Открытия в космосе. Поразительные космические открытия этого года

Заканчивается очередной год, и пришло время в очередной раз присесть, сложить руки, глубоко вздохнуть и посмотреть на некоторые из заголовков научных статей, на которые мы, возможно, ранее не обращали внимания. Ученые постоянно создают какие-то новые разработки в различных областях, таких как нанотехнологии, генная терапия или квантовая физика, и это всегда открывает новые горизонты.

Заголовки научных статей все больше напоминают названия рассказов из научно-фантастических журналов. Учитывая то, что нам принес 2017 год, остается только с нетерпением дожидаться, что принесет новый, 2018-й.

Спонсор поста: http://www.esmedia.ru/plazma.php : Аренда плазменных панелей. Недорого.
Источник: muz4in.net

Ученые создали темпоральные кристаллы, для которых не действуют законы симметрии времени

Согласно первому закону термодинамики, создание вечного двигателя, который будет работать без дополнительного источника энергии, невозможно. Однако в начале этого года физикам удалось создать конструкции, называемые темпоральными кристаллами, которые ставят этот тезис под сомнение.

Темпоральные кристаллы выступают в качестве первых реальных примеров нового состояния материи, называемого «неравновесным», в котором атомы имеют переменную температуру и никогда не находятся в тепловом равновесии друг с другом. Темпоральные кристаллы имеют атомную структуру, которая повторяется не только в пространстве, но и во времени, что позволяет им поддерживать постоянные колебания без получения энергии. Это происходит даже в стационарном состоянии, которое является самым низшим энергетическим состоянием, когда движение теоретически невозможно, поскольку оно требует затрат энергии.

Так что же, кристаллы времени нарушают законы физики? Строго говоря, нет. Закон сохранения энергии работает только в системах с симметрией во времени, которая подразумевает, что законы физики одинаковы везде и всегда. Однако темпоральные кристаллы нарушают законы симметрии времени и пространства. И не только они. Магниты тоже иногда считаются природными асимметричными объектами, потому что у них есть северный и южный полюса.

Еще одна причина, по которой темпоральные кристаллы не нарушают законов термодинамики, заключается в том, что они не полностью изолированы. Иногда их нужно «подталкивать» - то есть давать внешний импульс, после получения которого они уже начнут менять свои состояния снова и снова. Возможно, что в будущем эти кристаллы найдут широкое применение в области передачи и хранения информации в квантовых системах. Они могут сыграть решающую роль в квантовых вычислениях.

«Живые» крылья стрекозы

В энциклопедии Merriam-Webster говорится, что крыло - это подвижный придаток из перьев или мембраны, используемый птицами, насекомыми и летучими мышами для полета. Оно не должно быть живым, но энтомологи из Кильского университета в Германии сделали несколько потрясающих открытий, которые говорят об обратном - по крайней мере относительно некоторых стрекоз.

Насекомые дышат с помощью трахейной системы. Воздух проникает в организм через отверстия, называемые дыхальцами. Затем он проходит через сложную сеть трахей, которые доставляют воздух ко всем клеткам тела. Однако сами крылья состоят почти полностью из мертвой ткани, которая высыхает и становится полупрозрачной либо покрывается цветными узорами. Области мертвой ткани пронизывают прожилки, и это единственные компоненты крыла, являющиеся частью дыхательной системы.

Однако когда энтомолог Рейнер Гильермо Феррейра посмотрел на крыло самца стрекозы Zenithoptera через электронный микроскоп, он увидел крошечные ветвистые трахейные трубки. Это был первый случай, когда нечто подобное было замечено в крыле насекомого. Для определения того, является ли эта физиологическая особенность свойственной только этому виду или, возможно, встречается и у других стрекоз или даже у других насекомых, потребуется много исследований. Возможно даже, что это единичная мутация. Наличие обильных запасов кислорода может объяснить яркие сложные синие узоры, свойственные крыльям стрекозы Zenithoptera, которые не содержат синего пигмента.

Древний клещ с кровью динозавра внутри

Конечно, это заставило людей сразу подумать о сценарии из «Парка юрского периода» и о возможности использования крови, чтобы воссоздать динозавров. К сожалению, в ближайшее время этого не случится, потому что извлечь образцы ДНК из найденных кусочков янтаря невозможно. Дискуссии о том, как долго может продержаться молекула ДНК, все еще не окончены, но даже по самым оптимистичным оценкам и в самых оптимальных условиях срок их жизни не более нескольких миллионов лет.

