Новости науки: 10 событий августа
«Прошлое и настоящее — наши средства, только будущее — наша цель», — заметил Блез Паскаль, французский математик, механик, физик, литератор, философ и теолог. Судя по всему, этим принципом руководствуются в своей работе и современные ученые. Ведь их цель — открыть то, что в будущем непременно пригодится человечеству. Об исследователях августа и их открытиях — в нашей традиционной подборке новостей.
Моделируем собственное будущее
Однако непросто нынче думать о своем профессиональном будущем, опираясь лишь на информацию о прошлом и настоящем. Современный рынок труда постоянно меняется и требует от кандидатов непрерывного повышения своего образовательного уровня. Помочь тем, кто пока не определился с будущей профессией, решили ученые Московского городского педагогического университета (МГПУ). Они разработали специальную технологию под названием метод «форсайт-сторителлинг». Он предполагает не столько определение конкретных целей, которые нужно достичь, сколько поиск ценностей в будущем, к которым стоит стремиться. На нулевом этапе работы формулируется цель. На первом — оцениваются текущие возможности и варианты развития событий. На втором надо ответить на вопросы: «Что я ощущаю как важное? Что я хотел бы прожить?» На третьем этапе, зная варианты, ресурсы и ценности, человек должен понять, какие из этих возможностей соответствуют его характеру и убеждениям. В финале конкретизируется картина будущего.
«Индивидуальный форсайт-сторителлинг позволяет увидеть новые возможности, которые остались бы незамеченными при традиционных методах планирования будущего. Для увеличения устойчивости в период пандемии или лучшего проектирования своих учебных и карьерных перспектив участникам нужны не только новые знания и навыки, но и лучшее понимание своих ресурсов и особенностей», — отметила Елена Нехорошева, заведующая лабораторией городского благополучия и здоровья МГПУ.
Убить вирус трением
Человечество давным-давно знает, как мыть руки, чтобы смывать с них вирусы и бактерии. Но до сих пор не было проведено ни одного исследования, которое рассматривало бы этот процесс с точки зрения физики. И вот ученые из американской компании Hammond Consulting Limited, наконец, построили математическую модель механики жидкости.
«По сути, сила потока — это характеристика сил, действующих на частицы. Оценивая силу потока, вы сможете понять, как движутся частицы, и выяснить, удаляются ли они», — говорит Пол Хаммонд, автор исследования.
Исследователи использовали теорию смазки, известную в гидродинамике, а также проследили за взаимодействием двух волнистых поверхностей (рук), двигающихся в двух измерениях относительно друг друга. Между руками была тонкая пленка жидкости. Выяснилось, что мельчайшие частицы (вирусы и бактерии) попадают в микроскопические углубления на коже. И вымываются лишь при активном трении влажных ладоней друг о друга. И то лишь через 20 секунд после начала процесса. Но здесь нужна помощь еще одного элемента — потока воды, энергия которого должна быть достаточно высокой, иначе частички останутся на руках. Так что мойте руки долго, с мылом и под напором воды!
Холодное на горячем
Появилась еще одна гипотеза, объясняющая, почему ледник Туэйтса, один из крупнейших ледников Антарктиды, стремительно тает. С каждым годом скорость его исчезновения увеличивается. На потери льда с этого ледника в настоящее время приходится примерно 4% глобального повышения уровня моря.
Прежде специалисты предполагали, что во всем виновато изменение климата. А также то, что ледник отчасти опирается на морское дно, поэтому на него воздействуют теплые водные массы. Но вот теперь геофизики из Центра полярных и морских исследований имени Гельмгольца Института Альфреда Вегенера (Германия) и Британской антарктической службы выяснили, что причина таяния в большом количестве геотермального тепла, поступающего из недр Земли.
«Наши измерения показывают, что под ледником Туэйтса, там, где толщина земной коры составляет всего 17–25 километров, может возникать геотермальный тепловой поток мощностью до 150 милливатт на квадратный метр. Это соответствует значениям, зарегистрированным в районах Рейнского грабена и Восточно-Африканской рифтовой долины», — отмечает Рикарда Дзиадек, один из авторов исследования, геофизик Института Альфреда Вегенера.
Однако исследователи хотят найти более основательные подтверждения этой теории. Поэтому они планируют пробурить ледник и взять образец керна из его ложа, чтобы провести точечные измерения теплового потока. В то же время ученые опасаются, что нижняя часть ледника вообще не будет замерзать, а значит, ледяная масса начнет скользить, что еще больше усилит разрушение ледника.
Морепродукты — мужчинам
Ученые из Центра биоархеологии Йоркского университета (Великобритания) с коллегами из Италии и США восстановили рацион питания жителей античного города Геркуланума, погибших во время извержения вулкана Везувий в 79 году нашей эры.
