Новости науки: 10 событий января
«Если хочешь, чтобы у тебя было мало времени, ничего не делай», – говорил русский писатель Антон Чехов. Оказалось, что иногда можно и не предаваться праздности, сутки все равно сократятся от независящих от нас обстоятельств, например, из-за вращения Земли. Об этом и многом другом – в новостях января.
Планета вертится
Как известно, в сутках на Земле 24 часа, а если быть точными – 86 400 секунд. Но время полного оборота планеты вокруг своей оси может меняться в зависимости от поведения расплавленного ядра Земли, океанов и атмосферы. В 1960-х годах появились атомные часы – прибор для измерения времени, в которых за секунду принимается определенное количество вибраций атомов. А еще появились технологии, позволяющие очень точно регистрировать вращение планеты. Тогда и стало понятно, что сутки могут быть короче или длиннее общепринятых 24 часов. Скорость обращения нашей планеты вокруг своей оси отклонялась то в одну, то в другую сторону на десятые доли миллисекунд. Но в целом за годы наблюдения эта скорость больше замедлялась, и точнейшие атомные часы убегали вперед. Поэтому Международная служба вращения Земли с 1972 года периодически вносила дополнительную секунду в шкалу времени UTC, чтобы синхронизировать показания. Последний раз такие изменения произошли в 2016 году. В общей сложности за эти годы в шкалу времени UTC было добавлено 27 секунд.
Но 2020 год поставил рекорд: было зафиксировано 28 «коротких» дней, а 19 июля сутки и вовсе были короче 24 часов на 1,46 миллисекунды. Эксперты считают, что 2021 год укоротит сутки еще на 19 миллисекунд и в этом смысле станет, по прогнозам, самым коротким годом за последние десятилетия. «Последние десятилетия «вращательные» сутки были длиннее атомных. Поэтому приходилось в среднем раз в полтора года добавлять дополнительную секунду в шкалу времени UTC (Всемирное координированное время). Однако в последние четыре года продолжительность суток UT1 (шкала времени, определяемая вращением Земли) почти сравнялась с продолжительностью атомных суток, и введение дополнительной секунды в шкалу времени UTC не потребовалось. Если ускорение вращения Земли и дальше продолжится в том же темпе, то может оказаться, что секунду нужно будет не добавлять в шкалу UTC, а отнимать», – сказали во Всероссийском научно-исследовательском институте физико-технических и радиотехнических измерений.
Самоконтроль – путь к долголетию
Ученые из Мичиганского университета (США) выяснили, что люди с высоким уровнем самоконтроля живут дольше и здоровее своих бесконтрольных одногодок.
Почти 50 лет они наблюдали за 1037 людьми, родившимися в Новой Зеландии с 1972 по 1973 год. Отслеживали показатели здоровья, работу мозга, психологические особенности участников от рождения до достижения ими 45 лет. Опрашивали родных и близких, учителей. Таки образом, получился полноценный портрет человека: учли социальные связи, физиологические показатели, интеллектуальные способности, финансовое состояние. Выяснилось, что те, кто обладал способностью контролировать свои эмоции, мысли и действия, гораздо лучше справляются с финансовыми и социальными трудностями, а также сохраняют мозг и тело более здоровыми.
Как считает автор исследования Лия Ричмонд-Рейкерд, доцент кафедры психологии в Мичиганском университете в Анн-Арборе, это связано с «лучшим эмоциональным регулированием, которое позволяет легче справляться с возникающими проблемами. Эти люди многое планируют, в итоге в их жизни возникает меньше кризисных ситуаций. И их ответ на жизненные вызовы более взвешенный и продуманный».
Важно отметить, что самоконтроль – не врожденная способность. Начинать, конечно, лучше с детства, поскольку исследователи считают, что «детский самоконтроль имеет долгосрочные последствия». Но и во взрослом возрасте его можно развить, увеличив шансы на долгую жизнь. «Став взрослыми, мы все еще имеем возможность заложить основу для более здоровой, финансово защищенной и социально активной жизни, даже если мы не строили подробных планов в более молодые годы», – вселила надежду Ричмонд-Рейкерд.
Тик-так, часики
Давно известно, что у человека существуют «внутренние часы». Их еще называют биологическими часами или циркадными ритмами. Это механизм синхронизации, который позволяет справляться с различными природными изменениями – от дня к ночи, от сезона к сезону. Есть такие часы также у животных и растений.
И тут оказалось, что бактериям «ничто человеческое не чуждо». Ранее было известно, что у фотосинтезирующих бактерий существуют циркадные ритмы. Но международная группа ученых выяснила, что такие ритмы есть и у тех бактерий, что фотосинтезом не занимаются. «Мы впервые обнаружили, что нефотосинтезирующие бактерии могут определять время. Они адаптируют свою молекулярную работу ко времени суток, считывая циклы при освещении или в температурной среде», – отметила профессор Марта Мерроу из университета Людвига Максимилиана в Мюнхене, один из авторов исследования.
