Почему именно там? Во-первых, это относительно недалеко. Во-вторых, это единственное место в Солнечной системе, которое полностью изолировано от радиопомех с Земли (телевещание, спутниковые сигналы). В-третьих, это позволит нам лучше понять эволюционный механизм Вселенной за счет наблюдения недоступной ранее части спектра.
Основой LCRT станет сетка из тонкой проволоки (рассматривается вариант из космического алюминия), натянутая в кратере диаметром 3-5 километров. Эта сетка будет формировать параболический рефлектор диаметром в один километр, что сделает его крупнейшим радиотелескопом с заполненной апертурой в распоряжении человечества. В центре этой "чаши" будет подвешен приемник для улавливания отраженных радиосигналов.
Примечательно, что процесс строительства будет полностью автоматизирован за счет умных роботов-роверов DuAxel, специально разрабатываемых для автономного перемещения по сложному лунному рельефу и реализации поставленных задач.
DuAxel — разделяемые роботы, состоящие из двух частей: одна будет служить якорем на краю кратера, а вторая — спускаться на тросе для выполнения работ по натяжению сетки.
Телескоп сможет принимать сверхдлинные радиоволны (длиной более 10 метров), которые не проходят через земную ионосферу. Благодаря этому мы сможем изучать "темные века" Вселенной — период между Большим взрывом и появлением первых звезд.
Доска Га́льтона — устройство, изобретённое английским учёным Фрэнсисом Гальтоном в 1873 году, для демонстрации центральной предельной теоремы. Ссылка на доску
Благодаря космическому телескопу NASA/ESA "Хаббл" в распоряжении человечества есть потрясающие детальные снимки звездного шарового скопления NGC 6397 — настоящего реликта ранней Вселенной возрастом около 13,4 миллиарда лет.
Скопление NGC 6397 расположено в созвездии Жертвенника на расстоянии около 7 800 световых лет от Земли. При диаметре "всего" 68 световых лет, скопление является домом для более чем 400 000 звезд, связанных между собой гравитационно.
Что делает NGC 6397 особенным?
Нам очень повезло, что столь древний объект является одним из ближайших к нам шаровых скоплений. Это позволяет астрономам изучать его структуру в мельчайших деталях, что обогащает наши знания об эволюции звезд, скоплений, галактик и Вселенной в целом.
В центре скопления звезды упакованы настолько плотно, что расстояние между ними составляет всего несколько световых недель. Для сравнения: Проксима Центавра, ближайшая к Солнцу звезда, находится на расстоянии около 4,2 световых года.
Чрезвычайно плотная упаковка светил в NGC 6397 приводит к тому, что они оказывают друг на друга сильное гравитационное влияние, сближаясь и порой даже сталкиваясь. Среди звездного населения NGC 6397 особенно интересны "голубые отстающие" (англ. blue stragglers) — звезды, которые выглядят намного моложе своих соседей. Ученые считают, что они образуются в результате слияния двух менее массивных звезд или "омолаживаются" благодаря поглощению части вещества звезды-компаньона.
Звездные часы Вселенной
Белые карлики в NGC 6397 служат своеобразными космическими часами. Изучая скорость их остывания, астрономы определили возраст скопления с точностью до нескольких сотен миллионов лет.
Белые карлики — это медленно остывающие остатки звезд, которые когда-то были похожи на наше Солнце, но исчерпали свое ядерное топливо, сбросили оболочки и превратились в сверхплотные объекты размером с Землю. Никто не знает как долго остывают белые карлики и что после них остается, но скорость остывания — величина стабильная, прогнозируемая, что делает их идеальными космическими часами.
Просто задумайтесь: белые карлики скопления NGC 6397 были звездами, которые начали сверкать в тот исторический период, когда Вселенная была совершенно другим местом. Многие галактики только начинали формироваться, а столкновения между ними были куда более распространенным явлением. Большая часть планет Млечного Пути сформировалась только через миллиарды лет после того, как эти древние звезды уже загорелись!
Водород традиционно считается первым элементом периодической таблицы, потому что его атом содержит всего один протон и один электрон. Это делает его самым простым химическим элементом. Любые элементы «левее» водорода, если пытаться представить их в привычном смысле, не могут существовать — ведь половины протона или частицы без протонов в природе не встречаются. Протоны устойчивы, их время жизни практически бесконечно при нормальных условиях, поэтому атом, состоящий меньше чем из одного протона, просто невозможен с научной точки зрения.
