"Новый космос" — термин, описывающий скоростной подход к разработке космических технологий, пришедший из Кремниевой долины. Этот метод привел к резкому росту числа спутников и снижению затрат на их запуск.
В новой статье, опубликованной в arXiv, исследователи из Schmidt Space представляют планы космической обсерватории Lazuli — телескопа флагманского уровня стоимостью 500 миллионов долларов, финансируемого частными средствами Эрика Шмидта.
Традиционные государственные проекты, такие как телескопы JWST и Nancy Grace Roman, используют только проверенные технологии, что делает их чрезвычайно дорогими — 10 и 3 миллиарда долларов соответственно. Lazuli, напротив, применяет подход "move fast and break things", используя 80% готовых компонентов и минимизируя бюрократию.
Обсерватория специализируется на отслеживании переходных явлений, таких как килоновые звезды и слияния черных дыр. В отличие от JWST, который не может быстро переориентироваться, и Roman, который фокусируется на обзорах широких участков неба, Lazuli сможет быстро реагировать на сигналы от наземных обсерваторий типа LIGO и наблюдать критические ранние стадии этих событий.
Lazuli оснащена широкоугольной камерой с 23 CMOS-сенсорами для обнаружения экзопланет и векторно-вихревым коронографом для подавления звездного света в 10 миллионов раз, что позволит напрямую фотографировать экзопланеты размером с Землю.
Самое амбициозное — проект планирует полностью реализовать миссию за 3-5 лет, что в разы быстрее государственных аналогов. Даже при учете возможных задержек, это станет важным шагом в развитии частной космической науки. Эксперимент Lazuli может либо доказать эффективность ускоренного подхода к созданию космических обсерваторий, либо стать дорогостоящим уроком о важности тщательного планирования.
По данным нового исследования, выбросы метана от лунных космических аппаратов могут загрязнять полярные регионы Луны — области, которые потенциально содержат ключи к пониманию происхождения земной жизни. Даже при посадке на Южном полюсе молекулы метана могут распространиться к Северному полюсу менее чем за два лунных дня.
Сильвио Синибальди, специалист по планетарной защите Европейского космического агентства и один из авторов исследования, подчеркивает: «Мы пытаемся защитить науку и наши инвестиции в космос». По его словам, Луна — уникальная естественная лаборатория, но человеческая активность может помешать научным открытиям.
На полюсах Луны находятся кратеры с вечной тенью, где накопился лед, возможно содержащий пребиотические органические молекулы — вещества, которые могли стать основой для возникновения жизни. Изучение этих молекул в их первоначальном виде может пролить свет на зарождение жизни на Земле.
Франциска Пайва и Синибальди разработали компьютерную модель, чтобы смоделировать, как метан от космического аппарата Argonaut может перемещаться по лунной поверхности. Результаты показали, что в течение семи лунных дней (почти семь месяцев на Земле) более половины выброшенного метана оседает на полюсах — 42% на Южном и 12% на Северном.
«Временные рамки стали самым большим сюрпризом», — отметил Синибальди. Отсутствие атмосферы на Луне позволяет молекулам двигаться почти без помех, как мячики по пустой комнате, свободно перескакивая с одного полюса на другой.
Это означает, что безопасных мест для посадки практически не существует: «Мы показали, что молекулы могут перемещаться по всей Луне», — говорит Пайва.
Тем не менее, учёные считают, что можно минимизировать загрязнение. Например, более холодные участки могут лучше удерживать молекулы, не допуская их проникновения в ценные слои льда. Также важно продолжить исследования: как ведут себя другие молекулы, кроме метана, так и провести реальные измерения на Луне.
«У нас есть законы, регулирующие загрязнение на Земле, например, в Антарктиде. Я думаю, что Луна — такая же ценная среда», — заключает Пайва.
