Наука стремительно движется вперед: одно открытие по цепной реакции влечет за собой другое. Правда, эксперты по-разному определяют место того или иного достижения в общем списке научных побед.
Как сообщает AZE.az со ссылкой на зарубежную прессу, составлен список самых значимых научных открытий 2010 года.
Галактическая сестра Земли
Астрономам в сентябре 2010 года удалось обнаружить за пределами Солнечной системы первую потенциально обитаемую планету, у которой есть твердая поверхность, а климат позволяет воде оставаться в жидком состоянии.
После десятилетних исследований планетной системы звезды Gliese (GJ) 581, которая расположена в 20 световых годах от Земли, в этой системе были найдены еще две планеты, получившие обозначения GJ 581f и GJ 581g. Наблюдения показали, что шестая планета, GJ 581g, с массой в 3,1 раза больше массы Земли, обращающейся на расстоянии 0,146 астрономической единицы (эта единица равна среднему расстоянию от Солнца до Земли) с периодом 36,6 дня.
Средняя температура на GJ 581g оценивается в 45 градусов ниже нуля, что свидетельствует о том, что она находится прямо в середине «зоны жизни». Без жидкой воды — универсального растворителя и переносчика питательных веществ — не могут существовать никакие живые существа, которые могут себе представить ученые.
Синтезированная жизнь
Ученым удалось получить синтетическую бактериальную клетку — организм, обладающий способностью жить и размножаться, обладая при этом ДНК, полностью синтезированной по компьютерной программе с помощью реагентов из химической пробирки. По словам ученых, это достижение в будущем, в частности, может использоваться при получении новых организмов для нужд современной экологически чистой энергетики. Например, таким образом можно синтезировать бактерии, перерабатывающие парниковые газы (СО2) в углеводороды.
«Кирпичик» жизни
В уходящем году ученым впервые удалось обнаружить живой организм, в котором произошла замена одного из считавшихся абсолютно незаменимым «кирпичиков» жизни, что значительно расширяет «рамки дозволенного» для живых существ.
Современная молекулярная биология ведет отсчет своего времени с 1953 года, когда была создана модель пространственной структуры «молекулы жизни» — ДНК, в которой зашифрована генетическая информация. С тех пор представления о том, как устроены гены и как они работают, неоднократно менялись. По мере этого переписывались и учебники по молекулярной биологии. Неизменным в них оставался только один пункт, ставший аксиомой — химический состав самой ДНК.
Тем неожиданнее была находка астробиологов НАСА под руководством Фелисы Вольф-Саймон (Felisa Wolfe-Simon). Они обнаружили, что один из «кирпичиков» ДНК — фосфор — может заменяться мышьяком по крайней мере у одного вида бактерий, обнаруженных ими в соленом озере на востоке Калифорнии.
Опубликован черновой вариант генома неандертальца
Другим важным событием стала публикация чернового варианта генома неандертальца, которая составлена приблизительно из 4 млрд нуклеотидов трёх представителей вида Homo neanderthalensis. Опубликованная последовательность охватывает около 60% всего генома неандертальца. Основную часть материала для анализа учёные извлекли из трёх костей возрастом в 38 300–44 400 лет, обнаруженных в пещере Виндия в Хорватии. Полученный вариант последовательности учёные сравнили с геномами пяти современных людей, которые представляют Францию, Китай, Папуа — Новую Гвинею и южную и западную части Африки. Как оказалось, последние два генома сильнее отличаются от неандертальского, чем первые три; самое простое и логичное объяснение этому даёт теория гибридизации неандертальцев с людьми, проходившей на Ближнем Востоке после того, как H. sapiens покинули Африку, и перед их расселением по территории Евразии.
Современные люди, по оценкам авторов, позаимствовали у неандертальцев от одного до четырех процентов всего объема генома.
Искусственный глаз
Искусственный глазной сенсор размером менее 1 см вживляется прямо под сетчатку и служит заменой оптических рецепторов. Врачи из Института глазных исследований в Тюбингене проводили клинические испытания чипа и получили впечатляющие результаты. Первые операции были произведены трем от рождения слепым пациентам. Уже через несколько дней после пересадки такой искусственной сетчатки все они начали различать очертания предметов в комнате. Позднее один из пациентов оказался в состоянии идентифицировать некрупные объекты на столе перед ним, самостоятельно ходить в помещении. Кроме того, он различал до семи оттенков серого цвета и даже мог определять время по комнатным часам.
Уникальность имплантата состоит в том, что до сих пор никому не удавалось передать обработанную информацию с электронного сенсора далее по глазному нерву в головной мозг. Все предыдущие модели могли лишь проецировать изображение на выносные дисплеи. Появление этого устройства специалисты называют настоящим прорывом и уже планируют сделать на основе сенсора полностью функциональный бионический глаз.