Тем не менее в истории науки и популярной литературе периодически встречается концепция «элемента номер ноль», иногда называемого ньютонием или эфиром.
Эта идея возникла из попытки понять, что предшествовало водороду или что может лежать в основе самой структуры атома. Теоретически, элемент 0 представляли как частицу без протонов — то есть атом без ядра. Такой объект не мог бы образовывать химические связи и был бы крайне нестабилен. Нейтрон, например, вне ядра живёт всего около 15 минут, а элемент, состоящий из «ничего», имеет скорее философский или математический смысл, чем реальный химический.
Интересно, что сам Дмитрий Менделеев в своих поздних версиях таблицы действительно рассматривал гипотетические «нулевые элементы». После открытия инертных газов он ввёл их в нулевую группу, считая, что они могут быть аналогами аргона, но без массы. Позднее он даже предложил нулевой период, в который включал элементы эфира — такие как нейтроний и короний. Эти конструкции были чисто теоретическими и должны были объяснять физические явления того времени, например распространение света через эфир, который в начале XX века считался средой для межатомных взаимодействий.
Позже, в 1926 году, немецкий химик Андреас фон Антропов предложил собственную версию «элемента 0», который он назвал нейтрониумом. В его модели атом такого элемента состоял исключительно из нейтронов без протонов. Он поместил его в начало своей таблицы, обозначив специальным символом, но идея не получила научного подтверждения и не была признана химическим сообществом.
Сегодня мы уже знаем, что стабильного химического элемента с номером 0 не существует. Без протонов ядро не может образоваться, а значит, нет структуры, способной формировать химические соединения. Все попытки включить элемент 0 в таблицу Менделеева были историческими или теоретическими конструкциями, отражающими состояние науки того времени. В современной химии первым остаётся водород, а любые рассуждения о «нулевом элементе» имеют скорее познавательный и философский характер, чем практическое значение.
«Элемент номер ноль» — это интересная гипотеза и исторический курьёз, который показывает, как учёные пытались расширить понимание атома и его места во Вселенной. Но в реальной таблице Менделеева и современной науке его нет и быть не может: первый реальный химический элемент всегда остаётся водородом.
То, что выглядит как мифическое чудовище, высунувшее голову из багрового моря, на самом деле представляет собой гигантский столп из газа и пыли, расположенный в созвездии Единорога на расстоянии около 2 500 световых лет от Земли.
Туманность Конус (англ. Cone Nebula) — именно так прозвали этого монстра — получила свое название благодаря характерной конической форме, которую можно увидеть при наблюдении из Солнечной системы.
Детальное изображение, полученное с помощью орбитального телескопа NASA/ESA "Хаббл" показывает лишь верхушку этого космического титана, высота которой составляет примерно 2,5 световых года. А это, между прочим, в 23 миллиона раз больше расстояния от Земли до Луны!
Полная высота столпа составляет примерно семь световых лет, и увидеть целостную картину этой газопылевой структуры (но без детализации) вы можете на любительском снимке ниже:
Обратите внимание на завораживающее красно-розовое свечение вокруг темного столпа. Это ионизированный водород, который под воздействием ультрафиолетового излучения от молодых звезд разогрелся до десятков тысяч градусов и светится характерным цветом.
"Хаббл", к сожалению, не способен "смотреть" сквозь пыль, поэтому эти молодые и нестабильные звезды для нас невидимы — они скрываются за темной газопылевой завесой. Однако известно, что на протяжении миллионов лет эти юные светила неустанно разрушают туманность, благодаря которой они однажды и появились на свет.
Бело-голубые участки — это отраженный звездный свет, рассеиваемый космической пылью.
Звезды, которые выполняют роль "глаз чудовища", находятся между Солнечной системой и туманностью Конус. Остальные же являются фоновыми и расположены намного дальше туманности.
Звездная колыбель в хаосе разрушения
Молодые звезды, разрушающие туманность Конус, создают условия для рождения новых светил. Ультрафиолетовое излучение и звездный ветер генерируют ударные волны, которые сжимают газ, формируя области критической плотности, запуская процесс звездообразования.
Астрономы называют туманность Конус родственницей легендарных Столпов Творения в туманности Орел (M 16). Связано это с тем, что обе структуры устойчивы к разрушительному излучению со стороны своих же звезд за счет обилия холодного газа в основании.
