задокументированным медицинским наблюдениям.

Первые сутки: без паники

В первые 24 часа без еды тело работает почти в штатном режиме, расходуя запасы сложного углевода гликогена, который представляет собой своеобразное "топливо на черный день", хранящееся в печени и мышцах.

Этих запасов хватает примерно на сутки активной деятельности, после чего перед организмом возникает вопрос: где брать энергию дальше?

День 2–3: запуск режима кетоза

Когда гликоген заканчивается, организм приступает к расщеплению жировых запасов — этот процесс называется кетозом. Печень начинает производить кетоновые тела, которые становятся альтернативным источником энергии для мозга и мышц, заменяя привычную глюкозу.

Интересная деталь: в это время у некоторых людей может появиться характерный ацетоновый запах изо рта, что обусловлено особенностями интенсивного расщепления жиров.

Практикующие лечебное голодание отмечают, что обычно на третий день сильное чувство голода внезапно ослабевает. Но никакой мистики в этом нет: организм нашел альтернативный, хотя и не самый лучший источник энергии.

Недели без еды: жир как главный ресурс

Дальнейшая продолжительность выживания напрямую зависит от количества жировых запасов в организме. Каждый килограмм жировой ткани способен обеспечить примерно 7000–7700 килокалорий — колоссальный энергетический резерв, ради которого эволюция, собственно, и изобрела механизм накопления жира.

Именно поэтому люди с избыточной массой тела, располагающие большим объемом энергетических запасов, способны голодать значительно дольше худых.

До тех пор, пока в распоряжении организма есть запасы жира, он старается не трогать мышечную и сердечную ткань и не расходовать белок жизненно важных органов.

Переломный момент

Когда жировые запасы подходят к концу, организм вынужденно переключается на расщепление мышечного белка, включая сердечную мышцу, — и вот с этого момента начинается по-настоящему опасная фаза голодания.

Иммунная система ослабевает, температура тела снижается, появляются серьезные нарушения сердечного ритма. Летальный исход, как правило, связан с отказом сердца или инфекционными осложнениями на фоне "сломанного" иммунитета.

Рекорды выживания

Пожалуй, самая известная история произошла с шотландцем Ангусом Барбьери, который в 1965–1966 годах провел под медицинским наблюдением 382 дня без твердой пищи, употребляя только воду, чай, кофе и принимая минимальные витаминные добавки. За это время он похудел с 214 до 82 килограммов. Важно понимать, что это экстремальный и медицински контролируемый случай, а не универсальная рекомендация по подготовке к следующему пляжному сезону.

Ангус Барбьери. На момент начала голодовки ему было примерно 27 лет. Кстати, прожил мужчина недолго — умер в 1990 году в возрасте 51 года / © <!--noindex--><a href="https://pikabu.ru/story/skolko_dney_bez_edyi_vyiderzhit_chelovek_14454004?u=http%3A%2F%2Fhistorydefined.net&t=historydefined.net&h=19563a2c1421a6dcdff49e69b7514104fba21d52" title="http://historydefined.net" target="_blank" rel="nofollow noopener">historydefined.net</a><!--/noindex-->

Ангус Барбьери. На момент начала голодовки ему было примерно 27 лет. Кстати, прожил мужчина недолго — умер в 1990 году в возрасте 51 года / © historydefined.net

Более трагичный, но не менее показательный пример — ирландские голодовки заключенных 1981 года, представляющие собой массовую акцию протеста против политики британских властей. Люди отказались от приема пищи, но продолжали пить воду. Первый протестующий скончался через 46 дней. Наиболее выносливый прожил 73 дня. Эти данные дают нам наиболее достоверное представление о том, сколько среднестатистический человек способен жить без еды.

А что насчет воды?

Без еды, но с доступом к чистой питьевой воде, современный человек способен прожить от одного до трех месяцев, в зависимости от изначального веса и общего состояния здоровья. Но без воды лишь единицы способны продержаться больше недели. Без этого ресурса ключевые органы отказывают гораздо стремительнее, чем истощаются жировые и белковые резервы организма.


Хотите больше науки в вашей жизни? Тогда приглашаю вас в мои каналы — новый материал выходит каждые четыре часа:

▪ VK: https://vk.ru/thespaceway

▪ Telegram: https://t.me/thespaceway

Показать полностью 2
83

Главные находки марсохода Perseverance за 5 лет⁠⁠

Серия Система Марса

18 февраля 2021 года в кратере Езеро "примарсианился" ровер NASA Perseverance — аппарат, отправленный на Красную планету с одной из самых амбициозных задач в истории изучения космоса: поиском возможных следов древней внеземной жизни.

