Несмотря на десятилетия экспериментальных исследований, физики до сих пор не могли полностью объяснить происхождение этого интригующего акустического эффекта — «визга» скотча, отрываемого от поверхности. Раскрыть этот механизм впервые удалось команде ученых из Саудовской Аравии, Китая и Индии, статья которых опубликована в журнале Physical Review E. Предыдущие исследования показали, что процесс отклеивания скотча происходит не равномерно, а по схеме «прилипание — срыв». Вы тянете край ленты вверх, она долю секунды остается приклеенной к поверхности, затем сила натяжения превосходит силу прилипания, и происходит резкий рывок (срыв), а дальше все повторяется снова и снова. Исследователи подробно изучили процесс отклеивания полоски скотча от прозрачной стеклянной пластины с помощью комбинации из двух высокоскоростных видеокамер и двух микрофонов, установленных по обе стороны от ленты. Одна камера снимала через стеклянную подложку, обеспечивая вид снизу на отслаивающийся клейкий слой. Вторая камера функционировала в режиме шлирен-съемки — метода, который позволяет увидеть мельчайшие отклонения световых лучей из-за точечных изменений плотности воздуха. Шлирен-съемка показала, что в воздухе рядом с клейкой лентой распространяются крошечные ударные волны. Когда ученые синхронизировали изображения с камер и записи с микрофонов, они смогли детально разобраться в том, что происходит при отрывании скотча от поверхности. Исследователи выяснили, что когда свободный конец ленты тянут вверх, на небольшом расстоянии от границы между отслоенной и неотслоенной областями образуется узкая поперечная трещина. В фазе срыва конец этой трещины продвигается к боковому краю ленты со скоростью, превышающей скорость распространения звука в окружающем воздухе. Скорость, с которой «бежит» трещина по клеевому слою, может достигать 600 метров в секунду. Для сравнения, скорость звука в воздухе при комнатной температуре составляет 343 метра в секунду. Когда кончик трещины достигает края ленты, в воздух вырывается ударная волна. Это происходит потому, что процесс идет слишком быстро для того, чтобы воздух успевал заполнять микроскопические вакуумные пузырьки, которые образуются при движении конца трещины по клеевому слою. Когда эти крошечные области вакуума достигают края, они резко схлопываются, и запускается ударная волна. Почти сразу чуть выше по ленте начинает формироваться новая трещина, и циклы «прилипания — срыва» повторяются до тех пор, пока не полоска не отклеится. Поскольку эти циклы сменяют друг друга с чрезвычайно высокой скоростью, эксперимент показал, что визг, который мы слышим, на самом деле представляет собой звуковые колебания от идущих одна за другой ударных волн. Они следуют друг за другом слишком быстро, чтобы наши уши могли различить их по отдельности, сливаясь в один непрерывный скрежещущий звук.

На протяжении почти двух тысячелетий в Древней Греции проводили элевсинские мистерии — важнейшие религиозные обряды, кульминацией которых было распитие напитка под названием кикеон. Согласно историческим источникам, он состоял из воды, ячменя и мяты. То, что потом происходило с участниками в храме, держалось в строжайшем секрете. Однако косвенные свидетельства описывают глубокие мистические переживания, встречу с иным миром и преображение сознания. Еще в 1970-х годах исследователи выдвинули смелую гипотезу: психоактивным компонентом кикеона была спорынья — грибок, поражающий злаки, из которого впоследствии синтезировали ЛСД. Однако известно, что спорынья содержит ядовитые алкалоиды — эргопептиды, вызывающие тяжелое отравление (эрготизм) с гангреной, судорогами и галлюцинациями. Критики этой гипотезы указывали, что в таком случае было бы зафиксировано массовое отравление участников мистерий. Международный коллектив ученых проверил, могли ли древние жрицы с помощью доступных им технологий превратить ядовитую спорынью в безопасный психоактивный эликсир, избежав токсических эффектов. Результаты исследования опубликованы в журнале Scientific Reports. Ученые сожгли древесину дуба и оливы, получили золу и сварили из нее щелочной раствор — щелок. В этом растворе они кипятили измельченные частицы спорыньи, варьируя время кипячения, концентрацию грибка и уровень щелочности. Всего провели 48 экспериментов. Полученные экстракты проанализировали с помощью современных методов ядерно-магнитного резонанса и жидкостной хроматографии с масс-спектрометрией. Эти методы позволили точно определить, какие именно химические соединения присутствуют в полученном напитке. Результаты эксперимента подтвердили гипотезу. Ученые обнаружили, что при кипячении в крепком щелоке в течение как минимум двух часов токсичные эргопептиды полностью разрушаются. Вместо них в растворе появляются психоактивные соединения — амид лизергиновой кислоты и его изомер, которые по действию родственны ЛСД, хотя и слабее. При этом опасные для жизни соединения, вызывающие гангрену, полностью исчезали. Исследователи также отметили, что изначально едкий щелок при приготовлении нейтрализуется углекислым газом из воздуха и добавлением самого порошка спорыньи, а затем смешивается с отваром. Это делает напиток пригодным для питья. [shesht-info-block number=1] Таким образом, удалось доказать, что древние жрецы и жрицы могли с помощью золы и воды успешно обеззараживать спорынью, превращая ее в безопасный напиток. Кроме того, исследование подтверждает, что сложные химические превращения веществ были доступны человечеству задолго до появления современной химии. Хотя эта научная работа доказывает химическую возможность превращения спорыньи в напиток, она в значительной степени опирается на предположение о том, что древнегреческие жрицы целенаправленно собирали именно зараженное зерно, точно знали пропорции и время варки, чтобы получить нужный эффект. Археологических данных, подтверждающих эту гипотезу, по-прежнему нет. Дискуссионным остается также вопрос силы и степени воздействия эликсира на человеческую психику в контексте древнего ритуала.

