Новости науки

Водяной лед на удивление широко распространен на поверхности Плутона, открывает новая карта поверхности карликовой планеты.

Ученые составили эту карту при помощи данных, полученных космическим аппаратом НАСА «Новые горизонты» во время исторического пролета мимо Плутона, состоявшегося в июле прошлого года.

Эта новая карта более точная, чем составленная ранее карта залежей водяного льда на поверхности Плутона, поэтому она демонстрирует значительно большие количества водяного льда – подстилающей породы коры карликовой планеты – чем на публиковавшейся ранее карте, сообщили представители НАСА.

Как новая, так и старая карты водяного льда были составлены на основе наблюдений в ИК-диапазоне, произведенных при помощи инструмента Ralph/Linear Etalon Imaging Spectral Array (LEISA) с расстояния примерно 108000 километров от поверхности Плутона, сказали представители НАСА.

Зонд «Новые горизонты» в настоящее время мчится по направлению к небольшому объекту, находящемуся за пределами орбиты Плутона на расстоянии 1,6 миллиарда километров от него, под названием 2014 MU69. Если НАСА одобрит и профинансирует расширенную миссию, этот космический аппарат будет подробно изучать астероид 2014 MU69 с 1 января 2019 г.

Зонд «Новые горизонты» продолжает передавать на Землю фотоснимки и результаты измерений, полученные им при июльском пролете мимо Плутона. Все научные данные, полученные при сближении с Плутоном, окончательно будут переданы на Землю к этой осени, сказали члены команды миссии.

Источник

Ученые продвинулись на шаг вперед на пути к обнаружению легких элементарных частиц темной материи, благодаря сверхвысокочувствительному детектору.

Происхождение темной материи, составляющей около 25 процентов Вселенной, до сих пор остается неразрешенной загадкой. Физики считают, что темная материя состоит из (до сих пор не обнаруженных) элементарных частиц, которые удерживаются вместе, благодаря силе гравитации. В новом исследовании ученые европейского научного проекта CRESST-II используют так называемый метод «фононового свечения» для обнаружения темной материи. В своей работе исследователи впервые использовали инновационный детектор с настолько низким порогом срабатывания, что он может обеспечить чувствительность, требуемую для обнаружения прежде не уловимых частиц темной материи.

Экспериментальное обнаружение частиц темной материи напоминает по форме изучение столкновения бильярдных шаров, так как при этом происходит рассеяние частицы темной материи на ядре атома. Этот метод обнаружения частиц темной материи основан на явлении нагрева за счет столкновений кристалла вольфрамата кальция (CaWO4).

Проблема при таком методе исследования состоит в том, что чем легче частица, тем меньше накопленной энергии остается в кристалле после столкновения. Поэтому беспрецедентная чувствительность детектора CRESST-II делает его уникальным инструментом для обнаружения частиц темной материи.

Две статьи, описывающие эти научные результаты, опубликованы в свежем номере журнала European Physical Journal C.

Источник

Команда студентов из института IISER (Indian Institute of Science Education and Research), Пуна, Индия, спроектировала и построила портативный радиотелескоп для любителей радиоастрономии. Студенты разработали не только радиотелескоп, но также инструменты для анализа данных, которые достаточно недороги, чтобы их могли себе позволить школы и колледжи, при этом компоненты, необходимые для производства таких телескопов, также недороги и широко доступны.

Для демонстрации возможностей этого небольшого радиотелескопа с его помощью была измерена яркостная температура Солнца. Также авторы изобретения продемонстрировали применимость своего телескопа при наблюдениях точечных источников, таких как Сатурн, и протяженных источников, таких как спиральный рукав нашей галактики Млечный путь.



Как показала команда, яркостная температура Солнца, рассчитанная на основе данных, собранных при помощи этого нового телескопа, составляет 10000 К при максимальной относительной погрешности в 3,23 процента. Другие источники, такие как Сатурн и спиральный рукав галактики, были подтверждены при соотнесении времен прибытия сигналов источников, находящихся в поле обзора телескопа, с временами прибытия, прогнозируемыми при помощи открытого программного обеспечения под названием Stellarium, исходя из координат источников, предоставленных командой.