Плотный холодный газ работает как естественный щит — он поглощает и рассеивает ультрафиолетовое излучение, не давая ему полностью испарить столп. Кроме того, низкая температура газа означает низкую скорость его молекул, поэтому он не может быстро "убежать" от гравитационного притяжения туманности.
Все изображения (кроме второго) были получены с помощью космического телескопа "Хаббл" 2 апреля 2002 года.
Непрерывное самосершенствование - в двух словах так можно описать теорию эволюции. Но "фокус" в том, что в природе огромное количество систем, которые должны быть изначально совершенными. Недоразвитые они просто не работают. А учитывая, что природные системы взаимодействуют друг с другом, все до одной они должны быть совершенными и появиться одновременно. Возможно ли это? Спойлер - нет.
Посмотрим на одном примере. Как вы уже наверное догадались , на примере стрекозы. В качестве базы для статьи, я взял фильм «Школа выживания в мире насекомых». И мне он так понравился, что кроме всего прочего, мне захотелось поделиться с вами в двух словах впечатлениям о этом фильме.
Отличные съёмки! Создатели этого шедевра энтузиасты, профессионалы и мастера своего дела. Дело в том, что съёмки фильма о природе и животных требуют огромного терпения и кропотливого труда, ведь насекомые – это не актеры, с которыми можно сделать несколько дублей.
Также я выбрал именно этот фильм, потому что там есть моменты, над которыми я размышляю уже давно. Заметил одну интересную тенденцию: во многих фильмах о природе и животных часто говорится про эволюцию, и регулярно встречаются фразы типа: «природа создала», «эволюция придумала». А ведь Природа и Эволюция – это не личности, это абстрактные понятия. Они не имеют интеллекта - необходимого инструмента для создания и придумывания чего-либо. Но из-за сложности и организованности мира, в частности мира насекомых, авторам книг и фильмов о Природе и Эволюции просто приходится приписывать качества личности.
Для примера.
Согласно толковому словарю (да и нашему пониманию), природа – это среда обитания, окружающий нас материальный мир. Леса, с их обитателями, реки, горы… Для меня, как для человека, живущего в городе - это ещё и дома, дороги, машины… Предоставьте, если бы я снял фильм, где «доказывал» бы, что город создал дома, машины, инфраструктуру, правила дорожного движения и тп. Оооо! - меня взяли бы на РЕН ТВ без собеседования.
Согласно теории эволюции, в природе всё развивается от простого к сложному. Но есть системы, которые нежизнеспособны будучи простыми. Они просто не могут развиваться постепенно, они изначально должны быть сложными и взаимосвязанными.
Пример.
Отойду немного в сторону. Возьмём наш желудок. Он переваривает пищу - например, мясо - с помощью желудочного сока. Тогда почему он не переваривает сам себя, ведь желудок - это тоже "мясо"? Дело в том, что слизистая оболочка желудка вырабатывает специальную слизь, которая защищает его от кислоты желудочного сока. И слизистая должна появиться вместе с желудком - не раньше, не позже. Слизь, которую она вырабатывает изначально должна быть нужной консистенции и в нужном количестве. Если бы в этом случае работало эволюционное правило: "от простого к сложному"- я бы сейчас не писал эти строки, а вы бы их не читали.
Ну, вернёмся к нашимбаранамстрекозам.
Мне всегда был интересен процесс метаморфоза. Это один из самых удивительных процессов в живой природе! Как здорово, что мне удалось увидеть это своими глазами. Создатели фильма смогли приподнять завесу тайной жизни, скрытой от глаз людей.
Обитающие в воде (!) личинки питаются маленькими рыбками и головастиками, а когда становятся стрекозами, стихия которых – воздух - насекомыми. Чтобы могли произойти такие перемены, сравнимые с превращением подводной лодки в самолет, необходима коренная перестройка всего организма и образа жизни насекомого. Также это можно сравнить, как если бы человек родился и первые 20 лет жил в море, а оставшуюся жизнь летал, как птица.
Процесс метаморфоза стрекозы.
То есть смотрите - стрекоза откладывает яйцо, с заложенной в неё программой превращения в личинку, а вылупляется личинка с заложенной в неё программой превращения в стрекозу. Уверен, что эта программа и процесс превращений, которыми она управляет, должны появиться одновременно и изначально должны быть совершенными! Малейший сбой на любом этапе и "всё пропало, шеф!".
