Как узнали химический состав солнца
Нередко можно встретить у читателя и слушателя недоверчивое отношение к тому, что говорят и пишут астрономы о Солнце и звёздах. Действительно, как могли учёные определить размеры, движение, а тем более химический состав далёких звёзд и Солнца, узнать о процессах, происходящих в их недрах и на поверхности? Ведь астроном не может побывать на небесных светилах. Если бы даже существовал летательный аппарат, который был бы в состоянии преодолевать межзвёздные пространства, то и тогда человек не смог бы добраться до Солнца: под действием жгучих солнечных лучей и он и его аппарат неминуемо превратились бы в пар, задолго до того, как они достигли поверхности Солнца.
Астроном лишён возможности изучать поверхности и недра этих далёких миров тем опытным путём, каким изучают Землю географы и геологи. Он не может подвергнуть их атмосферы тому непосредственному исследованию в лабораториях, которому физики, геофизики и химики подвергают атмосферу земную. Астроном может лишь наблюдать космические тела. Единственно, что «соединяет» его с Солнцем и звёздами — это луч света. Луч — это тот мост, который связывает Землю с «небом», тот путь, который ведёт к познанию природы космических тел. Следовательно, изучение небесных светил сводится к изучению световых лучей, ими испускаемых.
И луч света рассказывает астроному об очень многом, сообщает ему много интересных данных о Солнце и звёздах, посланцами которых он является. На основе изучения лучей определяется температура, химический состав и скорости движения космических тел, получается много других нужных и ценных сведений.
Изучаются не только Солнце и звёзды, но и планеты, которые собственного света не имеют. Их изучение основывается на исследовании отражённых планетами солнечных лучей.
Наиболее мощным средством изучения небесных светил является спектральный анализ, открытый около 80 лет тому назад.
Как известно, свет представляет собой один из видов электромагнитной энергии, распространяющейся в пространстве волнообразно. Длина волн видимого света заключена в весьма узкие пределы — от 7 до 4 десятитысячных миллиметра. В эти ничтожно малые пределы укладывается всё разнообразие, всё богатство красок и оттенков, которые воспринимаются человеческим глазом.
Рис. 13. Спектр излучения. Заштрихованная сеткой часть спектра — видимые лучи.
Лучи с меньшей длиной волны, чем в 3—4 десятитысячных миллиметра (ультрафиолетовые), уже невидимы для глаза, так же, как и лучи инфракрасные, у которых длина волны больше, чем у волн видимого луча света (рис. 13).
Источник
Химический состав Солнца
С земной поверхности наше светило выглядит как яркий шар идеальной формы. До официального открытия на нём пятен астрономы были уверены в том, что объект не имеет дефектов. Однако впоследствии было выяснено, что звезда имеет несколько слоёв, как и Земля. Каждому из них присваивается своя опция. Особого внимания также заслуживает химический состав Солнца.
Химические элементы
Если бы человечество могло разложить эту звезду по частям и произвести сравнение составных элементов, получилась бы следующая картина:
- 74% приходится на водород;
- 24% — на гелий;
- 1% — на кислород;
- 1% — на прочие химические вещества.
К прочим элементам относится, например, кальций, неон, хром. Также в составе присутствует в незначительном количестве сера, кремний, магний, железо и т. д.
Состав фотосферы Солнца
Теория появления нынешнего состава
Вследствие Большого взрыва возник гелий и водород. На первых этапах становления космического пространства произошло возникновение водорода из элементарных частиц. Ввиду высокой температуры и немалого давления условия во Вселенной были примерно такими же, как в звёздном ядре. Впоследствии водород синтезировался в гелий, и возникли пропорции, которые сохранились до настоящего времени.
Что касается прочих элементов светила, их создание произошло в прочих звёздах. Дело в том, что в их ядерных частях наблюдается постоянный синтез водорода в гелий. Вследствие выработки всего кислородного вещества в ядре наблюдается их переход на ядерный синтез веществ с относительно большой массой. Например, лития, гелия, кислорода. Множество тяжёлых металлов, образовавшихся на Солнце, присутствует в прочих звёздах на завершающих этапах их жизней.
Интересен химический состав Солнца ещё и потому, что другие вещества в нём образовались иным способом. Например, самые тяжёлые элементы (уран, золото) появились в процессе детонирования светил, превышающих Солнце по размеру. За очень короткое время (буквально доли секунды) появления черной дыры элементы сталкивались между собой, что приводило к появлению новых веществ. После взрыва они были разбросаны по Вселенной, из-за этого и образовались новые светила.
