Новости науки

Вертолет Mars может стать новым способом исследования планет

Автономный мини-вертолет Mars будет летать с миссией марсохода NASA "Mars 2020", запуск которой запланирован на июль того же года, а посадка на Красную планету - на февраль 2021 года.

Вертолет - это демонстрация технологии, которая сможет сделать максимум пять коротких вылетов в марсианской атмосфере. Успех этой новаторской работы будет большим, расширяя охват роботизированных исследователей человечества.

"Мы предполагаем, что вертолеты откроют двери для новых типов исследований на Марсе", - сказал Хавард Грип, про вертолет Mars, во время презентации с рабочей группой NASA по будущим космическим операциям (FISO).

В один прекрасный день более продвинутые версии могут служить разведчиками для роверов или исследовать Красную планету самостоятельно, добавил Грип, который работает в Лаборатории реактивного движения НАСА и Калифорнийском Технологическом Институте, которые находятся в Пасадене.

"В будущем мы можем использовать эти технологии в региональных исследованиях с использованием нескольких вертолетов или отправление в труднодоступные районы или в районы с биологической опасностью с использованием небольших вертолетов", - сказал он.

Вертолет Mars имеет размеры с грейпфрут и весит 1,8 кг. Кроме авионики он дополнительно оборудован небольшими солнечными панелями, перезаряжаемыми литий-ионными батареями, "подогревателями" - чтобы сохранить свою электронику холодными марсианскими ночами, а также камеры навигации.

У вертолета нет никаких научных приборов, но он оснащен цветным тепловизором высокого разрешения.

"Это, так сказать, полезная нагрузка", - сказал Грип. "Мы хотим сделать красивые фотографии и отправить их на Землю."

Вертолет отправится на Марс, прикрепленным к роверу. Ровер будет охотиться за признаками древней жизни на Красной планете, собирать и хранить образцы, чтобы затем вернуть их на Землю.

Через месяц или два после того, как марсоход приземлится на Красную планету, вертолет отсоединится. Затем сделает серию коротких полетов, каждый из которых будет длиться около 90 секунд и достигнет максимальной высоты около 5 метров, сказал Грип.

Вертолет будет совершать вылеты на расстояние от 100 до 1000 м от марсохода - это достаточно далеко, чтобы не представлять опасности столкновения, но достаточно близко, чтобы быть в диапазоне связи. (Вертолет будет связываться с Землей через марсоход.)

Успех вполне достижим, учитывая, что марсианская атмосфера на 1% плотнее, чем на Земле на уровне моря. Чтобы создать достаточную подъемную силу, вертолет Mars будет иметь два жестких ротора в 1,2 м длиной. Роторы будут вращаться со скоростью 2400 оборотов в минуту, примерно в 10 раз быстрее, чем лопасти вертолета на Земле, сказали члены команды миссии.

"Модель построена и более или менее протестирована", - сказал Грип.

Окончательное испытание, конечно, пройдет на Марсе.

Источник

Ядовитый газ может быть признаком жизни на далеких планетах

Ученым, которые производят поиски жизни на внесолнечных планетах, не следует упускать из виду монооксид углерода (CO) как биомаркер, сообщается в новом исследовании.

Эта субстанция является крайне ядовитой для человека и большинства других видов животных на Земле, поскольку молекула монооксида углерода прочно связывается с белком гемоглобином, блокируя его способность доставлять кислород к клеткам тканей организма в требуемых количествах.

Поэтому этот газ редко рассматривался астробиологами как перспективный «биомаркер» при поисках внеземной жизни. Скорее, напротив – многие исследователи рассматривали CO как «антибиомаркер», поскольку он является доступным источником углерода и энергии, которые теоретически должны потребляться жизненными формами. Поэтому обнаружение больших количеств CO в атмосфере экзопланеты должно свидетельствовать об отсутствии жизни в тех формах, в каких она нам известна.

Однако, возможно, сейчас настало время пересмотреть эту позицию, говорится в новом исследовании. В этой работе исследователи использовали компьютерные модели для изучения химии атмосферы Земли в период около 3 миллиардов лет назад, когда наша планета была населена в основном микробами (первые многоклеточные организмы появились на нашей планете много позже – примерно 600 миллионов лет назад).

Результаты, полученные командой, свидетельствуют о том, что в этот древний период CO накапливался в атмосфере Земли в значительных количествах, достигая концентраций порядка 100 ppm (миллионных долей) – что примерно в 1000 раз больше, по сравнению с концентрацией этого газа в атмосфере планеты в наши дни.

Ученые также применили свои модели к системам экзопланет – особенно к планетным системам вокруг красных карликов - небольших, тусклых звезд, на которые приходится 75 процентов от числа всех звезд нашей галактики Млечный путь. Команда обнаружила, что богатые кислородом обитаемые планеты, движущиеся по орбитам вокруг красных карликов, вероятно, будут демонстрировать высокие уровни CO в атмосферах. Концентрации этого газа даже будут достигать в атмосферах таких планет нескольких процентов, считает команда.

Исследование опубликовано в журнале Astrophysical Journal; главный автор Эдвард В. Швитерман (Edward W. Schwieterman).

