Как победить силу трения и зачем человеку новый орган? Новости на QWERTY.
[музыка] Приветствую вас на научно-популярном канале QWERTY. Меня зовут Владимир, и это выпуск самых интересных новостей науки прошедшей недели. В этом ролике неуемный рост пустыни Сахары, новый человеческий орган, эксперименты с отсутствующим трением и многое другое. Если вы хотите чуть больше новостей, то добро пожаловать в наш телеграм-канал. Ссылки на него и на все подробности будут в описании. Поехали!
Знаете, не так часто медики говорят: «Мы открыли новый орган у человека». Благодаря доступности материала считается, что, по крайней мере, анатомически все уже давно изучено. Ан нет! Совсем недавно были открыты лимфатические сосуды в головном мозге, и вот ученые говорят, что еще один человеческий орган должен быть занесен в анатомический атлас.
Начнем с того, что обычно для гистологических исследований ткань обрабатывают специальным образом. Поэтому никогда ранее не удавалось обнаружить целую сеть микрополостей в соединительных тканях, которые формируются благодаря пучкам коллагена. Они содержат большое количество жидкости и открываются в лимфоузлы. Такая обработка ткани удаляет жидкости и разрушает коллаген, превращая мягкую часть в твердую, часть обычной соединительной ткани.
Обнаружили новую структуру во время обследования живого человека. Ему желчные протоки светили лазером с помощью флюоресцентного красителя и увидели непонятную сетку, причем совсем не похожую на капилляры. Но тут, конечно же, взяли биопсию, заморозили, и оказалось, что, если не заливать ткани всякими растворами, то вполне можно изучать новую структуру. В общем, эти полости являют собой составляющую соединительной ткани между слизистой и мышечной оболочкой изнутри. Они высланы клетками, похожими на обычные фибробласты, то есть клетки соединительной ткани.
Где еще, кроме желчных протоков, их обнаружили? Везде, где что-то сжимается: в целом желудочно-кишечном тракте, в том же перистальтике, в мочевом пузыре, в тканях вокруг бронхов, вокруг артерий. Похоже, что их роль заключается в выполнении каких-то защитных или механических функций. Ученые также считают, что этот орган работает, когда нужно создать отек или фиброз, то есть аномальное разрастание соединительной ткани. А еще через него могут транспортироваться метастазы и поставляться питательные вещества для опухолей, поэтому здесь нужно хорошенько все изучить.
Рынок умных гаджетов из категории здоровья пополнился очередным странным девайсом — умной наклейкой на зуб. Ее функции включают определение химического состава поедаемой пищи, содержание алкоголя, сахара, соли и подсчет калорий. Размер наклейки всего два на два миллиметра, и она действительно приклеивается прямо на зуб. Напоминает увлечение девушек с стразами на резцах или клыках.
Наклейка состоит из трех слоев: центральный, как губка, впитывает поступающее в рот вещество, а два других, представляющих собой золотые рамки, принимают и передают радиосигнал. В приложении на мобильный телефон или компьютер изменение состава пищи меняет проводимость центрального слоя и, соответственно, частоту и длину волны, излучаемой умной наклейкой. Благодаря этому специальный алгоритм в приложении анализирует, что же вы такое съели. Ответственна за эту разработку исследовательская группа из университета Тафтса.
Когда ваш Twitter идет запись, U10 съеденных пирожных, всего лишь нужно будет объяснить тренеру, что с точностью у этого девайса проблемы. Когда-то давно я считал рассказ Александра Беляева о том, как в мире исчезло трение. Полный хаос, начиная с того, что гвозди выпадают из стен и не работает буквально ни один механизм, и заканчивая разрушением всего. Но фантастика! А в отдельных локальных случаях отсутствие трения сыграла бы человечеству на руку.
Отсутствие трения на атомарном уровне положительно скажется на эффективности различных микросистем и даже на нано-устройствах. В 80-х годах была разработана теория, по которой некоторые материалы могут переходить в сверхскользкое состояние, то есть когда трения просто нет при снижении нагрузки. И вот, почти 40 лет спустя, физики впервые получили нечто подобное.
Для понимания тонкостей стоит сказать, что отсутствие трения на атомарном уровне обеспечивается особым движением атомов двух объектов по отношению друг к другу, похожим на зацепь шестеренок. У обоих материалов есть энергетические минимумы и максимумы их полей. Ученые добиваются того, чтобы часть атомов одного материала находилась в энергетических минимумах, так сказать, ямках другого материала, а часть на пиках.
Тогда при скольжении эти атомы меняют свое расположение с ямы на холм, но энергия при этом не рассеивается, не уходит на нагревание поверхности. Переход материалов в суперскользкое состояние возможен при комнатной температуре. Физики использовали коллоидные кристаллы, состоящие из микрошариков полистирола. Для них к лазером создавали оптические гексагональные решетки, ну то есть формы пчелиных сот. В их вершинах создавались минимумы и максимумы интерференции.
Играя с параметрами поля, в какой-то момент ученые обнаружили, что для перемещения кристалла практически не нужно прилагать силу. То есть материалы стали сверхскользкими. Конечно, есть свои нюансы относительно рассогласования двух объектов и смещения, и поворота части шариков, что приводит к тому, что половина объекта движется без трения, а половина — как-то не очень. Но это очень скользкая тема.
