Край Будущего

Если вы думали, что Меркурий — это горячая сковородка Солнечной системы, то, поздравляю, вы ошибались. Венера — настоящая «планетная сауна» с температурой поверхности, которая с лёгкостью переплюнет даже Меркурий, несмотря на то, что она находится вдвое дальше от Солнца. Почему так? Всё дело в её безудержном парниковом эффекте, который, честно говоря, растянулся по времени от нескольких сотен миллионов до пары миллиардов лет назад (если бы мы только могли уточнить точную дату — споры учёных могли бы гореть жарче самой Венеры).

Но эта деталь нам, честно говоря, не так уж и важна. Главное — факт: сейчас Венера буквально задыхается в собственном коктейле из углекислого газа, где атмосферное давление на поверхности превосходит земное более чем в 900 раз! Чтобы вы понимали масштабы, это всё равно что оказаться под толщей океана — только вместо воды тут ядовитый парниковый суп.

Температура варьируется от жутких 480 °C на вершинах до «приятных» (ха-ха) 450 °C на самой холодной части планеты. Заселять туда хоть какую-нибудь жизнь? Ну, в классическом понимании – забудьте. Представьте, что ваши любимые бактерии устроили бы кипяток и давление в автоклаве одновременно. Живительная среда? Скорее, самый настоящий ад.

Но стоп! Экшен начинается чуть дальше, на высоте 50-60 километров над поверхностью. Там температура и давление вполне «земные» — отнюдь не комфортные для пикника, конечно, но вполне в диапазоне, к которому наша биосфера привыкла. Атмосфера же — ну, не для слабонервных. Там царит углекислый газ с добавкой азота и токсичных молекул вроде серной кислоты, сероводорода и даже хлора — то есть представьте себе смесь «парникового газа с душком серной ванны».

И вот представьте, что в этом «кипящем» небесном коктейле вдруг была обнаружена загадочная молекула — фосфин. Она пахнет, мягко говоря, не айс (на Земле фосфин — эдакий биохимический рок-звезда, связанный с жизнедеятельностью бактерий без кислорода, то есть анаэробных). Как он мог появиться там, где без жизни вроде бы не обойтись?

Новость об этом молекулярном «везунчике» взорвала СМИ в 2020 году и заставила ученых сесть за голову. Обнаружение фосфина на Венере могло означать: «Эй, может, там где-то плавает венерианская бактерия?». Но, как и во всякой хорошей научной драме, история приняла неожиданный поворот — оказалось, что анализы ошибочны, сигналы путали с другими молекулами, и в итоге научное коммьюнити оказалось в замешательстве.

Дело не закрыто, но большинству учёных сейчас кажется, что фосфина либо нет вовсе, либо его слишком мало, чтобы вызывать сенсации.

И вот почему мы не сдаёмся. NASA готовит сразу две миссии на Венеру: DAVINCI — чтобы заглянуть в атмосферу с помощью зонда и орбитального аппарата, и VERITAS — чтобы подробно сфотографировать поверхность и узнать, что же там на самом деле происходит. Пока запуск откладывается (да, финансовые и технические заморочки никто не отменял), надежда остаётся.

Что касается жизни — шансы крайне малы, но они не равны нулю. Ведь если поведать легенду о далёком прошлом Венеры — когда она возможно была гораздо более похожа на Землю, с реками, океанами, и зеленой растительностью, — тогда появление элементарных форм жизни, приспособленных к жёстким условиям сейчас, стало бы самой настоящей сенсацией.

Эти гипотетические «венерианцы» не пили бы воду (да-да, слишком горячо), а, возможно, выживали на каплях серной кислоты в облаках, в атмосфере, которая — скажем так — вряд ли понравится любителям кислородного голодания.

Жизнь там могла бы быть очень простой, без клеточных мембран, самовоспроизводящейся молекулой, питающейся ультрафиолетом — общей энергетической бомбой планеты. Если бы такая жизнь существовала, она могла бы объяснить загадки химического состава венерианской атмосферы — например, избыток кислорода и диоксида серы в местах, где просто так быть не должно.