Строение Солнца. В центре Солнца находится солнечное ядро. Фотосфера — это видимая поверхность Солнца, которая и является основным источником излучения. Солнце окружает солнечная корона, которая имеет очень высокую температуру, однако она крайне разрежена, поэтому видима невооружённым глазом только во время полного солнечного затмения.
Солнечные слои
Химический состав Солнца вызывает среди учёных немало вопросов. В частности, они связаны со слоями, которые в него входят. На первый взгляд, светило кажется обычным шаром с водородом и гелием. Но если изучить его строение и свойства более глубоко, можно обнаружить, что в составе присутствует несколько ярусов. По мере приближения к ядру происходит повышение температуры и давления. Вследствие этого произошло формирование слоёв, ведь при разных условиях основные вещества различны по характеристикам.
В нём наблюдается высокий температурный режим и давление. Это приводит к благоприятным условиям для синтеза. Здесь же формируются атомы гелия, образуется тепловая, световая энергия, доходящая до Земли.
Зона радиации
Начинается она у границы ядра и составляет 70% от радиуса звезды. Внутри неё присутствует особое вещество высокой плотности и температуры. Здесь же наблюдается реакция ядерного синтеза, вследствие которой формируются атомы гелия.
Конвективная зона
Располагается она снаружи области радиации. В ней внутреннее солнечное тепло перетекает по столбам горячего газа. Такая зона присутствует практически у всех звёзд. Например, у Солнца она простирается от 70%. У некоторых светил, где есть эта зона, может отсутствовать радиационная часть (обычно это карлики).
Фотосфера
Этот слой единственный, который можно увидеть с Земли. После него прозрачность утрачивается, поэтому специалисты астрономической науки вынуждены использовать для изучения внутренней части другие способы.
Таким образом, химический состав Солнца, несмотря на относительно большое количество полученных данных, является изученным не до конца.
Источник
Спектральный анализ
Спектральный анализ – способ определения химического состава излучающих свет далеких объектов, как правило, звезд. Именно с его помощью когда-то были открыты цезий и рубидий, а за ними и гелий. Забавно, что последний нашли сначала на Солнце, а уже потом на Земле, спустя почти 30 лет.
Существует семь цветов (уверен, что вы легко сможете назвать, каких) и их оттенки, которые может распознавать человеческий глаз. Свет – это волна… или частица? Неважно, корпускулярно-волновой дуализм уже давно признал и то, и другое двумя сторонами одной медали в рамках квантовых полей, так что размусоливать эту тему не вижу смысла. Поэтому свет – это волна, а точнее электромагнитное излучение с разной длиной волны, которая и отвечает за цвет.
Проходя через призму, свет разлагается на спектры, что позволяет узнать о характеристиках объекта, испускающего его. Самый простой пример – радуга. Свет, поступающий от Солнца разлагается каплями дождя на те самые семь основных цветов. Поздравляю, вы только что узнали, откуда берется радуга.
Единицей измерения длины волны в СИ является метр, однако в России-Матушке все еще используется Ангстрем, который равен одной стомиллионной сантиметра, и давным-давно устарел во всем мире.
Применение в астрономии
В астрономии спектральный анализ является незаменимым. С его помощью мы узнаем полезную информацию о различных небесных телах дальнего космоса.
Как вы уже знаете, каждый цвет имеет свою длину волны, красный – самую большую, фиолетовый – самую малую. Далее идут ультрафиолетовое излучение, которое мы уже не способны увидеть своими глазами, а после них – рентгеновское, с еще меньшей длиной волны.
А что идет после красного? Если вы еще не догадались, то инфракрасное излучение, которое человеческий глаз также не улавливает. Спектральный анализ проводит исследование излучений в спектре от ультрафиолетового до инфракрасного. Также он позволяет рассчитать и скорость удаленных объектов относительно Земли. Если источник света приближается к нам, длина волны уменьшается, и наоборот. Если таким образом вы захотите измерить скорость тела, движущегося на нашей планете, подготовьте микроскоп, потому что изменения длины волны исходящего от него света будет настолько несущественным, что вы захотите бросить эту затею.
