Тектонические плиты Земли либо сталкиваются, порождая горы, либо расходятся, тогда кора истончается и разрывается, давая начало новому водоему. Самый известный пример — Восточно-Африканская рифтовая система (EARS), где континент медленно раскалывается уже десятки миллионов лет. Этот процесс сопровождается землетрясениями и извержениями вулканов, однако на раннем этапе внешних проявлений глубоких процессов нет.
К юго-западу от EARS, через всю Центральную Африку — от Танзании до Намибии — тянется цепочка изолированных рифтовых долин: Луангва, Луано, Кафуэ, Окаванго и Эйсеб. Ранее геофизики зафиксировали там аномалии — низкую скорость сейсмических волн, повышенный тепловой поток и слабую фоновую сейсмичность. Гипотеза ученых заключается в том, что эта цепочка разломов — не набор отдельных структур, а единая зарождающаяся граница между Нубийской плитой и новой микроплитой, которую назвали плитой Сан. Если гипотеза верна, этот разлом соединяет EARS с Атлантикой через подводный Китовый хребет, что означает раскол Африки сразу на три части.
Авторы нового исследования проверили эту гипотезу, изучив рифт Кафуэ в Замбии, где на поверхность выходят геотермальные источники. В восьми точках — как в самом разломе, так и за его пределами — отобрали пробы газа. Сравнив соотношения гелия-3 и гелия-4 можно определить происхождение газа и глубинные процессы. Результаты опубликовал журнал Frontiers in Earth Science.
В шести пробах из зоны разлома соотношение изотопов гелия в восемь раз превысило число стандартного показателя и стало прямым доказательством присутствия мантийных газов на поверхности. А изотопный состав углерода в CO₂ показал близкое к мантийному диапазону значение, что дало второе, независимое подтверждение. Это доказывает, что мантийные флюиды поднимаются строго по разломам, а не рассеяны под всем регионом.
[shesht-info-block number=1]
Такое соотношение газов в рифте, когда доминирует азот из коровых пород с высокой концентрацией радиогенного гелия и лишь небольшой добавкой мантийного CO₂, — типичный геохимический портрет именно ранней, незрелой стадии рифтогенеза, то есть разделения плит. Это подтверждают данные исследований других рифтов — Руква и Северо-Танзанийской зоны, где наблюдаются похожие процессы. По мере созревания рифта и нарастания магматизма картина меняется: объем мантийного углекислого газа резко возрастает, и он начинает доминировать.
Таким образом, геохимические данные совпадают с геофизическими и указывают, что под рифтом Кафуэ идет активный разрыв литосферы на самой ранней стадии. Если аналогичные мантийные сигналы найдут в других сегментах этой зоны, подтвердится раскол Африки по новому сценарию.
В Африке нашли ранние свидетельства тектонического раскола континента
Земля — единственная известная нам планета, на которой континенты соседствуют с водой, а земная кора состоит из подвижных тектонических плит. Вопрос формирования древних континентов до сих пор вызывает научные споры.
Преобладают две конкурирующие гипотезы. Согласно первой, континенты сформировались в результате субдукции — процесса, при котором одна тектоническая плита «подныривает» под другую. Вторая гипотеза предполагает, что земная кора частично расплавилась под действием горячего мантийного материала, поднимающегося из глубин Земли, или от падения крупного метеорита.
Ученые из Нанкинского университета (Китай) исследовали древнейшие минералы — цирконы, содержащиеся в гранитных породах региона Пилбар в Австралии, где расположены одни из самых древних и хорошо сохранившихся горных пород. Исследование опубликовано в журнале Science Advances.
Архейские гранитные породы, составляющие раннюю континентальную кору Земли, могли сформироваться только при условии интенсивного поступления воды в глубокую кору или мантию, однако механизм их формирования остается неясным.
Исследователи проанализировали количество воды и кислорода в древних породах и обнаружили свидетельства того, что магмы, из которых образовались граниты, со временем, с 3,5 до 3,2 миллиарда лет назад, становились более окисленными и содержали больше воды.
Моделирование показало, что эти магмы образовались в результате плавления с постоянным притоком воды и кислорода. Такое масштабное и продолжительное увлажнение и окисление глубинных слоев земной коры логично объясняется процессом субдукции, при котором одна плита «подныривает» под другую, насыщая ее водой, минералами и кислородом.
Авторы исследования пришли к выводу, что рециркуляция воды в процессе субдукции играла важнейшую роль в формировании древних континентов. А вот гипотезы без такой субдукции не могут удовлетворительно объяснить подобные находки древних минералов.
Континенты Земли образовались в результате «подныривания» тектонических плит
Чеснок (Allium sativum), одно из древнейших культурных растений на земле, еще в Древнем Египте применяли не только в кулинарии или в сакральных целях, но и как лекарственное средство, в первую очередь для борьбы с инфекциями и паразитами. Чеснок широко использовали в медицине Древнего Китая, Древнего Рима, Древней Греции. В европейском Средневековье им отгоняли злых духов, вампиров и чуму, лечили раны и инфекции.