Работы по монтажу новой кабины (произведена в советское время, но смонтирована впервые) выполняли больше 150 сотрудников Центра эксплуатации объектов наземной космической инфраструктуры (АО «ЦЭНКИ») и подрядных организаций. Кабина имеет массу в 144 тонны и большие размеры. Особую сложность работам придало то, что исходно, при строительстве стартовой площадки, кабину устанавливали до монтажа огневого проема для ракеты (он находится над кабиной). А теперь, чтобы исправить ситуацию быстрее, запасную кабину ставили без разбора огневого проема. Это потребовало создания специальной и ранее не применявшейся методики монтажа через этот проем. Такая реализация работ с кабиной обслуживания (ее сборка на уже готовой стартовой площадке) никогда не применялась ранее / © «Роскосмос» Чтобы понять сложность задачи, стоит учитывать, что фермы кабины длиной 19 метров и массой около 17 тонн каждая. То есть они больше диаметра огневого проема и просто опустить их через него (не под углом) не вышло бы. Поэтому для разных частей ферм использовали стропы подвеса разной длины и, соответственно, с разной нагрузкой. [shesht-info-block number=1] Сама запасная кабина пришла на Байконур чуть больше двух месяцев назад. После этого было подготовлено и покрашено 2350 квадратных метров конструкций, заменены все узлы креплений. Кроме этого заменили и отладили электрооборудование кабины, выполнено больше 250 метров сварных швов. Типичные заголовки русскоязычных СМИ по поводу падения кабины 8У216. ЦЭНКИ удалось показать, насколько такая позиция далека от реальности / © RTVI Глава «Роскосмоса» Дмитрий Баканов отметил: «С завтрашнего дня начинаем подготовку к запуску грузового корабля «Прогресс», назначенному на 22 марта». Это значит, что ранее намеченные сроки полетов к МКС не пришлось сдвигать снова. Работы выглядят серьезным успехом, потому что ранее большинство наблюдателей оценивали сроки исправления проблем с кабиной обслуживания в многие месяцы, часто называли и сроки в год-два. Случившееся трудно переоценить по значимости. Космодром Восточный пока не подходит для пилотируемых полетов, поэтому стартовая площадка №31 на Байконуре была и остается единственным местом для российских пилотируемых полетов. Любое серьезное происшествие здесь блокирует такие полеты до исправления ситуации.

