Крушение Аресибо, посылка с Луны, новый нуклеосинтез на Солнце. Главное на QWERTY №151
[музыка] Всем привет! Вы на научно популярном канале QWERTY. Меня зовут Владимир. Сегодня понедельник, а это значит, что пора ставить чай и смотреть выпуск о самых интересных новостях науки предыдущей недели.
И в этом ролике: как придумали рецепт для переработки многослойного пластика, какой недостающий процент нуклеосинтеза обнаружили на Солнце, какую посылку китайцы доставляют с Луны, минуя таможню, что за новая потеря для астрономии случилась под занавес двадцатого года, как можно химически влиять на терпение без запрещенных веществ. Все подробности будут по ссылкам в описании.
Ну а лучшей новостью предыдущего выпуска стала новость про то, что ученые научились разделять слои многослойного пластика и получать из них материалы, пригодные для повторного применения. Челка-подсказки, чтобы освежить свою память, а мы сейчас поведаем о том, как пришли к такому результату.
Сначала о проблеме. Представьте себе многослойный пластик в виде кривого слоёного пирога, который вы отправляете на переработку. Вам нужно выделить ингредиенты каждого слоя, положить их в разные миски, чтобы потом сделать пирог правильной формы. При этом вы не можете механически вырезать какой-либо слой. Для каждого отдельного слоя нужно подобрать свой растворитель, который будет затрагивать именно этот слой и не будет растворять другие, а иначе получится просто каша, и старый и новый пирог будут напоминать картины Дали.
Посмотрите на таблицу растворителей для полиэтилена и винилового спирта. Полиэтилен растворяется толуолом, но не затрагивается диметилсульфоксидом и наоборот. Виниловый спирт растворяется диметилсульфоксидом, но не реагирует на толуол. И заслуга подбора таких комбинаций лежит на машине. Компьютерная модель для поиска растворителей подбирает набор химикатов, нужную температуру и длительность воздействия, учитываем молекулярную динамику и несколько параметров растворимости полимеров. Из тысяч возможных вариантов она оставляет лишь несколько самых рабочих.
Ну а дальше уже люди проводят серию экспериментов и останавливаются на конкретном рецепте. Интересно то, что первый экономически пригодный результат был получен для пластика, состоящего всего лишь из трех слоев. И думается, что бороться с каждым последующим слоем будет все труднее, но цифровые помощники ещё и на такое проделывали.
Интересно то, что команда разработчиков считает, что растворители, которыми они будут пользоваться в дальнейшем, будут абсолютно безвредны для окружающей среды. Так что, пека в квадрате, пара похожих способов коммерческой переработки приведены в описании, но они не описаны в научной литературе. Так что по-прежнему считаем, что эта новость имеет право на существование.
Мы с вами, хотите вы этого или нет, или даже верите вы в это или нет, состоим из звёздной пыли, из веществ, образовавшихся в недрах звезд благодаря реакции нуклеосинтеза. Ведь вначале был элемент, и этот элемент был водород. Из реакции по слиянию ядер водорода образовался гелий. Из гелия далее по цепочке стали образовываться более тяжелые элементы, упрощенно, конечно, ведь есть разные вариации термоядерного синтеза.
Но суть ясна: постепенно усложняются реакции, производятся все более тяжелые элементы в последующих поколениях звезд. И при этом выделяется ещё и энергия, которая и питает эти звезды. Для нашей не очень-то массивной звезды основным методом генерации энергии является протон-протонный цикл. На него приходится более 99 процентов всех термоядерных реакций в сердце Солнца. Но не всё так однозначно, и это беспокоило ученых, что было в недостающем проценте бухгалтерии счётной палаты.
Наверняка тоже прониклись ситуацией. А вот если звезда побольше, с более высокой металличностью, то и синтез в ней может идти посложнее. Следующая стадия — основной источник энергии для массивных звезд — это CNO-цикл, во время которого тоже образуется гелий из ядер водорода, но катализаторами при этом выступают углерод, азот и кислород. Во время всех реакций образуются неуловимые нейтрино, по которым можно судить о характере, и теперь термояда.