В Новое время выяснилось, что чеснок содержит органические вещества, обладающие антисептическими, противогрибковыми, инсектицидными свойствами. Например, люди заметили, что чеснок можно использовать в качестве природного репеллента, отпугивающего летающих насекомых. Кроме того, садоводы-любители годами применяют чесночные настои и отвары для борьбы с вредителями и болезнями растений.
Группа биологов из Йельского университета (США), статья которых опубликована в журнале Cell, раскрыла причину, почему чеснок не пользуется любовью крылатых насекомых. Как установили ученые, на комаров и мух одно из соединений, содержащихся в чесноке, действует как своего рода противозачаточное средство.
Это открытие ученые сделали практически случайно, изучая в рамках другого проекта рецепторы и нейронные цепи, которые управляют репродуктивным поведением насекомых. В качестве модельного организма использовались плодовые мушки дрозофилы.
Поскольку дрозофилы обычно спариваются на плодах, исследователи предположили, что, возможно, во фруктах или овощах есть что-то, что действует как афродизиак и стимулирует их спаривание. Поэтому ученые приготовили пюре из 43 разных фруктов и овощей и организовали для плодовых мушек своего рода шведский стол.
Вопреки ожиданиям, ни одно из предложенных дрозофилам блюд не повысило активность их спаривания, но в процессе экспериментов выяснилось другое. Пюре из чеснока обладает прямо противоположным эффектом: дрозофилы, которые попробовали это пюре, полностью прекратили спариваться и откладывать яйца.
Во время дальнейших экспериментов исследователи неоднократно перепроверили эту реакцию у плодовых мух. Оказалось, что чеснок на 100 процентов блокирует размножение не только у дрозофил, но и у мух цеце, а также у комаров рода Aedes — переносчиков желтой лихорадки, лихорадки денге и вируса Зика.
Как установили ученые, отпугивающий фактор для крылатых насекомых — не запах, а вкус чеснока, именно присутствие в нем диаллилдисульфида. Это химическое вещество подавляет оба вида поведения — и спаривание, и откладывание яиц, причем воздействует в основном на самок.
За обнаружение диаллилдисульфида отвечает сенсорный рецептор TrpA1, расположенный во вкусовых органах насекомых. TrpA1 в ответ на присутствие этого вещества запускает каскад нейронных и генетических реакций, который в итоге приводит к изменениям в поведении насекомых — к избеганию чеснока, а также к прекращению размножения.
Что интересно, к чесноку оказались совершенно равнодушны осы. Поначалу ученых это озадачило, пока не выяснилось, что у ос нет рецепторов TrpA1.
Диаллилдисульфид применяется в качестве компонента различных пищевых добавок, именно это соединение придает продуктам чесночный аромат. Ученым предположили, что это вещество также можно широко использовать в качестве безопасного для окружающей среды, доступного и недорогого средства для борьбы с переносчиками болезней и сельскохозяйственными вредителями.
Потребление новостей рассматривается исследователями как важный показатель того, как люди воспринимают происходящее вокруг. Для одних регулярное чтение новостей — способ быть в курсе общественной жизни и понимать политические и экономические процессы. Другие считают, что достаточно получать информацию из социальных сетей, где наиболее важные новости распространяются сами. При этом существует и третья стратегия — сознательное избегание новостей, особенно связанных с политикой и экономикой.
Исследователи предположили, что женщины могут чаще дистанцироваться от новостной повестки из-за структурных факторов. В научной литературе нередко обсуждается, что уход за детьми, ведение домашнего хозяйства и эмоциональная забота о семье — так называемая вторая смена — могут ограничивать время и ресурсы для получения общественно-политической информации.
Чтобы проверить эти гипотезы, исследователи из ВШЭ проанализировали данные опроса 2024 года «Исследование коронавируса в регионах России — вторая волна (RoCIRR 2.0)». Несмотря на то что общая тематика опроса была посвящена последствиям пандемии, анкета включала в себя большой блок о потреблении новостей. В опросе приняли участие более 10 тысяч человек из 61 региона России. Респонденты отвечали на вопросы о том, как часто они читают новости, сколько времени проводят за экранами телефонов и как оценивают собственные медиапривычки. Также в опрос включались показатели семейного положения, занятости, образования, ценностных установок и уровня тревожности. Результаты исследования опубликованы в журнале «Женщина в российском обществе».
Анализ показал, что женщины действительно чаще избегают политических и экономических новостей, однако это не связано напрямую с наличием детей. Гораздо более значимым фактором оказалось эмоциональное восприятие новостного контента: женщины чаще связывают такие новости с тревогой и негативными переживаниями. При этом наличие партнера любого статуса, наоборот, связано с более высоким уровнем потребления новостей, тогда как полная занятость уменьшает время, которое люди в целом уделяют их просмотру.
