Как управлять молнией, космические бактерии-шахтеры, самополив почвы. Главное на QWERTY №148
[музыка] Всем привет! Сегодня понедельник, вы на научно-популярном канале QWERTY. Меня зовут Владимир, и это значит, что вы смотрите самые интересные новости науки предыдущей недели.
Из этого ролика вы узнаете, как бактерии защищают и защищаются от радиации; могут ли бактерии добывать ресурсы на Марсе; действительно ли мы прошли точку невозврата в глобальном потеплении; как избавиться от полива растений; и как приручить молнию. Все подробности по ссылкам в описании.
Лучшая новость предыдущего выпуска – про то, что микробы из кишечника защитили своих хозяев от высоких доз радиации. На момент подготовки сценария эта новость обгоняла новость про восстановление нейронов всего лишь на один голос, и это неудивительно. Но достаточно подробно основные разработки по регенерации аксонов на светили в предыдущем ролике, так что сейчас антирад – микробы. Щелк по подсказке, чтобы освежить память.
За последние десятилетия многие исследования выявили серьезные различия между составом микрофлоры кишечника от человека к человеку, точнее, между соотношением количества различных типов бактерий, а также сильную связь между составом микробиоты и появлением множества болезней. Микробы кишечника и продукты их жизнедеятельности, короткоцепочечные жирные кислоты и метаболиты триптофана, влияют на иммунитет и, само собой, на метаболизм. Дисбаланс микрофлоры – это прямой путь к серьезным болезням, колитам и даже перееданию. Вот кто виноват в ночных налетах на холодильник!
В то же время короткоцепочечные жирные кислоты и продукты метаболита триптофана повышают радиационную защиту. Вообще, учитывая, что в человеке живет сто триллионов бактерий, то есть в три раза больше бактериальных клеток, чем собственных, мы больше похожи на ходячую колонию бактерий. Еще непонятно, кто кого собирается использовать и кто для кого важнее. Они для нас? А использовать мы могли бы бактерии Дрина Котик. Они способны превращать радиоактивные отходы в нерастворимые вещества, то есть сделать так, чтобы они прекращали распространяться в окружающей среде.
Эти бактерии, кстати, удивительно устойчивы к радиации. Они могут выдержать дозу в сто раз, превышающую смертельную для других бактерий, и в 2000 раз для человека. 5000 great для них – как бы изи катка. Но почему? Тайно копит такие суперученые считают, что это из-за наличия сразу нескольких копий ДНК, свернутых в кольца в каждой клетке. Если из-за воздействия радиации в ДНК появляются разрывы, бэкапы очень быстро помогают всё восстановить.
Для этого есть специальные белковые механизмы, поддерживающие целостность ДНК, а еще есть сразу несколько комплексов, защищающих от окислительного стресса, в том числе соединение на основе ионов марганца. Эти ионов у них в сотни раз больше, чем у других бактерий, но они нацелены уже на защиту не ДНК, а самих белков клетки. То есть, мы можем в перспективе выделить этот комплекс в чистом виде и защищать уже свои собственные клетки.
Мой любимый вопрос в таких случаях: придется все-таки колоть или можно будет просто глотать? Ну а сейчас продолжим петь оду бактерии. Мы тут вот вовсю собираемся колонизировать Луну и Марс, ищем способы, как бы не везти туда воду, а добывать её прямо на месте. И это реально, по крайней мере, на Луне.
А еще, скорее всего, можно будет добывать прямо из грунта и другие ресурсы, без вот этих вот громадных артефактов в горно-добывающей промышленности, которые совершенно не хочется вести туда на космических кораблях, тратя драгоценную полезную нагрузку. В Англии разработали биомайнинговые, то есть bio- шахтерские реакторы размером со спичечный коробок. Сердце реактора – это бактерии нескольких видов. Устройство закинули на МКС в июле прошлого года с помощью его батута, Сокола и Дракон.
Затем в каждый реактор поместили кусочки базальта, камня, распространенного и на Земле, и на Луне, и даже на Марсе, который, в том числе, содержит в себе редкоземельные металлы, очень интересующие ученых. Это и различные лондоны, ды и и 3 и скандий. Естественно, бактерии снабдили питательным раствором, потому что эти виды питались отнюдь не камнями, хотя мы помним, что такие организмы тоже существуют.
Схемы ли это трав? К тому же для них создали три разных вида гравитации: микрогравитация, характерная для МКС, пониженная на 40% от земной (это как на Марсе) и естественная земная. Это всё достигалось при помощи центрифуг. Из трёх видов бактерий задачей справились с пингом о нас, и причем какие были условия гравитации для них были не существенно. Они извлекали металлы из базальта гораздо лучше по сравнению с другими видами и контрольными тестами, в которых бактерии вообще не участвовали, только питательный раствор.
Особенно хорошо получалось захватывать и выделять гадолиний и лютеций. Среди химических элементов много с необычными названиями! Напишите свои любимые необычное название в комментариях. Моя, например, эйнштейни. Это пока. Владимиру не появится.
В общем, становится понятно, что использование бактерий для добычи ресурсов в космосе – это экономически оправдано, так же как оправдано их использование при золотодобыче на Земле. На пути от нынешнего всё еще рая на Земле, но по крайней мере, по сравнению с другими известными нам планетами, до парникового ада, оля Венера, где-то обязательно лежит точка невозврата, переступив которую человечество обрекает планету на однозначный и не очень приятный вектор изменения климата.