Так что, хотя Венера — это целый кипящий котёл опасности, она уже сейчас представляет собой один из самых интригующих объектов для изучения. И кто знает, может когда-нибудь человечество поймёт, что жизнь любит устраивать вечеринки даже там, где кажется, что она просто невыносима.

Абсолютный предел точности: загадка, которую стоит разгадать!

Представьте себе ситуацию: вы пытаетесь рассмотреть маленький объект, скрытый за мутным стеклом неправильной формы. Вместо четкого изображения вы видите сложный световой узор, состоящий из множества светлых и темных пятен. Вопрос, который возникает: насколько точно мы можем определить, где на самом деле находится объект, основываясь на этом изображении?

Эта задача имеет огромное значение для таких областей, как биофизика и медицинская визуализация. Когда свет проходит через биологические ткани, он теряет информацию о более глубоких структурах. Но какую часть этой информации можно восстановить? Ответ на этот вопрос не только технический — здесь вступает в игру сама физика, устанавливающая фундаментальные ограничения.

Здесь на помощь приходит теоретический показатель, известный как информация Фишера. Этот показатель описывает, сколько информации содержит оптический сигнал о неизвестном параметре, таком как положение объекта. Если информация Фишера невелика, точное определение становится невозможным, независимо от того, насколько тщательно вы анализируете сигнал. Исходя из этого, команда смогла рассчитать верхний предел теоретически достижимой точности в различных экспериментальных сценариях.

Нейронные сети: учимся на хаосе.

Пока теоретики занимались расчетами, экспериментальная группа, возглавляемая Дорианом Буше из Университета Гренобля, провела захватывающий эксперимент. Лазерный луч направлялся на небольшой отражающий объект, скрытый за мутной жидкостью. На полученных изображениях были видны только сильно искаженные световые узоры. Условия измерения варьировались, что усложняло получение точной информации о местоположении объекта.

"Для человеческого глаза эти изображения выглядят как случайные узоры", — говорит Максимилиан Веймар, один из авторов исследования. Но вот в чём фишка: если мы введём множество таких изображений — каждое с известным положением объекта — в нейронную сеть, она сможет распознать, какие шаблоны связаны с какими позициями. После достаточного обучения сеть смогла очень точно определять положение объекта, даже с учётом новых, неизвестных шаблонов.

Почти на пределе физических возможностей.

Интересно, что точность прогнозирования была лишь незначительно ниже теоретически достижимого максимума, рассчитанного с использованием информации Фишера. "Это означает, что наш алгоритм, поддерживаемый искусственным интеллектом, не только эффективен, но и почти оптимален", — утверждает профессор Роттер. Он обеспечивает почти ту же точность, что и законы физики.

Это открытие имеет далеко идущие последствия: с помощью интеллектуальных алгоритмов оптические методы измерений могут быть значительно усовершенствованы в широком спектре областей — от медицинской диагностики до исследований материалов и квантовых технологий. В будущих проектах исследовательская группа планирует сотрудничать с партнёрами из прикладной физики и медицины, чтобы исследовать, как эти методы, поддерживаемые искусственным интеллектом, могут быть использованы в конкретных системах.

Таким образJV, мы стоим на пороге новой эры в оптических измерениях. Искусственный интеллект, в сочетании с глубокими знаниями о физике, открывает двери к более точным и эффективным методам визуализации. В будущем мы сможем разглядеть мир с такой чёткостью, о которой раньше могли только мечтать. И, возможно, в этом мире не останется ни одного «размытого пятна».

Компания электрических летательных аппаратов с вертикальным взлетом и посадкой (СВВП) Archer Aviation сообщила, что прототип воздушного такси Midnight с летчиком испытателем совершил свой первый полет.

Летчику в ходе испытаний удалось разогнать "Midnight" до скорости более 200 километров в час и достичь максимальной высоты 460 метров. Правда, во время тестов СВВП Midnight использовал для подъема в воздух взлетно-посадочную полосу.