Кадр из фильма не нуждающийся в представлении
Если есть программа, то должен быть и программист. Отсюда закономерный вопрос - а кто этот "программист"? А на этот вопрос, уважаемые читатели, ответьте себе сами.
Это только один пример, над которым я предложил поразмышлять уважаемым читателям (желудком - два). А их уйма!
В конце ещё раз спасибо создателям фильмов о природе и животных, которые помогают нам не переставать удивляться чудесам окружающего нас мира!
Как вы, уважаемые читатели, думаете - эволюция или сотворение? Пишите ваши комментарии, задавайте вопросы. Хотите подискутировать ? I'm ready. Я готов к общению. Отвечу абсолютно ВСЕМ! Поднимите палец вверх👍. Все статьи будут следовать девизу канала: "Идти туда, куда ведут факты и здравый смысл".
Спутник Урана Миранда — один из самых странных спутников в Солнечной системе. Этот крошечный мир со средним диаметром 472 километра выглядит так, будто его собрали из обломков разных небесных тел.
На поверхности Миранды соседствуют древние кратерированные равнины возрастом более четырех миллиардов лет и относительно молодые огромные хребты высотой до 20 километров. Как будто кто-то склеил куски совершенно непохожих миров.
Ученые считают, что на раннем этапе своего существования Миранда была практически полностью разрушена гигантским столкновением, а затем заново собрала себя из обломков. Но гравитация "перемешала карты" — молодые и древние фрагменты оказались рядом.
Несмотря на свои крошечные размеры, Миранда обладает собственным слабым магнитным полем, что является редкостью для спутников планет. Данный факт — косвенное доказательство наличия подповерхностного океана.
Электролиз — физико-химический процесс, состоящий в выделении на электродах составных частей растворённых веществ или других веществ, являющихся результатом вторичных реакций на электродах, который возникает при прохождении электрического тока через раствор, либо расплав электролита.
При комнатной температуре (20 градусов Цельсия) в одном литре воды можно растворить максимум 360 граммов поваренной (пищевой) соли. После этого раствор достигнет предельного насыщения, а значит, если в него добавлять еще больше соли, то она будет просто оседать на дно, сколько бы вы ни размешивали.
Эта граница называется растворимостью, которая зависит от температуры. Если бы температура литра воды составляла 100 градусов, то в нем можно было бы растворить немного больше соли — максимум 391 грамм. Связано это с тем, что горячая вода "захватывает" больше молекул соли благодаря ускоренному движению частиц — это фундаментальный закон физики.
Примечательно, что обычный сахар растворяется намного лучше соли — до двух килограммов на литр при комнатной температуре. Поэтому сладкий сироп получается таким густым. А вот мел практически не растворяется — всего 0,013 грамма на литр.
Но вернемся к соли. Благодаря существующему пределу растворимости, океаны Земли не становятся бесконечно солеными, несмотря на то, что реки и вулканическая активность непрерывно доставляют в них минеральные соли.
Когда концентрация соли достигает максимума, ее избыток, как было сказано выше, выпадает в осадок, поэтому за миллионы лет на Земле появились огромные соляные месторождения.
Кстати, граница растворимости используется в промышленности для очистки веществ методом перекристаллизации: раствор нагревают, растворяют в нем максимум вещества, а затем охлаждают его, чтобы получить чистые кристаллы.
Сколько всё существует и вечна ли Вселенная? А сколько оно ещё просуществует после Большого взрыва? Даже если принять, что теория, которая есть сегодня, правильная, то во многом время жизни материи и самой Вселенной может описать срок существования самого атома и тут всё очень интересно!
Конечно же, я разобрал всё это в новом ролике на канале и вы очень поможете моей научно-популярной работе, если посмотрите его. Ну а дальше разберем вопрос в текстовом виде.
Давайте начнём с простого. Все ли атомы будут существовать вечно? Понятно, чтослово "вечно" для физики весьма условно, но давайте сопоставлять это с термином "невероятно долго". Ответ - нет.
Некоторые атомы будут стабильными, а некоторые нет. Стабильные атомы илистабильные изотопыне распадаются без внешнего воздействия. Как это работает?
Мы помним, что атом состоит из ядра, вокруг которого располагаются электроны. Само ядро тоже составное и включает в свою конструкциюпротоны и нейтроны.