Радиотелескоп, разработанный студентами IISER, включает спутниковую антенну, измеритель спутникового сигнала под названием satellite finder и микроконтроллерную плату Arduino Uno.

Arduino Uno представляет собой микроконтроллерную плату с 10-битным аналого-цифровым преобразователем. Она позволяет оцифровать сигнал, поступающий от устройства поиска спутников с частотой 10 Гц. Этот инструмент связан с персональным компьютером.

Цена этого телескопа в Индии составила всего лишь 75 USD, однако, как замечают авторы изобретения, в других странах стоимость может оказаться выше, так как она зависит от стоимости и доступности электронных компонентов.

Работа появилась на сервере предварительных научных публикаций arxiv.org; главный автор Праншу Мандал.

Источник

Обслуживание газовой станции, установка электроники, «жилищная инспекция» – вот далеко не полный список того, на что способен ремонтный модуль НАСА под названием Robotic Refueling Mission (RRM), работающий на станции на сегодняшний день уже в течение четырех лет. Так как НАСА готовится временно прекратить работу с этим модулем, агентство оглядывается на прошлые достижения, ставшие возможными благодаря модулю RRM, и отмечает одно из последних его достижений – успешное обследование роботизированной руки-манипулятора Международной космической станции под названием «Canadarm2». В будущем применение этой техники поможет обследовать перед проведением ремонтных работ также и космические аппараты, находящиеся на других орбитах.

В октябре 2015 г. одна из последних инновационных разработок для проекта RRM под названием Visual Inspection Poseable Invertebrate Robot (VIPIR) была использована для проведения операции по обследованию роботизированной руки станции. Ранее было замечено, что на наружной поверхности манипулятора рядом с надписью «Canadarm2» появилась черная точка неизвестного происхождения. Разрешения стационарных камер, имеющихся на станции, оказалось недостаточно для определения природы этого темного пятна, которое могло оказаться, например, отверстием, пробитым микрометеоритом.

Применение для обследования этого подозрительного пятна инструмента VIPIR позволило установить, что пятно представляет собой вздутие обшивки. В настоящее время ученые проводят анализ данных высокого разрешения, полученных в результате визуального обследования роботизированной руки инструментом VIPIR, для выявления причин возникновения этого вздутия.

Источник

Американские физики объявили о создании первого "двойного" лазерного ускорителя частиц, чье появление дает дорогу для создания сверхмощных и очень компактных физических ускорителей, способных соперничать с БАК в мощности.

МОСКВА, 1 фев – РИА Новости. Физики из США впервые смогли успешно объединить два "настольных" лазерных ускорителя частиц, что открывает дорогу для создания сверхмощных и очень компактных физических ускорителей, способных соперничать с БАК в мощности, говорится в статье, опубликованной в журнале Nature.

В начале 1980 годов физики нашли потенциальный способ уменьшить размеры современных ускорителей частиц, по площади приближающихся к микрогосударствам. Они выяснили, что частицы можно разгонять при помощи лазера, превращающего небольшие сгустки материи в плазму и выбивающего из нее электроны.

Уим Лиманс (Wim Leemans) из Национальной лаборатории имени Лоуренса в Беркли (США) и его коллеги отмечают, что такие компактные ускорители обладают внушительной для своих размеров мощностью – 2-5 ГэВ, которая, однако, несопоставима с мощностью БАК и прочих крупных ускорителей, способных разгонять частицы в тысячи раз сильнее.

Первые подобные устройства появились в 2014 и 2015 годах, и перед физиками сразу стала проблема – как можно объединить подобные ускорители в единую цепочку, электроны в которой будут последовательно ускоряться до все больших энергий.

Трудности с подобным объединением заключаются в том, что импульсы лазера и пучки электронов должны попадать в облако плазмы в очень точно выверенные промежутки времени для того, чтобы заставить ускоряемые частицы двигаться в одном направлении с примерно одинаковой скоростью и энергией.