Муравьи-листорезы, выращивающие грибы, — настоящие фермеры в мире насекомых. Некоторые виды собирают свежие листья и приносят их в гнезда, чтобы использовать как субстрат для грибов, другие вместо листьев задействуют детрит и падаль. Выращенный урожай становится основной пищей для всей огромной колонии. Но у такого подземного «фермерства» есть серьезная проблема — вентиляция. В колонии, где живут миллионы муравьев, одновременно растут грибы и гниют растительные остатки, концентрация углекислого газа (CO₂) в камерах может достигать высоких значений. Естественный газообмен с поверхностью затруднен, и если воздух не обновляется, атмосфера внутри гнезда становится сложной для дыхания. Хотя у листорезов существуют механизмы для вывода углекислого газа из гнезда, работают они с разной эффективностью. Далеко не все виды могут похвастаться идеальной вентиляцией. Исследователи давно изучают, как устроены муравьиные гнезда и как колонии регулируют газообмен — архитектура камер, способы вентиляции и поведенческие стратегии детально описаны. Но оставалось неясным, какую роль в регулировании газообмена играют поверхность тела муравьев и их микробы. [shesht-info-block number=1] В 2020 году американские энтомологи под руководством Кэмерона Карри (Cameron Currie) из Висконсинского университета в Мадисоне наткнулись на первую подсказку. Они изучили муравьев вида Acromyrmex echinatior и обнаружили у рабочих особей уникальную биоминеральную броню (процесс биоминерализации), состоящую из кристаллов кальцита, которые особым образом распределены по поверхности хитиновой оболочки. Ничего похожего у насекомых раньше не находили. По мнению авторов исследования, этот слой существенно повышает прочность муравьиного панциря и выполняет защитную функцию. Причины биоминерализации у листорезов до конца не выяснены, но ученые предположили, что главную роль в этом играют бактерии рода Pseudonocardia, которые состоят в симбиотических отношениях с Acromyrmex echinatior. Вероятно, эти бактерии непосредственно инициируют осаждение карбоната или участвуют в превращении CO₂ в твердые карбонатные минералы. Теперь другая группа ученых, в которую вошел и Карри, обнаружила, что муравьи Sericomyrmex amabilis — близкие родственники листорезов, обитающие в Центральной и Южной Америке — также способны к биоминерализации. Однако, в отличие от предполагаемого механизма с участием бактерий у Acromyrmex echinatior, у этого вида пока не удалось обнаружить подобных симбионтов. Если это подтвердится, Sericomyrmex amabilis станут первыми известными науке животными, которые приобрели способность превращать газ в минерал в процессе собственной эволюции, а не за счет бактерий-помощников. [shesht-info-block number=2] Чтобы выяснить, действительно ли Sericomyrmex amabilis способны к биоминерализации, Карри и его коллеги применили целый ряд методов, включая отслеживание стабильных изотопов углерода, наноразмерную вторичную ионную масс-спектроскопию и твердофазный ядерный магнитный резонанс с изотопом углерода-13. Эти методы показали, что часть CO₂ муравьи выводят наружу с помощью систем вентиляции, а часть превращают в прочный биоминеральный слой, который покрывает их экзоскелет. Интересно, что в состав этого слоя входит доломит — карбонатный минерал с формулой CaMg(CO₃)₂, который химики с трудом получают в лаборатории. Его структура включает кальций, магний и карбонатные группы (CO₃²⁻). В лабораторных условиях синтез доломита осложняет магний, который сильно гидратирован. Проще говоря, он окружен большим количеством молекул воды: они прочно притягиваются к нему за счет электростатического взаимодействия, что затрудняет внедрение магния в кристаллическую решетку карбоната кальция, из-за чего рост кристаллов замедляется до невозможности. Чтобы обмануть природу и получить структурно упорядоченный доломит «в пробирке», ученым в большинстве случаев требуются повышенное давление и температура (порядка сотен градусов Цельсия). В природе образование доломита обычно занимает от нескольких тысяч до миллионов лет, особенно если речь идет о формировании структурно упорядоченного минерала. В условиях низких температур и давлений ионам кальция и магния нужно время, чтобы выстроиться в идеальную кристаллическую решетку. [shesht-info-block number=3] Карри и его коллеги установили, что Sericomyrmex amabilis создают частично упорядоченный доломит достаточно быстро и при относительно низких температурах. Как им это удается — главная загадка. Сейчас команда готовится к следующему этапу исследования: они хотят изучить «химическую кухню» муравьев и понять молекулярный механизм этого процесса. Биоминерализация помогает насекомым решить сразу две задачи. Во-первых, биоминеральный слой укрепляет их экзоскелет — это отличная защита от врагов и опасностей внешнего мира. Во-вторых, и это главное, они избавляются от лишнего углекислого газа внутри гнезда. Научная работа опубликована на сайте препринтов по биологии bioRxiv.