Важно то, что ученые подтвердили теорию фазового перехода в сверхскользкое состояние. А на практике вместо оптических решеток в принципе можно использовать графен, а это прямой путь к более совершенным нано-роботам.
Как образовалась Луна в качестве земного спутника? Основные версии таковы: либо они вместе рядышком сгустились из одного протопланетного облака, либо Земля захватила до этого независимую Луну во время полета в пространстве, либо в Землю врезалась планета Тейя размером с Марс и выбросила в космос кучу вещества, и своего земного, которое потом и стало Луной.
У последней гипотезы есть плюсы: она хорошо раскладывает по полочкам то, что у Земли и Луны близкий изотопный состав, что на Луне маловато летучих веществ и воды. Это логично, так как при таком столкновении попробуй-ка не испарись. Этой гипотезой можно объяснить и наклоны осей Земли и Луны. Но с другой стороны остается вопрос: а когда же вода образовалась на Земле?
В качестве материалов для новой работы использовался огромный массив образцов грунтов и метеоритов, взятых во время всех миссий Апполон. А со стороны Земли использовались образцы из глубоководного морского дна. Сравнивались изотопы кислорода, так как кислород широко распространен в космосе. А так сказать узор изотопов, их соотношение в метеоритах нам хорошо знакомо.
И что же выяснилось? Концентрация изотопов кислорода как на Луне, так и в земных базальтовых породах практически одинаковая. А это означает две вещи: во-первых, вещество Земли и Луны качественно перемешалось во время колоссального столкновения, и, во-вторых, вода на Земле была еще до катастрофы, а после запасы увеличились на величину от пяти до тридцати процентов. Кометы, может, принесли? Если все так, то это важно для понимания судеб экзопланет. Даже если с ними происходит планетарная катастрофа, не факт, что они теряют свою воду.
Как было бы здорово, если бы ваша собственная кепка, не хуже шляпы из Гарри Поттера, объявляла бы вам: «У вас, батюшка, инсульт! Жахнул! Быстро примите меры!» Ведь на счету каждый час: чем быстрее человеку с инсультом будет оказана помощь, тем более благоприятный прогноз на его выздоровление. А так подобные технологии уже есть.
Ученые из нескольких университетов США изобрели устройство в виде козырька, который может определить инсульт всего за 30 секунд, да еще и с точностью 92 процента. Для сравнения, точность диагностирования инсульта обычными медицинскими техниками — от сорока до восьмидесяти девяти процентов. Устройство уже было протестировано почти на 250 добровольцах, из которых 41 перенесли инсульт, 128 побывали в прединсультном состоянии, и 79 были здоровы. Оно отличало больных от здоровых в 92 процентах случаев.
Козырек просто надевается на голову и в течение 30 секунд сканирует движение жидкости в мозге при помощи радиосигналов. Таким образом выявляет изменения в проходимости сосудов. Чем сильнее выражены эти изменения, тем серьезнее повреждение мозга. Разработчики рассчитывают, что это устройство поможет эффективнее и быстрее выявлять инсульты на местах и, соответственно, транспортировать больных туда, где их своевременно прооперируют.
Следующую новость в принципе можно уместить в одно предложение: за последний век площадь Сахары увеличилась на 700 тысяч квадратных километров. Это площадь самой большой страны в Западной Европе — Франции, плюс какая-нибудь Хорватия. Температура на Земле растет, процесс этот приводит к тому, что там, где было влажно, становится еще сложнее, а там, где было сухо, — еще суше. Это касается и пустынь в целом, и самой большой жаркой пустыни на планете — Сахары в частности. Именно жаркой, потому что самой большой вообще пустыней у нас считается Антарктическая.
Нам известно, что Сахара каждый год прирастает к югу на 6-10 километров, но эти измерения ведутся только последние 17 лет. А чтобы понять, когда этого менялась география, ученые подсчитывали данные об осадках с 1920 года и о температуре аж с 1850. Критерий прост: пустыня там, где выпадает менее 100 миллиметров осадков в год. Вот по нему и вышел прирост в целых 700 тысяч квадратных километров. Оценки площади очень разнятся от источника к источнику, но в среднем можно считать, что Сахара занимает 8,6 миллиона квадратных километров, что дает нам прирост где-то в 10 процентов.
Конечно же, причиной этого безобразия называют глобальную человеческую деятельность и циклы Атлантики. А тем временем в Саудовской Аравии к 2030 году планируют построить самую крупную в мире солнечную электростанцию. Проект, стоимость которого оценивается в 200 миллиардов долларов, разрабатывается властями страны совместно с японской корпорацией SoftBank.
Электростанция будет вырабатывать 200 гигаватт — это в два с половиной раза больше, чем сейчас вырабатывают все иные станции страны. Самая большая солнечная электростанция сегодня в Калифорнии, и она вырабатывает суммарно чуть больше 1 гигавта. Саудовский масштабный проект позволит очень сильно экономить на производстве электроэнергии. Ну и нефть же когда-нибудь кончится.
Ну а на этом сегодня все. Напишите, какая новость заинтересовала вас больше всего. Большое спасибо вам за просмотр! Подписывайтесь на канал здесь, на Ютубе, в Телеграм и в Инстаграм. И до скорых встреч! Пока! [музыка]