Все мы знаем о средах обитания, в которых очень мало питательных веществ для поддержания жизни, ранее я писал о проекте «искусственной корки» на основе цианобактерий, который разрабатывается китайскими учеными, пустыня - это как раз один из примеров такой среды. Ученые называют такие среды обитания олиготрофными. К ним относятся также, например, выщелоченные почвы, ледниковые и полярные льды, пещеры (это все естественные среды обитания) и созданные человеком олиготрофные среды, такие как чистые помещения, в которых регулярно проводятся всевозможные дезинфекции.
В NASA возник прецедент, который выводит на новый уровень вопрос выживаемости бактерий. Считается, что стерильные помещения со строгим контролем, где строятся и тестируются космические аппараты и чувствительные приборы - это одни из самых стерильных мест на Земле, но недавно учёные обнаружили в них десятки новых видов бактерий.
Эти объекты были предназначены для предотвращения любых форм заражения и предотвращения попадания нежелательных микробов на другие планеты, поэтому эксперты были ошеломлены, когда обнаружили 26 разных видов крошечных микроорганизмов — все ранее неизвестные бактериальные виды — в чистых помещениях Космического центра Кеннеди во Флориде.
Несмотря на сложный комплекс мер, таких как фильтрация воздуха, строгое регулирование температуры и влажности, а также использование очень агрессивных химических моющих средств, эти микробы каким-то образом сумели выжить. И оказывается, у них есть гены, которые помогают им противостоять воздействию радиации и даже восстанавливать собственную ДНК.
Примеры обнаруженных бактерий
"Это был настоящий момент истины, когда мы поняли, что пора подвергнуть сомнению все наши предыдущие познания о выживаемости микроорганизмов. Хотя таких микробов было относительно мало, они сохранялись долгое время и в нескольких очень чистых и стерильных помещениях." - заявил Александр Росадо, профессор бионаук в Научно-технологическом университете имени короля Абдаллы (KAUST) в Саудовской Аравии в интервью Live Science
Выявление этих необычно выносливых организмов и изучение их стратегий выживания имеют значение, отмечают исследователи, поскольку любой микроб, способный пройти через стандартные чистые помещения, может также обойти меры планетарной защиты, направленные на предотвращение заражения земными микроорганизмами других обитаемых планет. Они также играют ключевую роль в защите Земли от возможных инопланетных автостопщиков в возвращённых образцах.
Ученые также отметили, что помимо освоения космоса, эти микробы обладают огромным потенциалом для биотехнологий, поскольку их устойчивость к радиации и химическим стрессорам может стимулировать инновации в медицине, фармацевтике и пищевой промышленности.
Природа быстро восстанавливается после катастроф, таких как вулканические извержения. Но как жизнь появляется в совершенно новых местах? Экологи и планетологи из Университета Аризоны изучили это на примере Исландии.
С 2021 по 2023 год вулкан Фаградалсфьялл извергался трижды, заливая тундру раскаленной лавой. «Лава выходит при температуре свыше 2000°F, она полностью стерильна — как чистый лист для эксперимента», — объяснил Натан Хэдленд, главный автор статьи в журнале Communications Biology.
Ученые собрали пробы свежей лавы, дождевой воды, воздуха, почвы и пород из окрестностей. Анализируя ДНК с помощью статистики и машинного обучения, они определили, откуда берутся микробы и как меняется их сообщество.
Свежая лава бедна водой и органикой, как Антарктида или пустыня Атакама. «Это одни из самых "бедных" мест на Земле, но микробы заселяют их быстро», — отметила соавтор Соланж Дюамель.
В первый год биоразнообразие росло, но после зимы сократилось — выжили только стойкие "крутые" микробы, выдерживающие холод и сухость. Затем разнообразие стабилизировалось. Первыми прибывали микробы с ветром и из воздуха, но позже главную роль сыграла дождевая вода.
Жизнь на раскаленной планете в представлении Художника.
«Раннее заселение — из почвы и воздуха, но после зимы микробы в основном приходят с дождем. Это было неожиданно», — сказал Хэдленд. Дюамель добавила: «Такой сдвиг повторился при всех трех извержениях».
Это первое детальное исследование первичной сукцессии микробов — заселения новой среды с нуля. Раньше фокус был на растениях и животных после бедствий. Уникальность: три повторения в одном месте, что редко в природе.
