Новости науки: 10 событий февраля
«Наука требует всего человека, без задних мыслей, с готовностью все отдать и в награду получить тяжелый крест трезвого знания», – заметил Александр Герцен, русский писатель, философ и педагог XIX века. Что задействовали и что в итоге получили современные ученые в прошлом феврале, узнаем в традиционном обзоре новостей науки.
Тайные письма королевы
Криптографы-любители расшифровали 57 писем Марии Стюарт, королевы Шотландии, которая правила и была низложена во второй половине XVI века. Достижение, «наиболее значительное в изучении жизни Марии Стюарт за более чем 100 лет», как выразились эксперты, принадлежит французскому программисту Жоржу Ласри, профессору музыки из Германии Норберту Бирману и японскому астрофизику Сатоши Томокио. Поиском ключа для расшифровки они занимались в свободное от основной работы время.
Исследователи нашли письма королевы в онлайн-хранилище Национальной библиотеки Франции (в 1559–1560 годах Мария Стюарт была супругой французского короля Франциска II). Причем изначально было непонятно, чьи это письма и когда они были написаны. Их даже определили в документы, относящиеся к первой половине XVI века. Послания были изложены с помощью чрезвычайно сложной и хитроумной системы символов: одна и та же буква могла быть обозначена разными символами, в зависимости от подсказок, расставленных в тексте. Ученые обработали порядка 50 тысяч слов.
«Используя компьютеризированные методы взлома кода вместе с ручным текстовым и контекстным анализом, мы смогли восстановить ключ шифра и расшифровать все буквы. К нашему большому удивлению, автором писем оказалась Мария Стюарт», – отметили авторы исследования. Ласри даже сравнил письма с «чрезвычайно сложным кроссвордом».
Письма были написаны в 1578–1584 годах, во времена заточения королевы в замке Фотерингей (туда ее заточила двоюродная сестра, королева Англии Елизавета I. В замке Фотерингей Мария Стюарт в итоге была казнена). Адресованы они были в основном Мишелю де Кастельно, французскому послу в Лондоне. Криптографы полагают, что эти письма помогут историкам понять, как шотландская королева жила в заточении.
Стеклянный лед полон тепла
Ученые из Кембриджского университета и Университетского колледжа Лондона (Великобритания) представили новый тип льда – аморфный средней плотности (medium-density amorphous ice, MDA). Его плотность практически равна плотности воды. Лед представляет собой стеклообразное состояние воды, нечто, напоминающие мелкий белый порошок.
В ходе эксперимента исследователи встряхнули контейнер со льдом и с шариками из нержавеющей стали, охлажденными почти до –200 °С. И в итоге обнаружили не ледовую крошку, как можно было предположить, а лед, который в естественных условиях на Земле встретить невозможно. Молекулы этого вещества расположены хаотично, а не как у нормального льда, в строгой структуре. «Мы знаем о 20 кристаллических формах льда, но только два основных типа аморфного льда были обнаружены ранее: они известны как аморфный лед высокой и низкой плотности», – объясняет профессор Кристоф Зальцманн, сотрудник химического факультета Университетского колледжа Лондона и соавтор исследования. В том, что касается плотности, обнаруженный учеными лед находится между двумя вышеуказанными видами.
Что интересно, при нагревании такой лед выделяет очень много тепла. Это поможет объяснить, почему на планетах, скованных льдом, происходят активные тектонические движения. А еще новое открытие свидетельствует о том, что нам стоит заново изучить основы жизни и протестировать существующие модели воды.
Пингвин весом с медведя
В прибрежных скалах на юге Новой Зеландии обнаружили окаменелости самого большого из ныне известных пингвинов, когда-либо обитавших на нашей планете. Он жил около 57 млн лет назад. Точнее, специалисты из США, Великобритании и Новой Зеландии нашли и описали два новых вида: Kumimanu fordycei и Petradyptes stonehousei.