Все снимки Perseverance, представленные в статье, демонстрируют марсианскую поверхность в примерно естественных цветах. Проще говоря, если бы вы оказались на месте ровера, то увидели бы аналогичную картину / © NASA/JPL-Caltech

Все снимки Perseverance, представленные в статье, демонстрируют марсианскую поверхность в примерно естественных цветах. Проще говоря, если бы вы оказались на месте ровера, то увидели бы аналогичную картину / © NASA/JPL-Caltech

Почему именно Езеро

49-километровый кратер Езеро выбрали не случайно. Миллиарды лет назад, в раннюю эпоху существования Марса — так называемый Нойский период, — это ударное образование представляло собой озеро глубиной в сотни метров, куда впадала река, формируя классическую дельту, которая в общем-то ничем не отличается от земных.

Кратер Езеро с орбиты, запечатленный космическим аппаратом NASA MRO / © NASA/JPL-Caltech

Кратер Езеро с орбиты, запечатленный космическим аппаратом NASA MRO / © NASA/JPL-Caltech

А там, где на Земле есть вода и осадочные породы, там же чаще всего сохраняются и следы древней жизни — именно эта логика легла в основу выбора места посадки.

Ingenuity — вертолет, который изменил правила игры

Вместе с Perseverance на Марс прилетел маленький вертолет Ingenuity — первый в истории летательный аппарат, совершивший 19 апреля 2021 года управляемый полет в атмосфере другой планеты.

© NASA/JPL-Caltech

© NASA/JPL-Caltech

Изначально рассчитанный всего на пять испытательных взлетов и посадок в течение 30 марсианских дней, он в итоге выполнил 72 полноценных вылета, проработав почти три года и превратившись в полноценного разведчика, который помогал команде миссии выбирать маршруты для ровера. Полеты завершились 18 января 2024 года, когда вертолет повредил лопасти ротора при жесткой посадке.

© NASA/JPL-Caltech

© NASA/JPL-Caltech

Ключевые находки за годы работы

В июле 2022 года ровер добрался до дельты и приступил к детальному изучению местности, собирая образцы — часть анализировалась прямо на месте, а другая надежно упаковывалась в герметичные титановые капсулы для возможной доставки на Землю в будущем.

© NASA/JPL-Caltech

© NASA/JPL-Caltech

За почти пять лет работы было установлено следующее:

  • Кратер Езеро однозначно был озером. Слоистые осадочные породы, которые могли сформироваться только при продолжительном воздействии воды, подтвердили многолетние гипотезы, основанные на снимках с орбиты. Кроме того, это указывает на то, что в истории Марса был период, когда вода на поверхности присутствовала стабильно в течение долгого времени — вероятно, миллионы лет.

  • Река, впадающая в Езеро, была очень бурной, доставляющей в озеро крупную породу, которая сформировалась в совершенно другой, удаленной области Марса. Это, кстати, открыло возможность изучать геологию регионов, которые Perseverance физически не способен посетить.

  • На Красной планете процветала вулканическая активность — и даже рядом с Езеро был вулкан. Это подтверждает природа дна кратера: оно оказалось магматическим, сформированным из застывшей лавы. Это открытие стало неожиданностью и сделало регион еще более интересным местом для поиска возможных следов древней жизни.

  • Помимо этого, марсоход обнаружил большое количество органических молекул, включая связанные с сульфатами. Это потенциально важный индикатор: на Земле подобные комбинации нередко ассоциируются с биологическими процессами.

© NASA/JPL-Caltech

© NASA/JPL-Caltech

Самая интригующая находка

В июле 2024 года, изучая породу, которая в итоге получила название "Водопад Чейава" (англ. Cheyava Falls), марсоход обнаружил на ее поверхности своеобразные пятнистые структуры — светлые пятна с темной каймой, внешне напоминающие леопардовый окрас. Химический анализ показал наличие в них соединений железа и фосфата, а также органического углерода.

Те самые "леопардовые пятна", обнаруженные Perseverance / © NASA/JPL-Caltech/MSSS

Те самые "леопардовые пятна", обнаруженные Perseverance / © NASA/JPL-Caltech/MSSS

На Земле подобные структуры часто образуются в результате химических реакций, которые "подпитывают" микроорганизмы, — то есть теоретически могут указывать на древнюю микробную активность.

Однако ученые NASA подчеркивают: абиогенное (небиологическое) происхождение этих структур исключать нельзя. Эта находка — одна из главных причин, почему так важно доставить образцы на Землю: марсоходы просто не оснащены инструментами, способными дать окончательный ответ на месте.