Работа полезна для понимания жизни на Марсе, где много базальтовых равнин. «Вулканизм мог создавать условия для микробов, расплавляя лед. Это поможет искать признаки жизни», — объяснила Дюамель.
Соавторы: Кристофер Гамильтон (Университет Исландии) и Снедис Бьернсдоттир (Исландский университет в Рейкьявике).
Исследователи применили инструмент MIRI, установленный на космическом телескопе Джеймса Уэбба (JWST), для выявления ультрафиолетового излучения вокруг пяти молодых звёзд в регионе Змееносца и оценки его вклада в процесс звездообразования. Выявление такого излучения вблизи протозвёзд и его заметного воздействия на окружающее вещество представляет серьёзную проблему для теоретических моделей, объясняющих формирование звёзд.
Работа опубликована в издании Astronomy & Astrophysics, а среди участников команды были Ясон Скретас, аспирант Института радиоастрономии Макса Планка (MPIfR), и доктор Агата Карска (Центр современных междисциплинарных технологий при Университете Николая Коперника в Торуне, Польша, и MPIfR в Бонне, Германия).
"Наша цель заключалась в более детальном изучении протозвёзд — тех звёзд, которые ещё находятся в стадии формирования внутри родительских молекулярных облаков. По мере роста массы протозвёзды они извергают часть материала наружу в форме потоков", — объясняет Скретас. Эти потоки, известные как оттоки, служат самым ярким индикатором звездообразования. Специалисты продемонстрировали, что для точного понимания химических и физических процессов в этих молекулярных оттоках от молодых звёзд необходимо учитывать присутствие ультрафиолетового излучения.
"Это первое неожиданное открытие. Молодые звёзды неспособны генерировать излучение; они не могут 'создавать' радиацию. Поэтому мы не ожидали этого. Тем не менее, мы доказали, что ультрафиолетовое излучение появляется рядом с протозвёздами. Откуда оно берётся, является ли источник внутренним или внешним? Мы решили разобраться", — дополняет Карска.
JWST направил свои инструменты на молодые звёзды в созвездии Змееносца, используя прибор среднего инфракрасного диапазона MIRI. Молекулярное облако Змееносца, удалённое от нас на 450 световых лет, включает несколько звёзд типа B, которые очень молоды, горячи и интенсивно излучают в ультрафиолетовом спектре. Для подробного анализа были выбраны пять объектов, находящихся на различных расстояниях от этих массивных звёзд.
MIRI даёт возможность наблюдать космические объекты в диапазоне длин волн от 2 до 28 микрометров, включая множество линий молекулярного водорода (H₂), которые недоступны для наземных наблюдений из-за атмосферы Земли. JWST незаменим для таких исследований, позволяя регистрировать эти линии даже от слабых источников с высоким разрешением.
Для астрономов H₂ — ключевая молекула в космосе. Во-первых, она наиболее распространена, поскольку её количество в среднем в 10 000 раз превышает содержание монооксида углерода — второй по численности молекулы во Вселенной.
При этом структура H₂ сильно осложняет её наблюдение в молекулярных облаках, так как температуры там слишком низки для возбуждения молекулы. Однако выбросы молодых звёзд генерируют ударные волны, которые сжимают и нагревают вещество, вызывая яркое свечение H₂. Поэтому сочетание JWST и MIRI идеально подходит для исследования потоков от протозвёзд.
Анализ данных JWST из Змееносца чётко подтверждает присутствие ультрафиолетового излучения возле протозвёзд и их оттоков, обусловленное воздействием этого излучения на молекулярный водород. Это поднимает вопрос: откуда оно исходит? Связан ли источник с процессами непосредственно у протозвёзды? Например, с толчками, возникающими при падении вещества на протозвезду (аккреционные толчки), или с толчками вдоль звёздной струи?
