Край Будущего

Как это работает?

Исследования показывают, что у живых организмов уровень UPE значительно выше, чем у недавно умерших. Это как индикатор жизненной энергии! У мышей, например, уровень излучения был рано связан с их жизненной силой, что вызывает восхищение. А вот растения реагируют на стресс — увеличивается или уменьшается интенсивность UPE в зависимости от условий, например, от температуры или химических воздействий.

Представьте себе, что ваше тело огромное химическое предприятие, где постоянно происходят реакции. Эти реакции создают высокореактивные кислородсодержащие moléculы, известные как реактивные кислородсодержащие виды (РОС). Это своего рода «побочная продукция» вашего метаболизма, которая, как выяснили ученые, непосредственно связана с UPE.

Почему это важно?

Здесь вся ерунда становится по-настоящему интересной. Когда живые организмы подвергаются стрессу, они активируют биохимические пути, которые производят РОС. Эти молекулы действуют как сигналы для клеток, но если их становится слишком много, это может привести к окислительному стрессу. Этот стресс запускает процессы, которые мы ничего об этом не знаем. Так что вся технология UPE становится важнейшим инструментом для наблюдения за состоянием организмов!

Выбор инструментов для исследования был достаточно продуманным. Ученые использовали специальные камеры, которые могут игнорировать свет из окружающей среды. Так они смогли визуализировать UPE, сравнивая живые организмы с мертвыми. Например, теплота тела мышей не повлияла на результаты: живые мыши демонстрировали значительную эмиссию света, в то время как у эвтаназированных она была практически отсутствующей.

Что касается растений, то был установлен интересный факт: повышенная температура и травмы влияют на уровень их светового излучения. Поврежденные участки растений светились ярче, чем неповрежденные. Это как получать сигнал о том, что растению нужна помощь!

Таким образом, UPE может стать ключом к более глубокому пониманию жизни на Земле. Исследования показывают, что отслеживание этого явления может быть мощным неинвазивным инструментом в диагностике стрессов и заболеваний как у животных, так и у растений. Эта техника может открывать новые горизонты для клинической диагностики и биологических исследований.

Миллиарды лет назад вода текла по поверхности Марса. Однако у ученых до сих пор остается неполное представление о том, как функционировал водный цикл на красной планете.

Ситуация может измениться: два аспиранта Университета Техаса в Остине заполнили значительный пробел в знаниях о водном цикле Марса — в частности, о связи между поверхностной водой и подземными водами.

Студенты Мохаммад Афзал Шадаб и Эрик Хиатт разработали компьютерную модель, которая рассчитывает, сколько времени потребовалось воде на раннем Марсе, чтобы просочиться с поверхности до водоносного слоя, находящегося примерно на милю в глубину. Они установили, что этот процесс занял от 50 до 200 лет. На Земле, где уровень грунтовых вод в большинстве мест значительно ближе к поверхности, аналогичный процесс обычно занимает всего несколько дней.

Результаты были опубликованы в журнале Geophysical Research Letters.

Исследователи также определили, что количество воды, просачивающейся между поверхностью и водоносным слоем, могло быть достаточным для того, чтобы покрыть Марс как минимум 300 футами воды. Это, вероятно, составляло значительную часть общего объема доступной воды на планете.

Это исследование помогает завершить понимание ученых о водном цикле на раннем Марсе, отметил Шадаб, который получил степень доктора в UT Austin и сейчас является доктором исследователем в Принстонском университете. Это новое понимание будет полезно для определения того, сколько воды было доступно для испарения и заполнения озер и океанов дождем, а в конечном итоге — для выяснения, куда эта вода делась.

"Мы хотим внедрить это в [интегрированную модель] того, как вода и земля эволюционировали вместе на протяжении миллионов лет до нынешнего состояния," — сказал Шадаб, являвшийся ведущим автором исследования. "Это приблизит нас к ответу на вопрос о том, что произошло с водой на Марсе."

Сегодня Марс в основном сухой, по крайней мере, на поверхности. Но 3-4 миллиарда лет назад — примерно в то время, когда жизнь начинала зарождаться на Земле — океаны, озера и реки вырезали долины в горах и кратерах Марса, оставляя следы береговой линии на его скалистой поверхности.

В конечном итоге вода на Марсе пошла другим путем, чем на Земле. Большая ее часть теперь либо заперта в коре, либо утеряна в космос вместе с атмосферой Марса. Понимание того, сколько воды было доступно близко к поверхности, может помочь ученым определить, находилась ли она в нужных местах достаточно долго, чтобы создать химические ингредиенты, необходимые для жизни.