Дополнительный анализ выявил и другие закономерности. Так, и мужчины, и женщины, придерживающиеся более консервативных ценностей, в среднем чаще дистанцируются от новостной повестки. Кроме того, люди с высшим образованием оказались менее склонны проводить много времени за потреблением новостей. Уровень тревожности также показал двойственную связь: он одновременно ассоциирован и с более частым обращением к новостям, и с их избеганием.
«Мы ожидали увидеть подтверждение гипотезы о влиянии структурного неравенства, однако на актуальных российских данных такого эффекта не обнаружили. Более того, мы предполагали, что люди с высшим образованием будут более активно следить за новостями, поскольку предыдущие исследования показывали, что образование может снижать эмоциональные издержки от новостного контента. Однако оказалось, что избегание новостей — скорее личная стратегия, чем поведение, связанное с одним социальным признаком», — отмечает один из авторов исследования, старший научный сотрудник Лаборатории экономико-социологических исследований Анастасия Казун.
Полученные результаты показывают, что новостные практики формируются под влиянием множества факторов — от эмоционального состояния до ценностных установок. По мнению исследователей, это означает, что стратегии медиакоммуникации и общественной информированности должны учитывать не только социально-демографические характеристики аудитории, но и психологические особенности восприятия новостей.
Женщины чаще избегают новостей из-за эмоциональной реакции на контент
Наночастицы оксида церия рассматриваются как перспективный класс биомедицинских материалов благодаря их способности нейтрализовать активные формы кислорода — молекулы, играющие ключевую роль в развитии воспаления, старения и ряда хронических заболеваний. Однако их потенциальная токсичность долгое время оставалась предметом дискуссий.
В Сеченовском Университете совместно с коллегами из других научных центров ученые провели системную оценку безопасности и биологической активности таких наночастиц. Для этого исследователи использовали бактериальные биосенсоры — генетически модифицированные клетки кишечной палочки, которые меняют интенсивность свечения в ответ на повреждение ДНК и развитие окислительного стресса. Результаты работы, поддержанной грантом РНФ №23-65-10040, опубликованы в журнале International Journal of Molecular Sciences.
Ученые протестировали три типа наночастиц оксида церия: стабилизированные цитратом, декстраном и не имеющие покрытия. Эксперименты показали, что при физиологических концентрациях ни один из вариантов не проявляет выраженной токсичности — жизнеспособность клеток и их метаболическая активность практически не менялись.
При этом наночастицы продемонстрировали выраженные защитные свойства. В частности, частицы с цитратным покрытием эффективно нейтрализовали перекись водорода — один из ключевых факторов окислительного стресса — снижая повреждение клеток более чем на 60%. В свою очередь, частицы с декстраном показали наибольшую способность предотвращать повреждение ДНК, вызванное мутагенами.
Отдельно ученые показали, что исследованные наночастицы не обладают прооксидантными и генотоксическими свойствами, то есть не запускают процессы, способные приводить к повреждению клеток.
«Мы не только подтвердили безопасность различных типов наночастиц оксида церия, но и показали, что они обладают выраженными антиоксидантными и антимутагенными свойствами. При этом эффективность зависит от их состава, что позволяет подбирать оптимальный вариант под конкретную медицинскую задачу. Антиоксидантные и антимутагенные свойства разрабатываемых нанокомпозитов полезны для создания не только регенеративных и антимикробных продуктов, но и для средств защиты от разных форм радиации», — отмечает заведующая лабораторией наук о жизни профессор Екатерина Силина, руководитель проекта РНФ.
Полученные результаты дополняют ранее проведенные исследования наноматериалов для регенеративной медицины. В частности, показано, что на основе наночастиц оксида церия могут создаваться материалы с выраженным противовоспалительным и заживляющим действием.
В перспективе такие разработки могут быть востребованы при лечении хронических ран и язв, воспалительных заболеваний, а также в терапии состояний, связанных с окислительным стрессом. Дальнейшие исследования будут направлены на проверку эффективности и безопасности таких подходов в доклинических и клинических моделях.
Наночастицы оксида церия защитили клетки от повреждений
Космические лучи сверхвысоких энергий — это элементарные частицы и атомные ядра, движущиеся из других галактик почти со скоростью света и время от времени достигающие Земли. Изучают их уже десятки лет, но происхождение по-прежнему неизвестно. Проблема в том, что пространство между галактиками заполнено реликтовым излучением — своеобразным «эхом» Большого взрыва. Когда космические лучи сталкиваются с этими фотонами, то постепенно теряют энергию, из-за чего самые мощные частицы должны прилетать только из сравнительно близких областей Вселенной.
В 2023 году ученые эксперимента Telescope Array зарегистрировали частицу Аматэрасу с энергией около 244 эксаэлектронвольт. Это настолько много, что зафиксировать подобное событие — большая удача. Названная в честь японской богини Солнца Аматэрасу прилетела к нам в мае 2021 года из практически пустой области: поблизости не было объектов, способных сообщить ей такую энергию. Это поставило астрофизиков в тупик.