Использование в космологии
Каждый спектр химического элемента, вычисленный с помощью спектрального анализа, заносится в специальные таблицы. С его помощью были открыты даже новые элементы, о которых я рассказывал в самом начале. Благодаря ему мы знаем полный состав нашего Солнца и многих других небесных светил. Спектральный анализ позволяет узнать информацию не только о звездах, но и газовых облаках и прочих объектах дальнего космоса. Он помог установить массу звезд, скоплений и даже целых галактик, а также их лучевые скорости.
Источник
Обеспечивающий жизнь химический состав Солнца
Химический состав Солнца является важным компонентом в нашем понимании формирования, структуры и эволюции Солнечной системы. Кроме того, он является важным эталоном, с которым сравнивается элементарное содержание других астрономических объектов.
Наша Звезда излучает свет, сжигая четыре миллиона тонн горючего в секунду. Солнечная поверхность представляет собой сплошной непрерывный взрыв. С поверхности в окружающее пространство выплескиваются огненные брызги и петли раскаленного газа излучая фотоны.
Именно особый химический состав этого космического тела и регулирует возможность жизни на Земле.
Состав нашей звезды
Солнце состоит из 75 % водорода, чуть больше 24 % гелия, остающийся неполный процент составляют все остальные элементы вместе взятые.
Таким образом, на 100 000 атомов водорода приходится 8500 атомов гелия, 66 атомов кислорода, 33 – углерода, 9 – азота, 8 – неона, 4 – железа, 2 – серы и т.д.
Все остальные элементы представлены в еще меньшем количестве.
Химический состав Солнца был построен на основе анализа спектра солнечного излучения, который исходит из фотосферы и хромосферы звезды. В солнечном спектре обнаружено около 67 элементов. На Солнце не существует химического вещества, который не был бы не известен на Земле. Раньше ученые предполагали, что неизвестным является гелий. При помощи анализа спектра он был открыт на Солнце и поэтому называется гелий, то есть «солнечный элемент». Позже он был открыт и на Земле, хотя в гораздо меньшем количестве, чем на нашем светиле.
Ученые для определения химического состава Солнца рассматривают входные данные атомов и выбор спектральных линий и учитывают отклонения от локального термодинамического равновесия.
Химический состав Земли был вначале такой же, что и состав Солнца. Но еще на начальном этапе эволюции Земли улетучились водород и гелий, то есть самые распространенные элементы.
Тяжелые элементы, наоборот, остались на Земле. Наша планета, таким образом, представляет собой «космическое загрязнение», так как состоит из элементов, загрязняющих самые распространенные космические материалы — водород и гелий. На Земле сохранилась всего лишь ничтожная часть первоначального водорода.
В соединениях на Юпитере химические элементы представлены в том же виде, что и на Солнце, так как оба тела возникли из одного и того же облака.
Но планеты солнечной системы Венера, Марс и Меркурий имеют другой химический состав в виде горных пород, минералов и тяжелых металлов.
Источник
Определение химического состава космических объектов. Спектральный анализ.
Ещё два столетия назад было принято считать, что химических состав планет и звезд навсегда останется для нас загадкой. Ведь в представлении тех лет космические объекты всегда останутся для нас недоступными. Следовательно, мы никогда не получим пробного образца какой-либо звезды или планеты и никогда не узнаем об их составе.
Открытие спектрального анализа полностью опровергло это заблуждение.
Спектральный анализ позволяет дистанционно узнать о многих свойствах далёких объектов. Естественно, без такого метода современная практическая астрономия просто бессмысленна.
Спектр в физике — распределение значений физической величины (обычно энергии, частоты или массы). Обычно под спектром подразумевается электромагнитный спектр — распределение интенсивности электромагнитного излучения по частотам или по длинам волн.
Спектр излучения Солнца.
Темные линии на спектре Солнца заметил ещё в 1802 году изобретатель Волластон. Однако сам первооткрыватель особо не зациклился на этих линиях. Их обширное исследование и классификацию произвел в 1814 году Фраунгофер. В ходе своих опытов он заметил, что своим набором линий обладает Солнце, Сириус, Венера и искусственные источники света. Это означало, что эти линии зависят исключительно от источника света. На них не влияет земная атмосфера или свойства оптического прибора.
Природу этих линий в 1859 открыл немецкий физик Кирхгоф вместе с химиком Робертом Бунзеном. Они установили связь между линиями в спектре Солнца и линиями излучения паров различных веществ. Так они сделали революционное открытие о том, что каждый химический элемент обладает своим набором спектральных линий. Следовательно, по излучению любого объекта можно узнать о его составе. Так был рождён спектральный анализ.