Новая фаза испытаний, которая продемонстрировала надежность шасси аппарата, поможет компании собрать важные данные в поддержку ее программы по сертификации и коммерциализации Midnight в США и ОАЭ.

Archer Aviation планирует продолжить испытания, чтобы подтвердить эффективность и безопасность своего аппарата. В будущем компания намерена провести дополнительные тесты, которые включат в себя различные сценарии полета, такие как взлет и посадка в городских условиях. Это позволит продемонстрировать возможности Midnight в реальных условиях эксплуатации и убедить регулирующие органы в его надежности.

Кроме того, Archer Aviation активно работает над улучшением технологий, используемых в Midnight, чтобы обеспечить более высокую эффективность и меньший уровень шума. Это важно не только для удовлетворения требований клиентов, но и для соблюдения экологических норм, которые становятся все более строгими в глобальной авиационной индустрии.

С запуском Midnight, Archer Aviation надеется не только изменить подход к городским перевозкам, но и внести свой вклад в развитие устойчивого транспорта, предлагая пассажирам удобное и быстрое средство передвижения по городу. В ближайшие годы компания планирует начать коммерческие операции, что станет значительным шагом к внедрению воздушных такси в повседневную жизнь.

На основании этих открытий команда, возглавляемая астрономами Томасом Эвансом-Сомой и Сирилом Гаппом, смогла составить детальный перечень углерода, кислорода и кремния в атмосфере WASP-121b. В частности, обнаружение метана указывает на наличие сильных вертикальных ветров на более прохладной ночной стороне планеты — процесс, который зачастую игнорируется в современных моделях.

WASP-121b представляет собой горячий газовый гигант, обращающийся вокруг своей звезды на расстоянии, примерно вдвое превышающем её диаметр, и совершает полный оборот за 30,5 часов. Планета имеет два различных полушария: одно, всегда обращенное к звезде, где температура превышает 3000 градусов по Цельсию, и вечную тьму, где температура падает до 1500 градусов.

"Температуры на дневной стороне достаточно высоки, чтобы огнеупорные материалы — обычно твердые соединения, устойчивые к сильному нагреву — могли существовать в виде газообразных компонентов атмосферы планеты", — пояснил Томас Эванс-Сома, астроном, работающий в Институте астрономии Макса Планка (MPIA) в Гейдельберге, Германия, и Университете Ньюкасла, Австралия. Он возглавил исследование, опубликованное в журнале Nature Astronomy.

Команда исследовала множество соединений, испаряющихся при различных температурах, что открывает ключ к пониманию формирования и эволюции планеты. "Газообразные вещества легче идентифицировать, чем жидкости и твердые тела", — отметил Сирил Гапп, ведущий автор второго исследования, опубликованного в Astronomical Journal.

"Поскольку многие химические соединения присутствуют в газообразной форме, астрономы используют WASP-121b в качестве естественной лаборатории для изучения свойств атмосфер планет".

Кремний был обнаружен в виде газообразного монооксида кремния (SiO), однако первоначально он попал на планету через каменистый материал, такой как кварц, содержащийся в планетезималях — по сути, астероидах — после того, как планета приобрела основную часть своей газовой оболочки. Формирование планетезималей требует времени, что указывает на то, что этот процесс происходил на более поздних стадиях развития планеты.

Формирование планет начинается с частиц ледяной пыли, которые слипаются и постепенно превращаются в гальку размером от сантиметра до метра. Эти частицы притягивают окружающий газ и мелкие твердые частицы, ускоряя свой рост.

Это и есть зародыши будущих планет, подобных WASP-121b. Притяжение окружающего газа заставляет движущиеся камешки спиралевидно двигаться к звезде. По мере их миграции, содержащийся в них лед начинает испаряться в более теплых внутренних областях диска.

Пока молодые планеты вращаются вокруг своих звезд-хозяев, они могут вырасти настолько большими, что в протопланетном диске образуются значительные пробелы. Это останавливает дрейф гальки внутрь планеты и поступление льда, но оставляет достаточно газа для формирования атмосферы.