Чтобы узнать, чем питались древние римляне, специалисты изучили белок обнаруженных костей, принадлежащих 17 человекам — 11 мужчинам и 6 женщинам. Были измерены изотопные отношения углерода и азота в аминокислотах костей. Оказалось, что мужчины получали на 50% больше диетического белка из морепродуктов и больше злаков. Женщины в основном ели местные фрукты и овощи да продукты животного происхождения.
«Исторические источники часто ссылаются на неравный доступ к продуктам питания в римском обществе, но редко предоставляют прямую или количественную информацию. Мы обнаружили значительные различия в пропорциях морской и наземной пищи, потребляемой мужчинами и женщинами, подтверждающие, что доступ к пище был дифференцированным в зависимости от пола», — говорит Оливер Крейг, руководитель исследования, профессор археологии, директор Центра биоархеологии.
Возможно, причина такой дифференциации в том, что мужчины в принципе занимали более привилегированное положение в древнем обществе. К тому же они занимались рыболовством, а значит, имели доступ к рыбе уже по роду своей деятельности.
Крепкий орешек для болезней
Грецкий орех обладает отличными свойствами: его потребление снижает уровень «плохого» холестерина и риск развития сердечно-сосудистых заболеваний. Об этом рассказали ученые из США и Испании. Оказалось, что ежедневное присутствие орехов в рационе не просто снижает липопротеин низкой плотности (ЛПНП), но и в лучшую сторону меняет соотношение его частиц.
«Частицы ЛПНП бывают разных размеров. Маленькие плотные частицы чаще связаны с атеросклерозом, зубным налетом или жировыми отложениями, которые накапливаются в артериях», — отмечает Эмилио Рос, глава исследования, директор Клиники липидов Службы эндокринологии и питания Клинической больницы Барселоны.
Исследование было проведено с участием 708 человек в возрасте от 63 до 79 лет. Добровольцы были здоровыми людьми из Барселоны (Испания) и Лома-Линда (Калифорния, США). Одна из групп ежедневно ела полстакана грецких орехов на протяжении двух лет. Уровень холестерина в обеих группах регулярно проверяли, следили также за концентрацией и размером частиц липопротеинов. Выяснилось, что в итоге у первой группы уровень общего холестерина снизился в среднем на 8,5%, содержание ЛПНП — в среднем на 4,3%, вредных мелких частиц ЛПНП — на 6,1%. Еще один плюс: вес при этом не увеличился, несмотря на большую калорийность орехов.
Крысы в завязке
Ученые из Университета Линчепинга (Швеция) выяснили, почему некоторые люди не могут оторваться от спиртного. Вроде головой понимают, что уже хватит, что это не очень полезно, но при этом все равно не останавливаются.
Исследование проводили на крысах. Их приучили к тому, что стоит нажать на рычаг, как появится небольшое количество алкоголя. Затем условия изменили: при нажатии на рычаг грызуны получали неопасный для жизни, но ощутимый разряд тока, при этом спиртное продолжало поступать. Большинство крыс отказались от опасного мероприятия, но около трети продолжали нажимать на рычаг ради заветной дозы.
«Мы обнаружили, что наличие небольшой группы нервных клеток в определенной области мозга определяет разницу между умением ограничивать себя, как это делали большинство крыс, и неспособностью остановиться. Я не ожидал, что такая небольшая группа нервных клеток будет настолько решающей для такого сложного поведения. И я не мог представить себе, что можно так ясно продемонстрировать, манипулируя этими клетками извне, что они вызывают компульсивное поведение», — заметил Маркус Хайлиг, профессор психиатрии факультета биомедицинских и клинических наук, директор Центра социальной и аффективной нейробиологии.
Исследователи нашли конкретную группу PKCδ-положительных нервных клеток в центральной миндалине, ответственных за развитие компульсивного алкоголизма. Они отключили эти клетки с помощью молекулярных методов, и тогда крысы-«алкоголики» смогли отказаться от спиртного. Ученые надеются, что фермент PKCδ поможет в создании новых лекарственных препаратов, избавляющих от одной из форм алкогольной зависимости.
Стоп, зараза!
Ученые из Южно-Уральского Государственного Университета (ЮУрГУ) провели исследование, которое, как предполагается, позволит предотвратить распространение различных вирусных инфекций в помещениях учебных заведений и офисов.
Как известно, даже соблюдение социальной дистанции в аудиториях и опенспейсах, к сожалению, не гарантирует того, что вирус не переберется от больного человека к здоровому. Виновата во всем циркуляция воздуха. Поэтому важно правильно размещать перегородки: именно они могут стать эффективным способом снизить распространение респираторных вирусов.