Физики придумали новое вещество
В уходящем году был официального признан графен. Этот наноматериал состоит из атомов углерода, соединенных между собой структурой химических связей из правильных шестиугольников, и напоминает строение пчелиных сот. За открытие графена выходцам из России, ныне работающим в Великобритании, Андрею Гейму и Константину Новоселову была присуждена Нобелевская премия 2010-го в области физики. Одна из американских компаний уже придумала на основе новейшего материала специальный тонер для особого принтера. Он предназначен для печати микросхем, которые будут использоваться при изготовлении мобильных телефонов и меток безопасности для магазинов. На очереди — производство из графена микропроцессоров, сенсорных экранов, фотоэлементов для солнечных батарей и гибких электронных приборов.
Новый элемент в таблице Менделеева
Российские ученые из Объединенного института ядерных исследований в подмосковной Дубне совместно с американскими коллегами впервые в истории успешно синтезировали 117-й элемент таблицы Менделеева.
Эксперимент был начат еще в 2009 году. Специально для синтеза 117-го элемента в Окриджской национальной лаборатории (США) были синтезированы около 22 миллиграммов берклия. В российском НИИ атомных реакторов (Димитровград) берклий был нанесен на титановую фольгу толщиной 1,5 микрона. Тем самым, получилась мишень, с которой и работали ученые ОИЯИ, обстреливая ее ядрами кальция.
Сотрудники Лаборатории ядерных реакций имени Флерова с 1960-х годов успешно синтезируют новые элементы. Во времена СССР здесь были получены 104, 105, 106, 107, 108 элементы. Здесь же были синтезированы впервые сверхтяжелые элементы с атомными номерами со 112 по 116 и самый тяжелый на сегодня 118-й элемент. Теперь ученым удалось заполнить «пропуск» и синтезировать 117-й элемент.
Элементы с атомными номерами (числом протонов в ядре атома) больше 92, то есть тяжелее урана, например плутоний, могут нарабатываться в атомных реакторах, а элементы тяжелее 100-го (фермия) получают только на ускорителях, путем бомбардировки мишени тяжелыми ионами. При слиянии ядер мишени и «снаряда» и возникают ядра нового элемента.
«Ушастый» млечный путь
Наша Галактика усилиями астрономов в 2010 году обзавелась новым «украшением» — привычный глазу спиральный диск звездной системы, как оказалось, имеет «уши», гигантские пузыри, простирающиеся к северу и к югу от ее центра.
Эти два излучающих в гамма-диапазоне газовых пузыря обнаружил космический гамма-телескоп «Ферми». «Пузыри» простираются вверх и вниз почти на половину видимого неба — от созвездия Девы до созвездия Журавля, на 50 градусов к северу и к югу, имеют ширину около 40 градусов и возраст в миллионы лет. Их края также очерчены достаточно четко. Другие астрономы, проводившие наблюдения в гамма-диапазоне, не видели эти гигантские структуры из-за «дыма» — гамма-излучения частиц, двигающихся с околосветовой скоростью и взаимодействующих с межзвездным газом.
Ряд ученых предполагает, что галактические гамма-пузыри возникли в результате «впрыска» энергии в центр галактики. Пузыри могли возникнуть также в результате интенсивного процесса звездообразования в центральной части галактики, породившего многочисленные звездные скопления. Некоторые намеки на существование этих гигантских пузырей присутствовали и в данных других аппаратов, в частности, германского спутника «Рентген» и аппарата НАСА WMAP.
Исследование квантового «поведения» макроскопического механического осциллятора
Выбранная физиками из Калифорнийского университета в Санта-Барбаре механическая система напоминала миниатюрный трамплин размером около 30 мкм, в центре которого находился слой пьезоэлектрического материала (нитрида алюминия), а по краям — слои алюминия. Специалистам по квантовой механике, привыкшим работать с молекулами, атомами и фотонами, такой резонатор представляется чрезвычайно крупным.
Для того чтобы наблюдать интересовавшие их эффекты, учёные связали осциллятор с «обычной» квантовомеханической системой, имеющей основное и возбужденное энергетические состояния, — сверхпроводящим кубитом. Экспериментируя при сравнительно высокой температуре в 25 мК, они продемонстрировали возможность управления квантами колебательного движения, фононами. Кроме того, им удалось создать суперпозицию состояний резонатора.
«Физики, таким образом, отметили квантовые эффекты при наблюдении за движением созданного человеком объекта, — комментирует редактор Science Эдриан Чо (Adrian Cho). — Это настоящий прорыв».
Гробницу древнего царя вычислила полиция
Довольны своими победами в уходящем году и археологи. По мнению экспертов, самая важная из находок — гробница Гекатомна, царя Карии, правившего в IV веке до нашей эры. Захоронение с роскошными фресками и мраморным саркофагом было обнаружено в Турции не учеными, а… полицией. Турецкие полицейские арестовали нескольких «черных археологов», которые на протяжении 7 месяцев незаконно занимались раскопками недалеко от древнего города Миласа. В ходе рейда было обнаружено ранее неизвестное захоронение карийского царя Гекатомна (391 — 377 до н. э.). Гекатомн был отцом царя Мавсола, гробница которого – Галикарнасский мавзолей – была признана одним из семи чудес света. Найдена также царская гробница в Гватемале, городе майя Эль-Сотс.