Решить эту проблему Лимансу и его коллегам неожиданно помогла самая обыденная вещь – пленка от VHS-видеокассеты, которая, как оказалось, может играть роль своеобразного "плазменного зеркала", пропускающего через себя ускоряемые электроны, но не пропускающего дальше пучок лазерного излучения и прочие "побочные продукты" процесса ускорения.

С обратной стороны "зеркала" по нему бьет лазерный луч, отражающийся от его поверхности и придающий дополнительное ускорение электронам в плазменном блоке во втором лазерном ускорителе. В момент разгона пленка, как можно догадаться, уничтожается, и авторы статьи решили эту проблему очень просто, проматывая кассету по мере работе ускорителя.

Результаты этого опыта пока достаточно скромные – ученым удалось ускорить пучок частиц лишь на 100 мегаэлектронвольт внутри второго блока ускорителя, что примерно равно энергии электронов, выходящих из первого узла устройства. Тем не менее, авторы статьи обнадежены этим результатом, так как он показывает, что эта идея работает.

По их расчетам, лазерный ускоритель, сопоставимый по мощности с БАК, будет обладать длиной в несколько сот метров. Сейчас Лиманс и его коллеги экспериментируют с мощнейшим лазером BELLA в лаборатории в Беркли, который, как они надеются, поможет им достичь рекордного для таких систем разгона в 10 ГэВ на базе того же двухмодульного ускорителя.

Лазерно-плазменный ускоритель представляет собой небольшую емкость, в центре которой находится облако из плазмы, представляющее собой набор из подвижных электронов и относительно малоподвижных ионов.

Если по такому облаку ударить пучком электронов, то в той области, куда они попадут, появится сильное электрическое поле, чья напряженность на порядки выше того, которого можно достичь на БАК или в других обычных ускорителях. И если в это поле попадает электрон или другая частица, то тогда она разгоняется до сверхвысоких значений за доли секунды.

Физики называют такой способ разгона частиц "кильватерным ускорением" из-за того, что разгоняемые частицы ускоряют свой бег, используя "кильватерные" волны, порождаемые в плазме первым пучком электронов.

Источник

Муляжи зародыша человека помогли физикам доказать, что складки и извилины в коре нашего мозга формируются благодаря простейшим физическим закономерностям, а не в результате работы какой-то сложной генетической программы, дирижирующей этим сложнейшим процессом.

МОСКВА, 1 фев – РИА Новости. Распечатанные на 3D-принтере "зародыши" помогли ученым выяснить, что извилины в коре нашего мозга появляются не благодаря генетической программе роста мозга, а в результате работы очень простых физических процессов, связанных с появлением областей нестабильности в мозге, говорится в статье, опубликованной в журнале Nature Physics.

"Мы выяснили, что мы можем создать структуру, похожую на кладки коры мозга, используя очень простой физический принцип, получая в итоге примерно то, что можно увидеть в мозге зародыша. Эта простейшая эволюционная "инновация", в самых разных ее формах, позволяет упаковать большую по площади кору в небольшой объем. Ученые называют этот феномен "гирификацией", — заявил Лакшминараянан Махадеван (Lakshminarayanan Mahadevan) из Гарвардского университета (США).

Махадеван и его команда уже несколько лет ищут простые математические закономерности и объяснения в том, как устроены сложнейшие и важнейшие органы тела у человека, животных и даже различные части стебля и корней растений.

К примеру, в 2011 году они выяснили, что кишечник всех животных уложен в утробу в соответствии с достаточно простой математической формулой, у которой есть всего два параметра – ширина и высота того участка, где растет кишечник в зародыше. В 2012 году они раскрыли оригинальный и при этом простой физический механизм, объясняющий то, как усики огурцов могут обвиваться и прикрепляться к плетям в теплицах.

В своей новой работе группа Махадевана проверяла одну из самых противоречивых теорий в биологии, которая появилась в конце 70 годов прошлого века — теорию о том, что складки на коре мозга возникают не в результате их направленного роста, обусловленного "программой" ДНК, а благодаря исключительно физиологическим процессам.