В этом международном исследовании ученые описали свободные циркадные ритмы у нефотосинтезирующих почвенных бактерий Bacillus subtilis. Следили они за ними с помощью техники под названием «люциферазная отчетность». Она позволила визуализировать, насколько активен тот или иной ген внутри организма.
«Bacillus subtilis используются в различных сферах: от производства стиральных порошков до защиты растений, помимо недавнего использования пробиотиков человека и животных, поэтому разработка биологических часов для этой бактерии станет кульминацией в различных биотехнологических областях», – объяснил профессор Акос Ковач из технического университета Дании. А значит, появится возможность оптимизировать лечение и промышленные биотехнологические процессы с участием бактерий, учитывая время суток.
Суперфильтр от вирусов
Ученые из Красноярского научного центра СО РАН разработали сменный фильтр из нановолокон для масок-респираторов. Он способен задерживать инфекционные частицы размером менее 100 нанометров.
«Большинство аэрозольных фильтров конкурентов способны задерживать частицы размером 2,5 микрометра. Однако такие фильтры не препятствуют прохождению частиц с меньшими диаметрами, например вирусов или сажи. Именно поэтому возникла идея создания нашей разработки, способной задерживать частицы размером менее 100 нанометров. Такая маска станет отличным средством защиты для врачей и пациентов не только в период гриппа и острых вирусных инфекций, но и для шахтеров, которые постоянно нуждаются в респираторной защите», – рассказала куратор проекта Айраана Куулар, аспирантка, младший научный сотрудник Красноярского научного центра СО РАН.
Такие фильтры защищают от вирусов до 99%. Они задерживают мельчайшие частицы, при этом не мешают дыханию. Благодаря микросетке, которая соединяет фильтр, поверхность мембраны самоочищается с помощью электрических импульсов.
Уже получен патент на промышленный образец изобретения и создана первая партия суперфильтров. В планах – более массовое производство.
Пропавшее звено
Таковым оказался светящийся жук Cretophengodes azari. Он был мостиком между древними биолюминесцентными насекомыми и современными светлячками. А обнаружили его китайские, британские и чешские палеонтологи в янтаре, оказался там жучок сто миллионов лет назад. «Многие светопродуцирующие жуки довольно маленькие и имеют мягкое тело, поэтому их палеонтологическая летопись скудна. Однако это новое ископаемое, найденное в янтаре из северной Мьянмы, исключительно хорошо сохранилось, даже световой орган не поврежден», – отметил доктор Чэньян Цай, один из авторов исследования.
Как отметил участник исследования Ян-Да Ли из Нанкинского института геологии и палеонтологии и Пекинского университета, это вымерший родственник светлячков из живых семейств Rhagophthalmidae и Phengodidae. Предполагается, что светопродукция в те далекие времена развивалась у мягких и уязвимых личинок жука для отпугивания хищников. Но в меловом периоде она появилась и у взрослых особей – пригодилась для поиска партнеров.
Надо заметить, что в мире палеонтологии такая находка – открытие важное, поскольку помогает лучше узнать эволюцию жуков-элатероидов.
Первые деньги
Товарно-денежный оборот предполагает наличие стандартных денежных единиц. Нидерландские археологи сделали вывод, что первыми деньгами в Европе в эпоху ранней бронзы были бронзовые предметы.
Чтобы сделать такой вывод, исследователи из Лейденского университета Майкл Куиджперс и Кэтэлин Попа изучили более 5000 артефактов из более чем 100 кладов Центральной Европы тех бронзовых времен. Нашли стандартные предметы: дугообразные полоски, кольца-браслеты и лезвия топоров. В большинстве кладов они были очень похожи друг на друга и по весу мало отличались – 70% бронзовых полосок, найденных на территории современных Германии, Австрии, Чехии, Словакии и Польши, весили около 195 граммов.
Выходит, что деньгами в южной Германии, Чехии и Австрии являлись полоски и кольца, а в Северо-Восточной Германии и Польше – в основном топоры. В Центральной Германии, Богемии и Моравии были обнаружены все три типа предметов. В находках эпохи средней бронзы археологи обнаруживали как целые предметы, так и их части, зачастую скрепленные вместе. Ученые предположили, что это говорит о более точных инструментах взвешивания и более точной системе счета.
«Мы предполагаем, что производство практически полностью идентичных копий колец, пластин и лезвий топоров и их использование в качестве товарных денег привели к более широкому признанию весовых стандартов и возникновению системы весов в Центральной Европе», – уверены авторы статьи.
Овощи на страже здоровья
Крестоцветные овощи называют «электростанциями», обладающими уникальной способностью активировать естественную систему детоксикации организма. Отмечено, что также они подавляют рост раковых клеток, предотвращают раннюю смерть. А еще крестоцветный фитохимический сульфорафан защищает стенки кровеносных сосудов от воспалительных процессов, а значит, снижает риск развития сердечно-сосудистых заболеваний.
