Супермолекулы, сверхпроводимость и недра Юпитера. Новости на QWERTY
Всем привет! Меня зовут Владимир, и вы смотрите научно-популярный канал Qwerty. Напоминаю, что те новости, которые не попадают в еженедельные выпуски на YouTube, мы публикуем в нашем Telegram-канале. Ссылка будет в описании.
Ну а в этом ролике: путешествия в недра Юпитера, супер молекулы против супербактерий, сверхпарниковые качества чистого графена и многое другое. Все подробности по ссылкам в описании.
Сельское хозяйство является основной отраслью потребления пресной воды, которую расходуют до 90 процентов H2O. Учитывая, что годной воды на Земле становится все меньше, южные регионы уже страдают от ее нехватки, а больные водные столкнуться с ней в ближайшее время. Население Земли, так и не думает уменьшаться, надо с этим что-то делать.
Есть различные автоматизированные системы, которые регулируют ирригацию и снижают процент потребления воды. Но ученые из Института биологии растений при Университете штата Иллинойс пошли дальше и нашли решение: научить растение пить меньше. Пока что они объяснили необходимость умерить свои аппетиты табаку с помощью генной модификации. Конечно, ученые вторглись в ген PSBS, который регулирует фотосинтез и подсказывает растению, когда нужно открыть или закрыть поры, через которые происходит поглощение углекислого газа, необходимого для нормального функционирования растений.
Но чем дольше открыты поры, тем больше влаги испаряется через них. Искусственное увеличение активности гена позволило сократить потребление воды на 25 процентов, при этом рост растения удалось сохранить на том же уровне. Как ни странно, но в этом ученым помогло все увеличивающееся содержание углекислого газа в атмосфере. То есть растения смогут потреблять необходимое количество углекислого газа при меньшем времени открытия пор листьев. В условиях нехватки воды этот табак будет расти гораздо быстрее и будет более урожайным, чем его немодифицированные собратья.
А почему табак? Потому что это популярное лабораторное модельное растение.
В 2011 году к Юпитеру отправили автоматическую межпланетную станцию "Юнона" или "Джуна", которая уже больше года собирает данные на его орбите и раскрывает тайны Юпитера. Мы были свидетелями потрясающих открытий. Вот совсем недавно были опубликованы 4 новые статьи, которые открывают совершенно новые факты о строении самой большой планеты солнечной системы. Судьба "Юноны", скорее всего, повторит судьбу к. Осенью она может работать до июля, а потом исчезнуть с орбиты и сгореть в атмосфере Юпитера. Но если электроника не будет сильно повреждена радиацией Юпитера, то срок ее жизни могут и продлить.
Три статьи посвящены результатам гравитационного эксперимента, в котором "Юнона" представляла собой зонт-измеритель. Юпитер гравитационно неоднороден, в общем-то, как и Земля, и области с разным притяжением как раз и регистрировала "Юнона". Есть несколько факторов, которые влияют на гравитационную картину Юпитера: во-первых, его слои движутся с различной скоростью, плюс свою роль играют глубины и атмосферные потоки. Поэтому астрономы представляют гравитационную модель Юпитера в двух частях: статическую и динамическую.
Астрономы обнаружили, что в направлении север-юг есть асимметрия гравитационного поля планеты. Ускорение свободного падения отличается в разных зонах. Учитывая, что Юпитер — газовый гигант, такие неоднородности могут существовать только благодаря асимметрии голубиных газовых потоков, которые могут быть более и менее мощными и переносить разные массы веществ.
Что, конечно же, скажется на гравитационном поле. "Юнона" показала, что знаменитые полосы Юпитера уходит на глубину до трех тысяч километров — огромное расстояние, практически четверть диаметра Земли. Но для Юпитера это всего лишь 5 процентов его радиуса.
А вот дальше, вполне возможно, начинается твердое тело. Гравитация на таких глубинах соответствует твердью Юпитера. Согласно расчетам, там уже ничего не может вращаться по отдельности, дифференциально — все слои и потоки движутся в едином порыве. Интересно то, что все завихрения, все импрессионистские пятна образуются в верхних слоях, масса которых оценивается примерно в один процент от всей массы Юпитера.
Кстати, завихрение часто преподносит множество загадок. Одно большое красное пятно до сих пор пьет кровушку астрономов, а на полюсах еще в 1000 году были обнаружены непонятные большие рентгеновские пятна.