Наблюдая за ростом мозга зародышей человека и разных видов животных, ученые давно заметили, что с определенного этапа развития скорость деления клеток коры становится заметно выше, чем у клеток белого вещества мозга. Этот процесс, как предположили Махадеван и его коллеги, может приводить к формированию борозд и извилин в результате появления очагов физической нестабильности в нервной ткани.

Авторы статьи проверили эту идею, "распечатав" на 3D-принтере полноценную копию мозга человеческого зародыша на шестом месяце развития. В это время, как рассказывают авторы статьи, мозг человека достигает почти нормальных для новорожденного размеров, но еще не обладает извилинами и находится в полностью гладком состоянии.

Этот муляж мозга ученые покрыли тонким слоем особого геля, который быстро разбухает, если впитывает в себя растворитель. Погружая модель мозга в эту жидкость, ученые таким образом пытались имитировать процесс ускоренного роста клеток коры и замедления роста белого вещества.

Буквально в первые же минуты после погружения мозга в раствор, Махадеван и его коллеги с удивлением стали замечать, что структура поверхности муляжа начала покрываться складками, фактически идентичными тем, которые есть на коре мозга новорожденного. Их форма, размеры и положение зависели всего от двух параметров – размеров мозга и того, как хорошо гель впитывал растворитель.

"Мозг каждого человека, немного, но отличается от других, но все крупные складки присутствуют у большинства здоровых людей. Наше исследование показывает, что если рост мозга чем-то нарушен, или если его форма искажена, то тогда не все эти складки сформируются, что может вызывать целый ряд болезней и проблем", — заключает Цзунь Ян Чун (Jun Young Chung), коллега Махадевана.

Источник

Международная команда ученых – недавно возвратившаяся из экспедиции к центральным областям Атлантического океана, которая продолжалась в течение 47 дней – собрала беспрецедентную коллекцию образцов горных пород верхних слоев мантии путем сверления океанической коры, которая демонстрирует следы жизни, уникальный углеродный цикл и движение плит.

Возглавляемая доктором Гретченом Фрю-Грином из Швейцарской высшей технической школы Цюриха, Швейцария, и доктором Бет Оркутт из Лаборатории океанических исследований Бигелоу, США, команда ученых собрала эти уникальные образцы камней при помощи специальных сверлильных установок нового поколения, созданных в Германии и США. Целью экспедиции было определить механизм доставки пород мантии к океаническому дну и определить химические реакции этих пород с морской водой – так как такие реакции могли дать «топливо» для жизни, развивающейся при отсутствии солнечного света, то есть именно в таких условиях, в которых могло происходить развитие жизни на поверхности ранней Земли или других планет.

«При сверлении пород мы обнаружили признаки водорода и метана в наших образцах – газов, которые могут потреблять в пищу микробы и использовать их как материал для строительства новых клеток, – объяснила доктор Оркутт. – Такие типы пород и газы обнаруживают и на других планетах, поэтому, изучая особенности развития жизни в таких «жестких» условиях глубоко под океаническим дном, мы получаем сведения, способные сыграть важную роль в поисках жизни во многих уголках Вселенной.

Источник

Повторный анализ надписей на вавилонских табличках открыл, что астрономы, работающие в период между четвертым и третьим столетиями до нашей эры, использовали геометрию для расчета перемещений Юпитера – концептуальный прорыв в истории науки, авторство которого ранее приписывалось европейским ученым 14-го века.

Это открытие было сделано историком науки Мэттью Оссендрижвером из Берлинского университета имени Гумбольдта, Германия, который перевел и интерпретировал текст, начертанный на пяти глиняных табличках при помощи древней формы письма – клинописи. Эти таблички были найдены при раскопках в конце девятнадцатого столетия и хранятся в Британском музее в Лондоне.

К седьмому столетию до нашей эры астрономы из Вавилонии – государства Месопотамии, располагавшегося на территории современного Ирака – проводили подробные астрономические наблюдения, в основном для составления астрологических прогнозов. Расшифрованные ранее клинописные записи указывали на то, что астрономы предсказывали положение планет при помощи арифметических методов.