Но не такие уж они и неуловимые, на самом деле. С 60-х годов мы их отлавливаем на постоянной основе при помощи сложных детекторов. Но нейтрино нейтрино рознь. Поэтому нейтрино от протон-протонного цикла, казалось бы, самого массового для нашей звезды, засекли только в 2014 году.
А с шестидесятых Солнца ловили нейтрино от всяких вторичных реакций распада элементов. Они тоже идут звездах и производят менее скрытные нейтрино. Но недавно один из детекторов Барик засек действительно неуловимое нейтрино от реакции CNO-цикла, впервые тем самым подтвердив, что этот цикл также присутствует в нашей звезде, пусть и в минимальной пропорции - не более одного процента. Про этот детектор можно рассказывать много, но в этом выпуске, к сожалению, не хватает места.
Нейтрино от CNO-цикла нашего Солнца очень схожи с теми, которые образуются на Земле в естественной среде при радиоактивном распаде. Поэтому, чтобы их успешно отфильтровывать, пришлось разработать очень сложные алгоритмы, но это того стоило. Но всё-таки нашли недостающий процент.
И между прочим, это один из шагов на пути решения загадки металличности нашего Солнца. Давненько не было у нас космических новостей. На Землю, между прочим, летит посылка с Луны. За примерно 40 лет. И герой этой новости — автоматическая станция "Чай". 5 ноября китайцы запустили ракету с автоматической лунной станции на борту, состоящей из четырех модулей. 28 ноября станция вышла на окололунную орбиту, а 1 декабря посадочный и взлетный модуль успешно приземлились в Океане Бурь, рядом с пиком Рукер.
И это семи-десяти километровый кратер, рядом с ним грунт достаточно молодой — около 1,2 миллиарда лет, возрастом моложе тех образцов, которые доставлял Аполлон. Этот регион ещё не исследовали. Посадочный модуль развернул солнечную батарею, расчехлил бум, вгрызся в поверхность Луны и добыл материала аж на 2 килограмма, помогая себе ещё и манипулятором, поскребшим по поверхности.
А затем загрузил всё в возвращаемый модуль. Попутно работали и другие исследовательские инструменты и камеры. Вот, например, прекрасная панорама места посадки. 3 декабря взлётный модуль взлетел с посадочного, и сейчас слева вы увидите реальные кадры, а справа — компьютерную модель. 5 декабря состыковался с служебным модулем на орбите Луны. Служебный модуль затем взял курс на Землю, и теперь к середине декабря посылка будет доставлена в возвращаемой капсуле в Монголию. В общем, путь туда-обратно занимает меньше времени, чем обычно идут посылки с одной известной торговой площадки из Поднебесной.
Я думаю, что это всё из-за того, что пока что не ввели космическую таможню. А между прочим, у Китая сейчас на Луне находится целых семь аппаратов, и из них четыре на орбите Луны. А ещё напоминаю китайцам, что при работе с лунным камнем нужно соблюдать меры предосторожности.
И кстати, в тему — образцы с астероида Ворюга были успешно доставлены на Землю станцией Hayabusa 2. Ещё в копилку грустных новостей 2020 года — полномочия легендарного радиотелескопа Аресибо в Пуэрто-Рико. На этом всё, вот так оборвались тросы и рухнула висячая платформа. Началось разрушение ещё этим летом, когда из-за тайфуна Исайя отскочивший поддерживающий трос повредил главное зеркало. Намерение отремонтировать телескоп были нарушены лопнувшим несущим тросом, создавшим риск для жизни любому, кто приблизится к конструкции, потому что платформа с 820 тонным приёмником радиоволн держалась на честном слове.