Кстати о полярных областях: как раз 4 статьи оптически и инфракрасные диапазоны наблюдений позволили выстроить картину постепенной трансформации красивых разноцветных слоев, вакханалию вихре ураганов и турбулентных потоков вещества. Ученые заявили, что во всем виноват К реализация и его бета-эффект. В северной полярной области 8 циклонов выстраиваются вокруг центрального полярного формы октагона, а на южном полюсе циклонов на три меньше, поэтому и хватило всего лишь на пентаграмму — простите, на Пентагон.
Ученые удивлены стабильностью форм и их симметрии на протяжении уже 7 месяцев. Размеры циклонов колеблются от 4000 километров в диаметре до 7000. Ученые не понимают, почему эти вихри не сливаются друг с другом, как, например, на Сатурне, где на полюсах по одному циклоническому хрю, хотя должны были бы. Ученые видят такие структуры впервые. Все данные, все факты, все открытия еще только предстоит скомпоновать в единую форму, в единую картину, чтобы мы когда-нибудь могли сказать, что мы познали Юпитер.
Слышим прямоток и сразу представляются спорткары, ну или какой-нибудь самодельный глушитель на ВАЗ, мешающий спать всему району. Но для космонавтики это уже реальный тип двигателя — прямоточный ионный двигатель, который совсем недавно испытало и Европейское космическое агентство. В нем используется воздух из атмосферы в качестве рабочего тела. А так как на высоте от 150 до 200 километров этого добра все еще достаточно, то разработчики считают, что спутники на прямоточных двигателях смогут на таких орбитах находиться сколь угодно долго.
В основе работы двигателя лежит ионизация частиц газа, их разгон с помощью электростатического поля. По сравнению с химическими ракетными двигателями скорость выброса частиц гораздо больше, что позволяет сократить расход топлива, но и тяга несравненно меньше. Ничего серьезного не разгонит столько малые аппараты. Хорошим примером будет зонд "Dawn", который изучает Цереру в поясе астероидов — у него ксеноновые ионные двигатели. Ксенон — это часто используемое топливо, но прямоточные ионные двигатели в космос еще не запускались.
Прямоточность подразумевает, что в качестве топлива будет использован не запас газа из бака, а воздух прямо из атмосферы. Первые испытания проходили в вакуумной камере в трех режимах. В камеру подавали ускоренный ксенон, затем добавили воздух, соответствующий атмосфере на высоте 200 километров, и под конец погоняли движок чисто на воздухе. Сиреневый цвет выхлопа показал, что эксперимент удался. Ионный прямоток для сверхнизких орбит уже не просто теория.
Кстати, в России такие разработки тоже выходят на финишную прямую. Сверхпроводимость — это священный Грааль физиков, ну, один из них. Отсутствие сопротивления в материале при движении в нем электронов при условиях, близких к комнатным, без сверхнизких температур и сверхвысоких давлений открывает портал в будущее супервычислений.
Отсутствие теплопотерь и такие материалы, и счет путем чуть ли не перебор. Рекорд высокотемпературной сверхпроводимости в настоящий момент удерживает сероводород, всего -70 градусов по Цельсию — газ и газ — но при давлении в 160 гигапаскаль он становится сверхпроводником. Не назовешь особо комнатными условиями, но проблема поисков заключается еще и в том, что отсутствует единая теория, объясняющая явление высокотемпературной сверхпроводимости при температурах, близких к абсолютному нулю.
Все понятно, но выше минус 200 градусов по Цельсию уже никак. Один из кандидатов на роль сверхпроводника — это уникальный материал графен, но в чистом виде, без добавления в углеродную структуру других веществ, вроде кальция, он не подходит. И наконец, новая статья ученых из США и Японии описывает создание сверхпроводника из чистого графена. Секрет заключается в том, что в двухслойном графене один из слоев повернули по отношению к другому на так называемый магический угол 1,1 градусов.
К сожалению, для возникновения сверхпроводимости требуется очень низкая температура — практически абсолютный ноль, 1,7 Кельвина. Но зато плотность носителей заряда, при которых начинается сверхпроводимость, на порядок ниже, чем в куб-валах — это такие соединения меди, ставящие рекорды в сверхпроводимости. Состояние полученного материала, от изолятора до сверхпроводника, можно управлять, прикладывая к нему напряжение.