На самом деле, как следует из работы Оссендрижвера, древние астрономы значительно чаще мыслили геометрическими категориями, чем считалось ранее. Надписи на глиняных табличках демонстрируют, что они измеряли суточную видимую скорость Юпитера (при наблюдениях с Земли) в разные дни, соответствующие разным положениям Юпитера на его орбите. Затем исследователи использовали эти скорости и времена, чтобы с их помощью рассчитать расстояние, которое Юпитер прошел за период между измерениями. Эти расчеты аналогичны геометрическому представлению графика скорости объекта в зависимости от времени и расчетам площади под графиком.

Оссендрижвер знал, что четыре из этих табличек описывают такие расчеты и, вероятно, имеют отношение к астрономии. Однако он не был уверен в своих результатах, пока не обнаружил и не расшифровал пятую табличку, содержащую инструкции по расчету движения Юпитера с использованием геометрических принципов. Такие же процедуры были описаны и на первых четырех табличках.

Исследование опубликовано в журнале Nature.

Источник

Свежие данные, пришедшие с автоматической станции «Новые горизонты» (New Horizons), показали, что не менее половины Плутона покрыто толстым слоем водного льда.

У Плутона, как оказалось, не ледяное сердце. © NASA

Численные модели приблизили нас на один шаг к пониманию происхождения антиводорода, которое позволит объяснить доминирование материи над антиматерией в нашей Вселенной.

Антиводород представляет собой особую разновидность атома, состоящую из античастицы электрона – позитрона – и античастицы протона – антипротона. Ученые надеются, что изучение механизмов формирования антиводорода в конечном счете позволит объяснить, почему количество материи в нашей Вселенной превосходит количество имеющейся в ней антиматерии. В новом исследовании, проведенном Игорем Бреем и его коллегами из Университета Кёртин, Австралия, показано, что два различных численных метода, разработанных авторами работы специально для изучения столкновений частиц, дают близкие результаты. Следовательно, делают вывод исследователи, этот метод может быть использован для объяснения природы антиводорода.

Существует несколько различных методов расчета формирования антиводорода. Они основаны на модели рассеяния позитрония – частицы, состоящей из электрона и позитрона – на протоне или антипротоне. Проблема при таких расчетах состоит в высокой сложности вычислений, обусловленной наличием сразу двух центров столкновения: одного центра на протоне, то есть на атомном уровне, а другого – на позитронии, то есть на уровне электрона (или позитрона).

Авторы работы использовали два различных подхода к расчетам, основанных на методе так называемого связанного тесного спаривания (coherent close-coupling) частиц – для как одно-, так и двуцентровых столкновений при рассеянии позитрона на водороде и гелии. Интересно, что они получили независимо сходящиеся результаты для обоих этих подходов. Такая сходимость имеет большое значение, так как она является средством косвенного подтверждения правильности используемых расчетных методов.

Исследование опубликовано в журнале The European Physical Journal D.

Источник

Этой весной Марс будет казаться на небе крупнее и ярче, чем он выглядел на протяжении более чем 10 последних лет, и поэтому вскоре астрономам-любителям представятся почти идеальные условия для наблюдений Красной планеты.

Жители нашей планеты редко получают хорошую возможность наблюдать Марс. Для начала, Марс является небольшой планетой и проводит большую часть времени вдали от Земли. Обычно астрономы-любители видят его через окуляр телескопа как расплывчатую оранжевую точку. Единственное время, когда открывается возможность наблюдать формы рельефа поверхности планеты, облака, пылевые бури и изменчивые приполярные шапки Марса, приходится на так называемые «противостояния», в течение которых Марс находится на небе в прямо противоположном по отношению к Солнцу положении – что происходит с интервалом чуть больше двух лет. Кроме того, не все противостояния Марса оказываются равноценными для наблюдений планеты: лучшие из этих событий происходят группами по 2-3 противостояния и повторяются в цикле продолжительностью 15-17 лет.