Была ли на Марсе жизнь?

Точного ответа на этот вопрос по-прежнему нет. Данные, собранные Perseverance, а ранее и марсоходом Curiosity, дают лишь косвенные указания на то, что планета-соседка когда-то могла быть обитаемой — разумеется, речь исключительно о микроорганизмах, а не о чем-то более сложном.

Окончательный ответ смогут дать только земные лаборатории, оснащенные оборудованием, доставка которого на Марс стоила бы так дорого, что никакой бюджет не выдержит.

© NASA/JPL-Caltech

© NASA/JPL-Caltech

Однако и тут есть загвоздка: миссия по доставке образцов (Mars Sample Return), совместный проект NASA и Европейского космического агентства (ESA), столкнулась с серьезными бюджетными и техническими сложностями.

Первоначально доставить образцы обещали в первой половине 2030-х годов, но позже агентства признали невозможность уложиться в озвученные сроки. Затем NASA столкнулось с сокращением бюджета и миссия Mars Sample Return отправилась в долгий ящик. Ситуация настолько плачевная, что NASA пришлось даже отказаться от услуг компании Lockheed Martin, которая просила "всего" три миллиарда долларов за реализацию миссии (без какого-либо повышения цен в процессе подготовки). Напомню, что первоначальная стоимость миссии Mars Sample Return оценивалась в семь миллиардов.

Вероятно, марсианские образцы все же окажутся на Земле в 2030-х годах, но с подачи Китая, в планах которого такая задача имеется. Китайское национальное космическое управление пообещало сделать это раньше всех, и я почему-то не сомневаюсь, что именно так и произойдет.


Хотите больше науки в вашей жизни? Тогда приглашаю вас в мои каналы — новый материал выходит каждые четыре часа:

▪ VK: https://vk.ru/thespaceway

▪ Telegram: https://t.me/thespaceway

Показать полностью 7
42

Потрясающие снимки горизонта Марса с высоты 400 километров⁠⁠

Серия Система Марса

Астронавты и космонавты, имевшие опыт пребывания на Международной космической станции (МКС), постоянно испытывают благоговение, когда видят под собой кривизну Земли. Нечто подобное время от времени испытывают ученые, изучающие Красную планету, благодаря все еще действующему космическому аппарату NASA "Марс Одиссей".

© NASA/JPL-Caltech/ASU

© NASA/JPL-Caltech/ASU

Все снимки, представленные в статье, были получены в конце ноября 2023 года с высоты около 400 километров — примерно на той же орбите, где сегодня работает МКС. Изображения получились весьма атмосферными в прямом смысле слова.

Когда десять изображений объединили в одну панораму, исследователи получили совершенно непривычный вид Марса: испещренная горами и кратерами поверхность планеты под слоями облаков и пыли, парящими в атмосфере.

© NASA/JPL-Caltech/ASU

© NASA/JPL-Caltech/ASU

Для ученых эта съемка оказалась не просто эстетическим наслаждением, а редкой возможностью рассмотреть структуру марсианской атмосферы сбоку, а не сверху, как обычно.

Камера THEMIS, установленная на борту "Марса Одиссей", в основном смотрит непосредственно вниз. Ее инфракрасные датчики позволяют определять состав пород, идентифицировать лед, песок и пыль, а также фиксировать суточные и сезонные перепады температуры.

© NASA/JPL-Caltech/ASU

© NASA/JPL-Caltech/ASU

Кроме того, прибор помогает исследовать и атмосферу — например, определять количество кристаллов водяного льда и пыли. Однако при обычной ориентации аппарата он получает информацию лишь из относительно узкого столба атмосферы непосредственно под собой.

Исследователям хотелось увидеть гораздо больше. Для этого THEMIS пришлось направить не привычно вниз, а под углом к поверхности. Подготовка к такому сеансу наблюдений заняла три месяца. Почему так долго? Все дело в том, что инженерам NASA и Lockheed Martin нужно было рассчитать, как именно повернуть аппарат для получения желаемой перспективы, но при этом не нарушить его орбиту или, что еще хуже, случайно не уронить его на поверхность планеты. Даже незначительная ошибка могла бы похоронить миссию, которая трудится на благо науки без малого четверть века (выход на орбиту состоялся 24 октября 2001 года).

© NASA/JPL-Caltech/ASU

© NASA/JPL-Caltech/ASU

В итоге "Марс Одиссей" запечатлел не просто поверхность Марса, но и срез его атмосферы. На снимках отчетливо видно, где находятся слои облаков и пыли относительно друг друга. Наблюдения подтвердили, что чрезвычайно разреженная атмосфера Марса представляет собой многослойную структуру, где слои облачности чередуются со слоями пыли разной концентрации.