Авторы нового исследования, опубликованного в журнале Physical Review Letters, предложили необычное объяснение происхождения этой частицы. По их мнению, Аматэрасу могла быть не протоном и не ядром железа, как обычно предполагается для космических лучей сверхвысоких энергий, а тяжелым атомным ядром, например платины.
[shesht-info-block number=1]
Некоторые из таких тяжелых ядер образуются в результате самых экстремальных событий во Вселенной, к примеру столкновениях нейтронных звезд, когда вещество сжимается до невероятной плотности и возникают условия для синтеза тяжелых элементов.
Чтобы проверить, как такие ядра ведут себя во время путешествия через межгалактическое пространство, физики создали расширенную компьютерную модель, которая учитывает тысячи разновидностей тяжелых атомных ядер и их взаимодействия с реликтовым излучением. По итогу исследователи просчитали, как эти ядра теряют энергию, распадаются и меняют состав по пути к Земле.
Расчеты показали, что тяжелые атомные ядра могут сохранять высокую энергию дольше, чем протоны или более легкие ядра. Это значит, что они способны преодолевать значительно большие расстояния в космосе, прежде чем «затормозить» из-за взаимодействия с реликтовым излучением. Иными словами, Аматэрасу действительно могла прилететь из очень далекого источника, который раньше не рассматривался всерьез.
[shesht-info-block number=2]
Ученые также сравнили свои расчеты с данными крупнейших установок по изучению космических лучей — Pierre Auger Observatory и Telescope Array. Оказалось, что присутствие небольшого количества очень тяжелых атомных ядер помогает лучше объяснить самые редкие и энергичные события. Особенно хорошо эта гипотеза согласуется с наблюдениями Telescope Array, где и была обнаружена Аматэрасу.
Если выводы ученых подтвердятся, это изменит представления о природе космических лучей сверхвысоких энергий, так как будет означать, что во Вселенной до рекордных энергий могут разгоняться не только легкие частицы, но и тяжелые атомные ядра.
Таким образом, ключ к разгадке происхождения Аматэрасу может скрываться в самых мощных космических катастрофах — столкновениях нейтронных звезд и взрывах массивных светил, где одновременно рождаются тяжелые элементы, гравитационные волны и, возможно, самые энергичные частицы в природе.
Физики допустили сверхтяжелую природу загадочной космической частицы
Зевота у человека формируется задолго до появления на свет, примерно на одиннадцатой неделе внутриутробного развития. Поскольку в матке нет воздуха для дыхания, плод просто открывает рот, совершает характерные медленные движения и смыкает челюсти. Ранее биологи считали, что это исключительно внутренняя реакция изолированного организма. Сокращения лицевых мышц рассматривали как тренировку челюстного аппарата и стимуляцию стволовых структур мозга для подготовки к самостоятельной жизни.
После рождения механизмы зевоты усложняются, и она приобретает социальный характер. У взрослых этот процесс часто возникает в ответ на зевоту окружающих. Исследователи называют это поведенческим заражением и связывают его с эмпатией, а также с бессознательной сонастройкой мозговой активности. Другие работы указывают на повышенную чувствительность беременных женщин к такому заражению из-за гормональных изменений.
Влияние поведения матери на частоту зевания у плода наука ранее детально не изучала. Авторы новой работы выяснили, существует ли связь между этими событиями. Результаты измерения опубликовали в журнале Current Biology.
[shesht-info-block number=1]
Ученые отследили параметры 38 здоровых женщин на сроке беременности от 28 до 32 недель. Участницы сидели в тихой комнате и последовательно смотрели три типа видео: с зевающими людьми, с простыми движениями губ и со статичными лицами. Камера фиксировала выражения лиц женщин, а аппарат двухмерного ультразвукового исследования собирал данные о движении губ и носа плода.
Анализ собранных видеоматериалов провели три независимых эксперта. Они работали вслепую и не знали, какой визуальный стимул получали женщины. Дополнительно исследователи применили нейросеть для покадрового измерения деталей лица матери и ребенка. Программа отследила смещения контуров губ, а затем выстроила математическую модель для сопоставления кинематики двух групп.
Измерения показали математически значимый рост числа зевков у плода сразу после аналогичного моторного действия матери. При просмотре контрольных видео такой временной связи не возникало. В активной фазе эксперимента зевнули 64% матерей, что выше нормы для обычных взрослых, и почти 53% нерожденных детей.
Реакция у плода развивалась не мгновенно, а со средней задержкой в 90 секунд. Обученная нейросеть смогла успешно распознать зевоту ребенка, опираясь исключительно на паттерны материнского зевка. ИИ подтвердил единую биомеханику мышечных сокращений у женщин и детей.
Исследователи назвали зафиксированную динамику дородовым поведенческим заражением. Авторы сделали вывод, что моторный аппарат плода системно реагирует на состояние матери. При этом ребенок не видит чужого лица, поэтому прямое зеркалирование мимики исключено.