Есть задел и в экспериментах с давлением, и вообще вполне возможно, что исследования сверхпроводимости графена только начинаются.
Авто томми способности ящериц в случае опасности отбрасывать хвост — весьма полезное приобретение, и современные ящерицы используют его в двух вариациях. В первом случае разрыв происходит между соседними позвонками — такая автономия характерна для агама вых ящериц и некоторых змей. Во втором случае хвост отбрасывается по уже имеющейся на позвонке трещине — второй способ более удобен, предположительно, так хвост регенерирует быстрее, но им пользуются только некоторые виды современных лепидозавров.
Это не разновидность динозавров — это отряд рептилий, в который входят ящерицы и змей. И горе! Однако палеонтологи из Университета Торонто выяснили, что такой способ авто томми — не иновация современных ящериц: он уже существовал около 289 миллионов лет назад. Именно тогда жили коптере мидэ — рептилии, напоминающие современных ящериц, и по размерам, и по форме.
При изучении останков "capto ринит" ученые обнаружили трещины в хвостовых позвонках и стали копать глубже. В результате не исследовали целых 70 позвонков, найденных в Оклахоме, и действительно оказалось, что у "капто ринит" на хвостовых позвонках были трещины. Они начинались на шестом, седьмом или восьмом позвонках, после места прикрепления хвостовой бедренной мышце, которую нужно для нормальной работы конечности, как у современных ящериц. При этом, по-видимому, способностью отбрасывать хвост обладали только молодые ящерицы, которым чаще приходилось спасаться от хищников.
А у взрослых особей трещины зарастали. Исследователи не нашли подобных трещин у других групп древних рептилий и сделали вывод, что коптере нины были первыми и единственными на тот момент животными, которые обладали авто томей. И похоже, способность отбрасывать хвост исчезла вместе с катарине даме и появилась позже у предков современных ящериц.
Так что даже в эволюции иногда работает принцип: все новое — это хорошо забытое старое.
День, когда антибиотики прекратят свое победное шествие и доминирование над бактериями, судя по всему, не за горами. Бактерии все лучше приспосабливаются к антибактериальной терапии и вырабатывают устойчивость. Уже сейчас появляются супербактерии, которые заражают до двух миллионов человек в год, а смертность от их, фигурально выражаясь, рук составляет 23 тысячи человек в год.
Название таких бактерий вы видите на экране. Собирая все вместе, их называют ESKAPE. Ученые уже занимаются спасением человечества, то есть разрабатывают антимикробные вещества, способные победить супербактерий. Недавно в полку таких веществ прибыла интернациональная команда ученых, разработавшая биоразлагаемый полимер и испытала его на мышах.
Этот полимер — вещество, обладающее положительным зарядом. Оно связывается с отрицательно заряженной мембраной бактерий и разрушает ее, соответственно клетка гибнет. Одна из главных проблем полимеров лекарственных средств заключается в том, что они не разлагаются в организме и с течением времени могут стать токсичными. Ученые синтезировали поликарбонатный полимер с гуаниудинами и деловыми функциональными группами и испытали его на крысиных эритроцитах и эмбриональных клетках человеческих почек.
Оказалось, что он не токсичен для крыс и менее токсичен для человека, чем полимиксин Б. А теперь тег запаса поликарбоната разлагается в течение трех суток, а продукты его распада нетоксичны. Затем ученики протестировали полимер на ESKAPE бактериях и оказалось, что они не могут выработать к нему резистентность, в то время как к антибиотикам они вырабатывали ее за восемь поколений.
В заключении ученые проверили эффективность действия вещества на мышах, зараженных ESKAPE, в смертельных концентрациях и сравнили действие полимера с действием антибиотиков. Для 50 и 95 процентного выживания требовалась концентрация полимера меньше или сопоставимая с концентрацией антибиотика, а эффективность вещества так вообще составила 99-100 процентов. Такие исследования дают надежду, что человечество таки не вымрет от болезни в следующие лет тридцать.
Ну а на этом сегодня все. Большое спасибо вам за просмотр. Если вам понравился ролик, то подписывайтесь на Qwerty и читайте нас в Instagram и Telegram. И до скорых встреч! Пока!
[музыка] [музыка]