Звёздные воины сперматозоидов. Главные новости на QWERTY
[музыка] Приветствую вас на канале QWERTY! Меня зовут Владимир. С вами выпуск самых важных новостей науки прошедшей неделе. В этом ролике: звездные войны сперматозоидов, лунные укрытия, рождения астероидов, интерферон из куриных яиц и главная сенсация — слияние нейтронных звезд. Подробности обо всем этом и многом другом будут, конечно же, в описании.
Давным-давно, в одной очень далекой галактике, гарвардские микробиологи сняли необычный короткометражный фильм под названием «Начало». В сюжете нет неожиданных поворотов, но есть драматический накал. Бонусом добавлено в великолепной стилизации под знаменитую франшизу. В центре внимания — половое размножение, а именно путешествие штурмовиков к звезде.
В жизни вообще фильмов о движении сперматозоидов предостаточно, но только в этом приведена самая реалистичная реконструкция процесса оплодотворения яйцеклетки. Компьютерное моделирование стало инструментом для понимания того, как распределяется энергия при движении сперматозоидов. Ученые построили модель работы белковых комплексов, из которых состоят жгутики сперматозоидов, и даже молекулярных моторов, бензинов, которые двигают клеточные структуры.
Ученые описали каскад химических реакций и выдали наиболее точный механизм биения жгутика сперматозоида, благодаря которому и происходят подобные забеги. На самом деле, изначально авторы хотели снять пародийный ролик для привлечения общественности к науке, но завершилось все полномасштабным объединением анимационного софта с моделированием молекулярно-динамических процессов, что и привело к открытию. А нам достался и этот маленький шедевр.
Когда-нибудь человечество освоит ближайшие планеты и Луну, разместит на них свои базы, проведет терраформирование и будет выращивать хмель, солод, рожь и чеснок — все, что нужно для пива с сухариками. Но вот только у Луны нет защитного магнитного поля и тем более атмосферы, а это значит, что на ее поверхности человек остается один на один с губительным космосом и космической радиацией.
Учёные предложили скрыться в глубь Луны, а подходящими пещерными укрытиями для этого вполне могут стать лавовые трубки. Это такие пустоты, которые образуются при неравномерном остывании потока лавы. Верхние слои потока охлаждаются быстро и формируют твердые туннели, в центре которых еще течет горячая лава, оставляя за собой пещеры.
Все началось с лунного снимка, на котором видна темная впадина, которая на самом деле оказалась входом в пещеру. При помощи радаров на японском зондe «Силен» и измерения гравитационного поля миссии «Grail» исследователи установили, что высота этой пещеры 75 метров, а длина — примерно 50 километров и возраст, должно быть, около трех с половиной миллиардов лет. А появилось она в результате вулканических извержений.
Все это богатство находится под комплексом щитовых лавовых куполов, неофициально именуемых холмами Мариуса. В принципе, для людей перед лицом космических опасностей вполне оправданно укрыться в таких пещерах, а их размеры вполне позволяют разместить там целый город. Хотя мы и так знаем, что в центре Луны есть ядро, на котором уже живут коротышки.
По всей планете только и говорят о сенсационном заявлении астрофизиков, сделанных 16-го октября в 17:00 по Москве. До объявления все держалось в строжайшем секрете, и никто, конечно же, даже не догадывался, о каком таком слиянии нейтронных звезд вдруг пойдет речь. В общем, саспенс так себе, но зато само событие колоссально!
Впервые были зарегистрированы гравитационные волны от слияния двух нейтронных звезд. Это произошло днем по Москве 17 августа. Однозначно, не зря построенный детектор «LIGO» засек волну уже пятую за всю историю наблюдений, но уже через 2 секунды на южном небе произошла гамма-вспышка, зафиксированная космическим гамма-телескопом «Ферми» и орбитальной обсерваторией «Интеграл».
Совпадение? Не думаю! К тому же оказалось, что два «LIGO» и европейский «VIRGO» тоже записали данную волну, и началась кропотливая работа астрономов и астрофизиков по всему миру по сбору крупиц информации на 70 обсерваториях всех разновидностей. Слияние случилось на окраине галактики NGC 4993 в созвездии Гидры, на расстоянии около 130 миллионов световых лет от нас, то есть очень близко.