Ученые интерпретируют результат с осторожностью и указывают на внутриутробную физиологическую коммуникацию. Внезапное изменение давления в брюшной полости или локальный выброс гормонов могли служить скрытым механическим или химическим сигналом для эмбриона, но сам сигнал остался не раскрытым.
[shesht-info-block number=2]
Эксперимент продемонстрировал четкую временную корреляцию между действиями женщины и реакциями плода. Младенец на позднем сроке не просто следует автономной генетической программе, но и физически синхронизируется с материнским организмом. Работы обозначила статистическую закономерность, но не причинно-следственную связь. Поэтому для надежного подтверждения потребуется найти конкретный триггер этого механизма на крупных выборках пациентов разного срока беременности.
Зевота беременных матерей заразила даже ребенка в животе
Maiasaura peeblesorum — динозавры, жившие 75—80 миллионов лет назад в Северной Америке. Этот травоядный ящер пережевывал растительную пищу благодаря сложному устройству зубов, которые у майазавров росли целыми батареями, были плотно прижаты друг к другу и скреплены цементом. В батареях зубы располагались вертикальными рядами по 3—8 зубов друг над другом, таких рядов могло быть до 53. По мере взросления зубы в рядах сменяли друг друга.
Благодаря многочисленным окаменелостям, сохранившимся в гнездах майазавров, палеонтологи смогли исследовать характер износа зубов взрослых особей и детенышей. Анализ показал, что у «птенцов» зубы изнашивались в основном в результате сдавливания, а у взрослых особей — в результате трения. Это позволяет предположить, что родители приносили детям более мягкую пищу с высоким содержанием белка, в то время как сами ели грубую пищу, богатую клетчаткой. Исследование было недавно опубликовано в журнале Palaeogeography, Palaeoclimatology, Palaeoecology.
Ученые сравнили особенности износа зубов динозавров с современными млекопитающими и сделали вывод, что взрослые майазавры срезали зубами волокнистые продукты, такие как зрелые листья. В то время как детеныши измельчали и перетирали зубами более питательные продукты, например, ягоды или орехи. Зубы молодых майазавров изнашивались значительно сильнее, чем у взрослых особей. Подобная картина наблюдается, если сравнить зубы современных плотоядных и травоядных млекопитающих.
Забота родителей о своем потомстве и существенные различия в рационе взрослых и молодых особей позволяет сравнить родительское поведение майазавров с современными гнездящимися птицами. Для птиц характерна забота о беспомощных птенцах, а также смена рациона в течение жизни.
Исследователи предположили, что изменения в рационе могли играть важную роль в раннем росте и развитии потомства. Результаты исследований показывают, что рацион детенышей майазавров мог способствовать их особенно быстрому росту в первый год жизни.
Динозавры заботились о детенышах как современные птицы
Кратер Южный полюс-Эйткен — самый крупный из известных кратеров на Луне, он представляет собой эллиптическую структуру, протяженностью около 2000 километров, расположенную на обратной стороне Луны.
Уникальная форма ударного бассейна в виде эллипса, сужающегося к югу, давно вызывает интерес ученых. Дискуссионным остается вопрос о характере и направлении удара — двигался астероид с севера на юг или в обратном направлении. Сужение эллипса к югу, а также присутствие богатых железом и торием пород в юго-западном направлении от кратера позволяют предположить, что астероид двигался в южном направлении.
Команда исследователей выполнила 3Д-моделирование с высоким разрешением, где сопоставила разные возможные размеры ударника, углы и скорости столкновения со структурой кратера. Согласно модели, с Луной столкнулось тело диаметром 260 километров на скорости 13 километров в секунду, под углом 30 градусов по траектории с севера на юг. Работа опубликована в Science Advances.
Рассматривались два типа строения астероида — единое каменистое тело или тело с ядром и внешним слоем. Данные говорят о том, что сужение эллипса к югу было вызвано именно плотным ядром прилетевшего тела. Масса ядра достигала почти 30 процентов от общего веса. Часть вещества, вероятно, выбросилась во время столкновения, а затем кратер разрушился под действием силы тяжести. При этом большая часть мантии Луны, выброшенная в результате удара, могла вернуться обратно в бассейн.
Определение направления удара позволяет вычислить, куда могли попасть выброшенные при столкновении обломки, в том числе материал из мантии Луны и возможно ли собрать образцы во время будущих миссий «Артемиды».
Моделирование показало, что выбросы разлетелись на сотни километров от места столкновения, траектория их распространения напоминает формы крыльев бабочки.
Если расчеты верны, то запланированная на 2028 год миссия «Артемида-IV» сможет собрать образцы лунной мантии, которые помогут определить и точный возраст выброшенного вещества, и его точный химический и изотопный состав.
«Артемида» сможет собрать осколки лунной мантии из кратера спутника
Ученые давно подозревали, что во Вселенной существует так называемый «провал масс» черных дыр (ЧД). Согласно теории, звезды определенной массы не должны напрямую коллапсировать в ЧД. Причина — редкий тип катастрофических взрывов так называемой парно-нестабильной сверхновой. В недрах очень массивной звезды гамма-излучение начинает порождать пары электрон-позитрон, давление падает, и светило либо частично теряет массу, либо полностью разрушается.