Представитель вида Petradyptes stonehousei, как установили ученые, весил около 50 кг. А вот вес пингвина Kumimanu fordycei мог достигать аж 154 кг (для сравнения: столько может весить, например, современный бурый медведь). Точно оценить его рост ученые не смогли, поскольку комплект окаменелостей оказался недостаточно полным, однако специалисты высказали предположение, что древний пингвин был не выше 1,6 метра. До сегодняшнего дня самым крупным пингвином считался представитель вида Palaeeudyptes klekowskii, живший около 37 млн лет назад в Антарктиде, весивший 116 кг и способный вымахать до 2 метров.
Специалисты отметили, что лапы двух новых найденных видов оказались недостаточно развитыми в смысле плавания, поскольку не успели эволюционировать. Ведь какие-то 60 млн лет назад эти птицы предпочитали летать, а не плавать. А внушительные размеры ученые объяснили тем, что в те времена на Земле не было гигантских хищников: динозавры и огромные морские рептилии уже исчезли. Так что древние пингвины имели возможность беспрепятственно увеличиваться в размерах. К тому же большие размеры тела помогали им в терморегуляции и нырянии.
Стелька-стелька, сколько мне ходить осталось?
Студенты Государственного университета управления (ГУУ) в Москве создали умные стельки. И запланировали сделать их доступными для всех желающих в конце 2023 года.
«Одна из главных целей стелек – предоставить пользователю доступ к информации о себе и своем здоровье. Наши стельки каждый день будут собирать статистику и формировать для владельца отчет, который будет содержать информацию о том, насколько правильно человек ходит, есть ли риски развития заболеваний нижних конечностей и как работают суставы. На основе полученных данных стельки сформируют симптомы болезней и нарушений, которые есть или могут появиться у пользователя, начиная от артрита и артроза и заканчивая бурситом коленного сустава. А также расскажут о том, чем обернется игнорирование существующих проблем и симптомов», – описал принцип работы Максим Гусейнов, студент ГУУ и руководитель проекта.
Отчеты стельки будут отправлять в специальную программу в смартфоне. А источником питания, необходимого для их работы, станет заряжаемый внутренний аккумулятор.
«Наше решение актуально для людей с лишним весом, для тех, кто страдает хроническими заболеваниями нижних конечностей, плоскостопием, варикозом. Также наш продукт будет интересен спортсменам и специалистам, которые большую часть времени работают на ногах», – отметил Максим Гусейнов.
Стадо продлевает жизнь
Биолог-эволюционист Сюмин Чжоу из Института зоологии в Пекине (Китай) вместе с коллегами из института и Китайской академии наук выяснил, какие животные дольше живут: одинокие, парные или стадные.
Для этого исследователи изучили внушительный массив данных о продолжительности жизни 974 видов млекопитающих. Групповые виды, в частности, были представлены азиатским и африканским слонами, кошачьим лемуром, горной зеброй и подковоносом, а одиночные – дюгонем, трубкозубом и восточным бурундуком. В итоге ученые пришли к выводу, что жизнь в одиночестве заканчивается стремительнее. Быть частью даже небольшой семьи, а уж тем более большого стада, значит жить дольше. Одна из возможных причин этого такова: в группах зверям проще находить еду и защищаться от хищников.
Исследователи изучили в том числе млекопитающих одного размера. Северная короткохвостая землеройка по весу практически идентична большой подковообразной летучей мыши, но одинокая землеройка живет около двух лет, а подковообразная летучая мышь, живущая в группе, может дотянуть и до 30 лет.
Также биологи провели транскриптомный анализ, выявляющий различия в экспрессии генов у разных организмов. На основе изучения 94 видов млекопитающих они выяснили, что, например, у длиннохвостых макак, живущих в неволе, более высокий уровень принадлежности к группе усиливает иммунный ответ отдельно взятой макаки. А социальная изоляция или ограниченное количество социальных связей могут активировать нейроэндокринную регуляцию, накапливать воспалительные процессы и нарушать иммунную функцию.