Протоны склеены друг с другом посредством сильного взаимодействия. Нейтроны компенсируют поведение протонов.
Внутри атома есть электростатическое отталкивание (сила Кулона) - протоны заряжены положительно, поэтому они отталкиваются друг от друга. Чем больше протонов в ядре - тем сильнее это отталкивание. И есть сильное ядерное взаимодействие. Действует между всеми нуклонами (и протонами, и нейтронами). Оно короткодействующее, но очень мощное. Именно оно склеивает ядро.
Устойчивость ядра определяется тем, кто победит: сильное взаимодействие или кулоновское отталкивание.
Некоторые комбинации протонов и нейтронов настолько устойчивы, что их ядро не имеет энергетически выгодного пути распада. Это и будут стабильные изотопы.
Например, это водород-1 (один протон), гелий-4 (2 протона + 2 нейтрона, идеальная коробочка), углерод-12, кислород-16, железо-56 (особо прочное, один из «конечных продуктов» звездных реакций).
Они могут существовать сколь угодно долго — пока не вмешается внешнее воздействие (например, столкновение с частицей высокой энергии).
Напротив, мы знаем про нестабильные изотопы, которые сами разваливаются и и испускают всякую гадость.
Причём тут протоны?
Если вы правильно увидели акценты в начале материала, то заметили, что есть некоторые конфигурации вещества, которые должны жить вечно. Получается, что существуют бессмертные элементы? Особенно интересен тут водород-1.
Хм, ну всё бы неплохо и это так, но современные представления подразумевают, что и сам протон где-то глубоко в теории может распадаться. Сколько же живёт этот протон?
Как мы хорошо знаем, современная физика пошла дальше строения ядра атома и заглянула вглубь самого протона. Удивительно, но внутри ученых ожидала очередная матрёшка, созданная по образу и подобию.Протон (как и нейтрон) сам состоит из кварков.
Получается, что логика с распадом вполне может повториться на уровне протона, а время его жизни во много может измерять а сколько вообще может просуществовать вещество. Неправильноевосприятие этой проблем расставляет ложные акценты и ученые понимают реальность искаженно.
Откуда взялась вся эта путаница и в чём проблема?
Если исчезнут протоны, то исчезнет и вся обычная материя: камни, вода, тела, звёзды и всё вокруг. Современная теория элементарных частиц утверждает чтопротон абсолютно стабилен. В ней просто нет механизма, который позволил бы протону распадаться. Сильное взаимодействие сохраняет так называемоебарионное число- квантовое "правило сохранения", которое запрещает превращение протона в другие частицы.
Но некоторые теории, выходящие за рамки Стандартной модели, напримерВеликое объединение, допускают, что протон всё же может распадаться. Очень редко, но всё же.
Современные эксперименты ищут следы такого распада. Пока ни одного подтверждения не найдено. Занятно, что оценка делается по принципу большой выборки - берут огромное количество протонов и следят за их поведением, полагая, что среди этого множества один будет где-то на подходе.
Срок существования протона на самом деле вопрос о судьбе всего сущего. Если протон действительно бессмертен, то частицы, из которых мы сделаны, будут существовать дольше любых звёзд и галактик. Если же у него всё же есть срок годности, пусть и немыслимо длинный, то сама основа материи в итоге растворится в космической пустоте.
Ио — один из четырех крупнейших спутников Юпитера со средним диаметром 3 643 километра и самое вулканически активное тело в Солнечной системе.
Этот удивительный мир размером чуть больше нашей Луны (диаметр 3 475 километров) буквально трещит по швам под воздействием приливных сил со стороны газового гиганта. На Ио не менее 400 действующих вулканов, выбрасывающих серу, диоксид серы и расплавленные породы на высоту до 300 километров!
Изучение этого огненного мира сопряжено с серьезными рисками для дорогостоящих космических аппаратов. Связано это с тем, что орбита Ио проходит через мощнейшие радиационные пояса Юпитера — области захваченных магнитным полем заряженных частиц. Каждый зонд, приближающийся к Ио, рискует полностью выйти из строя. Несмотря на эти опасности, ученым удалось получить уникальные снимки и собрать бесценные данные.
Я предлагаю вашему вниманию одни из самых впечатляющих фотографий этого инопланетного ада.