Но, хотя клещ, названный Deinocrotondraculi («Ужасный Дракула»), и не помог восстановить динозавров, он все равно остается крайне необычной находкой. Теперь мы знаем не только то, что у пернатых динозавров водились древние клещи, но и то, что они заражали даже гнезда динозавров.

Модификация генов взрослого человека

На сегодняшний день вершиной генной терапии являются «короткие палиндромные повторы, регулярно расположенные группами», или CRISPR (от английского clustered regularly interspaced short palindromic repeats). Семейство последовательностей ДНК, которые в настоящее время составляют основу технологии CRISPR-Cas9, теоретически может навсегда изменить ДНК человека.

В 2017 году генная инженерия сделала решительный рывок вперед - после того как команда из Протеомического исследовательского центра в Пекине объявила, что успешно использовала CRISPR-Cas9 для устранения болезнетворных мутаций жизнеспособных человеческих эмбрионов. Другая команда, из лондонского Института Фрэнсиса Крика, прошла противоположный путь и впервые использовала эту технологию для преднамеренного создания мутаций в человеческих эмбрионах. В частности, они «отключили» ген, способствующий развитию эмбрионов в бластоцисты.

Исследования показали, что технология CRISPR-Cas9 работает - и довольно успешно. Однако это вызвало активные этические дебаты о том, насколько далеко можно заходить в использовании этой технологии. Теоретически это может привести к «дизайнерским детям», которые могут обладать интеллектуальными, спортивными и физическими характеристиками в соответствии с характеристиками, заданными родителями.

Отбросив этику в сторону, в ноябре этого года исследования зашли еще дальше, когда CRISPR-Cas9 впервые испытали на взрослом человеке. 44-летний Брэд Мадду из Калифорнии страдает синдромом Хантера, неизлечимой болезнью, которая в конечном итоге может привести его к инвалидному креслу. Ему вводили миллиарды копий корректирующего гена. Пройдет несколько месяцев, прежде чем можно будет определить, оказалась ли процедура успешной.

Что было раньше - губка или гребневики?

Новый научный отчет, который был опубликован в 2017 году, должен раз и навсегда положить конец давней дискуссии о происхождении животных. Согласно исследованию, губки являются «сестрами» всех животных в мире. Это связано с тем, что губки были первой группой, которая отделилась в процессе эволюции от примитивного общего предка всех животных. Это произошло примерно 750 миллионов лет назад.

Ранее велись горячие дебаты, которые сводились к двум основным кандидатам: вышеупомянутым губкам и морским беспозвоночным под названием гребневики. В то время как губки - простейшие существа, которые сидят на дне океана и питаются, пропуская и отфильтровывая воду через свой организм, гребневики более сложные. Они напоминают медузу, способны двигаться в воде, могут создавать световые узоры и имеют простейшую нервную систему. Вопрос о том, кто из них был первым, - это вопрос о том, как выглядел наш общий предок. Это считается важнейшим моментом в отслеживании истории нашей эволюции.

Хотя результаты исследования смело провозглашают, что вопрос урегулирован, всего за несколько месяцев до этого было опубликовано другое исследование, в котором говорилось, что нашими эволюционными «сестрами» являются гребневики. Следовательно, еще слишком рано говорить о том, что последние результаты можно считать достаточно надежными, чтобы подавить любые сомнения.

Еноты прошли древний тест на интеллект

В шестом веке до нашей эры древнегреческий писатель Эзоп написал или же насобирал множество басен, которые в наше время известны как «Басни Эзопа». Среди них была басня под названием «Ворона и кувшин», в которой описывается, как хотевшая пить ворона бросала в кувшин камешки, чтобы поднять уровень воды и наконец напиться.

Несколько тысяч лет спустя ученые поняли, что эта басня описывает хороший способ тестирования интеллекта животных. Эксперименты показали, что подопытные животные понимали причину и следствие. Вороны, как и их сородичи, грачи и сойки, подтвердили истинность басни. Обезьяны также прошли этот тест, кроме того, в этом году к списку добавились и еноты.