Круговорот графита
Химики Санкт-Петербургского университета (СПбГУ) разработали метод переработки графитных анодов литийионных аккумуляторов. Вопрос важный, ведь переработать аккумуляторы надо так, чтобы минимально воздействовать на окружающую среду и иметь возможность извлечь ценные металлы из отслуживших свой срок батарей.
Содержащийся в литийионных батареях графит перерабатывать непросто: очень часто на нем образуется нестабильный и неоднородный твердый электролитный слой, приводящий к разрушению структуры графита и его стремительному старению. Ученые из Санкт-Петербурга предложили метод, позволяющий очищать графит быстрее и формировать на верхнем слое оксид графена – проводимую и устойчивую к деградации структуру. «Предложенный нами метод отличается своей простотой: это одностадийный и менее затратный способ переработки отработанных графитовых анодов с использованием плазменного разряда над поверхностью жидкости при диспергировании (измельчении в порошок) графита», – сказал Евгений Белецкий, один из авторов исследования, научный сотрудник кафедры электрохимии СПбГУ.
Благодаря этому методу графит можно использовать повторно при изготовлении литийионных аккумуляторов. Переработка занимает всего 30–60 минут. Кроме того, она потребляет энергии в несколько сотен раз меньше, чем при традиционных методах (пирометаллургия и гидрометаллургия).
Летающая тарелка над Волгой
Ученые Центра трансфера технологий Нижегородского государственного университета (ННГУ) имени Н. И. Лобачевского создали систему, позволяющую осуществлять погрузку-разгрузку водных судов с помощью аэростата. Расчетная модель продемонстрировала, что без помощи подъемного крана, платформы и причала можно будет перемещать грузы массой до 30 тонн.
«Одно из главных условий работы системы – оболочка аэростата в форме тарелки. Она обеспечит увеличенную грузоподъемность и устойчивость. Модель экономична и проста, она не требует дополнительных платформ, судов для перевозки или причала. Для управления установкой необходимо участие всего трех человек», – объяснил Владимир Пальцев, ведущий научный сотрудник Центра трансфера технологий ННГУ.
На помощь придет ветер, скорость которого на больших высотах составляет 30–50 км/ч. Груз на аэростате с гелием поднимают на высоту не менее 1 км, затем используют лебедки, подъемный блок и управляющие тросы.
Ученые уверены, что такая разработка пригодится в России, где много морей и рек, а также в странах Юго-Восточной Азии и Океании.
Загнать ожирение в клетку
Ученые из Национального центра исследований сердечно-сосудистых заболеваний Карлоса III (Испания) и их коллеги из США предложили способ борьбы с ожирением с помощью иммунных клеток-макрофагов. В «обычной жизни» эти иммунные тельца занимаются борьбой с внешними патогенами (микробами, опухолевыми клетками), чистят организм от клеточного мусора. Одни макрофаги воспаление подавляют, другие – способствуют ему. Ведь воспаление – это физиологическая реакция, помогающая восстанавливать поврежденную ткань. Однако воспаление может стать хроническим и лечь в основу многих состояний, включая метаболический синдром, связанный с ожирением, диабетом 2-го типа и сердечно-сосудистыми заболеваниями.
Команда Национального центра обнаружила, что метаболические потребности макрофагов различаются в зависимости от органа, в котором они находятся. «Открытие дает нам лучшее понимание того, как макрофаги регулируют свой метаболизм в зависимости от органа, в котором они находятся. Наши результаты показывают уязвимость макрофагов, способствующих хроническим воспалительным заболеваниям. Эти данные могут быть использованы в терапевтических целях для лечения состояний, связанных с ожирением и метаболическим синдромом, таких как сердечно-сосудистые заболевания», – сказал доктор Дэвид Санчо, руководитель исследования.