Источник

Раскрыта загадка телепортации сквозь стену

Международная группа ученых выяснила, что туннелирование частиц через потенциальный барьер происходит мгновенно, а не через конечное время, как показывали недавние исследования. Об этом сообщает издание Science Alert.
В ходе эксперимента физики использовали атомы водорода. Время, затрачиваемое электронами на туннелирование, измеряли с помощью атточасов — устройства, которое генерирует лазерные пучки длительностью несколько аттосекунд (10 в минус 18-ой степени секунды) и способное рассчитать, когда электроны высвобождаются из атома. С водородом взаимодействовала тысяча ультракоротких световых импульсов с суммарной мощностью 30 гигаватт.
Хотя изначально считалось, что туннелирование протекает мгновенно, недавние исследования, в которых применялись многоэлектронные атомы, продемонстрировали, что электроны проходят сквозь потенциальный барьер за конечное ненулевое время. Однако атомы водорода, которые имеют один электрон, позволили провести более точные измерения и расчеты, чтобы разрешить эту загадку. Результаты эксперимента показали, что наблюдаемая картина соответствует данными, полученными при теоретическом моделировании мгновенного туннелирования.
Туннельный эффект, который можно представить, как прохождение объекта сквозь стену, наблюдается в квантовых системах и невозможен в классической механике. Он заключается в том, что частица может преодолеть потенциальный барьер, не имея достаточно для этого энергии, из-за соотношения неопределенностей Гейзенберга. Потенциальным барьером называют область пространства, разделяющую две другие области с различными или одинаковыми потенциальными энергиями. 

Источник

Посадочный модуль «Казачок»: У ровера ExoMars теперь появился «гараж»

Менее чем через два года ровер «Розалинд Франклин» выедет из посадочного модуля «Казачок» на поверхность Красной планеты.

«Розалинд Франклин» - это имя нового европейского марсохода, который будет производить поиск следов жизни на Красной планете после совершения посадки, запланированной на февраль 2021 г. Название ровера, которое было объявлено в прошлом месяце, воздает дань памяти женщине-кристаллографу, которая помогла установить двойную спиральную структуру ДНК.

А «Казачок» - это недавно объявленное имя новой посадочной платформы российского производства, которая будет служить «базой» для ровера «Розалинд Франклин» - а кроме того, будет проводить самостоятельные научные исследования.

Вместе ровер «Розалинд Франклин» и посадочный аппарат «Казачок» представляют собой полный комплект оборудования второго этапа программы «ЭкзоМарс», реализуемой совместно Роскосмосом и Европейским космическим агентством (ЕКА). В ходе реализации первого этапа программы к Марсу были отправлены орбитальный аппарат Trace Gas Orbiter (TGO) и демонстрационный посадочный модуль Schiaparelli («Скиапарелли») в марте 2016 г.

Аппарат TGO благополучно прибыл к Марсу и в настоящее время изучает планету с орбиты. Модуль Schiaparelli врезался в поверхность Красной планеты в октябре 2016 г. после компьютерного сбоя.

Ровер «Розалинд Франклин» будет производить поиски следов древней жизни на Красной планете, в чем ему поможет установка для сверления горных пород, способная погрузиться в грунт на глубину до двух метров. Стационарный модуль «Казачок» в это время будет анализировать климат и атмосферу планеты, измерять уровень радиационного фона и проводить поиски воды в зоне своего размещения, сообщили представители ЕКА.

Модуль «Казачок» прибыл в г. Турин, Италия, из России во вторник, 19 марта. Посадочная платформа и ровер уже прошли немало совместных испытаний, однако еще больше тестов им предстоит пройти до запуска, намеченного на июль 2020 г. с площадки космодрома Байконур.

Источник

Физики создали «дальнобойную» лазерную замену для счетчика Гейгера

22 мар — РИА Новости. Американские ученые выяснили, как можно использовать обычную лазерную указку для того, чтобы находить даже небольшие количества радиоактивных элементов на большом расстоянии от них. Инструкции по сборке лазерного «счетчика Гейгера» были опубликованы в журнале Science Advances.
"Традиционные датчики радиации работают за счет того, что продукты распадов напрямую взаимодействуют с детектором, из-за чего их чувствительность резко падает при удалении от источника. Наша методика изначально «настроена» на работу на расстоянии. В будущем, она сможет находить радионуклиды с противоположного конца футбольного поля", — заявил Роберт Шварц (Robert Shwartz) из университета Мэриленда в Колледж-Парке (США).
Счетчики Гейгера и другие устройства, используемые сегодня для обнаружения источников радиации, ориентируются на потоки фотонов и электронов высокой энергии, столкновение которых со атомами газа внутри детектора ионизирует их и заставляет проводить ток. Чем радиоактивнее материал, тем больше таких частиц он вырабатывает, что можно обнаружить по увеличению электропроводности дозиметра.
Подобный подход хорошо работает на небольших расстояниях от залежей или емкостей с нестабильными атомами, но при большом удалении от них число фотонов или электронов высокой энергии становится слишком низким для того, чтобы понять, где находится их источник. Это делает подобные детекторы бесполезными для предсказания атак террористов, поисков нелегальных радиоактивных грузов и «грязных бомб».
Шварц и его коллеги решили эту проблему, используя ту же методику, которую применили их корейские коллеги два года назад для создания микроволнового датчика радиации, способного «видеть» ее источники с расстояния в несколько сантиметров.
И те, и другие физики обратили внимание на то, эти же самые электроны, вырабатываемые радиоактивными веществами, будут особым образом влиять на мощные пучки электромагнитного излучения и облака плазмы, которые они создают при своем движении. К примеру, попадание даже одного электрона в это облако приведет к появлению электрического разряда в нем и порождению вторичных волн.
Свободные электроны, как отмечают ученые, присутствуют в воздухе всегда, но их количество относительно невелико. Если луч лазера или света сфокусировать на достаточно узкой области пространства, то тогда попадание электрона в него будет фактически гарантированно связано с наличием радиоактивных элементов поблизости.
Эта идея, как выяснили американские ученые, хорошо подходит для обнаружения следов радиации на «средних» дистанциях, но достаточно плохо работает на расстоянии в несколько метров из-за того, что ей начинают мешать космические лучи и другие случайные источники свободных носителей заряда.
Шварц и его команда решили эту проблему, научившись производить эти электроны в достаточно больших количествах для того, чтобы гарантированно отличать случайные разряды от вспышек, порожденных распадами радионуклидов.
Анализируя свойства воздуха, физики заметили, что в нем присутствуют не только нейтральные молекулы кислорода, но и так называемый супероксид — комбинация кислорода и свободного электрона.
Их, в свою очередь, можно достаточно легко «оторвать» от подобной молекулы, обстреливая ее лазером, работающим в ближней части инфракрасного диапазона. Сами по себе подобные вспышки не будут вызывать разряды электричества, но быстро увеличат число свободных электронов в воздухе.
Эти электроны, в свою очередь, влияют на следующую вспышку света, которую уже испускает другой тип лазера, работающий в средней части ИК-диапазона. Большое число электронов в воздухе позволяет сделать эти импульсы света сверхкороткими, что резко снижает вероятность возникновения случайных разрядов тока.
Их работу ученые проверили, используя тонкую пленку из полония-210, крайне радиоактивного изотопа этого металла, чей период полураспада составляет всего 138 дней. Как показали эти опыты, комбинация из двух лазеров улавливала следы альфа-частиц, порождаемых распадами полония, с расстояния в несколько десятков сантиметров.
Повышение мощности лазеров и чувствительности детекторов, улавливающих «отражение» инфракрасной вспышки от электронов, позволит находить даже самые небольшие количества радионуклидов и вычислять их массу с расстояния в 100 метров и больше.
"Пока мы работаем с достаточно громоздкими лабораторными лазерами, но лет через десять инженеры смогут уместить подобную систему в микроавтобус, что позволит использовать ее в любой точке мира, где можно припарковать машину. Это, к примеру, было бы очень полезно для обеспечения безопасности в морских портах и в аэропортах", — заключает Шварц.