Джонатон Хилл из Университета штата Аризона, ответственный за операции с камерой THEMIS, отметил, что до этого момента ни одному марсианскому космическому аппарату еще не удавалось получить подобный вид.

Дополнительные данные — это бесценный вклад в наше понимание климатической истории Красной планеты, которая в далеком прошлом была куда более комфортным местом, потенциально пригодным для зарождения простейшей жизни.


Хотите больше науки в вашей жизни? Тогда приглашаю вас в мои каналы — новый материал выходит каждые четыре часа:

▪ VK: https://vk.ru/thespaceway

▪ Telegram: https://t.me/thespaceway

Показать полностью 4
101

Воде из этой шахты 2,6 миллиарда лет. И в ней нашли жизнь⁠⁠

Серия Природа

Эта история о земной воде, которая оказалась надежно изолированной от дневного света и участия в гидрологическом цикле с тех пор, как на Земле еще даже не появилась многоклеточная жизнь. О воде, которая находится под толщей горных пород дольше, чем существовали динозавры — да что там динозавры, она пребывает в таком состоянии дольше, чем существует кислородная атмосфера планеты в ее современном виде.

© <!--noindex--><a href="https://pikabu.ru/story/vode_iz_yetoy_shakhtyi_26_milliarda_let_i_v_ney_nashli_zhizn_14425069?u=http%3A%2F%2Fbrown.edu&t=brown.edu&h=38e5b5ede52f1b10607424a863cc4404e2667403" title="http://brown.edu" target="_blank" rel="nofollow noopener">brown.edu</a><!--/noindex-->

© brown.edu

Где нашли эту воду

Все началось в медно-цинковом руднике Кидд-Крик в канадской провинции Онтарио — одной из самых глубоких шахт в мире. В 1980-х годах геологи заметили, что на глубине около 2,4 километра из трещин в породе сочится вода, и ради удовлетворения любопытства решили выяснить, сколько ей лет.

Первые оценки шокировали — воде оказалось порядка 1,5 миллиарда лет. Это тут же стало рекордом среди всех известных источников подземных вод. По мере углубления шахты ученые продолжали исследовать глубинные воды и терпеливо дожидаться появления технологий, которые позволили бы более точно установить возраст находок.

В 2016 году международная команда исследователей, которую возглавила профессор геохимии Барбара Шервуд Лоллар из Университета Торонто, смогла получить образцы воды из той же шахты с глубины около трех километров. Анализ показал, что возраст этой изолированной влаги составляет примерно 2,64 миллиарда лет!

Барбара Шервуд Лоллар с древнейшей водой / © <!--noindex--><a href="https://pikabu.ru/story/vode_iz_yetoy_shakhtyi_26_milliarda_let_i_v_ney_nashli_zhizn_14425069?u=http%3A%2F%2Ftheglobeandmail.com&t=theglobeandmail.com&h=501cb495b220438b22fc36abf1f5600d125014cc" title="http://theglobeandmail.com" target="_blank" rel="nofollow noopener">theglobeandmail.com</a><!--/noindex-->

Барбара Шервуд Лоллар с древнейшей водой / © theglobeandmail.com

Для сравнения: сама Земля существует около 4,54 миллиарда лет, а первые многоклеточные* организмы появились на планете примерно 1,63 миллиарда лет назад.

*Согласно предыдущим оценкам, Франсвильская биота — одна из наиболее ранних форм многоклеточной жизни возрастом около 2,1 миллиарда лет. Однако сегодня ученые все же сходятся во мнении, что это был не полноценный многоклеточный организм, а сложная колония одноклеточных. Следовательно, я буду оперировать исключительно подтвержденной информацией.

Как вообще можно датировать воду?

Для этого геохимики исследуют изотопный состав благородных газов и продукты радиоактивных процессов, накопившиеся в жидкости и окружающих породах. В частности, ключевое значение имеют гелий, неон, аргон, а также криптон и ксенон.

Естественный радиоактивный распад в породе на протяжении эонов приводит к образованию и накоплению определенных изотопов и газов. Измерив их точную концентрацию, сегодня ученые могут с высокой точностью определить, как долго влага была отрезана от внешнего мира.

Почему она "выпала" из цикла

Обычный гидрологический цикл — это непрерывный круговорот: испарение с поверхности океанов и суши → конденсация в облаках → осадки → сток по рекам или просачивание в грунтовые воды → и рано или поздно возвращение в атмосферу.