Из-за этого должна возникать «запретная зона»: черных дыр массой примерно от 40 до 130 масс Солнца, образовавшихся из одиночных звезд, существовать почти не должно. Детекторы LIGO, Virgo и KAGRA, однако, уже несколько лет фиксируют слияния объектов, которые, похоже, попадают именно в этот диапазон. Астрофизики спорили: либо теория неполна, либо такие черные дыры появляются необычным путем, например, через повторные слияния в плотных звездных скоплениях.
Авторы нового исследования, опубликованного в журнале Nature Astronomy, проанализировали крупнейший каталог гравитационно-волновых событий GWTC-4, включающий 153 слияния ЧД. Астрономы изучали не только массы объектов, но и их вращение. Выяснилось, что большинство ЧД массой меньше 45 солнечных вращаются сравнительно медленно и ориентированы одинаково — так ведут себя объекты, возникшие в результате коллапса звезд. Однако выше этой отметки картина заметно меняется: черные дыры начинают вращаться быстрее, а направления их вращения становятся хаотичными.
[shesht-info-block number=1]
Такое поведение хорошо соответствует сценарию «иерархических слияний», когда ЧД в плотных шаровых скоплениях могут неоднократно сталкиваться и сливаться. В результате возникают объекты, способные «заполнить» предполагаемый провал масс. При этом повторные слияния естественным образом создают быстро вращающиеся черные дыры с хаотичной ориентацией осей — именно это астрономы и увидели.
Нижнюю границу запретной зоны оценили примерно в 44 массы Солнца. Удивительно, но по этой границе также удалось вычислить скорость ядерной реакции, при которой углерод в недрах звезды превращается в кислород. Эта реакция — одна из главных неопределенностей астрофизики: измерить ее в лаборатории крайне трудно, так как условия внутри светил невозможно полностью воспроизвести на Земле. Теперь же роль гигантской лаборатории сыграла сама Вселенная.
Исследователи также вывели значение так называемого S-фактора — параметра, описывающего вероятность реакции углерода с гелием. От него зависит химический состав ядра звезды перед взрывом: чем быстрее углерод превращается в кислород, тем раньше возникает парная нестабильность и тем легче звезда разрушается вместо образования ЧД. По сути, гравитационные волны позволили косвенно измерить процессы, происходящие в раскаленных ядрах звезд за миллионы лет до их гибели.
[shesht-info-block number=2]
Открытие связывает сразу несколько областей науки — гравитационно-волновую астрономию, физику черных дыр, эволюцию звезд и ядерную физику. Такие измерения могут помочь понять, как в галактиках формировались химические элементы и почему одни звезды становятся нейтронными, а другие — черными дырами.
Точность таких оценок будет расти с каждым новым каталогом гравитационных волн, а значит, астрономы смогут все глубже изучать процессы, которые раньше были доступны лишь теоретическим моделям.
Гравитационные волны подтвердили существование «провала масс» черных дыр
Житель коммуны Саннес (провинция Ругаланн, юго-запад Норвегии) как-то утром гулял по окрестностям холма Риарен, популярного места для хайкинга. Мужчина обратил внимание на небольшой холмик земли под корнями старого дерева, поваленного бурей много лет назад. Мужчина ткнул в холмик палкой, и в земле что-то блеснуло.
По словам мужчины, он не понял, что за предмет нашел, но догадался, что это что-то старинное и ценное, поэтому передал находку в Археологический музей Ставангерского университета. Археологи пришли к выводу, что этот золотой артефакт VI века нашей эры когда-то украшал ножны меча представителя военной аристократии.
«Тот, кто носил этот меч, вероятно, был вождем в этом регионе в первой половине VI века и имел свиту верных воинов. Золотые накладки на ножны для мечей обычно не имеют следов интенсивного использования, но эта сильно изношена. Значит, вождь действительно много ею пользовался, что подчеркивало его положение и власть», — пояснил археолог Хокон Рейерсен, комментарий которого приводится в университетском пресс-релизе.
На сегодня в Северной Европе обнаружено всего 17 подобных артефактов, большинство из них нашли в кладах вместе с другими предметами. «Когда происходят такие открытия, это просто ошеломляет. Шансы случайно найти что-то подобное минимальны», — отметил Рейерсен.
Размеры накладки составляют два на шесть сантиметров, толщина артефакта — всего пара миллиметров, а вес — 33 грамма. На первый взгляд этот предмет выглядит как хаотичное переплетение изогнутых линий. Но на самом деле он представляет собой анималистический орнамент из змееподобных существ, широко распространенный в Норвегии в первой половине VI века.
По мнению исследователей, в центре композиции — две фигуры неких животных, обращенные друг к другу в профиль. Их узкие тела тянутся вдоль всей длины фурнитуры, в узор вплетены рельефные бедра, передние и задние ноги. Ученые не исключили, что узор можно интерпретировать и как человеческую голову с телом животного — смешанный мотив, часто встречающийся в этом стиле дизайна.