Источник

Космические полеты приводят к реактивации вирусов герпеса в организме человека

Пребывание в космосе вызывает необычные эффекты в организме человека, в частности, пробуждение «дремлющих» вирусов герпеса, согласно новому исследованию.

В этом научном обзоре показано, что более половины астронавтов, находившихся с миссиями на борту космических шаттлов или Международной космической станции (МКС), испытывали реактивацию вирусов герпеса, включая разновидности, вызывающие ветрянку или высыпания на губах. Реактивация означает, что вирус вновь начинает делиться, хотя и не подразумевает обязательного появления симптомов.

Если человек оказывается заражен вирусом герпеса, то вирус остается в его организме на всю жизнь, пребывая, однако, в «спящем», или неактивном состоянии. Вирус вызывает симптомы заболевания лишь тогда, когда он переходит в активное состояние.

К счастью, лишь у немногих астронавтов после реактивации вируса развились симптомы. Однако беспокойство у исследователей вызывает тот факт, что шансы на реактивацию вирусов герпеса растут с увеличением продолжительности пребывания астронавта в космосе. Это означает, что реактивация вируса может представлять собой серьезную проблему при снаряжении долгосрочных космических экспедиций, например таких, как пилотируемая экспедиция к Марсу.

В этом исследовании ученые проанализировали зафиксированные ранее изменения в пробах слюны, крови и мочи астронавтов. Анализ показал, что во время космического полета и в течение 60 суток после полета активность иммунных клеток организма, подавляющих развитие вирусов, заметно снижается.

Из 89 астронавтов, летавших в космос с непродолжительными миссиями на космических шаттлах, 53 процента испытали реактивацию вирусов герпеса, что подтверждается данными анализа образцов слюны или мочи. Этот процент оказался еще выше – 61 процент – среди 23 астронавтов, находившихся с более продолжительными миссиями на борту МКС, выяснили авторы.

Исследование опубликовано в журнале Frontiers in Microbiology; главный автор Сатиш Мехта (Satish Mehta).

Источник

Ровер НАСА в 1997 г., возможно, исследовал берега древнего марсианского моря

Первая вездеходная миссия НАСА на Марс под названием Pathfinder могла запечатлеть 22 года назад пейзаж, который в древности представлял собой участок суши, затопленный водой, переливающейся из Внутреннего моря Красной планеты в Северный океан.

Эта посадочная зона лежит на пути перелива воды из древнего моря, которое испытывало катастрофические повышения уровня воды вследствие большого количества осадков и подъема уровня подповерхностных вод. Эта зона на поверхности Марса может скрывать следы былого присутствия жизни, считает главный автор нового исследования, старший научный сотрудник Планетологического института США Алексис Родригес (Alexis Rodriguez).

Примерно полвека назад космический аппарат Mariner 9 («Маринер-9») сделал снимки нескольких крупнейших в Солнечной системе каналов на поверхности планеты. Орбитальные наблюдения этих гигантских каналов показали, что они были сформированы примерно 3,4 миллиарда лет назад в результате мощных наводнений. Чтобы проверить эту гипотезу, на Марс был отправлен ровер под названием Sojourner на борту посадочного аппарата Mars Pathfinder. Однако визуальный анализ поверхности Марса, проведенный при помощи ровера по его прибытии на планету, не позволил однозначно подтвердить гипотезу гигантского наводнения, поскольку местные флювиальные формы рельефа указывали на то, что глубина затопленных зон должна была быть примерно в 10 раз меньше, чем предполагалось при наблюдениях с орбиты. Таким образом, результаты этого исследования не позволили однозначно отвергнуть альтернативную версию происхождения каналов на Марсе, согласно которой каналы могли сформироваться в результате движения потоков лавы.

В новом исследовании Родригес и его коллеги возвращаются к сценарию, согласно которому каналы на Марсе были сформированы в древности потоками воды. Согласно авторам статьи, ровер НАСА в 1997 г. совершил посадку в области, которая на древнем Марсе была затоплена на относительно небольшую глубину. Это объясняется тем, что в этой области поверхности Красной планеты по относительно высоко лежащей площадке происходил перелив в Северный океан воды из гипотетического Внутреннего моря, питаемого осадками и грунтовыми водами. Это море, как показывают наблюдения, находилось примерно в 250 километрах к югу от места посадки ровера. Согласно компьютерным моделям, построенным авторами исследования, Внутреннее море довольно быстро испарилось, когда вода стала покидать Красную планету, что и объясняет отсутствие характерных террас на равнинах северного полушария Марса, подобных тем, которые образовывались на Земле при медленном испарении морей.