«В тканях с обильным внеклеточным жиром и холестерином, таких как легкие и селезенка, макрофаги адаптируют свой метаболизм для расщепления этих жиров посредством митохондриального дыхания», – объяснила доктор Стефани Вкулек, первый автор исследования. Макрофаги, находящиеся в жировых отложениях человека с нормальным весом, не подвержены влиянию разрушающих митохондрии препаратов, потому что их метаболизм в меньшей степени зависит от митохондриального дыхания. Все потому, что жировые клетки, называемые адипоцитами, полностью функциональны. Они оставляют макрофаги в состоянии покоя. Однако у людей с ожирением избыточный жир превышает возможности адипоцитов и макрофаги активируются, превращаясь в воспалительные клетки. Активированные макрофаги зависят от митохондриального дыхания для обработки избыточного жира, и это делает их уязвимыми для терапевтических вмешательств, включая фармакологические ингибиторы митохондриального дыхания. Исследование показало, что эти ингибиторы убивают макрофаги, предотвращая прогрессирование ожирения.
О влиянии соцсетей на красоту
Красота, как известно, требует жертв. В частности, жертвовать приходится временем. Сколько именно занимает забота о внешности, решили выяснить российские и зарубежные исследователи под руководством Марты Коваль, научного сотрудника Вроцлавского университета (Польша).
«Нам удалось получить данные почти от 100 тысяч человек. Мы охватили весьма широкую аудиторию, приглашая к участию людей разного возраста, с разным уровнем образования и достатка. В том числе было много участников из неиндустриальных стран, по которым мы раньше не имели данных», – пояснил Дмитрий Дубров, научный сотрудник Центра социокультурных исследований НИУ ВШЭ (Москва). Участники исследования представляли 93 страны мира.
Надо заметить, что с точки зрения эволюции красота – признак здоровья и хорошей наследственности. Так что внешность важна при выборе партнера. Поэтому особенно рьяно должны заботиться о внешнем виде молодые незамужние девушки. Но оказалось, что мужчины и женщины тратят на наведение красоты около четырех часов в день. Это не только макияж, прическа и выбор наряда, но и занятия спортом, правильное питание, личная гигиена. То есть все мероприятия, так или иначе касающиеся внешности. Причем от возраста эта цифра не зависела: и молодая девушка, и взрослый мужчина стремились быть красивыми.
Нюансы, конечно, есть. Те, кто только начинает строить отношения, уделяют уходу за внешностью больше внимания, чем женатые или замужние люди. И женщины больше заботятся о своей красоте в странах с гендерным неравенством. Особое влияние на желание быть красивыми имеют социальные сети: их пользователи хотят получать больше одобрительных комментариев.
«В этой работе мы проверили пять существующих теорий, которые помогают нам разобраться в наших отношениях с человеческой привлекательностью. Эти теории взаимодополняющие, одна не исключает другую. В некоторых случаях наши предположения подтвердились, а где-то мы получили интересные и неожиданные результаты. Это важный шаг в области эволюционных и социокультурных исследований, который позволит лучше понять человеческую психологию и отношение к красоте», – подытожил Дмитрий Дубров.
Солнце как теннисный шарик
Физики из Калифорнийского университета (США) создали крошечное Солнце. В стеклянном шарике диаметром всего 3 см они разогрели газ до 2760 °С и наделили вещество внутри чем-то похожим на собственную силу тяжести, сделав земную гравитацию неощутимой. «С помощью звука, генерируемого микроволнами, в сферической колбе с горячей плазмой мы получили гравитационное поле, которое в тысячу раз сильнее, чем гравитация Земли», – отметили ученые.
Раньше добиться этого не получалось. «Люди были настолько заинтересованы в попытке смоделировать сферическую конвекцию в лабораторных условиях, что даже провели эксперимент на космическом челноке, потому что не могли получить достаточно сильное центральное силовое поле на Земле», – говорит физик Сет Путтерман из Калифорнийского университета в Лос-Анджелесе.
Результаты нового эксперимента помогут собрать важные данные о формировании и поведении космической погоды, такой как солнечные вспышки. Эта погода влияет на космические полеты, спутники и жизнь на Земле. Новообретенная способность управлять движением плазмы с помощью акустической энергии может быть полезна и в ряде других областей, включая исследования нашей собственной планеты.