Новые открытия дополняют альтернативную картину раннего Марса, на котором было мало воды, возвращающейся в атмосферу через испарение и осадки, чтобы снова наполнять океаны, озера и реки, как это происходило на Земле, отметил соавтор Хиатт, который недавно защитил докторскую диссертацию в Школе геонаук имени Джексона при UT.

"Я представляю себе ранний Марс как место, где любая поверхность воды — любые океаны или большие стоящие озера — были очень эфемерными," — сказал он. "Как только вода попадала в грунт на Марсе, она считалась потерянной. Эта вода никогда не вернется обратно."

Исследователи отметили, что результаты не являются исключительно плохими новостями для потенциальной жизни на Марсе. По крайней мере, вода, просачивавшаяся в кору, не терялась в космос, добавил Хиатт. Это знание в будущем может оказаться важным для исследователей, ищущих скрытые водные ресурсы для поддержания жизни на красной планете.

Работа проводилась, пока Шадаб получал докторскую степень в Институте вычислительной инженерии и наук Одена при UT Austin. Другими соавторами являются Рикбир Бахия и Элени Бохачек из Европейского космического агентства (в настоящее время в Космическом агентстве Великобритании), Вилмош Штайнманн из Университета Этвеша Лоранда в Венгрии и профессор Марк Хессе из кафедры наук о Земле и планетах Школы Джексона при UT Austin.

Приветствую, космические энтузиасты! Сегодня мы отправимся на нашу соседку по Солнечной системе — Венеру, где обширные, почти круговые образования откроют нам новые горизонты в понимании тектонической активности этой таинственной планеты. Исследования последних лет, опирающиеся на данные миссии NASA Magellan, показывают, что на Венере все еще могут происходить удивительные геологические процессы. Давайте разберёмся, что же скрывается за этими загадочными коронами.

На нашей планете подобные структуры не наблюдаются, но в молодые годы Земли они могли вполне существовать. Как подсказывает ведущий автор исследования Гаэль Касчиоли, многие короны Венеры могут рассказать нам о геологической активности, которая также могла иметь место на Земле, прежде чем возникли тектонические плиты.

Исследование миссии Magellan.

Миссия NASA Magellan, которая облетала Венеру в 1990-х годах, предоставила наиболее полные данные о гравитации и топографии планеты. Используя данные этой миссии, исследователи смогли проанализировать, как именно короны связаны с внутренними геологическими процессами.

"Мы имеем возможность интегрировать данные о гравитации и топографии, и это даёт нам ценные идеи о том, что именно формирует поверхность Венеры," — говорит Касчиоли. Это словно детективная работа, где нужно соединить кусочки мозаики, чтобы увидеть полную картину!

Тектонические процессы на Венере!

Ученые выделили несколько возможных процессов, которые могут происходить вокруг корон. Например, субдукция — процесс, знакомый нам по Земле, когда одна тектоническая плита погружается под другую. Однако на Венере эта картина может быть немного иной: восходящие потоки горячей породы поднимают поверхностный материал, который далее расходится и сталкивается, образуя новые структуры.

Также говорят о "капле литосферы", когда уплотненные участки холодного материала погружаются в горячую мантию. И совсем не исключен поток расплавленной породы, который может вызывать вулканическую активность.

Это исследование — лишь один из примеров того, как обучение на опыте Венеры помогает нам лучше понять и нашу собственную планету. В последние годы ученые уже зафиксировали вулканические извержения на Венере, которые демонстрируют, что в глубоких недрах планеты все еще происходит удивительная активность.

Для дальнейшего изучения этих процессов команда поработает с данными будущей миссии NASA VERITAS, которая должна запуститься не ранее 2031 года. Новый космический аппарат обещает значительно повысить разрешение гравитационных карт, что позволит ученым глубже понять, какие именно процессы формируют короны и другие геологические структуры на Венере.

Когда речь заходит о Венере, неизменно остается множество вопросов. Как именно тектонические процессы раскрывают тайны ее внутреннего строения? Каковы были параллели с ранней Землей? Эти загадки — лишь вершина айсберга, но как показали последние исследования, Венера продолжает удивлять нас и открывать новые перспективы. Так что, оставайтесь на связи, космические исследователи! Научный мир ждет следующего крупного открытия на нашей загадочной соседке.