Вулкан на Ио
Извержение вулкана на краю диска Ио, запечатленное зондом NASA "Галилео" в июне 1997 года. Это был первый случай прямого наблюдения внеземной вулканической активности в таких деталях.
Полученное изображение стало визуальным доказательством невероятной мощи геологических процессов, протекающих на самом активном теле в Солнечной системе.
Гигантский выброс вулкана Тваштар
Этот кадр — мимолетный взгляд на Ио с помощью камеры космического аппарата NASA "Новые горизонты", который 1 марта 2007 года пролетал мимо системы Юпитера по пути к Плутону.
В момент фотосъемки произошел гигантский выброс вулкана Тваштар (лат. Tvashtar). С данного ракурса видна только верхняя часть извержения — источник находится на 130 километров ниже края диска спутника, на его обратной стороне.
Ио и Европа: контраст миров
Составное изображение вулканически активного спутника Ио и спокойной ледяной луны Европы, полученное путем объединения двух изображений, полученных "Новыми горизонтами" 2 марта 2007 года.
Ио ожидаемо в своем репертуаре — демонстрирует вулканическую активность. Ночная сторона спутника освещена солнечным светом, отраженным от атмосферы Юпитера.
Портрет огненного мира
Общий вид Ио, полученный космическим аппаратом NASA "Галилео" 19 сентября 1997 года с расстояния около 500 000 километров.
Яркие желто-оранжевые и красные оттенки поверхности создают соединения серы различной температуры — от ярко-желтой горячей до темно-красной остывшей. Благодаря постоянным извержениям поверхность Ио полностью обновляется "всего" за несколько миллионов лет — это делает спутник одним из самых "молодых" миров в Солнечной системе.
На снимке цвета усилены (сделаны более насыщенными и контрастными) с целью упрощения идентификации геологических структур.
Натриевое облако Ио
Завораживающий снимок Ио в тени Юпитера, полученный "Галилео" 9 ноября 1996 года с расстояния 2,3 миллиона километров. Яркая вспышка у восточного края спутника — это солнечный свет, рассеиваемый 100-километровым выбросом вулкана Прометей, находящегося на обратной стороне луны.
Желтоватое свечение создают атомы натрия из обширного газового облака вокруг Ио — продукта постоянных вулканических извержений. Этот "натриевый хвост" простирается на миллионы километров и виден даже с Земли в мощные телескопы (при использовании фильтров).
Гора-великан на поверхности Ио
Впечатляющий снимок горного ландшафта Ио, полученный "Галилео" в феврале 2000 года. Невысокий безымянный уступ высотой около 250 метров тянется от верхнего левого угла к центру изображения. Гора Монджибелло, зубчатый хребет в левой части снимка, возвышается почти на семь километров над равнинами Ио.
Ученые считают, что горы Ио появляются в результате тектонического поднятия блоков коры вдоль разломов под воздействием приливных деформаций. Острые, угловатые вершины указывают на молодой возраст горы, тогда как "сглаженные" возвышенности свидетельствуют о более древнем происхождении.
Этот снимок у меня почему-то вызывает некую тревожность.
Первые вулканы за пределами Земли
Историческая фотография от зонда NASA "Вояджер-1", полученная 5 марта 1979 года с расстояния 30 800 километров — первое в истории изображение следов недавней вулканической активности за пределами Земли.
Центральная фигура изображения — вулканическая кальдера диаметром около 50 километров с темными лавовыми потоками, расходящимися от краев на расстояние свыше 100 километров. Некоторые потоки достигают 15 километров в ширину.
Открытие активного вулканизма на Ио стало сенсацией: до этого момента считалось, что любые спутники — очень холодные миры без какой-либо геологической активности.
Япе́т — удивительный спутник Сатурна со средним диаметром 1 469 километров. Он был открыт в 1671 году итальянским астрономом Джованни Доменико Кассини, в честь которого назвали космический аппарат NASA "Кассини", изучавший систему окольцованного газового гиганта с 1 июля 2004 года до 15 сентября 2017 года.
Итак, давайте же совершим небольшое виртуальное путешествие к Япету, чтобы поближе познакомиться с этим далеким и холодным миром, природа которого до сих пор остается одной из главных загадок Солнечной системы.
