Голое ядро звезды. Самое древнее свидетельство жизни. Новый изотоп натрия. Новости QWERTY №237
Из этого ролика вы узнаете, как сохранилась одна из самых известных мумий, как разглядеть ядро звезды, сколько лет самым древним свидетельствам жизни, сколько нейтронов может вместить ядро натрия и как закрученный звук колеблет воду.
[музыка]
Всем привет! Вы смотрите научно-популярный канал QWERTY. Меня зовут Владимир. Маленькое предупреждение: если вам не нравятся мумии, если вас пугает их внешний вид, то перелистните чуть-чуть дальше на следующую новость.
Наверняка вы слышали об этой ледяном человеке — это мумия возрастом порядка 5300 лет, которую обнаружили в 91 году в Царских Альпах, вмороженную в лёд. Этот человек погиб от стрелы в горах на высоте в 3 километра, а при нем находился набор оружия, вещей и одежды. Мумия сохранилась превосходно, и ученые считали, что это все благодаря тому, что она постоянно находилась в уютной расщелине в ледяных оковах.
Однако последние исследования, например, климата и в особенности, относящиеся к предметам их состоянию, показали, что эти предметы перемещались. В итоге ученые решили, что за последние 5 тысяч лет был промежуток в полторы тысячи лет, во время которого тело Этцы неоднократно выходило из-под льда и замерзало обратно. Да и в расщелину попала сверху уже сталами водами, которые за одну часть предметов поломали. Несмотря на это, холодная горная атмосфера все же не позволила испортиться органики.
Мог ли думать это в свое время, что он станет источником удивительных открытий и что они будут рассказывать в выпуске самых интересных новостей науки за предыдущую неделю, который стартует прямо сейчас? Как обычно все ссылки на источники и подробности будут в описании.
Что для вас звезда? Для меня это объект, который моментально, всего лишь при взгляде на небо, указывает мне на место человека в этой Вселенной. Но это лирика. Для астрономов это объект, который имеет достаточно сложную структуру, включающую в себя внешнюю оболочку и ядро. Иногда внешняя оболочка отсутствует — это характерно для некоторых карликов и звезд Вольфа Рае, массивных горячих звезд, находящихся на поздних стадиях эволюции, уже растративших свою оболочку, израсходовавших водород и сжигающих гелий.
Но крупную звезду, которая все еще может сжигать водород, то есть осуществлять ядерные реакции его слияния и при этом не имеет оболочки, астрономы не видели никогда. И вот в объективы их инструментов вплыла гамма-голубя. Голубя — это созвездие в Южном полушарии, поэтому неудивительно, что вы его не очень хорошо знаете. Ранее эту звезду считали пульсирующей звездой, но оказалось, что это не так.
Во-первых, по температуре ее поверхности, которая составляет 15 тысяч кельвинов, и по массе этого объекта. Во-вторых, по содержанию рода гелия, углерода и кислорода — это массивная звезда, которая генерирует энергию за счет сжигания водорода в присутствии катализаторов азота, кислорода и углерода. Сложив один плюс один, астрономы поняли, что перед ними не просто звезда, а звезда без оболочки — голое ядро.
Голая и пульсирующее ядро. Когда-то масса этой звезды составляла 12 солнечных, но рядом расположившаяся не крупная звезда способствовала тому, что внешняя оболочка гаммы голубя оказалась полностью сорвана, оставив от нее лишь ядро массой около пяти солнечных. Для астрономов это уникальный объект, поскольку обычно время перехода от оголенного ядра до белого карлика всего около нескольких тысяч лет — это ничтожная доля времени жизни звезды. Поэтому наблюдать такой объект напрямую — это большая удача и возможность провести множество исследований.
50 миллионов лет — это много или мало? Смотря для чего. Когда-то жизнь на Земле выглядела не самым презентабельным образом: она была сконцентрирована в бактериальных м подробках. Вот таких тонких пленках. Само собой, никакие останки бактерий не могли сохраниться за миллиарды лет, поэтому историю приходится читать, потому как эти бактерии изменили окружающую среду через известковые отложения, оставленные изотопом углерода и тому подобное.
Останки бактериальных м подробках — это вот такие каменные, называемые стратолитами. Самые древние стратолиты были обнаружены в Западной Австралии, их возраст оценивается в 3 миллиарда 430 миллионов лет. Но мы-то с вами знаем, что жизнь на Земле возникла задолго до этого — миллионов за 300, а то и за 700. Поэтому и важно находить все более древние стратолиты. Собственно, там же, в Западной Австралии, в Кротоне Пилбара, нашли еще более древнюю каменную подстилку, она старше предыдущей на целых 50 миллионов лет.
Само собой, следов органики там не было, однако микроструктура неоднозначно указывала на их биологическую природу. Например, миниатюрные куполы, которые похожи на блистера таблеток, появились предположительно тогда, когда бактерии пытались тянуться вверх к свету из-за того, что обрели фотосинтез. Также в окаменелостях присутствуют столбчатые структуры, которые формируются из минеральных отложений вдоль клеток микроорганизмов. Такие же структуры присутствуют и в современных стоматолитах.