Во время теста по басне Эзопа восемь енотов получили емкости с водой, на поверхности которой плавал зефир. Уровень воды был слишком низким, чтобы его достать. Двое из испытуемых успешно набросали в емкость камней, чтобы поднять уровень воды и получить желаемое.

Другие подопытные нашли свои собственные креативные решения, которых исследователи никак не ожидали. Один из енотов, вместо того, чтобы бросать в емкость камни, взобрался на емкость и начал раскачиваться на ней из стороны в сторону, пока не опрокинул. В другом тесте, с использованием вместо камней плавающих и тонущих шариков, эксперты надеялись, что еноты будут использовать тонущие шарики и отбрасывать плавающие. Вместо этого некоторые животные стали многократно окунать в воду плавающий шарик, пока поднявшаяся волна не прибила кусочки зефира к борту, что облегчило их извлечение.

Физики создали первый топологический лазер

Физики из Калифорнийского университета в Сан-Диего утверждают, что создали новый тип лазера - «топологический», луч которого может принимать любую сложную форму без рассеивания света. Устройство работает на основе концепции топологических изоляторов (материалов, которые внутри своего объема являются диэлектриками, но проводят ток по поверхности), которая получила Нобелевскую премию по физике в 2016 году.

Обычно в лазерах для усиления света используются кольцевые резонаторы. Они более эффективны, чем резонаторы с острыми углами. Однако на этот раз исследовательская группа создала топологическую полость с использованием фотонного кристалла в качестве зеркала. В частности, были использованы два фотонных кристалла с различными топологиями, один из которых являлся звездообразной ячейкой в квадратной решетке, а другой - треугольной решеткой с цилиндрическими воздушными отверстиями. Член команды Бубакар Канте сравнил их с бубликом и кренделем: хотя они оба - хлеб с отверстиями, различное количество отверстий делает их различными.

Как только кристаллы попадают в нужное место, луч принимает желаемую форму. Управляется эта система с помощью магнитного поля. Оно позволяет менять направление, в котором излучается свет, тем самым создавая световой поток. Непосредственное практическое применение этого способно увеличить скорость оптической связи. Однако в перспективе это рассматривается как шаг вперед в создании оптических компьютеров.

Ученые открыли экситониум

Физики всего мира с большим энтузиазмом отнеслись к открытию новой формы материи, названной экситониум. Эта форма представляет собой конденсат из квазичастиц, экситонов, которые являются связанным состоянием свободного электрона и электронной дырки, которая образовывается в результате того, что молекула потеряла электрон. Более того, физик-теоретик из Гарварда Берт Гальперин предсказал существование экситониума еще в 1960-х годах, и с тех пор ученые пытались доказать его правоту (или ошибку).

Подобно многим крупным научным открытиям, и в этом открытии была изрядная доля случайности. Команда исследователей из Университета штата Иллинойс, которая обнаружила экситониум, на самом деле осваивала новую технологию, называемую спектроскопией потерь энергии в электронном потоке (M-EELS), - созданную специально для идентификации экситонов. Однако открытие состоялось, когда исследователи проводили всего лишь калибровочные тесты. Один член команды вошел в комнату, пока все остальные смотрели на экраны. Они сказали, что зафиксировали «легкий плазмон», предшественник экситонной конденсации.

Руководитель исследования профессор Питер Аббамонт сравнил это открытие с бозоном Хиггса - оно не будет иметь непосредственного использования в реальной жизни, но показывает, что наше нынешнее понимание квантовой механики находится на правильном пути.

Ученые создали нанороботов, которые убивают рак

Исследователи из Университета Дарема утверждают, что создали нанороботов, которые способны выявить раковые клетки и убить их всего за 60 секунд. В ходе увенчавшегося успехом испытания, проведенного в университете, крошечным роботам потребовалось от одной до трех минут, чтобы проникнуть через наружную мембрану в раковую клетку простаты и немедленно уничтожить ее.

Нанороботы в 50 000 раз меньше диаметра человеческого волоса. Они активируются светом и вращаются со скоростью от двух до трех миллионов оборотов в секунду, чтобы получить возможность проникнуть через оболочку клетки. Когда они достигают своей цели, то могут либо уничтожить ее, либо внедрить в нее полезный терапевтический агент.