"Одним из возможных объяснений было то, что ультрафиолетовое излучение приходит от соседних массивных звёзд, освещающих места рождения следующего поколения звёзд, поэтому мы начали с проверки этой идеи", — говорит Фридрих Выровски, также из MPIfR. Учёные использовали два подхода для оценки внешнего ультрафиолетового излучения. Первый опирался на характеристики окружающих звёзд и их удалённость от наблюдаемых источников. Второй основывался на свойствах пыли, способной поглощать ультрафиолет.
"С помощью этих методов мы установили, что ультрафиолетовое излучение с точки зрения внешних факторов сильно варьируется для наших протозвёзд, и потому мы должны были бы замечать различия в молекулярном свечении. Но этого не произошло", — добавляет Скретас.
"Таким образом, мы были вынуждены отвергнуть версию о внешнем источнике. Однако с уверенностью можно утверждать, что ультрафиолетовое излучение присутствует возле протозвёзды, поскольку оно явно влияет на наблюдаемые молекулярные линии. Значит, его происхождение должно быть внутренним", — заключает Карска.
Результаты работы подчёркивают необходимость интеграции механизмов генерации ультрафиолетового излучения в модели звездообразования. Дальнейший анализ данных JWST сосредоточится не только на газе, но и на составе пыли и льдов, предлагая дополнительные способы определения источника ультрафиолетового излучения вокруг протозвёзд.
Расширение числа наблюдаемых объектов, включая измерения на всех масштабах выбросов, станет ключевым этапом для установления более жёстких ограничений на зоны производства ультрафиолетового излучения.
Ученые Института Макса Планка разработали первую климатическую модель с разрешением 1,25 км, объединяющую прогноз погоды и климатическое моделирование. Используя 20 480 суперчипов Nvidia GH200 на суперкомпьютерах JUPITER и Alps (в Германии и Швейцарии), они рассчитали почти триллион параметров и смоделировали 145 дней климатической динамики за сутки.
Модель охватывает всю поверхность Земли: 336 миллионов наземных и морских ячеек по 1,25 кв. км, плюс столько же в атмосфере — итого 672 миллиона расчетных ячеек. Процессы разделены на «быстрые» (погода: энергобаланс, водный цикл, атмосферные явления) и «медленные» (углеродный цикл, биосфера, океанская геохимия). Быстрые моделируются негидростатической моделью ICON от Немецкой метеорологической службы и Института метеорологии Общества Макса Планка; медленные — на CPU.
Это достижение названо "святым Граалем" климатического моделирования: оно открывает путь к точным прогнозам глобальных изменений на Земле, экзопланетах и других мирах. Пока модель требует мощной инфраструктуры и недоступна для локальных метеостанций, но доказывает возможность интеграции погодных и климатических процессов на детальном уровне.
Некоторые земные бактерии, такие как Leptothrix, выживают в экстремальных условиях, окисляя железо для энергии и оставляя микроскопические минерализованные структуры в породах. Астробиологи предполагают, что подобные организмы могли существовать на Марсе, покрытом окислами железа, а также на ледяных спутниках Юпитера (Европа) и Сатурна (Энцелад).
В заболоченных ручьях и дренажных канавах Leptothrix образуют рыже-коричневые волокнистые пленки на камнях и растениях, не нуждаясь в солнечном свете. Эти "чехлы" из соединений железа забивают трубы и фильтры, создавая проблемы для коммунальных служб. Бактерии покидают чехлы, строя новые.
Такие структуры сохраняются в древних породах Земли миллиарды лет, указывая на раннюю жизнь. На Марсе они могли бы стать биосигнатурами — признаками прошлой или нынешней жизни.
Микробиологи Тюбингенского университета (Германия) считают марсианскую среду пригодной для Leptothrix и других железоокисляющих бактерий. Их разнообразные минерализованные следы — потенциальные маркеры жизни. Обнаружение в грунте Марса стало бы историческим событием.
Для анализа нужны сканирующие электронные микроскопы, но они громоздки, энергозатратны и требуют подготовки образцов. Лаборатория на Марсе невозможна, а доставка грунта на Землю — дорого. Ученые предлагают миниатюрный микроскоп для марсоходов или зондов.