Предыдущие волны шли до Земли миллиард и более световых лет. Сами звезды, малышки, массой больше солнечной — всего от 10 до 60 процентов, а радиусом так и вообще 10-20 километров. Это размер весьма небольшого астероида, то есть их плотность должна значительно превышать плотность атомного ядра.
По сравнению с сигналами от слияния черных дыр, который длился всего лишь доли секунды, нейтронные звезды выдали концерт аж на 100 секунд. Постепенно сближаясь, они теряли энергию в виде гравитационных волн, а когда расстояние сократилось до 300 километров, гравитационные волны стали такими мощными, что мы смогли их зафиксировать. Ну а завершилось все гамма-вспышкой.
Кроме гравитационных волн и гамма-всплеска, мы наблюдали инфракрасное, ультрафиолетовое и рентгеновское излучение, а вспышка была отнесена к разряду тела новых, до этого существовавших только в теории, за исключением одного единственного раза в 2013 году. То есть в тысячи раз более мощных, чем обычное ново, возникающее при рождении звезды!
На сладкое было подтверждено образование тяжелых химических элементов в результате вспышки: золото, платина, уран и других. Одно золото могло возникнуть до 1,8 массой Земли. Работать у астрономов впереди просто море! Надо разобраться с поведением нейтронных звезд и, например, вычислить скорость гравитации, которая, по некоторым оценкам, может превышать скорость света.
Ну а на нашем канале вы можете посмотреть запись трансляции пресс-конференции об этом историческом событии с комментариями и переводом самого Кирилла Масленикова, пулковского астронома и ведущего QWERTY. Ссылка, конечно же, в описании.
От космической гравитации к земной. Все мы знаем, что Земля не круглая, а имеет форму эллипсоида. Но из-за разности распределения массы в литосфере мы, к тому же, имеем и неравномерную гравитацию.
По всей поверхности Земли, то есть если покрыть всю Землю толстым-толстым слоем воды, остановить ее вращение, убрать погодные условия, создающие течения, то окажется, что толщина этого водяного слоя будет различной. Причем разница может достигать 200 метров. Поверхность такого водяного слоя имеет форму геоида и характеризует форму нашей планеты еще точнее, чем простой эллипсоид.
Одной из аномалий, которую мы можем найти на особых картах, это понижение геоида в Индийском океане, рядом с островом Шри-Ланка, на глубину до минус 106 метров. Совершенно ясно, что в этом месте недостаточно массы, которая бы обеспечила нормальную гравитацию. Геофизики определили, что гравитационная аномалия связана с избытком менее плотного и более легкого вещества, который участвует в конвективных потоках земной мантии.
Плотные и холодные материалы ожидаемо опускаются вниз, а горячие и легкие всплывают. Но почему именно здесь? Обычно такие места оказываются под влиянием мантийных плюмов — горячих потоков, стремящихся вверх. Но рядом с аномалией нет ничего такого. Зато к юго-западу от Шри-Ланки имеется африканский супер-плюм. А исследования показывают, что Индия, отодвигаясь от Африки, направляет часть мантийных потоков от Африки к востоку, как бы оттягивая их как раз к центру аномалии в Индийском океане.
Так изучение конвективных потоков в мантии и движение литосферных плит помогло объяснить крупнейшую гравитационную аномалию. Рядом с Марсом есть группа астероидов, которые вращаются вокруг Солнца по орбите самого Марса. Они называются троянскими астероидами Марса. Такие же троянские астероиды есть у Юпитера и даже у Земли.
Они располагаются в точках Лагранжа L4 или L5, то есть на орбите планеты таким образом, что силы гравитации от планеты и Солнца, а также центробежная сила уравновешивают друг друга. Получается, что относительно такой системы астероиды остаются неподвижными. В точке L5 за 60 градусов до Марса собралось сразу семь астероидов во главе с двухкилометровой «Эврикой», и все они движутся по схожим орбитам.