Максимально упрощенная схема гидрологического цикла на Земле / © <!--noindex--><a href="https://pikabu.ru/story/vode_iz_yetoy_shakhtyi_26_milliarda_let_i_v_ney_nashli_zhizn_14425069?u=http%3A%2F%2Fppt-online.org&t=ppt-online.org&h=45855087023df962c1a1553c29eb77432118a23a" title="http://ppt-online.org" target="_blank" rel="nofollow noopener">ppt-online.org</a><!--/noindex-->

Максимально упрощенная схема гидрологического цикла на Земле / © ppt-online.org

Даже подземные воды в обычных водоносных горизонтах, являющиеся наиболее медленной составляющей этого цикла, обычно обновляются за годы, столетия, тысячелетия, а в некоторых случаях — за десятки тысяч лет.

Вода в Кидд-Крик оказалась заключена в трещинах и порах древней кристаллической породы возрастом около 2,6–2,7 миллиарда лет. Эти пласты имеют крайне низкую проницаемость, поэтому скрытая на глубине влага полностью изолирована от процессов на поверхности планеты и обычных водоносных горизонтов.

По сути, перед нами не подземная река и не грунтовые воды в привычном смысле, а изолированный объем жидкости, сохранившийся в толще очень древней породы.

Таким образом, эта вода буквально выпала из гидрологического цикла. Уже более двух миллиардов лет она не смешивается с постоянно обновляющимися поверхностными водами, не попадает в океан и, следовательно, не оказывается в атмосфере для последующей конденсации и выпадения в виде осадков.

Можно ли эту воду выпить?

Физически можно, но точно не стоит. Во-первых, она чрезвычайно соленая — примерно в 10 раз солонее современной морской воды. Такая экстремальная концентрация соли объясняется тем, что в очень далеком прошлом эти пласты были дном древнего океана, а за прошедшие миллиарды лет запертая в микротрещинах влага непрерывно реагировала с породой, буквально высасывая из нее минералы.

Образец древнейшей воды / © <!--noindex--><a href="https://pikabu.ru/story/vode_iz_yetoy_shakhtyi_26_milliarda_let_i_v_ney_nashli_zhizn_14425069?u=http%3A%2F%2Fquantamagazine.org&t=quantamagazine.org&h=aa94e450d60e738a7f49c29d72422ef2ee5cca8b" title="http://quantamagazine.org" target="_blank" rel="nofollow noopener">quantamagazine.org</a><!--/noindex-->

Образец древнейшей воды / © quantamagazine.org

По воспоминаниям самой Барбары Шервуд Лоллар, которая все же рискнула попробовать каплю этой жидкости на язык, она оказалась невероятно горькой и вязкой, похожей по консистенции на сироп. Кроме того, вода имеет характерный запах тухлых яиц, обусловленный содержанием растворенных соединений серы, включая сероводород.

В этой воде нашли жизнь

Несмотря на миллиарды лет изоляции, отсутствие доступа к солнечному свету и практически полное отсутствие кислорода, в этих глубинных водах обнаружили следы активной микробной жизни.

Микроорганизмы здесь не могут получать энергию от Солнца. Вместо этого они используют химическую энергию, возникающую благодаря взаимодействию воды с окружающими минералами. Один из ключевых процессов — радиолиз воды. Естественный радиоактивный распад элементов в породе приводит к расщеплению молекул воды и образованию молекулярного водорода, который служит топливом для подземных обитателей.

Что же это за существа? Ученые обнаружили там уникальные бактерии-камнееды (литотрофы), не встречающиеся на поверхности планеты. Основу этого скрытого мира составляют сульфатредуцирующие бактерии рода Desulfotomaculum, которые вместо кислорода дышат сульфатами, и бактерии рода Fuchsiella, преобразующие водород в питательные вещества.

Бактерия рода Fuchsiella / © <!--noindex--><a href="https://pikabu.ru/story/vode_iz_yetoy_shakhtyi_26_milliarda_let_i_v_ney_nashli_zhizn_14425069?u=http%3A%2F%2Fmicrobiologyresearch.org&t=microbiologyresearch.org&h=fa622fcbb5954d7f929498ba82c4af953e86a000" title="http://microbiologyresearch.org" target="_blank" rel="nofollow noopener">microbiologyresearch.org</a><!--/noindex-->

Бактерия рода Fuchsiella / © microbiologyresearch.org

Эти древние микробы живут в режиме жесткого энергосбережения: в то время как обычные бактерии делятся каждые 20 минут, обитатели Кидд-Крик предпочитают делиться раз в несколько столетий.