Чтобы извлечь пользу из этих чудо-овощей, нужно тщательно пережевывать их и есть в тертом, нарезанном виде или пить в виде сока. К тому же рекомендуется съедать пять порций овощей и фруктов для достижения эффекта.
Врачи из Клиники Кливленда (США) составили список таких полезных продуктов. Это брокколи, брюссельская, цветная и белокочанная капуста, рукола, репа, хрен, кресс-салат, редис, брюква, васаби, кольраби и мангольд.
Дикий, но симпатичный
Обнаружен древнейший из наскальных рисунков животных, он был запрятан в одной из известняковых пещер под названием Леанг Тедонгнге на индонезийском острове Сулавеси.
До этого самым древним изображением свиньи считался рисунок сулавесской бородавчатой свиньи (Sus celebensis) – эти дикие животные жили на острове в те давние времена и обитают там до сих пор. Рисунок в 2019 году обнаружила группа ученых из Австралии и Индонезии под руководством австралийского археолога Максима Оберта из Университета Гриффита в одной из пещер острова. Уранториевый метод позволил установить дату создания – 43,9 тысячи лет назад.
Однако его переплюнула свежая находка Максима Оберта и коллег – изображение свиньи в натуральную величину, размер художества – 136 на 54 см. Нарисована она была темно-красной охрой около 45,5 тысячи лет назад. Рядом ученые обнаружили фрагментарные изображения еще двух или трех свиней. Контуры тела в профиль была заполнены длинными линиями и штрихами.
«Кажется, что свинья наблюдает за дракой или социальным взаимодействием между двумя другими бородавчатыми свиньями», – предположил соавтор исследования Адам Брамм.
Этот рисунок можно считать самым ранним известным датированным произведением искусства Сулавеси. А заодно и древнейшим изображением животного. «Но он может быть намного старше, потому что датирование, которое мы используем, датирует только кальцит, нанесенный поверх него», – отметил Оберт.
Церера ждет!
Физик Пекка Янханен из Финского метеорологического института с коллегами предлагают переехать поближе к планете Церера, а не на Марс. Это карликовая планета в поясе астероидов, расположенная между орбитами Марса и Юпитера. Ученый думают о «мегаспутнике», на котором можно будет построить огромную колонию. Жить людям придется в цилиндрах, закрепленных в диске на орбите Цереры. Под углом в 45 градусов диск будут дополнительно освещать гигантские зеркала.
«Цилиндры обеспечивают земное ускорение свободного падения 1 g, необходимое для человеческого здоровья, в частности детям для полноценного роста и развития мышц и костей. На Церере есть азот для наполнения искусственной атмосферы, и она довольно большая, чтобы обеспечить почти неограниченными ресурсами. И в то же время она достаточно мала, чтобы подъем материалов с ее поверхности обходился дешево», – объяснил выбор планеты Янханен.
Таких цилиндров будет несколько тысяч, в одном спокойно разместятся около 50 тысяч человек. Длина цилиндра – 10 километров, радиус – 1 километр, он будет совершать полный оборот за 66 секунд, чтобы имитировать земное притяжение. Внутри диска цилиндры будут удерживаться мощными магнитами. В цилиндрах планируется выращивать урожай, для этого ученый предлагает заполнить его часть почвой глубиной 1,5 метра. Растения обеспечат жителей кислородом. А полезные ресурсы с поверхности Цереры можно будет доставлять на диск с помощью скоростных лифтов.
Ученые полагают, что приступить к осуществлению этого проекта можно в ближайшие 15 лет.
Семикратная прочность
Для авиа- и автомобилестроения, электротехники и медицины сегодня одной из ключевых технологий стало холодное газодинамическое напыление. Оно позволяет создавать изделия с заданной структурой. Конечно, металлы для создания изделий в столь важных областях должны обладать улучшенными свойствами: повышенной плотностью и прочностью, пластичностью, коррозионной стойкостью. На сегодняшний день для обработки металла применяется метод горячего изостатического прессования (ГИП). Однако хороших результатов при обработке металла методом ГИП до сих пор получить не удавалось. Но ученые Национального исследовательского технологического университета МИСиС (НИТУ МИСиС) совместно с французскими коллегами с задачей справились и смогли увеличить прочность изделий из титана и нержавеющей стали в семь раз.
«Мы применили ГИП для материалов, которые ранее не рекомендовались к подобной обработке, так как они имеют рыхлую поверхность из-за наличия открытых пор. Особым образом нанеся на рыхлое изделие тонкий слой из того же металла, мы получили своего рода герметичную капсулу, которая позволяет успешно применять ГИП. Благодаря такой обработке пористость уменьшилась более чем в два раза, прочность на сжатие выросла на 25%, а главное – многократно выросла прочность на разрыв», – объяснил Владимир Чеверикин, руководитель программы «Аддитивные технологии для производственной отрасли iPhD» НИТУ МИСиС.
Теперь коллектив специалистов планирует использовать полученные результаты для разработки новых материалов для медицинской отрасли.