До сих пор нанороботы испытывались только на отдельных клетках, но обнадеживающие результаты побудили ученых перейти к опытам на микроорганизмах и мелких рыбешках. Дальнейшая цель - перейти к грызунам, а затем и к людям.

Межзвездный астероид может быть инопланетным космическим аппаратом

Прошла всего пара месяцев с тех пор, как астрономы радостно объявили об открытии первого межзвездного объекта, пролетающего через Солнечную систему, астероида под названием Оумуамуа. С тех пор они наблюдали много странных вещей, происходивших с этим небесным телом. Иногда оно вело себя так необычно, что ученые считают - объект может оказаться космическим кораблем инопланетян.

Прежде всего настораживает его форма. Оумуамуа имеет форму сигары с отношением длины к диаметру как десять к одному, чего ни разу не видели ни в одном из наблюдаемых астероидов. Сначала ученые подумали, что это комета, но затем поняли, что это не так, потому что объект не оставлял за собой хвоста по мере приближения к Солнцу. Более того, некоторые эксперты утверждают, что скорость вращения объекта должна была развалить любой нормальный астероид. Складывается впечатление, что он был специально создан для межзвездных путешествий.

Но если он создан искусственно, то что это может быть? Одни говорят, что это инопланетный зонд, другие считают, что это может быть космический корабль, двигатели которого пришли в неисправность, и теперь он плывет через космос. В любом случае участники таких программ, как SETI и BreakthroughListen, считают, что Оумуамуа требует дальнейшего исследования, поэтому нацеливают на него свои телескопы и прослушивают любые радиосигналы.

Пока гипотеза об инопланетянах никак не подтвердилась, первоначальные наблюдения SETI ни к чему не привели. Многие исследователи по-прежнему пессимистично оценивают шансы, что объект может быть создан инопланетянами, но в любом случае исследования будут продолжены.

9:31 30/12/2017

0 👁 553

Для астрономов 2017 год начинался и заканчивался пресс-конференциями об открытии новых .

В этом году ученые и инженеры …

…Нашли возможно обитаемые планеты в далекой-далекой галактике

22 февраля - на конференции NASA астрономы сообщили, что вокруг TRAPPIST-1 открыто семь размером с , три из которых находятся в .

…Открыли новую эру в ракетостроении

30 марта компания Илона Маска SpaceX успешно осуществила запуск , первая ступень которой уже побывала в космосе. Эра многоразовых носителей перестала быть фантазией.

Об открытии гравитационных волн, образовавшихся в результате слияния двух , было объявлено в феврале 2016 года. Гравитационные волны - изменения гравитационного поля, которые искажают пространство и время вокруг себя - были предсказаны почти еще сто лет назад, но зафиксированы лишь в 2015 году.

А в середине октября исследователи сообщили, что им впервые удалось зарегистрировать гравитационные волны от слияния двух . Волны были зафиксированы детекторами LIGO в США и итальянской .

По данным исследователей, в результате подобных слияний во появляются такие элементы, как платина и золото. Открытие было сделано еще 17 августа. Два детектора в США зарегистрировали гравитационный сигнал GW170817. Слияние произошло в NGC4993, которая находится на расстоянии около 130 млн световых лет от Земли в .

… Доказали, что мы больше не рекордсмены

В середине декабря NASA объявило, что впервые звездная система с таким же количеством планет, как наша Солнечная система, была обнаружена в глубоком космосе.

Новое открытие было сделано командой, которая работала на . При этом астрономы использовали методы машинного обучения от Google. По словам разработчика искусственного интелекта Кристофера Шеле, старшего инженера-программиста Google AI, нейронная сеть просеивала данные Kepler и помогла обнаружить слабые транзитные сигналы от ранее пропущенной восьмой планеты, которая вращается вокруг звезды Kepler-90, в .

“Впервые с тех пор, как наши предки обнаружили планеты Солнечной системы тысячи лет назад, мы знаем наверняка, что наша солнечная система не является единственным рекордсменом по количеству планет. Звездная система Kepler-90, это как мини-версия нашей Солнечной системы. У вас есть маленькие планеты внутри и большие планеты снаружи, но все располагается гораздо ближе”, – сказал астроном Эндрю Вандербург.