Ну и апогей наступил 1 декабря. Мы потеряли уникальный телескоп, располагавшийся в карстовой воронке, имевший сферическое зеркало диаметром более 300 метров, работавший с 63 года, открывший первую планету за пределами Солнечной системы, составивший первую карту Венеры и отслеживающий астероиды и даже внеземные цивилизации. Для перечисления всех заслуг этого телескопа в этом выпуске, к сожалению, тоже не хватает места.
Кстати, если раньше мы могли наблюдать какую-то точку небесной сферы круглосуточно, подменяя Аресибо телескопом FAST в другом полушарии, в Китае, то сейчас мы остались всего лишь с одним глазом. И кстати, угадайте, о каком телескопе фигурировал фильме про Джеймса Бонда "Золотой глаз". Я знаю, среди нас есть люди, которые умеют ждать: ветра, зимы, пробки в час пик, вхождение в топ-5 экономик мира, возврат долга Артуру. Если ты это смотришь, прошло уже лет 5, наверное.
И в этом виноваты не какие-то особые качества характера человека, а, как и в случае с любовью, радостью и всем таким, гормоны. В случае с терпением это серотонин. По факту, этот тормозящий нейромедиатор — противоположность активирующему дофамину. Помните знаменитый эксперимент с зефирками, когда отложенное вознаграждение было в два раза значительнее немедленного? Уметь ждать иногда очень выгодно.
Но как и чем регулируется терпение, ранее было неизвестно. И помогли разобраться в этом, ну как обычно, мыши, при помощи оптогенетики — метода, позволяющего стимулировать или тормозить отдельные нейроны в живом мозге. На них светят особым спектром. Ученые провоцировали выброс серотонина в заданное время у генетически модифицированных мышей. Пока мышь ожидала еду, такое воздействие увеличивало время ожидания, и максимальный эффект был тогда, когда вероятность получения награды была высокой, но не было известно, когда точно это случится.
Зона интересов ученых в первую очередь попали дорсальные ядра шва — это нейроны, расположенные в продолговатом мозге, потому что они связаны с ожиданием будущих наград. По предыдущим экспериментам орбита фронтальная кора и медиальная префронтальная кора — все эти три зоны сильно повышают импульсивное поведение в случае, если их повредить. Это клиническая практика, но пожалуйста, лучше не объясняйте вспыльчивому или нетерпеливому человеку, что у него, вероятно, проблемы с медиальной префронтальной корой — это чревато.
Схема эксперимента на экране. Выяснилось, что все три зоны вносят свой вклад в терпение: если стимулировать в них выбросы серотонина, но по-разному. Ядра шва и орбита фронтальная кора работают, когда время на награды фиксированное и когда оно варьируется, а медиальная — только тогда, когда не ясно, когда же ожидать угощение.
Ну а дальше начинается фатализм и экзистенциальные муки личности. Ученые выяснили, что в мозгу у мышей работает некая математическая модель, которая рассчитывает вероятность получения награды и время до её получения, складывая параметры и сигналы из всех трех зон. И в конечном итоге эта модель определяет: стоит ли ждать дальше или пора отправляться по другим машинам делам. Серотонин эту модель немного "хакал": если без стимуляции, при прочих равных условиях, вероятность дождаться угощение составляла 75 процентов, то со стимуляцией она увеличивалась до 94 процентов.
Должно быть, это некая программа в голове, похоже на чипирование через маски от Билла Гейтса. Должно быть в будущем это будет выглядеть примерно следующим образом: "Доктор, здравствуйте, можно мне, пожалуйста, еще вот этих слабеньких "ждущих таблеток" для пробок и чуть посильнее для ожидания моей жены, когда она собирается для выхода в свет?"
Ну что ж, а на этом сегодня всё. Большое спасибо вам за просмотр! Проголосовать за самую интересную новость выпуска можно в нашем Телеграм-канале. Оставляйте своё мнение в комментариях, ставьте лайки, делитесь этим видео со своими друзьями и не забудьте подписаться на QWERTY здесь, на Ютубе, в Инстаграме и Телеграме. И до скорых встреч! Пока! [музыка] Вот [музыка]