Лигнин, ценный побочный продукт лесной промышленности, имеет потенциал для преобразования в устойчивые материалы, которые могут эффективно заменить традиционные пластики. Это многообещающее направление было исследовано в рамках исследовательского проекта, проведенного в Университете Бороса в Швеции. Матильда Йоханссон, кандидат наук в области полимерных технологий, изучила химическую модификацию лигнина для его применения в волокноармированных биокомпозитах. Основной целью было разработать материалы, которые не только заменяют нефтяные продукты, но и уменьшают вес конструкций, не ухудшая их механическую прочность.

Проект сосредоточился на четырех ключевых вопросах: Как можно улучшить совместимость лигнина с другими веществами? Каким образом процесс модификации можно сделать более эффективным и экологически чистым? Как можно улучшить механические и тепловые свойства получаемого материала? Наконец, как можно интегрировать волокна для дальнейшего укрепления композита?

«Существует множество неиспользованных возможностей для лигнина. Через химическую модификацию мы можем создать материал с значительным потенциалом для замены материалов на основе нефти», — отметила Йоханссон.

Методология включает в себя извлечение лигнина из лесных и сельскохозяйственных отходов и его химическую модификацию с использованием уксусного ангидрида и микроволн. Этот процесс позволяет лигнину связываться с другими полимерами, такими как PLA (полилактид). Затем применяются такие технологии, как экструзия, 3D-печать и компрессионное формование для изготовления композита, армированного регенерированными целлюлозными волокнами.

Экологические преимущества и эффективность ресурсов.

«Проект играет ключевую роль в минимизации зависимости от традиционных пластиков, в частности нефтяных материалов. Полученный материал состоит из натуральных компонентов, и в процессе его производства не используются вредные химикаты. Все большее количество отраслей переходит на биологически основанные альтернативы, и этот материал может стать жизнеспособным вариантом для снижения климатического воздействия. Более того, его происхождение как побочного продукта из другой отрасли, обычно рассматриваемого как низкой ценностью, повышает общую эффективность использования ресурсов», — объяснила Йоханссон.

Этот проект представляет собой значительный шаг вперед в области исследований устойчивых материалов, подчеркивая необходимость разработки экологически чистых альтернатив современным материалам.

«Текущие высокие темпы потребления привели к чрезмерному накоплению материалов, лишь небольшая их часть перерабатывается, что вызывает значительное ухудшение состояния окружающей среды. Если мы сможем выбирать материалы, которые оказывают меньшее воздействие на природу как в процессе производства, так и в процессе использования, это будет ситуацией "выиграл-выиграл", — заключила Йоханссон.

В всё более удаляющемся от нас 1959 году ученые Джеймс Террелл и Роджер Пенроуз доказали, что объект, движущийся со скоростью, близкой к световой, будет выглядеть не сжатым, а слегка повернутым из-за оптического эффекта. До недавнего времени этот эффект существовал лишь в теории и компьютерных симуляциях, однако теперь исследователи впервые подтвердили его экспериментально.

На представленном выше фото видно, как куб, мчащийся почти со скоростью света, кажется немного наклоненным. Это явление физики назвали вращением Террелла — Пенроуза. Согласно специальной теории относительности Эйнштейна (СТО), когда объект движется с такой скоростью, он выглядит короче, а время для него замедляется. Это уже не раз проверялось на частицах, приближающихся к скорости света.

Тем не менее, до этого момента никто не мог наглядно продемонстрировать, как выглядит объект, который не сжимается, а просто кажется повернутым. Теперь ученые из Венского университета под руководством Доминика Хорнофа смогли это сделать.

Они создали обычные куб и сферу, напечатали их на 3D-принтере и осветили лазерными импульсами. Затем с помощью сверхбыстрой камеры они замедлили скорость света до двух метров в секунду.

Лазеры включались с различными задержками, а макеты слегка сдвигались между включениями, словно они двигались с околосветовой скоростью. Отраженный свет фиксировался камерой, создавая эффект движения.

В результате у них получились снимки и анимации, демонстрирующие, как выглядит движущийся объект. Объединив все кадры в один, исследователи показали, что куб кажется повернутым, как в эффекте Террелла — Пенроуза.

Физики подчеркивают, что скорость объектов была небольшой, поскольку они лишь имитировали оптический эффект, а не реальное движение на околосветовой скорости. Тем не менее, это первый случай, когда кто-то действительно смоделировал релятивистское искажение изображения. Теперь у ученых появилась возможность экспериментировать с другими эффектами, которые ранее существовали только в теории.

Словаки также мечтают о том, чтобы летать на своих автомобилях, а не просто передвигаться по земле. В отличие от Китая, словацкий авиационный эксперт Штефан Клейн и его команда инженеров создали прототип первого летающего автомобиля еще в 2016 году. Однако для того чтобы этот EVTOL был признан безопасным и пригодным для полетов, необходимо было пройти множество проверок.