В ходе дальнейших десятилетий благодаря спектральному анализу были открыты многие химические элементы. В их число входит гелий, который был сначала обнаружен на Солнце, за что и получил своё название. Поэтому изначально он считался исключительно солнечным газом, пока через три десятилетия не был обнаружен на Земле.
Чем же объясняется такое поведение спектра? Ответ кроется в квантовой природе излучения. Как известно, при поглощении атомом электромагнитной энергии, его внешний электрон переходит на более высокий энергетический уровень. Аналогично при излучении – на более низкий. Каждый атом имеет свою разницу энергетических уровней. Отсюда и уникальная частота поглощения и излучения для каждого химического элемента.
Именно на этих частотах излучает и испускает газ. В тоже время твёрдые и жидкие тела при нагревании испускают полный спектр, независящий от их химического состава. Поэтому получаемый спектр подразделяется на три типа: непрерывный, линейчатый спектр и спектр поглощения. Соответственно, непрерывный спектр излучают твёрдые и жидкие тела, линейчатый – газы. Спектр поглощения наблюдается тогда, когда непрерывное излучение поглощается газом. Другими словами, разноцветные линии на тёмном фоне линейчатого спектра будут соответствовать тёмным линиям на разноцветном фоне спектра поглощения.
Именно спектр поглощения наблюдается у Солнца, тогда как нагретые газы испускают излучение с линейчатым спектром. Это объясняется тем, что фотосфера Солнца хоть и является газом, она не прозрачна для оптического спектра. Похожая картина наблюдается у других звёзд. Что интересно, во время полного солнечного затмения спектр Солнца становится линейчатым. Ведь в таком случае он исходит от прозрачных внешних слоёв её атмосферы.
Как отмечалось ранее, именно с Солнца началось изучение спектральных линий. Поэтому неудивительно, что исследование спектров сразу же нашло своё применение в астрономии.
Разумеется, первым делом астрономы принялись использовать этот метод для изучения состава звезд и других космических объектов. Так у каждой звезды появился свой спектральный класс, отражающий температуру и состав их атмосферы. Также стали известны параметры атмосферы планет солнечной системы. Астрономы приблизились к пониманию природы газовых туманностей, цефеид, а также комет, колец Сатурна, полярного сияния и многих других небесных объектов и явлений.
Дубликаты не найдены
Наука | Научпоп
5.7K поста 65.7K подписчиков
Правила сообщества
Основные условия публикации
— Посты должны иметь отношение к науке, актуальным открытиям или жизни научного сообщества и содержать ссылки на авторитетный источник.
— Посты должны по возможности избегать кликбейта и броских фраз, вводящих в заблуждение.
— Научные статьи должны сопровождаться описанием исследования, доступным на популярном уровне. Слишком профессиональный материал может быть отклонён.
— Видеоматериалы должны иметь описание.
— Названия должны отражать суть исследования.
— Если пост содержит материал, оригинал которого написан или снят на иностранном языке, русская версия должна содержать все основные положения.
Не принимаются к публикации
— Точные или урезанные копии журнальных и газетных статей. Посты о последних достижениях науки должны содержать ваш разъясняющий комментарий или представлять обзоры нескольких статей.
— Юмористические посты, представляющие также точные и урезанные копии из популярных источников, цитаты сборников. Научный юмор приветствуется, но должен публиковаться большими порциями, а не набивать рейтинг единичными цитатами огромного сборника.
— Посты с вопросами околонаучного, но базового уровня, просьбы о помощи в решении задач и проведении исследований отправляются в общую ленту. По возможности модерация сообщества даст свой ответ.
— Оскорбления, выраженные лично пользователю или категории пользователей.
— Попытки использовать сообщество для рекламы.
— Многократные попытки публикации материалов, не удовлетворяющих правилам.
— Нарушение правил сайта в целом.
Окончательное решение по соответствию поста или комментария правилам принимается модерацией сообщества. Просьбы о разбане и жалобы на модерацию принимает администратор сообщества. Жалобы на администратора принимает @SupportComunity и общество пикабу.
Насколько спектральный анализ звёзд точен?
Европа определилась с миссией на Венеру
ЕКА выбрало миссию EnVision — орбитальный аппарат, запускаемый в первой половине 30х годов. EnVision является продолжением весьма успешной программы ЕКА, Venus Express (2005–2014 гг.) которая была сосредоточена в первую очередь на атмосферных исследованиях, но также сделала впечатляющие открытия, которые указали на возможное расположение вулканов на поверхности планеты.