Это характеризуется определенной средней температурой воздуха, содержанием водяного пара в атмосфере и самой широко обсуждаемой концентрацией углекислого газа. Одна из моделей, которая предсказывает развитие событий, исходя из разных параметров, называется Эскимо – система динамического моделирования глобального потепления. В рамках этой модели существуют, ну, примерно как в настольной игре, различные блоки: блок атмосферы, блок лесов, блок океанов или пустыне, и набор правил и взаимодействия основных показателей.
В этой модели три – это альбедо зимой поверхности, то есть способность отражать солнечные лучи, содержание водяного пара в атмосфере и таяние вечной мерзлоты. Ученые использовали два сценария для расчета этой модели до 2500 года: в одном предполагалось, что парниковые газы человечество образумились и прекращения друживший прекратит выделять в атмосферу в 2100 году; а во втором сценарии, что это произошло уже в 2020. В 2020, ну, конечно, ведь еще же вчера остановились все портящие заводы в Китае и прикрылась последняя мазут на электростанцию где-нибудь в там боль.
В во втором случае, вариант B на изображении, шанс вернуть содержание углекислого газа в воздухе уровнем эпохи просвещения есть, причем довольно быстро. Но средняя температура воздуха все равно продолжит расти до 2500 года. Дальше просто не считали, что уж говорить про завершение выбросов в 2100 году. Получается, что в соответствии именно с этой моделью точка невозврата уже пройдена. Дальше только потепление, снижение альбедо и увеличивающаяся роль водяного пара.
А вот если отвлечься от этой модели, то ученые считают, что концентрация углекислого газа в атмосфере сейчас самая высокая за последние двадцать три миллиона лет, а ледники хоронят уже по-настоящему. Вот щелку подсказочки, чтобы посмотреть, как это исходит.
Конечно, Адель Эскимо не идеально, её нужно анализировать в сочетании с другими моделями, но это звоночек. По хрящи японского, так вот хотя бы еще сильнее стало понятно, что температурный режим связан с сельским хозяйством. И если почти любой тип почвы можно приспособить под выращивание растений, то ограничивающим фактором становится недостаток воды, в том числе из-за засухи.
В Техасе разработали супер абсорбирующий гель, который способен решить эту проблему. Неплохим источником влаги является атмосфера, причем это возобновимый источник. На извлечение воды из него нацелен гель, состоящий из полипиррола, способного поглощать воду из воздуха при относительной влажности в 90 процентов, и изопропил акриламида, который при увеличении температуры сверх 30 градусов начинает сжиматься и, соответственно, отдавать набранное наружу.
Особенно удобно использовать этот гель в тех регионах, где почва, например, песчаная, сама по себе плохо удерживает воду. В общем, сам по себе этот гель может запасать воды в четыре раза больше собственной массы, но в экспериментах его смешивали с песчаной почвой, и эта смесь удерживала примерно столько же воды, сколько составляла её масса.
Через две недели без полива при техасской температуре в 40 градусов смесь с гелем содержала 40 процентов от изначального количества воды, а без геля – всего 10 процентов. Дальше интереснее! Самый яркий эксперимент произошел с редиской. Техасцы по окрошки соскучились, наверное, хотя мой внутренний агроном подсказывает, что редис просто быстро растет и любит влагу.
Его посадили в прозрачных контейнерах на крыше исследовательской лаборатории. Ночью почва с гелем выбирала из холодного влажного воздуха воду, а днем отдавала её растениям. Через 14 дней без полива в контейнерах с гелем редис вырос на 15 сантиметров, а в безгелевых контейнерах он погиб уже через 6 дней. Поливать почву с гелем тоже можно. У меня не будет думаться, что в гель можно добавлять минералы и даже полезные микробы. Да, и на Марсе он пригодится где-нибудь в теплице по соседству с белым майнинг-реактором.
Но уже сейчас мысль о том, что в моем подростковом возрасте капусту можно было поливать не каждые два-три дня, а раз в 20 дней, меня не может не радовать.
И напоследок оказывается, можно управлять молниями. В сумках, конечно, не спрятать: бегай хоть к полю, хоть к ручью. Но можно направить по нужному пути. В экспериментах грозовую обстановку воспроизвели при помощи пластин, находящихся на расстоянии друг от друга примерно полтора сантиметра, под напряжением 32 киловольта. При таких расстояниях и напряжении возникает разряд: как известно, разряд идет по пути наименьшего сопротивления, и этот путь можно создать, если разместить в нужных точках, например, подогретые микрочастицы графена.
Если частиц нет или они холодные, пробой идет в случайных местах, чаще по ободу пластин. А если частички подогреть лазером, то разряд идет через них за счет уменьшения плотности воздуха вокруг частиц и увеличения длины свободного пробега электрона. Более того, за счет того же лазера эти частицы можно подвесить в воздухе, выпуская их из контейнера и подхватывая лучом, работающим в качестве оптической ловушки.
Видно, что когда работает луч с частицами, разряды проходят исключительно через него, не заботясь о других путях. Кстати, в таких условиях можно даже увеличить расстояние между электродами и вызвать разряд, идущий через подвешенные частицы. Кстати, в естественных условиях не факт, что потребуется графен: можно будет использовать уже имеющиеся в воздухе взвеси.
Ученые говорят, что так можно будет не только научиться контролировать молнии в воздухе, но и, доработав, получать сложные изогнутые пути, применить этот метод в производстве и микрохирургии.
Ну что ж, а на этом сегодня всё. Большое спасибо вам за просмотр! Не забудьте проголосовать за самую интересную новость выпусков в нашем Telegram-канале, ссылочка в описании. Мы очень ждем ваших лайков и подписки на канал QWERTY, здесь на Ютубе, в Инстаграме и Телеграме. До скорых встреч! Пока! [музыка] Вот. [музыка]