Планета Kepler-90i примерно на 30 процентов больше Земли. Kepler-90i настолько близка к своей звезде, что, ее средняя температура поверхности, как полагают, превышает 425 градусов по Цельсию, то есть, она находится на одном уровне с Меркурием. При этом самая дальняя планета звезды Kepler-90, под названием Kepler-90h, удаленная на такое же расстояние от своей звезды, как Земля от Солнца.

Фото: twitter/S paceX ‏ @SpaceX

В 2017 году мир стал ближе к научно-фантастическому будущему, начиная с регенерации человеческих клеток для выращивания органов и заканчивая созданием 51-кубитного квантового компьютера - и это год еще не закончился.

Вот 9 самых значимых открытий за последние 8 месяцев, согласно Hightech .

1. «Отредактирован» человеческий эмбрион

27 июля в Портленде, штат Орегон, ученые добились значительного прорыва в технологии генного редактирования. Воспользовавшись CRISPR, они успешно удалили у человеческого эмбриона ген, связанный с сердечными заболеваниями.

2. Создан металлический водород

27 января впервые в науке ученые создали металлический водород, применив почти пять миллионов атмосфер давления к жидкому водороду. В своем металлическом состоянии водород может действовать как настоящий сверхпроводник, технология совершит революцию во многих областях - от хранения энергии до ракетостроения.

3. Обнаружена планета, на которой можно жить

19 апреля ученые из Европейской организации астрономических исследований нашли лучшую планету для внеземной жизни. LHS 1140b была обнаружена в обитаемой зоне тусклой звезды в 40 световых годах от Земли.

4. CRISPR отредактировал гены внутри человеческого тела

Фото: National Institute of Allergy and Infectious Diseases, National Institutes of Health

1 июня ученые впервые применили технологию генного редактирования CRISPR (наиболее доступную технику редактирования генов) в человеческом теле. Новое исследование было направлено на удаление вируса папилломы человека (ВПЧ) у 60 женщин, путем применения геля, содержащего необходимое кодирование ДНК для шейки матки, чтобы отключить механизм роста опухоли.

5. Новые технологии позволят выращивать органы

Фото: Wake Forest Baptist Medical Center

1 мая были сделаны успехи в области регенеративной медицины. Институт регенеративной медицины Wake Forest в настоящее время возглавляет проекты по выращиванию человеческих органов и тканей. Открытия его исследователей могут помочь в восстановлении повреждений нервов и даже вырастить целые конечности и внутренние органы.

6. Google научил ИИ адаптироваться к сложной среде

11 июля подразделение Google по искусственному интеллекту DeepMind опубликовало статью, иллюстрирующую, как его специалисты обучают ИИ-алгоритмы адаптироваться к сложной и меняющейся среде.

7. SpaceX повторно запустила «отработанную» ракету

30 марта SpaceX успешно запустила на орбиту и посадила уже использовавшийся ракетоноситель Falcon 9. Этот прорыв еще больше увеличил доступность космических запусков - экономия более $18 млн за каждый пуск.

8. Создана искусственная матка

Наука не стоит на месте.

Каждый год ученые делают десятки новых открытий, изменяя представление окружающих о, казалось бы, привычных вещах. А некоторые открытия и вовсе делают доступными невиданные ранее горизонты.

Вот и сейчас речь как раз о таких, каждое из которых было сделано в уходящем году.

1. Взрыв, который «видно» за сто миллионов световых лет

Открытие, которое поставили на первое место по важности в 2017 году почти все крупные научные издания, в том числе популярные журналы Nature и Science. Речь о фиксации гравитационной волны, появившейся в результате слияния двух нейтронных звезд. Явление было зафиксировано на оборудовании LIGO в США и Virgo в Италии 17 августа 2017 года.

Столкновение звезд случилось примерно на 130 млн св.л от Земли в созвездии Гидры. Зафиксировано колоссальное явление было не только в гравитационных волнах, но также и в радиоволнах. Важность открытия заключается в том, что теперь опыт фиксации ученые смогут применить и к другим автономическим явлениям. Ранее удавалось делать тоже самое только с черными дырами.