Губки — обитающие в морях и океанах многоклеточные беспозвоночные, всю жизнь проводящие неподвижно прикрепленными к каменистому морскому дну или другим поверхностям. Губок относят к числу древнейших животных на земле, однако ученым уже долгое время не удается договориться о точном времени их первого появления на планете. С одной стороны, ДНК современных губок и химические следы, сохранившиеся в древних породах, указывают на то, что они появились не менее 650 миллионов лет назад, в начале эдиакарского периода. С другой — все современные губки имеют скелеты, состоящие из бесчисленных микроскопических стекловидных структур, называемых спикулами. Эти прочные элементы хорошо окаменевают и встречаются в породах, датируемых поздним эдиакарским периодом (примерно 543 миллиона лет назад). Однако в более древних породах спикул до сих пор не обнаружили, что и вносит путаницу в хронологию губок. Отсутствие спикул заставляет усомниться, действительно ли губки возникли так рано. Чтобы разрешить этот давний спор, международная исследовательская группа проанализировала 133 кодирующих белки гена в геноме современных и древних губок. Полученные результаты относят происхождение губок к периоду 600-615 миллионов лет назад, таким образом немного сокращая разрыв между генетическими предсказаниями и результатами датировки ископаемых пород. Исследователи, статья которых опубликована в журнале Science Advances, также провели компьютерное моделирование эволюции скелетов губок. Ученые пришли к выводу, что первые губки были мягкотелыми и не имели минерализованных скелетов. Именно поэтому спикулы не находят в породах возрастом около 600 миллионов лет — в те времена их просто не было. Но это не единственное открытие. Оказалось, в разных линиях губок минерализованные спикулы возникали на протяжении эволюции несколько раз независимо друг от друга. Как отметили ученые, идея о том, что скелеты губок эволюционировали более одного раза, подтверждается как структурными, так и генетическими различиями между ныне живущими видами. «У нас уже были некоторые подсказки, указывающие на независимую эволюцию скелетов губок. Современные скелеты губок могут выглядеть одинаково, но они построены совершенно по-разному. Некоторые состоят из кальцита, минерала, из которого состоит мел, другие — из кремнезема, по сути, стекла, и когда мы изучаем их геномы, мы видим, что в этом процессе участвуют совершенно разные гены», — объяснила один из авторов исследования Ана Риесго, ведущий мировой эксперт по эволюции губок из Музея естественных наук в Мадриде (Испания). До сих пор ученые считали, что, учитывая наличие скелета у всех современных губок, минерализованные спикулы были важны на ранних этапах эволюции губок и сыграли ключевую роль в их эволюционном успехе. Однако новые данные поставили это предположение под сомнение.

Коронный разряд — это слабое свечение (холодная плазма), которое возникает на острых предметах при высокой напряженности электрического поля. Моряки издревле наблюдали этот феномен на мачтах кораблей во время штормов и называли его огнями святого Эльма. В быту этот физический принцип применяется в домашних очистителях воздуха и озонаторах, где напряжение на металлической игле ионизирует воздух и создает очищающие частицы. Ученые давно предполагали, что во время грозы подобные разряды вспыхивают на кончиках листьев и хвоинок. Авторы исследования, опубликованного в журнале Geophysical Research Letters, отметили, что именно коронные разряды служат главным научным объяснением библейского сюжета о неопалимой купине — горящем, но не сгорающем кусте. Однако наблюдать это явление в дикой природе не удавалось: искры слишком тусклые, а их излучение лежит в невидимом для человека ультрафиолетовом диапазоне. Чтобы зафиксировать феномен, ученые сконструировали мобильную установку COTS (Coronation Observing Telescope System). Ее основным элементом стал 25-сантиметровый телескоп, оснащенный камерой, которая улавливает только узкий спектр ультрафиолета (255–273 нанометра). Эта часть спектра интересна тем, что на Земле ее источником могут быть только пожары, специальные лампы и, самое главное, электрические разряды. Сначала физики откалибровали прибор в лаборатории: они подавали напряжение до 40 киловольт на саженцы ели и клена, чтобы вычислить математическую зависимость между яркостью УФ-пикселей и силой тока в ветках. Затем ученые выехали на специально оборудованном фургоне под реальную грозу в Северной Каролине, направив объектив на верхушки взрослого амбрового дерева и лоблуллиевой сосны. Компьютерный алгоритм отфильтровал фоновые вспышки обычных молний, оставив только изолированные сигналы от корон. Прибор зарегистрировал сотни микроразрядов. Выяснилось, что электрическое свечение нестабильно: искры хаотично перескакивают с листа на лист. Разряды загораются и гаснут вслед за порывами ветра, который меняет угол наклона острых кончиков по отношению к туче. Дистанционные измерения показали, что сила тока, протекающего через светящуюся ветку, составляет около одного микроампера. При этом короны возникали на всех участках кроны в поле зрения объектива. «Эта повсеместность наблюдаемых корон порождает видение мерцающего шлейфа, идущего через лес под электрической бурей», — написали ученые в статье. Вспыхивающие короны превращают леса в глобальные аналоги бытовых очистителей — ионизаторов воздуха. Жесткий ультрафиолет от микроразрядов расщепляет молекулы воды, генерируя колоссальные объемы гидроксильных радикалов (OH) — главных атмосферных «санитаров», которые окисляют и разрушают парниковые газы и летучие органические вещества. Во время грозы кроны деревьев выделяют в тысячу раз больше очищающих радикалов, чем все остальные лесные биохимические процессы. При этом сам феномен не проходит для флоры бесследно: электрическое напряжение и излучение оставляют на кончиках листьев микроскопические повреждения.