Ценность открытия для астробиологии

Если микробные экосистемы способны существовать глубоко под поверхностью Земли, используя исключительно энергию геохимических процессов, возникает справедливый вопрос: может ли нечто похожее происходить на других небесных телах?

В первую очередь исследователей интересует Марс, под поверхностью которого, скорее всего, скрывается жидкая вода. Вкупе с минералами и источниками химической энергии это может обеспечить условия для поддержания микробной жизни, зародившейся в далеком прошлом, когда Красная планета была более дружелюбным миром. Более того, похожие изолированные миры ученые надеются обнаружить в подледных океанах спутников Юпитера и Сатурна — Европы и Энцелада соответственно.

Именно поэтому глубинная биосфера Земли так важна для астробиологии. Она наглядно доказывает: для процветания жизни свет родительской звезды и какой-то особый состав атмосферы — вовсе необязательные компоненты.

А теперь представьте, если окажется, что практически все небесные тела Солнечной системы — по крайней мере, их глубины — населены уникальными живыми существами, появившимися независимо друг от друга.

На этом я заканчиваю, но оставляю вам эту пищу для размышления.


Хотите больше науки в вашей жизни? Тогда приглашаю вас в мои каналы — новый материал выходит каждые четыре часа:

▪ VK: https://vk.ru/thespaceway

▪ Telegram: https://t.me/thespaceway

Показать полностью 5
18

Сколько золота на Земле?⁠⁠

Серия Природа

Вопрос, озвученный в заголовке, кажется простым. Правда ведь? Но чем глубже начинаешь рыть (в буквальном смысле — прямо к ядру планеты), тем более сумасшедшие всплывают цифры. Приготовьтесь: то золото, которым люди меряют свое богатство тысячи лет, — это буквально ничто по сравнению с тем, что скрыто под нашими ногами.

© Arena/TheSpaceway

© Arena/TheSpaceway

Сколько золота добыто за всю историю?

За все тысячелетия задокументированной истории — от древнеегипетских рудников до современных шахт в Южной Африке и Австралии — люди добыли, по оценкам геологов, около 200 000 тонн золота.

Ого-го! Звучит внушительно, не так ли? А теперь давайте попытаемся представить все это физически. Если собрать абсолютно все золото, которое когда-либо было добыто человечеством — все обручальные кольца, слитки в американских хранилищах Форт-Нокса и Шанхайском хранилище Китая, золото фараонов, инков, все то, что награбили конкистадоры, вывозя через океан в Европу на галеонах, — и переплавить в куб, то получится фигура со стороной чуть больше 21 метра.

Это меньше футбольного поля. Это можно с лихвой уместить под Эйфелевой башней. Просто вдумайтесь: все золото человеческой истории, вся неутолимая жажда наживы, все кровопролитные войны за него — уместились бы в объем одного небольшого здания.

Однако это лишь вершина айсберга. Но обо всем по порядку.

Откуда вообще взялось золото на Земле?

Атомы золота рождаются только в самых экстремальных процессах Вселенной: небольшое — по астрономическим меркам — количество при взрывах некоторых массивных звезд и львиная доля при столкновениях нейтронных звезд. Такие события выбрасывают в окружающее пространство облака, насыщенные тяжелыми элементами, включая золото и платину.

Эти облака объединяются с другими газопылевыми облаками и при благоприятных условиях становятся частью будущей планетарной системы. Солнечная система не стала исключением, и золото было частью "строительного материала" всех небесных тел, включая Землю.

Столкновение нейтронных звезд в представлении художника / © <!--noindex--><a href="https://pikabu.ru/story/skolko_zolota_na_zemle_14410691?u=http%3A%2F%2Funiversetoday.com&t=universetoday.com&h=1a0b1d524e22d9d7e6ed2db169f5bb5c6b30ddef" title="http://universetoday.com" target="_blank" rel="nofollow noopener">universetoday.com</a><!--/noindex-->

Столкновение нейтронных звезд в представлении художника / © universetoday.com

Но вот парадокс: на ранних этапах формирования наша планета представляла собой раскаленный шар из расплавленного металла. Золото — элемент "сидерофильный", то есть буквально "любящий железо". Таким образом, практически все золото, изначально бывшее в составе новорожденной планеты, ушло вместе с железом в самое ядро Земли.

То есть все то золото, которое человечество добывало, добывает и будет добывать из земной коры, — это не остатки первичного золота. Это ресурс, доставленный на Землю уже после формирования ядра и ее остывания — во время поздней метеоритной бомбардировки, когда молодую планету засыпало астероидами, богатыми металлами.

И тут возникает вполне логичный вопрос: сколько золота в ядре Земли?