Теперь Родригес и его команда предлагают более подробно исследовать зону, в которой совершил посадку ровер Sojourner, поскольку в этой местности могут быть обнаружены следы пребывания живых организмов, которые, возможно, существовали во Внутреннем море Марса.

Исследование опубликовано в журнале Scientific Reports.

Источник

Земля по составу оказалась близка к Солнцу, но с меньшим содержанием летучих элементов

Ученые из Австралийского национального университета обнаружили, что Земля состоит из тех же элементов, что и Солнце, однако содержит меньше летучих элементов, таких как водород, гелий, кислород и азот.

Главный автор этого нового исследования доктор Хайян Ван (Haiyang Wang) сказал, что в своей работе он и его коллеги произвели лучшую на сегодняшний день оценку состава Земли и Солнца с целью создания нового инструмента для измерения элементного состава других звезд и каменистых планет, движущихся по орбитам вокруг них.

«Состав каменистой планеты является одним из наиболее важных «недостающих звеньев» в наших поисках обитаемых планет во Вселенной», - сказал доктор Ван из Школы астрономии и астрофизики Австралийского национального университета.

Другие каменистые планеты во Вселенной по составу представляют собой обедненные летучими веществами версии родительских звезд, так же, как и в случае Земли, добавили авторы.

Соавтор Вана Чарли Лайнуивер (Charley Lineweaver), адъюнкт-профессор Школы астрономии и астрофизики Австралийского национального университета, сказал, что вокруг каждой звезды можно наблюдать некое подобие планетной системы.

«Большинство звезд, вероятно, имеют вокруг себя каменистые планеты, расположенные в обитаемой зоне или вблизи неё», - сказал он.

Еще один соавтор исследования Тревор Айэлэнд (Trevor Ireland) из Школы наук о Земле Австралийского национального университета сказал, что проведенный командой анализ основан на сравнении состава земных горных пород с веществом метеоритов и внешней оболочки Солнца.

«Это сравнение дало много ценной информации о процессах, протекавших при формировании Земли», - сказал он.

Исследование будет опубликовано в журнале Icarus.

Источник

В США придумали способ межзвездных путешествий

Исследователи из Калифорнийского технологического института разработали технологию, которая может приблизить межзвездные полеты, следует из публикации Nature Photonics.
Ученые нашли новый способ левитации (перемещения в пространстве без касания поверхностей) объектов с помощью наноразмерного рисунка, на который воздействует свет. Работа пока только теоретическая, однако она может помочь достичь ближайшей планеты за пределами Солнечной системы, пишет EurekAlert.
Статья с описанием этого исследования появилась в журнале Nature Photonics 18 марта. Исследование было выполнено в лаборатории профессора прикладной физики и материаловедения Гарри Атуотера.
Соавтор работы Огнен Илич в качестве примера привел шарик для пинг-понга, который поднимается благодаря постоянному потоку воздуха из фена.
«Но это не сработало бы, если бы шарик для пинг-понга был слишком большим или если бы он был слишком далеко от фена», — отметил он.
Исследование показало, что объекты различных форм и размеров — от микрометров до метров — могут управляться световым лучом. На поверхности объекта создают определенные наноразмерные узоры, которые взаимодействуют со светом так, что создается восстанавливающий момент, удерживающий объект в луче света. Источник света при этом может находиться за миллионы миль.
«Мы придумали метод, который позволит левитировать макроскопическим объектам», — заявил Атуотер.
Теоретически, космический корабль можно ускорять лазерным лучом с Земли. Такому кораблю не нужно будет топливо, и он сможет достигать очень высоких скоростей, что позволит перемещаться к другим звездам. 

Источник

Космический «синий паук» на Марсе

Снимок, сделанный орбитальным кораблем Европейского космического агентства (ЕКА), запечатлел большого, волосатого, синего паука, распространяющий свои ноги по марсианскому ландшафту.

Но на самом деле, так называемый паук - это картина, оставленная на хребте безумными пылевыми ветрами, когда сотни или даже тысячи вихревых торнадо образовались в этом районе, сообщили в своем заявлении представители ЕКА .

Орбитальный корабль ExoMars от ЕКА и Роскосмоса сделал этот снимок еще 8 февраля в регионе Terra Sabaea, на Марсе с использованием системы стереоизображения поверхности (CaSSIS). Синие следы представляют собой части хребта, которые были подвержены ветрам торнадо. Хотя фактический цвет материала темно-красный, он отображается в виде синего цвета - этот метод усиливает контраст поверхностных объектов.

Неизвестно, почему так много пылевых дьяволов (или пыльных торнадо) сошлись вдоль хребта, хотя горы региона могут влиять на поток воздушных масс и способствовать образованию торнадо, заявили представители ЕКА.

"Синий паук" - не первое забавное фото марсианской поверхности. В 1976 году космический корабль NASA "Викинг-1" сделал снимок горы на Марсе, которая имела странное сходство с человеческим лицом, а марсоход Curiosity сделал снимки, которые, казалось бы, изображали крысу, ящерицу и даже плавающую ложку - неудивительно, что все они оказались скалами странной формы.

Источник

Физики еще раз усомнились в открытии следов «тяжелой» темной материи

Ученые провели еще одну проверку результатов эксперимента DAMA/LIBRA, открывшего темную материю в 2011 году, и не увидели периодических сигналов, свидетельствующих о ее существовании. Это в очередной раз поставило под сомнение эти замеры, говорится в статье, опубликованной в электронной библиотеке arXiv.org.
"Только один эксперимент за все время поисков темной материи, DAMA/LIBRA, дал позитивные результаты. Эти выводы до сих пор не были ни подтверждены, ни опровергнуты так, чтобы это не зависело от выбора модели для интерпретации замеров. Наши первые замеры показывают, что пока никаких следов существования этого сигнала нет, хотя они могут появиться в будущем", — пишут физики, работающие с детектором ANAIS.