На накладке сохранились следы филигранной отделки — тонкая тройная нить золотых бусин повторяет линии узора, создавая мерцающий эффект на поверхности.
Артефакт относится к турбулентному периоду в истории этих мест. В VI веке Южная Норвегия пережила значительное сокращение населения из-за извержений вулканов, длительных холодов, голода и эпидемий бубонной чумы. Эти бедствия сопровождались борьбой кланов за власть и социальными потрясениями.
Ученые предположили, что золотая накладка на ножны не была случайно потеряна: ее намеренно поместили в расщелину в скале в качестве жертвы богам в тяжелые времена, а также для подтверждения статуса и власти вождя, которому она принадлежала. Подобная практика была широко распространена в Скандинавии той эпохи.
Ранее в районе холма Риарен нашли в земле другие древние предметы, которые могли служить ритуальными подношениями: серебряное ожерелье, украшенное золотом, и огромный римский бронзовый котел, произведенный на Рейне в 300 году нашей эры.
Норвежец нашел под поваленным деревом золотую накладку на ножны возрастом полторы тысячи лет
Врачи традиционно применяют для лечения вирусных инфекций химические препараты и вакцины, однако патогены быстро мутируют и обходят иммунную защиту. Физические методы дезинфекции, такие как ультрафиолет или промышленный низкочастотный ультразвук (он вызывает кавитацию — разрушительное закипание жидкости), отлично стерилизуют поверхности, но повреждают живые ткани. До сих пор у медиков не было физического инструмента, который разрушал бы вирусы внутри организма пациента, оставляя его собственные клетки невредимыми.
Авторы исследования, опубликованного в журнале Scientific Reports, протестировали стандартные медицинские УЗИ-сканеры, которые клиники используют для осмотра внутренних органов. Эти приборы работают на высоких частотах от трех до 20 мегагерц при малой мощности акустической волны. Физики облучали ультразвуком чашки Петри со взвесями живого коронавируса (включая штаммы «Ухань», «гамма» и «дельта») и вируса гриппа А (H1N1).
Затем размер частиц измерили с помощью лазерного динамического рассеяния света и изучили их структуру под сканирующим электронным и атомно-силовым микроскопами. На финальном этапе биологи проверили, сохранили ли вирусы инфекционность: они попытались заразить обработанными патогенами культуру живых клеток почек обезьяны (линия Vero-E6). При этом саму культуру живых клеток в качестве контроля тоже подвергли аналогичному получасовому облучению УЗИ. Во время всех процедур датчики непрерывно фиксировали температуру и кислотность (pH) жидкости.
Эксперимент показал, что после 5-30 минут УЗИ-терапии на частоте 7,5 мегагерца вирусы теряют форму или вовсе распадаются на фрагменты. Под микроскопом сферические вирусы выглядели как лопнувший попкорн: их липидная оболочка порвалась, а внутренние нуклеопротеины вышли наружу. После такой обработки способность уханьского штамма коронавируса проникать в клетки упала почти до нуля.
Показатели температуры и pH в пробирках остались неизменными на протяжении всего облучения. Это доказывает, что вирусные частицы разрушились не от нагрева или химической реакции, а исключительно от механического воздействия.
Ученые установили, что причиной разрушения стал акустический резонанс. Физические параметры вируса (его нанометровый размер, толщина оболочки и упругость) идеально совпали с мегагерцовыми частотами аппарата УЗИ. Частица поглотила кинетическую энергию акустической волны, начала сильно вибрировать и разорвалась. Микроскопия подтвердила, что клетки млекопитающих эту частоту игнорируют: облученные контрольные клеточные культуры сохранили нормальную морфологию и не получили никаких повреждений.
Исследование переводит борьбу с вирусами из области биохимии в область механики. Независимо от того, как мутирует вирус, он остается наноразмерной сферой с липидной оболочкой, которая уязвима для акустического резонанса. Авторы исследования полагают, что в будущем ультразвуковая терапия может стать универсальным способом очистки дыхательных путей и других органов от патогенов без применения тяжелой фармакологии.
Медицинский ультразвук разрушил вирусы Covid-19 и гриппа
В конструкциях токосъемников, используемых в промышленности и быту для передачи электроэнергии и сигналов, зачастую применяются трущиеся пары «металл-металл» — в частности, из меди, золота и платины. Главный недостаток золота и платины — высокая стоимость. Кроме того, все перечисленные металлы подвержены износу в зоне контакта двух токопроводящих элементов. Процесс сопровождается локальным перегревом, что в итоге приводит к адгезионному схватыванию и вырыванию материала проводящего элемента. Чтобы защитить изделие от механического износа, на поверхность наносятся тонкие керамико-металлические покрытия, которые отличаются высокой твердостью и электропроводностью на уровне чистой меди. Однако такие покрытия имеют плохое сцепление с подложкой из чистой меди, у которой ЛКТР отличается, что приводит к неравномерному осаждению.