Золото земного ядра

По расчетам геохимиков, в ядре Земли может находиться до 2,5 квадриллиона тонн золота. Это настолько огромное количество, что если бы по мановению волшебной палочки его можно было извлечь и равномерно распределить по всей поверхности планеты — суше и океанам, — получился бы слой золота толщиной около полуметра.

"Откуда такие цифры? Ведь есть только Кольская сверхглубокая скважина и до ядра никто не добирался!" — возмутится ностальгирующий читатель.

Объясняю: все оценки состава ядра — результат косвенных методов: сейсмических волн, гравитационных измерений, лабораторных экспериментов с веществами при экстремальных давлениях и температурах, моделирования, а также анализа метеоритов, являющихся остатками "строительного материала", из которого сформировалась Солнечная система. То есть перед нами вывод, к которому наука шла десятилетиями, объединяя данные разных методов.

Важное напоминание / © Arena/TheSpaceway

Важное напоминание / © Arena/TheSpaceway

Выходит, что все 200 000 тонн, добытые человечеством за всю историю цивилизации — это буквально пылинка, соринка, случайно просыпавшаяся сверху, пока основной запас надежно заперт в раскаленном металлическом сердце планеты на глубине почти 3 000 километров. Я просто напомню, что шахта Мпоненг в Южно-Африканской Республике (ЮАР), являющаяся самой глубокой шахтой на Земле, имеет глубину всего 4,3 километра. И работа даже на столь небольшой по планетарным меркам глубине — это труд на пределе человеческих возможностей.

Золото Мирового океана

Еще один увлекательный поворот сюжета: золото растворено в морской воде, во всем Мировом океане. Его общее количество оценивается примерно в 15–20 тысяч тонн, что сопоставимо с десятой частью всего добытого человечеством золота!

В 1920-х годах лауреат Нобелевской премии по химии Фриц Габер — тот самый, что изобрел процесс синтеза аммиака, — всерьез взялся за проект по извлечению золота из морской воды. Габер и его команда получили государственное финансирование, так как тогдашнее правительство Германии рассчитывало выплатить с помощью океанского золота огромные репарации после Первой мировой войны.

Фриц Габер / © <!--noindex--><a href="https://pikabu.ru/story/skolko_zolota_na_zemle_14410691?u=http%3A%2F%2Fhistorysnob.com&t=historysnob.com&h=91d2051a47d0f8fe13e9c3798bb920511cb24154" title="http://historysnob.com" target="_blank" rel="nofollow noopener">historysnob.com</a><!--/noindex-->

Фриц Габер / © historysnob.com

Габер провел годы на борту кораблей, анализируя пробы морской воды по всему миру. Итог — полный провал. Реальная концентрация золота оказалась в тысячи раз ниже (доли грамма на миллион тонн воды), чем предполагали первые, ошибочные измерения. Проще говоря, добывать золото из морской воды экономически нецелесообразно.

Проект Габера в итоге закрыли, а сам ученый до конца жизни считал эту историю личным поражением.

Сколько золота еще можно добыть?

По оценкам геологической службы США, разведанные, но еще не добытые запасы золота в земной коре составляют около 57 000 тонн. При нынешних темпах добычи (порядка 3 000 тонн в год) этого хватит на 19-20 лет — хотя геологи наверняка найдут еще месторождения.


Хотите больше науки в вашей жизни? Тогда приглашаю вас в мои каналы — новый материал выходит каждые четыре часа:

▪ VK: https://vk.ru/thespaceway

▪ Telegram: https://t.me/thespaceway

Показать полностью 4
129

Финал "Кассини": почему аппарат пришлось уничтожить⁠⁠

Серия Система Сатурна

14 сентября 2017 года космический аппарат NASA "Кассини" сделал последний снимок в своей карьере. Через несколько часов он должен был войти в атмосферу Сатурна и завершить почти 20-летнее путешествие, 13 лет из которых аппарат исследовал систему окольцованного гиганта.

© NASA/JPL-Caltech/Space Science Institute

© NASA/JPL-Caltech/Space Science Institute

На снимке показана ночная сторона Сатурна, которая в момент наблюдения не получала прямых солнечных лучей. Однако планета не выглядит черной, так как ее верхние слои атмосферы мягко освещались светом, отраженным от колец.

Снимок был получен 14 сентября в 19:59 UTC (22:59 по московскому времени) широкоугольной камерой "Кассини" с расстояния около 634 000 километров от Сатурна. Масштаб изображения составляет примерно 17 километров на пиксель. Параллельно работали научные приборы зонда, продолжая собирать бесценные данные и отправлять их на Землю.