EnVision будет искать ответы на те же вопросы, что и американские аппараты DAVINCI+ и VERITAS: почему Венера, несмотря на размер и состав, схожие с земными, имеет совершенно другой климат? Могли ли на ней когда-либо быть океаны? Есть ли на планете геологическая активность?
Запуск будет на ракете Ariane 6 . Самая ранняя возможность запуска EnVision — 2031 год, с другими возможными вариантами — в 2032 и 2033 годах. Космическому кораблю потребуется около 15 месяцев, чтобы достичь планеты, и еще 16 месяцев для достижения круговой орбиты с помощью аэродинамического торможения. Планируется полярная орбита высотой от 220 до 540 км.
Для выполнения своей задачи европейский аппарат будет оснащён набором различных инструментов:
• VenSAR – радар с синтезированной апертурой, который составит карту поверхности планеты. Он является разработкой NASA.
Этот инструмент – результат сотрудничества учёных из нескольких европейских организаций.
• SRS (Subsurface Radar Sounder) – сонар, который может проникать на глубину до километра. Его задача – исследовать строение недр планеты, ища погребённые под землёй кратеры, определяя границы тессер (венерианских континентов) и многое другое. Разработчик – Космическое агентство Италии.
• VenSpec – комплекс из трёх ультрафиолетовых и инфракрасных спектрометров. Он будет определять состав поверхности планеты, искать облака газа, которые могут исходить из вулканов и проводить прочие исследования, связанные с поиском вулканической активности.
• RSE (Radio Science Experiment) – инструмент, который составит карту гравитационного поля Венеры, а также проведет радиозатменные измерения параметров атмосферы планеты. Создан Национальным центром космических исследований во Франции.
Следующим шагом для EnVision является переход к детальной «Фазе определения», на которой завершается проектирование спутника и инструментов. После этапа проектирования будет выбран европейский промышленный подрядчик для создания и тестирования EnVision перед запуском
Миссия будет проходить в тесном сотрудничестве с Nasa. А участие в создании приборов примут многие агентства по всей Европе.
Париж 10-11 февраля 2021. Слева направо: Pascal Rosenblatt, Jörn Helbert, Doris Breuer, Colin Wilson, Véronique Ansan, Francesca Bovolo, Caroline Dumoulin, Arno Wielders, Lorenzo Bruzzone, Séverine Robert, Dmitri Titov, Ann Carine Vandaele, Björn Grieger, Jens Romstedt, Thomas Widemann, Jayne Lefort, Thomas Voirin, Benjamin Lustrement, Luigi Colangeli, Emmanuel Marcq, Goro Komatsu, Richard Ghail, Walter Kiefer, Ana Rugina, Scott Hensley, Gabriel Guignan.
Кстати, увидев русскую фамилию, я решил загуглить. Над проектом будет работать Дмитрий Титов.
Родился в Советском Союзе (1958 г.), получил докторскую степень в Московском физико-техническом институте и работал старшим научным сотрудником в ИКИ (Институт космических исследований) в Москве. В рамках миссии «Фобос» он изучал водяной пар в атмосфере Марса.
Дмитрий Титов принимал активное участие в исследовании приборов OMEGA на Mars Express. Он разработал новый метод изучения распределения аэрозолей на Марсе. С 2011 года Д.Титов занимал должность научного сотрудника проекта в ESA / ESTEC. Предложенная им миссия Venus Express имела большой успех. Он координировал деятельность команд и организацию научной эксплуатации космического корабля. Во многом благодаря Титову миссия имела выдающийся успех. В 2012 году миссия Jupiter Icy Moon, первая миссия большого класса, была выбрана в рамках программы ESA Cosmic-Vision 2015-25. Титов был назначен научным сотрудником миссии JUICE.
С 2017 года Титов является научным сотрудником проекта Mars Express и научным сотрудником EnVision.
Как по мне, интересный факт. В общем следим за развитием миссии.
Официальная страница миссии:
Ека — «Космическое видение — 2050» / Cosmic Vision — 2050
-Ержан, вставай! Там из Европы куча новостей пришла!
В общем, я встал и решил перевести кучу новостей из Европейского космического агентства, которые пришли на этой неделе.
ЕКА объявило темы, вокруг которых будут сосредоточены миссии в 2035-2050 годах. Нет ничего удивительного в таком долгосрочном планировании.