«Используемый метод вычислительной гидродинамики включает в себя комбинацию компьютерных программ и кодов для симуляции различных физических и химических процессов. Этот способ используется почти во всех областях науки, как и сама вычислительная гидродинамика, — от сверхзвуковой авиации до биоэнергетики. Проведенное исследование имитирует реальную ситуацию в закрытых помещениях с максимально возможной точностью», — говорит Афрасяб Хан, старший научный сотрудник кафедры «гидравлика и гидропневмосистемы» Политехнического института ЮУрГУ.
Исследователи проанализировали, как движутся капли в воздухе, и определили эффективное расположение перегородок, которые смогут защитить людей. Ученые планируют подготовить типовые инструкции, которые позволят офисам, вокзалам, аэропортам, морским портам и производственным предприятиям функционировать в обычном режиме.
Неблагодарный хищник
Ботаники из Университета Висконсин-Мэдисон (США) и Университета Британской Колумбии (Канада) обнаружили в Северной Америке 12-ю группу хищных растений.
Надо заметить, что многолетняя трава Triantha occidentalis известна науке с конца XIX века. Растет она рядом с хищными росянками и жирянками. Летом отращивает стебли с цветками. Стебли эти непростые, покрытые липкими волосками, похожими на ловчие волоски росянок. Трианту давно подозревали в хищном характере, но только сейчас удалось доказать, что она действительно ловит и ест мелких насекомых. Из них растение получает необходимые для собственной жизнедеятельности азот и фосфор.
Ботаники во главе с Цяньши Линем из Университета Британской Колумбии оценили концентрацию азота в листьях этого растения и его «соседок». Концентрация оказалась низкой, как и у местных росянок. У нехищных растений, надо заметить, азота было значительно больше. Зато в листьях триант и росянок оказалась повышенная концентрация изотопа азота 15N, что говорит об их любви к аппетитным насекомым. Дальнейшие исследования подтвердили догадки ученых.
«Что особенно уникально в этом хищном растении, так это то, что оно улавливает насекомых возле своих опыляемых этими же насекомыми цветов. На первый взгляд это похоже на конфликт между плотоядностью и опылением, потому что вы не хотите убивать насекомых, которые помогают вам размножаться. Но Triantha occidentalis способна улавливать только мошек и других мелких насекомых, так что гораздо более крупные и сильные пчелы и бабочки, которые действуют как ее опылители, не попадают в ловушку», — отмечают ученые.
Секрет скрипки Страдивари
Скрипки Антонио Страдивари и Джузеппе Гварнери, созданные еще в XVII–XVIII веках, до сих пор считаются лучшими в мире. И казалось бы, изучили их уже вдоль и поперек: форма, размер, состав древесины… Но повторить так и не смогли.
Тогда ученые из Тайваньского национального университета и Техасского университета A&M решили исследовать ее химический состав. Биохимик и скрипичный мастер Джозеф Нагивари, один из авторов исследования, еще 40 лет назад предположил, что дело в химии. Химический состав, которым обрабатывали древесину во времена Страдивари, видимо, для защиты от паразитов, содержал квасцы, буру, медь, известковую воду и цинк.
«Вероятно, мастера поняли, что соли, которые они использовали, придавали дереву дополнительную механическую прочность и акустические преимущества. Свои методы они хранили в секрете, ведь тогда еще не было патентов», — заметил Нагивари.
Ученые на этом не остановятся, теперь они хотят узнать, как именно влияет химический состав на звучание инструмента. «Требуется исследовать несколько десятков образцов скрипок не только от Страдивари и Гварнери, но и от других создателей Золотого периода (1660–1750 годы) из Кремоны, Италия», — говорят ученые.
Хватит пылить!
В шахтах и карьерах при транспортировке, переработке и обогащении угля активно образуется взвешенная угольная и породная пыль. Ее избыток в закрытых помещениях чреват взрывами. Также пыль способствует развитию онкологических, сердечно-сосудистых и других заболеваний. Она портит почву, качество питьевой воды, выводит из строя технику, уменьшает видимость на дорогах.
Ученые Кузбасского государственного технического университета создали автоматизированную систему пневмогидроорошения. Блоки форсунок располагаются рядом с местами активного образования пыли и разбрызгивают воду за счет энергии сжатого воздуха. Причем к воде можно добавить разные соединения, которые эффективно улавливают пыль с конкретным химическим составом.
«Подобные системы пока мало распространены в мировой практике. Наша разработка снижает концентрацию пыли в воздухе в 10 раз, расходуя при этом в 10 раз меньше воды, чем существующие аналоги. Размер капель колеблется от 2 до 50 микрометров, благодаря чему возможно эффективно осаждать пыль, избегая при этом чрезмерного смачивания», — рассказал профессор Алексей Хорешок, директор горного института КузГТУ.