Первые слухи об открытии темной материи начали распространяться в 2010-2011 годах, когда участники коллаборации DAMA/LIBRA начали анализировать данные, собираемые в итальянской глубинной шахте Гран-Сассо фотодетектором, полностью изолированном от внешнего мира.
По замыслу создателей этого устройства, темная материя нашей Галактики, пролетающая через детектор по мере движения Земли по орбите вокруг Солнца, будет вызвать вспышки света. Их частота и интенсивность должна меняться по определенному шаблону, который диктуется распределением темной материи по Млечному Пути.
Подобные флуктуации, как до сих пор заявляют участники DAMA/LIBRA, им действительно удалось зафиксировать, однако у большинства других физиков полученные ими результаты вызвали вопросы. Они были связаны с тем, что сила взаимодействий темной материи и кристаллов йодида натрия, в которых рождались эти вспышки, была разной зимой и летом и в целом зависела от времени года.
Ни на одном другом детекторе такой "сезонности" темной материи не было зафиксировано, что заставило физиков искать ошибки в работе детекторов DAMA/LIBRA. Сегодня большинство исследователей считает, что сигнал "темной материи" порождали нейтроны, рождающиеся в породах шахты Гран-Сассо под действием потока нейтрино, исходящих от Солнца.
Несмотря на десятки опровержений, некоторые сомнения у ученых все же оставались, так как ни один другой прибор не использовал кристаллы йодида натрия для поиска темной материи и не обладал той же чувствительностью, что и итальянский детектор. Недавно были построены сразу два детектора, COSINE и ANAIS, использующие тот же материал, что позволило их создателям максимально точно и достоверно проверить результаты замеров DAMA/LIBRA.
Первые данные наблюдений с COSINE уже были опубликованы в конце прошлого года. Его создатели не зафиксировали никаких следов существования темной материи, а также намеков на то, что частота вспышек света, возникающих внутри кристаллов, как-то зависела от времени года и положения Земли относительно ядра Галактики.
Схожие результаты, как отмечают Джулио Амаре (Julio Amare) из университета Сарагосы (Испания) и его коллеги, получила их установка ANAIS, построенная под вокзалом в испанской деревни Канфранк на глубине в 800 метров почти два года назад. Она содержит в себе девять кристаллов йодида натрия, весящих примерно 112 килограмм, что сопоставимо с массой детекторов DAMA/LIBRA и достаточно для относительно быстрой проверки их работы.
Для этого ученые проследили за вспышками, возникавшими внутри них в двух диапазонах энергий, на которых работала итальянская установка, предварительно дождавшись исчезновения всех радиоактивных атомов из кристаллов, возникших там благодаря космическим лучам.
Первые предварительные результаты этих замеров, как отмечает Амаре, говорят в пользу того, что открытие DAMA/LIBRA будет признано ошибочным. Испанским физикам не только не удалось зафиксировать тех колебаний, о которых говорили их итальянские коллеги, но и найти намеки на принципиально иные тренды, несовместимые с их данными.
Тем не менее, уровень статистической значимости этих наблюдений, по словам испанских исследователей, пока слишком низок — он составляет 1,75 сигма — для того, чтобы говорить о "полноценном" опровержении результатов замеров DAMA/LIBRA. Поэтому физики не исключают возможности того, что пока отсутствующие "сезонные" колебания в частоте вспышек появятся внутри ANAIS в последующие месяцы и годы.
Окончательный ответ на этот вопрос, по текущим оценкам Амаре и его коллег, будет получен в ближайшие пять лет, когда их установка накопит достаточное количество данных для полной проверки всех заявлений и открытий DAMA/LIBRA. 

Источник

Движение потоков реголита объясняет необычные свойства поверхности Фобоса

Эксцентричная орбита спутника Марса Фобоса может обусловливать движение потоков порошкообразного материала по поверхности спутника, показывает новое исследование – и эти выводы могут стать ключом к таинственному происхождению Фобоса.

Темно-серый спутник Марса Фобос составляет в диаметре всего лишь 22,5 километра, однако он является крупнейшим из двух спутников Красной планеты, превышая по массе второй спутник, Деймос, более чем в 7 раз. Фобос обращается вокруг Марса на среднем расстоянии всего лишь в 6000 километров – ближе, чем любой другой спутник планеты в Солнечной системе; в результате Фобос совершает полный оборот вокруг родительской планеты всего лишь за одну треть земных суток.

Предыдущие научные работы обнаружили странную неоднородность на поверхности Фобоса. Одни участки поверхности являются красноватыми, в то время как другие – голубоватыми, пояснил Рон Баллоуз (Ron Ballouz), главный автор нового исследования и астрофизик Японского агентства аэрокосмических исследований (JAXA).

Для объяснения этой загадочной неоднородности в новом исследовании команда Баллоуза изучила свойства реголита – тонкодисперсного материала, покрывающей собой поверхность Фобоса – который движется по поверхности спутника Марса под действием гравитационных возмущений, связанных с эксцентриситетом орбиты Фобоса. Команда выяснила, что в голубоватых зонах происходит постоянное движение реголита из-за изменения уклона естественных форм рельефа при приближении и отдалении спутника от родительской планеты – в то время как в красноватых зонах движения реголита почти не происходит. Разница в цвете этих зон, считают ученые, обусловлена процессами выветривания, в результате которых реголит, постоянно пребывающий неподвижно на поверхности, постепенно приобретает красноватый оттенок.