2. «Интернет», который невозможно хакнуть

В июне 2017 года была осуществлена первая сверхдальняя квантовая телепортация. Открытие сделали китайские ученые, которые смогли передать поляризацию фотона с Земли на спутник, а затем еще несколько раз успешно повторили проделанное. Максимальная дальность передачи составила 1400 км. Важность достижения заключается в том, что в ближайшему будущем квантовая телепортация может помочь создать принципиально новые технологии связи, в том числе так называемый «квантовый интернет».

3. Айсберг, который мы заслужили

В июле уходящего года от ледника за номер-названием Ларсен С откололась огромная глыба льда, айсберг А-68А, который сразу же вошел в топ-10 по величине наблюдаемых айсбергов при помощи спутников. Глыба льда оказалась в океане. Ее площадь составляет 6 тысяч квадратных километров. Для сравнения, площадь европейских городов с населением в 1.5-2.5 млн жителей в среднем составляет 350-400 квадратных километров.

В результате откола площадь ледника Ларсен С сократилась на 12 процентов. Толщина отколовшегося айсберга составляет (в среднем) 190 метров, а в некоторых местах достигает 210 метров. Высота над поверхностью воды – 30 метров. Масса – порядка триллиона тонн. Объем льдины превышает 1155 кубических километров. Ученые проверили, мамонтят на айсберге нет.

4. Самый древний человек

До недавнего времени было принято считать, что первые люди появились в Африке. Произошло это примерно 200 тысяч лет тому назад. Однако в этом году выяснилось, что старейшие люди, а именно Homo sapiens, появились 300 тысяч лет тому назад. Установить это удалось благодаря изучению черепа, который был найден учеными еще в 1961 году в Марокко. Тогда его приняли за череп неандертальца. Тем не менее, найденные черепа несколько отличаются от черепов современного человека.

5. Самый далекий гость Солнечной системы

О том, что Солнечную систему могут посетить космические тела из других уголков космоса, ученые догадывались всегда. Однако на протяжении всего времени наблюдения небесных сфер все это оставалось не более, чем теорией. Изменилось это только в 2017 году, когда астрономы действительно смогли зарегистрировать прибытие одного такого «пришельца». Им стал огромный астероид. Обнаружил его гавайский телескоп Pan-STARRS. Назвали небесное тело Оумуамуа, что в переводе с гавайского означает «разведчик».

Оумуамуа имеет достаточно необычную форму, он похож на сигару. Его длина составляет около 400 метров. Примерная плотность тела – 6 тысяч кг на кубометр. Это в 6 раз плотнее воды. Скорость движения тела составляет 26 км\с. Идет он по незамкнутой гиперболической орбите.

6. Ножницы для ДНК

Уходящий год принес и самые эффективные ножницы для ДНК - CRISPR-Cas9 - инструмент, который позволяет вносить изменения в код направленно с высочайшей точностью и без ошибок. В этом году ножницы показали свою эффективность уже несколько раз. Создателям CRISPR-Cas9 пророчат Нобелевскую премию.

Именно с помощью этого инструмента ученым удалось в уходящем году вырезать ген с мутацией у жизнеспособного человеческого эмбриона. Удалена была опасная мутация, которая вызывает заболевание сердца, встречающееся у одного из 500 человек. Эксперимент был успешным в 42 из 58 случаев. Важно, что ученым удалось доказать безопасность техники. Использование CRISPR-Cas9 не принесло эмбрион новых опасных мутаций.

7. Корректор ошибок ДНК

Несмотря на все указанное выше, генетические ножницы CRISPR-Cas9 не идеальны. Главная их проблема в том, что после использования ученым приходится «склеивать» ДНК, что может стать причиной непредвиденных последствий. Коллектив биологов под руководством доктора Дэвида Лю в 2017 году создал другую технику, позволяющую вносить коррективы в ДНК не разрезая их. Она позволяет менять ошибочные образования, а не вырезать их. Ученым удалось создать фермент, который может заменять и изменять 2 из 4 элементов ДНК. В этом же году китайские ученые смогли успешно провести замену опасной мутации у эмбриона человека.

Наука не стоит на месте. Каждый год ученые делают десятки новых открытий, изменяя представление окружающих о, казалось бы, привычных вещах. А некоторые открытия и вовсе делают доступными невиданные ранее горизонты. Вот и сейчас речь как раз о таких, каждое из которых было сделано в уходящем году.