ЕКА работает по циклу Cosmic Vision уже несколько десятилетий. Текущий цикл планирования — Cosmic Vision 2015-2025, который был создан в 2005 году. До этого план Horizon 2000 был подготовлен в 1984 году, а план Horizon 2000 Plus — в 1994-95 годах.
Темы включают в себя основные направления для следующих трех миссий большого класса, будущие миссии среднего класса, а также рекомендации по долгосрочному развитию технологий. Миссии среднего класса будут сосредоточены на всех областях космической науки, таких как астрономия, теоретическая физика и астрометрия (измерение расстояний и местоположения астрономических объектов).
Эти объекты инвестиций и исследований указывают на ключевые области международного сотрудничества не только с космическими агентствами, но и в рамках исследовательского и научного сообщества.
Там выделили три главных направления:
Уран и Нептун, а также их разнообразные спутниковые и кольцевые системы представляют собой наименее изученные среды нашей Солнечной системы и, тем не менее, могут служить архетипом наиболее распространенного результата формирования планет во всей нашей галактике.
Цель миссий будет состоять в поиске возможных биосигнатур на лунах Урана и Нептуна. Предположительное окно для запуска зависит от положения Юпитера. Возможные даты 29-34 годы и 40ые. Предположительная длительность полёта 6-13 лет.
Аппараты могут включать в себя посадочные модули.
Наш Млечный Путь содержит сотни миллионов звезд и планет, а также темную материю и межзвездную материю, но наше понимание этой экосистемы, являющейся отправной точкой для понимания работы галактик в целом, ограничено.
Европа будет продолжать изучение экзопланет для более полного понимания устройства Млечного пути. Текущие миссии в работе: Ариель, Евклид, Плато, Хеопс.
Новые физические исследования ранней Вселенной
Европа сфокусируется для изучения ранней жизни вселенной. Целью станет изучение гравитационных волн и реликтового изучения. Это станет возможно с помощью миссии Лиза, запускаемой в 2034, которая станет первой космической обсерваторией гравитационных волн, и данных полученных от миссии planck.
Также Европа осуществит несколько средних миссий. Уже выбран полёт на орбиту Венеры в первой половине 30х годов в рамках миссии EnVision
Больше пдф-файлов с темами:
https://www.cosmos.esa.int/web/voyage-2050/white-papers — Эти темы участвуют в конкурсе, так что необязательно, что их все выберут.
Зонд «Juno» прислал первое за 20 лет фото Ганимеда с расстояния 1038 км
Разновидности планетарных туманностей
Про теорию струн
Электроны. Свойства. Опыты
Наконец смог собрать всевозможные газоразрядные трубки, чтобы поэкспериментировать с ними и продемонстрировать валам, какие же опыты ставили большее 100 лет назад такие ученые, как Уильям Крукс, Вильгельм Конрад Рентген и другие.
В этом видео поиграем с электронами ( будем толкать их магнитным полем), сделаем рентген нокии 3310 и ещё всякое по мелочи.
P.s.: дизайнер обложек занят, сдаёт ЕГЭ, поэтому пока слепил то, что получилось.
Еженедельный выпуск новостей науки: новое про хромосомы и генный драйв
Каждую неделю мы собираем самые интересные, на наш взгляд, новости из мира науки. И в этом выпуске: что мы не знали про хромосомы, почему некоторые люди постоянно щёлкают языком, каков текущий рекорд по управляемому термояду, зачем выпускать на волю диких комаров анофелесов и как враги наших врагов спасают пчёл.