Эти новые результаты могут помочь понять таинственное происхождение Фобоса. У ученых имеется две основные версии происхождения крупнейшего спутника Красной планеты: он либо мог образоваться из материала Марса при столкновении последнего с астероидом, либо представляет собой космический камень, захваченный гравитацией планеты. Эти новые результаты, считают Баллоуз и его коллеги, свидетельствуют в пользу второй из версий, поскольку в случае первого сценария постоянно обновляющийся материал голубоватых зон должен быть близок по составу к материалу Марса – однако это предположение не получило подтверждения в результате проведенного анализа.

Исследование опубликовано в журнале Nature Geoscience.

Источник

Японский физик доказал, что время может течь в обратную сторону

Японский физик Такеши Морита сумел доказать, что время можно повернуть вспять. Для этого ученый «перевернул» неравенство, доказанное ранее исследователями Малдасеной, Стенфордом и Шенкером, сообщает Nation News.
Используя неравенство, Морита провел ряд опытов, с помощью которых попытался доказать невозможность охлаждения хаотичных квантовых систем до абсолютного нуля — минус 273,15 градусов по Цельсию. Специалист отметил, что в динамичных хаотичных системах изменение начальных условий может сделать события в них непредсказуемыми.
В своем опыте Морито изучил движение частиц в рассеивающемся квадратичном потенциале. Он добавил в систему гамильтониан, превратив ее в хаотичную, энергия в которой, как и время может «двигаться» в разных направлениях.
«Если бросить шарик в ямку, то он обязательно окажется в самой нижней ее точке. И неважно, где шарик находится в начале опыта, и с какой скоростью падал. То есть, итог этого опыта не зависит от стартовых условий. В системе с динамическим хаосом все не так. Здесь даже незначительное изменение начальных условий может привести к последствиям, которые просто невозможно предсказать», — пояснил физик.
В качестве еще одного примера ученый привел земную атмосферу, которая является настолько хаотичной, что составить точный прогноз погоды на срок, превышающий два-три дня, не представляется возможным. 

Источник

Необычный «спящий» магнетар проснулся после десяти лет «молчания»

Необычная вращающаяся звезда вновь демонстрирует признаки активности и испускает в нашу сторону интенсивные радиоимпульсы.

Эта вращающаяся звезда относится к классу магнетаров – нейтронных звезд с экстремально мощным магнитным полем. Нейтронные звезды являются очень плотными и компактными остатками более крупных звезд и считаются самыми плотными объектами во Вселенной, если не рассматривать черные дыры.

Этот конкретный магнетар носит название XTE J1810–197. Он входит в число 23 магнетаров, когда-либо открытых учеными, а кроме того, является одним из всего лишь четырех радиомагнетаров, известных науке. Этот магнетар был впервые открыт в 2004 г., а затем в 2008 г. он неожиданно «замолчал», перестав излучать радиоволны. Теперь астрономы зафиксировали повторное проявление активности со стороны этого магнетара, которое было отмечено 8 декабря 2018 г – однако в этот раз характер радиоимпульсов со стороны этого магнетара слегка изменился.

Ученым точно не известно, что стало причиной «засыпания» или «пробуждения» магнетара XTE J1810–197; магнетары являются одними из самых редких и наименее изученных объектов Вселенной. Однако в течение двух месяцев наблюдений, проводимых после повторного появления активности со стороны этого магнетара, характер его пульсаций стал заметно отличаться от пульсаций, наблюдаемых в период между 2004 и 2008 гг.

Когда магнетар XTE J1810–197 в последний раз наблюдался при помощи телескопов в 2008 г., его вспышки носили непериодический характер, и режим пульсаций резко изменялся на протяжении относительно небольших отрезков времени. Сейчас поведение этого источника стало более стабильным, сообщают исследователи. В то же время произошло значительное увеличение вращающего момента звезды – что астрономы считают характерной чертой «просыпающихся» пульсаров.

Исследование появилось на сервере предварительных научных публикаций arxiv.org; главный автор Лина Левин из Манчестерского университета, Соединенное Королевство.

Источник

Физики обратили время вспять с помощью квантового компьютера

Российские исследователи совместно с коллегами из США и Швейцарии вернули состояние квантового компьютера в прошлое на долю секунды.
Физики Московского физико-технического института (МФТИ) отмечают, что эксперимент связан с возможностью нарушения второго закона термодинамики. Этот закон тесно связан с понятием времени и его осью, односторонним направлением из прошлого в будущее. Ранее учёные уже обсуждали нарушение второго закона с помощью демона Максвелла. Теперь российские специалисты искусственно создали состояние, которое развивается в направлении, противоположном направлению термодинамической оси времени.
«Машина времени» представляет собой базовый квантовый компьютер, который состоит из кубитов. В эксперименте была запущена программа эволюции, которая заставила кубиты перейти в состояние изменяющегося набора нулей и единиц. Это разрушило изначально заданный порядок кубитов, как обычно разбивается набор бильярдных шаров в начале игры. Затем другая программа изменила состояние квантового компьютера, заставив его эволюционировать назад, от хаоса к порядку. Состояние кубитов было возвращено к отправной точке, а внешнему наблюдателю казалось, что время бежит вспять. Таким образом, было создано состояние, которое развивается в направлении, противоположном направлению термодинамической оси времени.
Учёные обнаружили, что при работе всего с двумя кубитами поворот времени был достигнут с вероятностью успеха в 85%. Три кубита вызывали больше ошибок, что приводило к 50% успеха. Физики считают, что эксперимент может найти практическое применение при разработке квантовых компьютеров (для тестирования программ и устранения ошибок). 

Источник

Необычная «сверхскоростная звезда» получила ускорение в диске Млечного пути

Гигантская черная дыра, лежащая в центре Млечного пути, оказалась не единственным объектом, способным ускорять звезды и выбрасывать их за пределы Галактики, указывается в новом исследовании.

Астрономы проследили траекторию гигантской «сверхскоростной звезды» назад во времени. Они обнаружили, что эта звезда, известная как LAMOST-HVS1, получила ускорение в диске Млечного пути, а не близ ядра галактики, где расположена сверхмассивная черная дыра (СМЧД), как предполагалось ранее.