Эта весна станет особенной для Марса. Красная планета будет выглядеть в мае крупнее и ярче, чем она была в течение последних 13 лет. В лучшие для наблюдения дни, в конце мая, планета будет выглядеть в два раза ярче и более чем на 18 процентов крупнее, чем она выглядела во время предыдущего удачного противостояния, произошедшего в апреле 2014 г. На самом деле, начиная с конца апреля и вплоть до середины июля Марс будет находиться ближе к Земле, чем когда-либо, начиная с 2003 г.; с 25 апреля по 10 июля этого года планета будет иметь видимый размер на небе, превышающий максимальный видимый размер, достигнутый во время прошлого противостояния, произошедшего два года назад.

Источник

Когда Луна поднимается высоко в небе, это приводит к формированию своего рода «выпуклостей» в атмосфере планеты, которые обусловливают небольшие изменения количества выпадающих из атмосферы осадков.

В новом исследовании, проведенном учеными из Вашингтонского университета, США, показано, что силы, действующие со стороны Луны, влияют на количества осадков на Земле – хотя и в очень небольшой степени.

«Насколько мне известно, это первое исследование, в котором убедительно доказывается связь между приливными силами, действующими со стороны Луны, и осадками на поверхности Земли», – сказал главный автор работы Цубаса Кохаяма, студент-докторант Вашингтонского университета.

Кохаяма изучал атмосферные волны, когда обнаружил небольшие осцилляции атмосферного давления. Ранее влияние фаз Луны на атмосферное давление на Земле уже было показано в научной работе от 1847 г. В новом исследовании Кохаяма и его коллеги выявили связь между этими изменениями атмосферного давления и количествами выпадающих осадков. Механизм, лежащий в основе этой связи, выглядит следующим образом: локальное увеличение атмосферного давления, вызванное появлением «выпуклости» атмосферы, направленной к Луне, приводит к увеличению температуры объемов воздуха, находящихся непосредственно под «выпуклостью». Так как более теплый воздух вмещает большие количества влаги, по сравнению с менее теплым воздухом, то количества осадков, выпадающих в находящейся под «выпуклостью» области поверхности нашей планеты, становятся меньше. Это изменение составляет порядка одного процента от количества выпадающих осадков и практически не может быть зафиксировано без применения специального оборудования, однако значение результатов этого исследования состоит в том, что на его основе могут быть скорректированы современные климатические модели, что позволит повысить качество метеорологических прогнозов, указывают авторы работы.

Исследование появилось в журнале Geophysical Research Letters.

Источник

С тех пор как астрономы открыли облако Смит, гигантское газовое облако, несущееся в направлении Млечного пути, так и не был определен элементный состав этого облака, который является ключом к пониманию его происхождения. Сегодня астрофизик из Университета Нотр-Дам, США, Николас Ленер и его коллеги определили, что это облако имеет элементный состав, схожий с составом вещества нашего Солнца, и, следовательно, происходит из внешней части Млечного пути, а не из межгалактического пространства, как предполагалось ранее.

Облако Смит, открытое в 1960 г., является единственным движущимся с высокой скоростью облаком в нашей галактике, для которого достоверно определена орбита, благодаря, в частности, исследованиям, проведенным при помощи радиотелескопов, таких как телескоп «Грин Бэнк». Это беззвездное газовое облако несется сквозь космическое пространство со скоростью 1100000 километров в час и, как ожидается, врежется в нашу галактику через 30 миллионов лет. Если бы его можно было увидеть, облако Смит имело бы видимый размер, превышающий диаметр Луны в 30 раз.

Астрономы долгое время считали, что облако Смит является беззвездной галактикой или облаком газа из межгалактического пространства, падающим на нашу галактику. Если бы это было так, облако бы в основном состояло из водорода и гелия и содержало мало тяжелых элементов, «производимых» только звездами. Однако в своем исследовании Ленер и его команда, исследовав спектры поглощения света, идущего к Земле от далеких космических объектов сквозь облако Смит, показали, что в составе вещества облака присутствует довольно много серы, что является своего рода индикатором, указывающим на присутствие относительно большого количества тяжелых элементов. Этот факт свидетельствует в пользу гипотезы, согласно которой облако Смита произошло из области Млечного пути, расположенной у его внешнего края на расстоянии примерно 40000 световых лет от центра галактики, сообщают авторы статьи.

Исследование опубликовано в журнале Astrophysical Journal Letters.

Источник