В случае с WASP-121b, это, по-видимому, произошло в области, где метановая галька испарилась, обогатив газ, который снабжал планету углеродом. В отличие от этого, водяная галька оставалась замороженной, удерживая кислород.

Этот сценарий наилучшим образом объясняет, почему Эванс-Сома и Гапп наблюдали более высокое соотношение углерода и кислорода в атмосфере планеты по сравнению с её звездой-хозяином. WASP-121b продолжала притягивать богатый углеродом газ даже после прекращения потока обогащенных кислородом камешков, что определило окончательный состав её атмосферной оболочки.

Ожидается, что с изменением температуры атмосферы изменится и количество различных молекул, таких как метан и монооксид углерода.

При экстремально высоких температурах дневной стороны WASP-121b метан оказывается крайне нестабилен и не будет присутствовать в заметных количествах. Астрономы установили, что газ из дневного полушария должен перемешиваться с относительно прохладным ночным полушарием быстрее, чем состав газа сможет адаптироваться к более низким температурам.

Согласно этому сценарию, можно было бы ожидать, что на темной стороне, как и на дневной, содержание метана будет незначительным. Однако, когда астрономы обнаружили значительное количество метана на темной стороне WASP-121b, это стало полной неожиданностью.

Чтобы объяснить этот результат, команда предполагает, что газообразный метан должен быстро восполняться на темной стороне, чтобы поддерживать его высокое содержание.

Вероятный механизм этого заключается в сильных вертикальных потоках, поднимающих газообразный метан из нижних слоев атмосферы, которые обогащены метаном благодаря относительно низким ночным температурам в сочетании с высоким соотношением углерода и кислорода в атмосфере.

"Это ставит под сомнение динамические модели экзопланет, которые, вероятно, необходимо будет адаптировать для воспроизведения сильного вертикального перемешивания, обнаруженного на темной стороне WASP-121b", — сказал Эванс-Сома.

Команда использовала спектрограф JWST в ближнем инфракрасном диапазоне (NIRSpec) для наблюдения за WASP-121b на протяжении всей её орбиты вокруг звезды-хозяина. Поскольку планета вращается вокруг своей оси, тепловое излучение, исходящее от её поверхности, меняется, открывая телескопу различные участки её облученной атмосферы. Это позволило команде охарактеризовать условия и химический состав как дневной, так и ночной сторон планеты.

Астрономы также зафиксировали, как планета проходила перед своей звездой. Во время этой фазы часть звездного света проникает сквозь атмосферный слой планеты, оставляя спектральные отпечатки, которые раскрывают её химический состав. Этот тип измерений особенно чувствителен к переходной области, где смешиваются газы дневной и ночной сторон.

"Появившийся спектр пропускания подтвердил обнаружение монооксида кремния, монооксида углерода и воды, полученных на основе данных о выбросах", — отметил Гапп. "Однако мы не смогли обнаружить метан в переходной зоне между дневной и ночной сторонами".

На итальянском острове Сицилия 2 июня началось мощное извержение самого высокого и активного вулкана в Европе — Этна.

В воздух поднялся огромны1 столб пепла и дыма, а вскоре появились лавовые и пирокластические потоки, которые были запечатлены спутником Sentinel-2 программы Copernicus. Космический аппарат сделал впечатляющие снимки, представленные выше, всего через несколько минут после начала извержения.

Этна — один из самых активных вулканов в мире, и его извержения отнюдь не являются редкостью. Тем не менее, они, как правило, не наносят ущерба местному населению, благодаря тому, что вулканологические наблюдения и прогнозирование позволяют заранее предупредить жителей о возможных угрозах. Этна привлекает внимание не только ученых, но и туристов, которые приезжают, чтобы наблюдать за величественными природными явлениями. С каждым новым извержением вулкан продолжает формировать уникальный ландшафт, обогащая экосистему острова и создавая живописные виды, которые восхищают и вдохновляют.