А это означает, что образовались они каким-то общим для всех способом. Логичным было бы предположение, что их рождение произошло в результате большого БаДабума, а при столкновении или в реках с чем-то еще. Но тогда бы осколки разлетелись гораздо дальше орбиты Марса. Ученые предложили взглянуть на так называемый Я-АРП эффект, названный в честь четырех ученых.
Как он работает? Астероид неправильной формы вращается вокруг своей оси, Солнце греет его бока, и они начинают излучать тепло. Дневная сторона излучает сильнее, чем ночная. Соответственно, это приводит к несбалансированному излучению фотонов и к реактивной тяге. Если тело сферической формы, то оно направлено к центру и, соответственно, может только лишь немного сместить орбиту тела.
А вот в случае с неправильной формой такая тяга замедляет или наоборот, ускоряет вращение тела в зависимости от размера астероида и близости к Солнцу. Ускорение вращения может произойти за период от сотен тысяч до сотен миллионов лет. Исследование показало, что «Эврика» была раскручена до такой степени, что от ее экватора под действием центробежной силы стали отваливаться осколки, которые и стали группой троянцев.
Сейчас «Эврика» вращается со скоростью один оборот за два с половиной часа, и это почти максимальная скорость для этого астероида, чтобы он не развалился. Видимо, от «Эврики» уже все, что могло. К слову об астероидах, на карликовой планете Церера при помощи спектрометра зонда «Дон» были обнаружены органические вещества: метил, метилен, алифатические углеводороды и так далее на площади около тысячи квадратных километров.
На Церере ли вообще много интересного? Высоченные криовулканы и непонятные белые пятна. Компьютерное моделирование показало, что гипотеза о, возможно, внесении органики астероидами и кометами несостоятельна, так как молекулы органических веществ должны либо разрушаться от высоких давлений и температур в случае падения комет, либо оказаться совсем в иных местах Цереры, в тех, куда действительно могут падать астероиды, — они рядом с кратером «Варут», где располагается органика.
Получается, органика возникла на самой Церере, что намекает. Остается разобраться еще с Марсом, Плутоном, Энцеладом, Титаном и другими кометами Чурюмова-Герасименко, на которых тоже были обнаружены следы органики.
Вернемся еще раз к теме половых клеток. Такие искатели и микробиологи разработали технологию, при помощи которой можно получать куриные яйца, богатые бета-интерфероном — это важнейший белок, препарат для лечения вирусных гепатитов и рака. Сейчас его получают либо с помощью генно-модифицированных бактерий, либо химическим путем в нормальных концентрациях. Это реально работающая и очень дорогая штука.
Мы же не говорим о всяких там «Гриппферонах». Как все выглядит? Петухам семенники вводят гены, кодирующие бета-интерферон. Генномодифицированная сперма оплодотворяет куриные яйца, и получается первое поколение петухов, у которых генетическое изменение заложено от рождения. Они шприцом, в дальнейшем как и заведено природой, получают новую породу кур, яйцах которых идет синтез бета-интерферона. Белка есть город и породы, богатые бета-интерфероном, и хотя конкретные показатели не сообщаются, в планах у исследователей довести содержание интерферона в яйце до 100 миллиграммов.
В настоящее время под наблюдением находятся три курицы, несущие золотые яйца. Кстати, в США в продажу поступают генно-модифицированные яблоки, которые можно реализовывать дольками. Они не будут покрываться коричневым налетом на срезе в течение трех недель. Инженеры отключили у яблок ген, связанный с выработкой полифенолоксидазы — фермента, заставляющего фрукты темнеть на воздухе.
Как ни странно, наклейки «Гермиона» на фрукты не будет. Компания-разработчик считает, что люди крайне ленивы. С чего бы это? Поэтому продажи яблок в дольках товарного вида, которые не нужно резать и избавляться от косточек, увеличат их продажи.
Ну что ж, на этом сегодня все! Большое спасибо за просмотр. Ставьте лайк, если вам понравилось, делитесь с друзьями, если есть что обсудить, и не забывайте подписываться на канал. И до скорых встреч! Пока! [музыка]