Аналогично, на Европе и Энцеладе возможны океаны подо льдом. Зонд "Кассини" выявил в шлейфе Энцелада органические молекулы. Исследователи советуют искать кристаллы сидерита необычной формы — продукт железоокисляющих бактерий — среди частиц пара.
Это открывает путь к новым миссиям по поиску внеземной жизни.
Но тут есть загвоздка: это абсолютная ложь. Эйнштейн не был двоечником. Напротив, он был одним из самых усидчивых, внимательных и умных детей во всей школе.
Откуда же взялся этот устойчивый миф, в который по сей день верят миллионы людей?
Четыре факта, исказивших историю
Молчаливый гений
Маленький Альберт поздно заговорил — до трех лет он молчал, предпочитая наблюдать за миром. Родители Герман и Паулина даже подозревали, что у них растет умственно отсталый наследник.
Но когда мальчик наконец открыл рот, то он сразу стал формулировать целые предложения. Просто до этого его мозг был занят более важными вещами, чем генерация детского лепета.
Путаница с оценками
В швейцарской школе Арау, где учился Эйнштейн, в то время действовала оценочная система, в корне отличавшаяся от той, к которой привыкли мы с вами. Там высшим баллом была единица, а не пятерка.
Поэтому, когда люди слышали, что у Эйнштейна были сплошные "единицы" по математике и физике, они воспринимали его как ни на что неспособного неуча. По факту же это были замечательные оценки — максимально возможные в той системе.
Конфликт с посредственностью
У Эйнштейна были сложные отношения с некоторыми преподавателями, и дело было не в его неуспеваемости. Наоборот — он все схватывал на лету и быстро разбирался в любой теме, но презрительно относился к педагогам, которые допускали ошибки или говорили глупости.
В порыве гнева один из учителей даже сказал, что Альберт "никогда ничего не достигнет". Ирония судьбы в том, что едва ли кто-нибудь вспомнит имя этого преподавателя, а вот Эйнштейн стал символом человеческой гениальности.
Провал... по французскому
Эйнштейн не смог поступить в Федеральную политехническую школу Цюриха с первого раза. Но завалил он не физику или математику — по этим предметам у него были как всегда блестящие результаты.
Проблемы возникли с гуманитарными дисциплинами, особенно с французским языком, который не был для него родным. Будущий ученый просто не желал тратить время на изучение того, что его не увлекало, предпочитая заниматься физикой, с которой уже тогда планировал связать свою жизнь.
Реальный Эйнштейн: гений, а не отстающий
В 12 лет Альберт самостоятельно изучил Евклидову геометрию, которую обычно проходят в старших классах.
В 15 лет будущий лауреат Нобелевской премии уже свободно владел дифференциальным и интегральным исчислением.
"Я никогда не делал ошибок в математике, а дифференциальное и интегральное исчисление освоил к 15 годам", — писал ученый в своем дневнике.
В подростковом возрасте он увлекся философией Канта — произведения, над которыми ломают голову студенты университетов и их седовласые наставники.
Разве это портрет двоечника? Скорее гения, который с детства интеллектуально опережал сверстников на годы (или десятилетия).
Стоит отдать дань уважения студенту медицинского вуза Максу Талмуду, который был наставником юного Эйнштейна, познакомившим его с чудесами науки, не связанными с сухой и скучной зубрежкой, принятой в школе.
Почему миф так живуч?
Люди обожают истории из серии "из грязи да в князи". Многим хочется верить, что великие достижения доступным каждому, даже двоечнику. Легенда про "неудачника Эйнштейна" дает надежду родителям плохо успевающих детей и оправдание тем, кто не желает учиться.
Но не стоит кормить двоечников мифами! Будущее поколение нужно учить тому, что успех требует адского труда и нечеловеческого упорства.
Альберт Эйнштейн — идеальный пример того, как выдающиеся способности, помноженные на страсть к познанию и трудолюбие, привели к революционным открытиям, перевернувшим наши представления об устройстве Вселенной.