Надеемся, что последующие исследования не опровергнут это открытие — 3 миллиарда 480 миллионов лет, самые древние свидетельства жизни. Разве это не удивительно? Хотя, конечно, надо думать, что следы самого первого живого организма, предка всех организмов на Земле, мы, наверное, все-таки не сможем найти.
Натрий известен в основном в качестве составляющей поваренной соли. В него в обычном состоянии 12 нейтронов и 11 протонов. Стабильный изотоп натрия — это натрий 23. Как оказалось, в ядро натрия можно втиснуть в 2,5 раза больше нейтронов — 28 штук при всё том же количестве протонов — натрий 39. Это настолько жирный изотоп, что не каждая теоретическая модель его вообще допускала.
Тут нужно отметить, что количество созданных на японском циклотроне изотопов натрия 39, а именно там их и получили, очень мало. Их добывали, бомбардируя бериллиевую мишень ядрами кальция 48. Но суть не в этом. Там, на этом циклотроне, три года назад обнаружили следы изотопов натрия 39, и с тех пор пытались его воспроизвести, и у них наконец это получилось.
Так что суть в том, что это возможно предсказать, какие комбинации протонов и нейтронов смогут объединиться в ядро. Сложно удерживаются все вместе, они благодаря частицам пионам. Квантовая механика любит, когда нейтронов и протонов в ядре, но положительно заряженные протоны отталкиваются друг от друга, поэтому баланс смещается не в их пользу. Да и до конца рассчитать все ядерные силы у физиков пока не получается.
Так вот, существует некая граница стабильности изотопов — протонная и нейтронная, так называемые дрифтлайны. Это если очень грубо говорить, сколько нейтронов или протонов можно впихнуть в ядро того или иного элемента. Для первых элементов таблицы Менделеева определить нейтронную границу стабильности уже получилось. Например, для кислорода ничего крупнее 24 не существует — определили эту границу для фтора и для неона. И вот сейчас её немного перенесли, и для натрия не определили, а перенесли.
Она еще не окончательно, но её важность заключается в следующем: она помогает рассчитать те силы и эффекты, которые управляют строением ядер и уточнить теории ядерных взаимодействий. Помните наши ролики про то, что свет можно закрутить, то есть создать волну с ненулевым орбитальным моментом? Такие волны можно создавать и для нейтронов и для материи в целом, а с недавних пор — и для звука, для акустических волн, распространяющихся в конденсированной среде.
Это даже сложнее, чем для света. Твистенты, шаут — звуковые закрученные волны вполне могут найти применение в акустических пинцетах, аналогах оптических пинцетов. Генерировать их, как выяснили совсем недавно, в феврале этого года, можно достаточно просто при помощи вот такого устройства — трубки с вырезом пилообразным профилем.
Но эта идея нашла свое дальнейшее развитие, ведь просто назревал вопрос: а что будет, если передавать закрученные упругие звуковые волны на волны давления в жидкости? Зачем? Подождите. Звуковые закрученные волны генерировали при помощи полутораметровой трубки с вырезом и пьезоэлектрического диска. Открытый конец трубки погружали в бассейн с водой, а создаваемые возмущения считывали при помощи гидрофона, который создавал карту распределения давления в воде.
Компьютерная симуляция сверху почти совпала с реальной картой распределения давления снизу, что подтвердило успешность эксперимента. Маленькие несимметричности, скорее всего, были связаны с огрехами фрезерования выреза на трубе. Физики говорят, что эта картина отражает распад трехзарядного вихря на три однозарядных.
А теперь ответ на вопрос: зачем? Во-первых, это упрощение работы с акустическими пинцетами, потому что такое устройство может заменять целое кольцо, целый массив динамиков, создающих тот же закрученный звук. А во-вторых, это неплохой способ диагностики труб на дефекты, потому что любые трещины в трубах будут влиять на итоговую картинку, и их можно будет найти лучше.
Новостью предыдущего выпуска вы признали новость про то, что учёные впервые смогли модифицировать иммунные клетки при помощи Крис, не удалив, а добавив им нужные гены. После этого иммунные клетки обрели рецепторы, нацеленные на виды рака, свойственные конкретному пациенту. А значит, смогли более успешно атаковать раковые клетки.
Добавим, что при терапии наблюдались определенные побочные эффекты. Во-первых, сопровождающие химиотерапию, которую назначили пациентам, чтобы обновленные иммунные клетки могли прижиться, а во-вторых, наблюдалось редактирование не тех генов, которые были нужны для улучшения таклеток, то есть нецелевое редактирование, хотя и не в крупных масштабах, не вызывающих онкогенных мутаций. Но для проверки именно этого момента все же нужно чуть больше времени.
Ну что ж, а на этом на сегодня все. Большое спасибо вам за просмотр! Не будет очень приятно, если вы поставите лайк этому видео, поделитесь со своими друзьями, подпишитесь на канал, если этого еще не сделали. А если сделали, то щелкните колокольчик. Как обычно, проголосовать за самую интересную новость выпуска можно в нашем Telegram-канале, и все ссылки у нас в описании. И до скорых встреч! Пока!
[музыка]