«Причина в том, что медь и покрытие на основе нитрида титана характеризуются большой разницей ЛКТР и по-разному реагируют на изменение температуры: они расширяются и сжимаются в процессе осаждения с разной скоростью. В результате это приводит к несплошности покрытия. Такие покрытия не могут использоваться в качестве защитных», — объясняет к.т.н. Дмитрий Белов, ведущий инженер научного проекта кафедры функциональных наносистем и высокотемпературных материалов НИТУ МИСИС.
Существующие подходы, такие как увеличение шероховатости поверхности и применение промежуточных слоев, не всегда обеспечивают стабильный результат и могут ухудшать эксплуатационные характеристики изделий. Исследователи НИТУ МИСИС предложили два альтернативных решения этой задачи и сравнили их эффективность.
Первый способ — изменить состав защитного покрытия так, чтобы оно реагировало при нагреве почти так же как и сам металл подложки, увеличив содержание металлической компоненты в составе покрытия. Это позволяет снизить разницу ЛКТР покрытия и подложки. Однако в таком случае покрытие становится более пластичным и менее износостойким.
Второй способ заключается в предварительной обработке медной подложки с помощью энергетического воздействия мощного импульсного пучка ионов титана. В результате тонкий приповерхностный слой изменяется на уровне структуры: формируется переходная зона, обеспечивающая более прочное сцепление покрытия с основой, где образуются «точки роста» будущего покрытия. С подробными результатами исследования можно ознакомиться в научном журнале Materials Letters (Q2).
«Анализ микроструктуры и распределения элементов подтвердил формирование модифицированного приповерхностного слоя толщиной до нескольких десятков нанометров, в котором титан частично растворяется в меди. Это способствует улучшению диффузионного взаимодействия между покрытием и подложкой», — сказал к.т.н. Александр Демиров, старший преподаватель кафедры функциональных наносистем и высокотемпературных материалов НИТУ МИСИС.
В перспективе предложенный подход позволит значительно увеличить срок службы электропроводящих компонентов, подверженных постоянному трению и нагреву. Работа выполнена при поддержке гранта Российского научного фонда (№ 24-23-20166).
Новая технология нанесения защитных покрытий помогла увеличить срок службы электропроводящих компонентов
Долгое время считалось, что древние майя использовали животных только в качестве мяса и ритуальных символов в искусстве. Однако в середине 2010-х годов с развитием изотопных методов анализа выяснилось, что в Теотиуакане хищных зверей — орлов, пум, ягуаров — содержали в неволе и кормили кукурузой. Позднее археологи стали находить свидетельства того, что животных могли перемещать на значительные расстояния.
Международный коллектив ученых исследовал два городища в горном Чьяпасе. В древности этот регион был западным фронтиром мира майя, известным сухопутными торговыми маршрутами. Моксвикиль и Тенам-Пуэнте были небольшими городами на высотах. Результаты исследования опубликовал Journal of Archaeological Science.
Чтобы определить, где родились найденные животные, исследователи использовали анализ изотопов стронция. Соотношение этих изотопов в почве, воде и растениях варьируется в зависимости от геологии местности. Попадая с пищей в зубы и кости, стронций фиксирует географические координаты периода взросления.
Поскольку детальной карты для Чьяпаса не существовало, авторы исследования собрали 45 образцов растений вдоль маршрута через центральную часть штата и построили компьютерную модель, предсказывающую соотношения изотопов стронция по всей территории майя. Параллельно у тех же особей измерили стабильные изотопы углерода и азота. Всего пригодные для анализа данные получили по 10 собакам, восьми оленям и одному пекари.
Олени и пекари оказались местными: их изотопный профиль стронция совпадал с горными участками вокруг поселений. Этих животных добывали охотой неподалеку, а их останки представляют собой обычные пищевые отходы.
[shesht-info-block number=1]
При этом все четыре проанализированных в Тенам-Пуэнте собаки происходили из одного удаленного региона — северной части Центральных карстовых возвышенностей, где располагались такие города, как Калакмуль. Расстояние до него превышает 500 километров по суше. В Моксвикиле география оказалась еще шире. Одна собака прибыла из района Тонины, другая показала значения, характерные для тихоокеанского побережья, а третья — для северной части Юкатана.
Изотопы углерода и азота при этом показали особую диету: привозных собак кормили пищей, чрезвычайно богатой кукурузой и мясом. Их изотопные показатели сопоставимы не с дикими животными, а с людьми из крупных городских центров майя. Причем этот рацион оказался слишком стабилен и специализирован, что указывает на целенаправленный откорм.
Транспортировка живых зверей через горы и джунгли на расстояние в сотни километров была сложной и затратной. Ученые считают, что, учитывая особый откорм, везли их не ради мяса. Животные, по-видимому, имели церемониальное или дипломатическое значение. Показательно и то, что останки найдены в самых разных археологических контекстах — от погребальной пещеры до мусорных слоев под полом рыночной площади.