Сверхскоростные звезды движутся в пространстве со скоростями свыше 1,6 миллиона километров в час – примерно вдвое быстрее обычных звезд. Такие стремительно движущиеся звезды являются довольно редкими в нашей Галактике; астрономы впервые заметили объект этого класса в 2005 г., и с тех пор наблюдали всего лишь 30 таких звезд.

Чтобы развить такую гигантскую скорость звезда должна получить мощное ускорение за счет гравитации. Главным «подозреваемым» среди массивных объектов, способных разогнать звезду, обычно считают центральную СМЧД Млечного пути под названием Стрелец А*, масса которой составляет около 4 миллионов масс Солнца.

Однако звезда LAMOST-HVS1, движущаяся на расстоянии примерно 42000 световых лет от нас, была разогнана отнюдь не СМЧД нашей Галактики. Как выяснили ученые во главе с Кохэем Хаттори (Kohei Hattori), исследователем-постдоком из Мичиганского университета, США, наблюдая эту звезду при помощи одного из Магеллановых телескопов, расположенных в Чили, звезда LAMOST-HVS1 получила ускорение внутри диска Млечного пути. Получить значительное ускорение в диске Галактики звезда может одним из двух способов: либо в результате взаимодействия со звездным скоплением, либо в результате гравитационного влияния черной дыры промежуточной массы. Поскольку в той области, откуда прибыла звезда LAMOST-HVS1, почти полностью отсутствуют звездные скопления, авторы работы склоняются к тому, что эта звезда получила ускорение от одной из черных дыр промежуточной массы – редких объектов, существование которых предсказывается теорией, однако до сих пор не было однозначно подтверждено наблюдениями.

Исследование опубликовано в журнале Astrophysical Journal.

Источник

Российские физики разработали новый способ охлаждения квантового компьютера

Группа ученых описала технологию дистанционного управления энтропией конкретных кубитов, которая фактически локально нарушает второй закон термодинамики в системе. Устройство можно применять точечного охлаждения квантовых компьютеров, создания нанохолодильников или нагревателей.
Один из основных законов физики гласит, что неупорядоченность, энергетически изолированной системы не может самопроизвольно уменьшаться. Однако исследователи из Московского физико-технического института с коллегами из США и Швейцарии представили устройство, позволяющее манипулировать этим состоянием, изменяя его по требованию. Если быть точным, то они описали пространственно-разнесенного квантового демона Максвелла, действующего на расстоянии до 5 метров.
В качестве кубита ученые использовали крошечное сверхпроводящее устройство, состоящее из тонких слоев алюминия на кремниевом чипе. Систему называют искусственным атомом потому, что в условиях сверхнизкой температуры, она ведет себя как элементарная частица с двумя энергетическими уровнями. Оказавшись связанными, кубиты начинают обмениваться виртуальными фотонами, что ведет к изменению их состояния.
Приведенное в чистое состояние второе устройство (демон), передает его первому, а само становится «грязным». При этом рабочий кубит уменьшает свою энтропию, сохраняя прежнюю энергию. По сути, второе устройство «съедает» неупорядоченность.
В качестве примера можно привести бильярдные шары, которые после удара кием разлетаются во все стороны. Описанная технология заставляет все шары вернуться в исходное состояние, фактически поворачивая время вспять.
Поскольку кубиты находятся в чистом состоянии лишь доли секунды, то манипуляции можно проводить многократно. На практике это можно использовать для разработки алгоритмического охлаждения квантового компьютера, подпрограммы, которая сможет прицельно охлаждать отдельные кубиты, уменьшив количество шума и ошибок.
Также можно создать микроскопический холодильник, воздействующий не на весь объем, а на конкретные точки. Поскольку процесс можно запустить в обратном направлении, то возможно не только охлаждение, но и нагрев.
При работе с двумя кубитами эффект достигался в 85% случаев, а с добавлением третьего, успешными были уже 50%. Однако ученые планируют снизить частоту ошибок путем совершенствования используемого оборудования.
Недавно физики разработали не менее удивительное устройство — фотоакустический насос с лазерным приводом, который способен перемещать жидкости в любом направлении без движущихся частей или электрических контактов. 

Источник

Вокруг Меркурия обнаружено кольцо пыли, а на орбите Венеры – группа астероидов

Два новых открытия могут изменить наши, казалось бы, устоявшиеся представления о внутренней части Солнечной системы.

Меркурий делит свою орбиту с обширным кольцом пыли, указывается в недавнем исследовании. Кроме того, облако астероидов, которое еще до сих пор ни разу не наблюдалось учеными, может быть источником аналогичного пылевого гало в окрестностях Венеры, отмечается в другом исследовании.

Как Венера, так и Земля при движении вокруг Солнца собирали частицы пыли из окружающего пространства действием своей гравитации. Однако ранее считалось, что вокруг Меркурия такого пылевого кольца не существовало по причине слишком интенсивного воздействия на частицы пыли со стороны Солнца и малой массы Меркурия. Но в новом исследовании группа, возглавляемая Гильермо Стенборгом (Guillermo Stenborg), показала наличие пылевого кольца вокруг Меркурия шириной порядка 15 миллионов километров. Исследование базируется на наблюдениях, проведенных при помощи космических аппаратов НАСА STEREO, и компьютерных моделях, построенных командой. Эти результаты были опубликованы в ноябре минувшего года в журнале Astrophysical Journal.

В другом новом исследовании два ученых НАСА, Марк Кучнер (Marc Kuchner) и Петр Покорны (Petr Pokorný) попытались определить источник пыли аналогичного пылевого кольца, расположенного вдоль орбиты Венеры. Ширина этого кольца составляет 10 миллионов километров, а плотность пыли в нем всего лишь на 10 процентов превышает плотность пыли в окружающем кольцо пространстве.