Интересная деталь: в момент съемки место будущего погружения находилось на ночной стороне планеты. Однако Сатурн вращается, поэтому к моменту погружения эта область уже освещалась солнечным светом.

Монохромная версия последнего снимка, сделанного "Кассини" / © NASA/JPL-Caltech/Space Science Institute

Монохромная версия последнего снимка, сделанного "Кассини" / © NASA/JPL-Caltech/Space Science Institute

На следующий день, 15 сентября 2017 года, "Кассини" начал свой последний маневр. Аппарат вошел в верхние слои атмосферы Сатурна на скорости около 113 000 километров в час (примерно 31,39 километра в секунду). Его двигатели работали на полной мощности, помогая удерживать антенну направленной к Земле с целью передачи последних научных данных. Когда атмосфера стала достаточно плотной, аппарат потерял устойчивость, связь прервалась — и "Кассини" разорвало, расплавило и рассеяло в облаках Сатурна. То есть "Кассини" фактически стал частью газового гиганта.

Для чего было нужно уничтожать аппарат?

К концу миссии "Кассини" почти исчерпал запас топлива, необходимого для постоянной корректировки орбиты. Теоретически его можно было бы оставить в системе Сатурна и в таком состоянии, продолжая собирать данные. Однако без возможности контролировать траекторию зонда появлялся огромный риск столкновения с одним из спутников планеты.

Особенно важно было уберечь 504-километровый Энцелад, у которого обнаружили глобальный подповерхностный океан со всеми компонентами, необходимыми для зарождения и поддержания жизни в ее земном понимании. Это один из главнейших объектов со статусом потенциально обитаемого мира в пределах Солнечной системы.

Гейзерная активность на южном полюсе Энцелада, запечатленная «Кассини» / © NASA/JPL-Caltech/Space Science Institute

Гейзерная активность на южном полюсе Энцелада, запечатленная «Кассини» / © NASA/JPL-Caltech/Space Science Institute

Если присутствие земных микроорганизмов на аппарате, переживших 20-летнее космическое странствие, кажется маловероятным, то остатки топлива и технические материалы — абсолютно реальная угроза, способная загрязнить окружающую среду и исказить данные будущих исследований. Проще говоря, последствия такого падения могли бы привести, например, к ложным биомаркерам, а значит, следующие миссии стоимостью в миллиарды долларов пошли бы по ложному следу, у которого нет никакой научной ценности.

Именно поэтому финал "Кассини" — как и любых других аппаратов, созданных для исследования газовых гигантов, — был предопределен: к концу миссии рукотворный объект должен быть направлен в атмосферу планеты для уничтожения.

Последний снимок получился удивительно символичным.

На нем нет самого "Кассини". Нет огня, падения или вспышки. Только огромная планета, ее ночная сторона, мягко подсвеченная собственными кольцами, и область, где через несколько часов завершится одна из самых выдающихся космических экспедиций в истории.

"Кассини" сделал последний снимок Сатурна — а затем отправился в его гравитационные объятия.


Хотите больше науки в вашей жизни? Тогда приглашаю вас в мои каналы — новый материал выходит каждые четыре часа:

▪ VK: https://vk.ru/thespaceway

▪ Telegram: https://t.me/thespaceway

Показать полностью 3
Отличная работа, все прочитано!

Темы

Политика

Теги

Популярные авторы

Сообщества

18+

Теги

Популярные авторы

Сообщества

Игры

Теги

Популярные авторы

Сообщества

Юмор

Теги

Популярные авторы

Сообщества

Отношения

Теги

Популярные авторы

Сообщества

Здоровье

Теги

Популярные авторы

Сообщества

Путешествия

Теги

Популярные авторы

Сообщества

Спорт

Теги

Популярные авторы

Сообщества

Хобби

Теги

Популярные авторы

Сообщества

Сервис

Теги

Популярные авторы

Сообщества

Природа

Теги

Популярные авторы

Сообщества

Бизнес

Теги

Популярные авторы

Сообщества

Транспорт

Теги

Популярные авторы

Сообщества

Общение

Теги

Популярные авторы

Сообщества

Юриспруденция

Теги

Популярные авторы

Сообщества

Наука

Теги

Популярные авторы

Сообщества

IT

Теги

Популярные авторы

Сообщества

Животные

Теги

Популярные авторы

Сообщества

Кино и сериалы

Теги

Популярные авторы

Сообщества

Экономика

Теги

Популярные авторы

Сообщества

Кулинария

Теги

Популярные авторы

Сообщества

История

Теги

Популярные авторы

Сообщества

Недвижимость и ремонт

Теги

Популярные авторы

Сообщества