00:00 Лучшие новости науки на QWERTY
01:10 Поставлен новый рекорд удержания высокотемпературной плазмы
02:56 Ученые нашли способ контролировать генный драйв
05:33 Эхолокацию можно освоить
08:13 Масса хромосом оказалась неожиданно большой
09:43 Ученые адаптировали грибок для спасения пчёл
11:59 Лучшая новость предыдущего выпуска
(все ссылки на пруфы и исследования под роликом на ютубе. Короткая текстовая версия ниже)
Поставлен новый рекорд удержания высокотемпературной плазмы
Китайцы на своем токамаке EAST обновили рекорд по времени удержания плазмы. Токамак это тороидальная камера с магнитными катушками, призванная зажечь термоядерное Солнца на Земле, т.е. удерживать раскаленную до сотен миллионов кельвинов плазму в магнитном поле так долго, чтобы энергии от термоядерного синтеза произвелось больше, чем было затрачено на разогрев и удержание плазмы. EAST работает с 2006 года, и это относительно небольшой реактор, большой радиус камеры, в которой происходит реакция, у него всего 1,7м. Он построен на полностью сверхпроводящей системе на ниобий-титановых проводниках, и уже успел поставить несколько рекордов в прошлом. Очередной рекорд заключается в следующем: плазму с температурой в центре плазменного шнура в 120 миллионов кельвинов удерживали в стабильном состоянии на протяжении 101 секунды, ток при этом был более 500 килоампер. А вот плазму с температурой 160 миллионов кельвинов держали 20 секунд. Для промышленного использования, этого, конечно, всё ещё мало. Параметры, при которых получен этот рекорд, т.е. методики контроля плазмы и устранений неустойчивостей, способы нагрева плазмы и использованные материалы, да и вообще вся работа EAST, весьма полезны для проекта ITER во Франции. Напомним, что ITER, при большом диаметре бублика в 19 метров, полной массой в 23 тысячи тонн, целится на 400 секунд плазмы в 150 миллионов кельвинов и 20 с лишним миллиардов евро.
Ученые нашли способ контролировать генный драйв
Одна из причин, по которой ученые массово не применяют технологии генного драйва — это хтонический ужас невозможности сделать CTRL-Z, отмену. Подумайте сами, какие могут быть последствия у замены конкретного набора генов в целой популяции животных в дикой природе? Да любые! В обычной ситуации, измененный при помощи CRISPR ген не распространяется по популяции по законам наследования, потому что существует всего 50% вероятность наследования. Но если ученые применяют метод генного драйва, изменяют ген таким образом, что вероятность наследования становится 100%, то измененный ген вскоре захватывает всю популяцию. Огромный соблазн, конечно, изменить сразу всю пшеницу, чтобы она приносила больше зерна или наградить всех комаров анофелесов геном, препятствующим переносу малярийного плазмодия, и спасать 2,7 млн жизней ежегодно. Для этого достаточно выпустить одного комара-носителя особой генной модификации, это называется мутагенная цепная реакция. Да так можно даже уничтожать целые виды. Но, если честно, поджилки трясутся от возможных последствий побегов лабораторных животных с такими генами или открывающихся возможностей для биотерроризма. В недавней работе ученые представили методику генного драйва со встроенным генетическим ограничителем, который устанавливает контроль над процессом. Статья описывает разработку механизма под названием SPECIES (Synthetic Postzygotic barriers Exploiting CRISPR-based Incompatibilities for Engineering Species) на примере мух дрозофил. Идея проста. В дикой природе если несколько особей окажутся территориально разделенными с основной популяцией, они понемногу могут эволюционировать в новый вид. Но их потомки, вернувшиеся восвояси и спаривающиеся с особями первоначального вида, скорее всего дадут нежизнеспособное потомство. Зовите это постзиготической репродуктивной изоляцией. SPECIES дрозофил создавали при помощи CRISPR как раз на основе этой идеи — спаривание с особями из дикой популяции даёт нежизнеспособное потомство. Т.е. SPECIES дрозофилы могут контролируемо распространяться, отвоёвывая себе пространство и заменяя часть дикой популяции, но в то же время никакого видообразования и распространения их генома в дикую популяцию не происходит. И, например, если такое проделать со SPECIES комарами анофелесами, то всегда есть возможность откатить назад процесс, ограничивая модифицированную пороговую популяцию и удерживая ее на уровне ниже 50%. Как? Да просто добавьте обычных диких комаров в природу в случае необходимости.
Эхолокацию можно освоить
Среди всех курсов и тренингов в этом мире есть один, который, я бы попробовал с удовольствием. Жаль, тренеров маловато.
Эхолокация у животных обычное явление, дельфины и летучие мыши не вызывают какого либо удивления. Чуть более необычно то, что некоторые люди способны на почти такие же достижения. Например Дэниел Киш не только может сказать, что перед ним сооружение с крышей или обнаружить столб, он может ездить на велосипеде, пощелкивая языком и создавая вокруг себя картину на основе отраженного от объектов звука. Картину мира ему создают вот такие щелчки. Да, Дэниел абсолютно слеп. И он не один такой, даже начинающие эхолокаторщики могут обнаружить стену на расстоянии метров в 30. И вот впервые ученые решили разобраться в том, как приобретается это умение. Они набрали добровольцев из числа слепых и зрячих, ранее не занимавшихся эхолокацией, и прогнали их через 10-недельную обучающую программу. Результаты обучения, а все были достаточно впечатляющими, не зависели от возраста или, как ни странно, от зрения или его отсутствия. Но среди слепых отмечалось значительное улучшение мобильности и 83% отметили улучшение качества жизни.