Как выяснилось в результате этого анализа, ни один из известных источников пыли в Солнечной системе – включая Пояс астероидов, Облако Оорта, кометы семейства Юпитера и другие источники – не может отвечать за пыль, находящуюся на орбите Венеры. Тогда авторы работы предположили, что на орбите «планеты-сестры» нашей Земли может находиться прежде никем не наблюдаемая группа астероидов. Согласно Кучнеру и Покорны, эти астероиды до сих пор никем не были замечены, поскольку, во-первых, никто не предполагал искать их именно там, где они есть, а во-вторых, наблюдения небольших тусклых объектов на орбитах планет, лежащих во внутренней части Солнечной системы близко к Солнцу, связаны со значительными трудностями.

Это второе исследование опубликовано вчера, 12 марта, в журнале Astrophysical Journal Letters.

Источник

Ученые научились превращать жидкий металл в плазму

Ученые лаборатории лазерной энергетики Университета Рочестера провели эксперименты по преобразованию жидкого металла в ионизированный газ — плазму. Результаты исследования описаны в журнале Physical Review Letters.
Из курса школьной физики нам известно о существовании трех основных агрегатных состояний вещества: твердого, жидкого и газообразного. На самом же деле их гораздо больше, включая такие необычные состояния как нейтрониум, фермионный конденсат, сверхкритическая жидкость и странная материя. Термин «плазма» в такой компании звучит вполне обыденно.
Итак, плазма — это агрегатное состояние вещества, представляющее собой «горячий суп» из электронов и ионов. Важно, чтобы количество положительно и отрицательно заряженных частиц было одинаковым, поддерживая условие электронейтральности материи. В состоянии плазмы пребывает большая часть вещества во Вселенной: поверхность Солнца, туманности, звезды и межзвездная среда. Исследование физических свойств вещества в состоянии плазмы, позволит лучше понять процессы, происходящие в межгалактическом пространстве и научиться управлять термоядерным синтезом.
Команда исследователей Университета Рочестера провела эксперименты с жидким металлом, который помещала в условия сверxвысоких температур и давлений. Критическая плотность выступала сенсором перехода: жидкое состояние вещества в таких условиях проявляет квантовые свойства, в то время как частицы плазмы подчиняются уже теории классической физики.
Исследования проводили на металлическом дейтерии, изотопе водорода, охлажденном до -252ᵒС (21ᵒK). В таких условиях дейтерий демонстрирует свойства классической жидкости. На образец направляли лазерный луч, который практически мгновенно повышал давление в образце до 5 млн атмосфер, а температуру — почти до 180 тыс. градусов. При этом ученые наблюдали превращение изначально прозрачного вещества в состояние блестящего металла с высоким коэффициентом оптического отражения. Измеряя поведение коэффициента отражения образца с увеличением температуры, они смогли определить момент, когда простой жидкий металл перешел в состояние плазмы. При этом обнаружилось, что с повышением температуры в металле сначала проявлялись квантовые свойства электронов, но при прохождении отметки в 90 тыс. градусов коэффициент отражения образца менял свое поведение так, как будто электроны вновь становились классическими частицами. Это означало, что жидкий металл переходил в состояние плазмы.
«Примечательно, что условия, при которых образец превращается из квантовой жидкости в классическую плазму отличаются от тех, которые предсказываются в традиционных учебниках по физике плазмы, — комментирует Суксин Ху, соавтор статьи. — Более того, мы ожидаем, что такое поведение может быть характерным для всех металлов».
Изучение этих фундаментальных свойств жидкости и плазмы поможет исследователям в разработке новых моделей электро— и теплопроводности материалов в условиях экстремальных давлений и температур, и в конце концов поможет объяснить процессы, происходящие в звездах, и смоделировать условия необходимые для осуществления контролируемого термоядерного синтеза. 

Источник

Призрачная галактика сохранилась почти неизменной со времени своего формирования

Далеко в космосе расположена уединенная галактика. Она очень слабо светится, однако мало изменилась на протяжении миллиардов лет – и астрономы точно не знают, как эта галактика оказалась на своем месте и как происходило ее формирование.

Галактика DGSAT I, открытая в 2016 г., относится к классу сверхдиффузных галактик, то есть галактик имеющих относительно большие размеры при низкой светимости. Но эта необычная галактика нарушает многие правила, выведенные для сверхдиффузных галактик.

Большинство других сверхдиффузных галактик (концепция, относительно новая для астрономов) расположены внутри густонаселенных, бурлящих скоплений галактик. Астрономы считают, что в результате мощных столкновений, происходящих в этих скоплениях, в космос выбрасываются, словно конфетти из хлопушки, сверхдиффузные галактики.

Однако галактика DGSAT I имеет уединенное расположение. Она почти не испытывала на протяжении своего существования столкновений с другими галактиками и поэтому, вероятно, мало изменилась со времени своего формирования, сообщается в заявлении, сделанном исследователями из обсерватории им. Кека, расположенной на Гавайях.

Для объяснения происхождения галактики DGSAT I ученые проанализировали ее химический состав при помощи спектроскопа Cosmic Web Imager обсерватории им. Кека. Полученные данные показали, что эта галактика не только «бледная», но и «анемичная» - в ее составе было обнаруженное пониженное по отношению к магнию количество железа. Этот факт весьма необычен, поскольку, как правило, при взрывах сверхновых в космос выбрасываются оба этих металла в определенном соотношении.

«Пока мы не до конца понимаем наблюдаемого соотношения между этими элементами, однако одна из рабочих версий предполагает, что мощные взрывы сверхновых привели к тому, что размер галактики пульсировал в эпоху ее формирования, в результате чего отношение магния к железу возросло», - пояснил один из авторов исследования Аарон Романовски из Обсерваторий Калифорнийского университета, США.

Исследование опубликовано в журнале Monthly Notices of the Royal Astronomical Society.

Источник