С тех пор машина совершила более 500 полетов и получила сертификат летной годности. Теперь она доступна для приобретения по цене в 1 миллион долларов, что эквивалентно 80,86 миллиона рублей. Поставки начнутся в следующем году.

Словаки усовершенствовали свой аэромобиль, придав ему более футуристичный облик и увеличив скорость — теперь он способен разгоняться до 250 км/ч вместо прежних 170. Длина разбега сократилась до 300 метров, а уровень безопасности значительно возрос. Преобразование из автомобиля в нечто напоминающее малый самолет занимает всего 80 секунд. Дальность полета этого великолепного аппарата составляет 1000 км.

Кроме того, аэромобиль оснащен современными навигационными системами и датчиками, которые помогают избежать столкновений и обеспечивают комфортный полет. Внутри предусмотрено место для двух человек, а также достаточно пространства для багажа. Команда разработчиков продолжает работать над улучшением функционала и снижением стоимости эксплуатации, чтобы сделать летающий автомобиль доступным для более широкой аудитории.

С запуском продаж словацкий аэромобиль может стать настоящей революцией в транспортной индустрии, открывая новые горизонты для личного и коммерческого использования. В будущем такие машины могут стать частью повседневной жизни, позволяя людям избегать пробок и сокращать время в пути.

Переход от двухмерного к трехмерному пространству может существенно повлиять на поведение системы, будь то складывание листа бумаги в бумажный самолетик или закручивание проволоки в спиральную пружину. На наноуровне, в тысячу раз меньшем диаметра человеческого волоса, мы приближаемся к фундаментальным масштабам длины, характерным, например, для квантовых материалов.

На таких масштабах формирование нано-геометрий может привести к изменениям в свойствах самого материала, а переход к трехмерное пространство открывает новые способы настройки функциональности, нарушая симметрии, вводя кривизну и создавая взаимосвязанные каналы.

Несмотря на эти захватывающие перспективы, одной из основных задач остается: как реализовать такие сложные трехмерные геометрии на наноуровне в квантовых материалах? В новом исследовании международная команда, возглавляемая учеными из Института Макса Планка по химической физике твердых тел, создала трехмерные сверхпроводящие наноструктуры, используя технику, подобную нано-3D-принтеру.

Им удалось локально контролировать сверхпроводящее состояние в трехмерном мостовидном сверхпроводнике и даже продемонстрировать движение сверхпроводящих вихрей — нано-дефектов в сверхпроводящем состоянии — в трехмерном пространстве. Работа была опубликована в журнале Advanced Functional Materials.

Сверхпроводники — это материалы, известные своей способностью демонстрировать нулевое электрическое сопротивление и вытеснять магнитные поля. Это поразительное поведение возникает в результате формирования так называемых пар Купера — связанных пар электронов, которые движутся согласованно через материал, не рассекаясь.

«Одной из главных задач является получение контроля над этим сверхпроводящим состоянием на наноуровне, что является ключом к исследованию новых эффектов и будущей разработке технологических устройств», — объясняет Элина Жакина, постдокторант Института Макса Планка и первый автор исследования.

При формировании сверхпроводников в трехмерных нано-геометрических фигурах международная команда, в состав которой вошли исследователи из Германии (MPI CPfS, IFW) и Австрии (TU Wien, Университет Вены), смогла локально контролировать сверхпроводящее состояние — то есть «выключать» сверхпроводимость в различных частях наноструктуры.

Это сосуществование сверхпроводящих и «нормальных» состояний может привести к квантовым механическим эффектам, таким как так называемые слабые связи, которые, например, используются для ультра-чувствительных датчиков. Однако до настоящего времени такой контроль обычно требовал проектирования структур, например, в плоских тонких пленках, где сосуществование состояний предопределено.

«Мы обнаружили, что возможно включать и выключать сверхпроводящее состояние в различных частях трехмерной наноструктуры, просто вращая структуру в магнитном поле», — сказала Клэр Доннелли, руководитель группы Лиз Мейтнер в MPI-CPfS и последний автор работы. «Таким образом, нам удалось реализовать 'перенастраиваемое' сверхпроводящее устройство».

Реализация перенастраиваемой функциональности открывает новую платформу для создания адаптивных или многоцелевых сверхпроводящих компонентов. Это, наряду с возможностью передачи дефектов сверхпроводящего состояния, открывает путь к сложной сверхпроводящей логике и нейроморфным архитектурам, закладывая основу для нового поколения перенастраиваемых сверхпроводящих технологий.