Кстати, ученые на полном серьезе заявили, что некоторые люди неспособны на эхолокацию, потому что считают щелканье на публике неприличным. Святые, конечно, люди.
У добровольцев получалось определять расстояние до близких объектов, их перемещение и размер. Они могли ориентироваться в пространстве. Это возможно благодаря тому, что человеческий мозг удивителен своей нейропластичностью и способностью адаптироваться под необычные обучающие стратегии. Для достижения результатов эхолокации ему приходится значительно меняться, чтобы перерабатывать информацию от органов чувств весьма несвойственным ему образом. В общем, похоже, этот метод вполне подходит для реабилитации пациентов со слепотой или намечающимся ухудшением зрения.
Если найдёте, где записаться в бэтмены, напишите, пожалуйста. Ночью ходить по квартире удобно будет.
Масса хромосом оказалась неожиданно большой
Впервые ученые измерили массу хромосом. Масса ДНК, содержащейся в хромосомах, определяется вполне легко — мы знаем количество пар нуклеотидных оснований, 4 раза по 3,5 миллиарда, и их массу еще с Проекта Геном человека. Но, как неожиданно выяснилось, масса 46 хромосом оказалась в 20 раз тяжелее ДНК. Вес хромосом — 242 пикограмма, а пикограмм это триллионная грамма. Можно подсчитать количество клеток в организме человека и сказать, какая часть нашего веса приходится на хромосомы, но, пожалуй, не в этой рубрике. Такая разница в массе между ДНК и хромосомами объясняется тем, что в хромосомах содержатся разнообразные белки, которые нужны и для чтения ДНК, и для регуляции процессов деления клетки, и для упаковки двухметровой цепочки в компактный объем. Но ученые ожидали, что масса все же будет гораздо меньше, а это значит, что в состав хромосом входят компоненты, о которых мы всё ещё не знаем и которые предстоит найти. Измерение проводили при помощи рентгеновской птихографии, как раз в прошлом ролике мы рассказывали об этом методе. Хромосомы находились в состоянии метафазы, т.е. перед тем, как разделиться.
В общем, ученые открыли потенциальное белое пятно в карте нашего организма. Дальнейшее изучение может найти что-то полезное для человеческого здоровья.
Ученые адаптировали грибок для спасения пчёл
Учёные уже пару десятилетий бьют тревогу — пчёлы вымирают. Виноваты тут люди, распыляющие пестициды неоникотиноиды, губительные для пчёл, и паразитические клещи варроа, обожающие тепло пчелиных ульев. Травить клещей особо не получается, потому что химикаты действуют и на пчёл, да и сами клещи умеют адаптироваться к ним.
Клин по идее можно было бы выбить клином, натравив на паразитов их собственных паразитов. Такие есть — это грибок метархизиум.
В видеоролике выше можно увидеть как он разбирается с тараканом. С клещём он тоже мог бы справиться, если бы не одно но. Он ненавидит тепло пчелиных ульев. Как оказалось, это не проблема. Нужно просто заставить грибок адаптироваться к 35 градусам. Для этого нужно дать грибку пероксид водорода, потому что он повышает вероятность изменений генома, это мутаген наряду с колхицином, большим зелёным мутагеном, нитратами и многими другими. А затем нужно постепенно повышать температуру окружающей среды и отбирать те клетки грибка, которые выжили. И так несколько раз. Хватило 7 итераций, чтобы поднять их выживаемость в тепле до 70%.
Вот только эти грибки стали очень плохо заражать клещей. Только 4% клещей погибли. Все труды насмарку… нет, ведь у нас уже есть алгоритм!
Нужно взять те грибки, которые убили этих клещей, и продолжать их терроризировать мутагенами, отбирая лучших из лучших в каждом раунде мутаций. В общем, таким образом смертоносность грибка для клещей подняли до 60%. В итоге эффективность этого метода сравнялась с эффективностью щавелевой кислоты — одного из биопестицидов.
Враг моего врага в конце концов. Грибок для моего клеща. Так что до состояния мира Интерстеллара мы доберёмся не из-за гибели пчёл, наверное, а из-за чего-то другого.
Источник