Двуликий гигант
Первое, что бросается в глаза при изучении снимков Япета, так это его кардинально разные полушария. Одна сторона сатурнианской луны красно-коричневая, а вторая — ослепительно белая. Альбедо* темной стороны составляет всего 0,05 (как копоть), в то время как альбедо светлой стороны — 0,5—0,6 (поверхность почти столь же яркая, как свежевыпавший снег).
*Альбедо — коэффициент, показывающий, какая доля падающего на поверхность света отражается.
Эта дихотомия настолько выражена, что первооткрыватель Кассини мог наблюдать спутник только с одной стороны Сатурна. Япет находится в приливном захвате — он всегда повернут к планете одной стороной, поэтому когда темное полушарие было направлено к Земле, спутник становился невидимым для телескопов XVII века. Именно Кассини, имея в своем распоряжении примитивные по современным меркам инструменты, был первым, кто пришел к выводу, что у Япета есть темная и светлая стороны.
Загадочный экваториальный хребет
Наблюдения космического аппарата "Кассини" выявили еще одну уникальную особенность — гигантский хребет, опоясывающий Япет точно по экватору.
Высота этого горного массива, неофициально именуемого "Стена Япета", достигает 20 километров при ширине основания до 200 километров. Протяженность этого образования составляет более 1 300 километров!
Когда-то у Япета была кольцевая система, которая в ходе гравитационных возмущений осела на экваторе;
Приливные силы Сатурна сжимали и растягивали молодой Япет, внутренности которого были еще достаточно гибкими. По мере остывания спутника растягивание становилось все менее эффективным, а после и вовсе завершилось финальным сжатием и застыванием "выдавленного" материала у экватора.
Обратите внимание: хребет покрыт многочисленными кратерами, что свидетельствует о его древнем происхождении. Вероятно, Япет обзавелся им вскоре после своего формирования.
Мы не знаем никакого другого тела в Солнечной системе, обладающего подобной структурой.
Древние кратеры-великаны
Поверхность Япета усеяна гигантскими кратерами, крупнейший из которых Абим (лат. Abisme) имеет диаметр около 800 километров. Высота краев (приподнятость краев над дном кратера) этого ударного образования превышает десять километров.
Долгое время доминировала гипотеза, что темное вещество, окутывающее одно из полушарий Япета, — это пыль и органические соединения, которые были выбиты с поверхности нерегулярного спутника Фебы микрометеоритами. Однако спектральный анализ, осуществленный "Кассини", показал несоответствие составов.
Сегодня ученые склоняются к версии, что источником вещества может быть спутник Гиперион, состав которого практически идентичен темному материалу на Япете. Эта субстанция содержит водяной лед, аммиак, углерод и оксид железа, которые под воздействием космической радиации и солнечного излучения приобрели характерный красноватый оттенок.
Толщина темного слоя составляет всего несколько метров.
Ледяные полярные шапки
На полюсах Япета зонд "Кассини" обнаружил ярко-белые области, представляющие собой результат уникального процесса перераспределения водяного льда. Под влиянием солнечного света темная поверхность нагревается до 130 Кельвинов (примерно -143 градуса Цельсия), заставляя лед сублимировать, а затем выпадать осадками на более холодных полюсах.
14 июля 2015 года произошло поистине историческое событие. Космический аппарат NASA "Новые горизонты", запущенный 19 января 2006 года, пролетел мимо системы Плутона, бегло исследовав карликовую планету и ее спутники, включая массивный Харон.
Несмотря на мимолетность свидания, зонду потребовались почти четыре года, чтобы передать на Землю данные, собранные в рамках этого события. Ученые до сих пор активно изучают их, публикуя все новые и новые исследования, которые позволяют нам ближе познакомиться с этим удивительным небесным телом и разгадать его тайны.
Вашему вниманию предлагаются пять впечатляющих фотографий, переданных "Новыми горизонтами", которые навсегда изменили наше представление о Плутоне.
Огромные ледниковые потоки
Пролетая над северной частью равнины Спутника (лат. Sputnik Planitia), зонд обнаружил удивительное явление — текучие льды. На изображении видно, как поверхностный слой экзотических льдов — замерзших азота и метана — обтекает препятствия и заполняет углубления.
Это открытие стало настоящим сюрпризом для планетологов, поскольку никто не ожидал увидеть такую геологическую активность на столь далекой от Солнца карликовой планете.
Ледяная "береговая линия"
Данное изображение демонстрирует завораживающий контраст между темными, скалистыми нагорьями Крун Макула (лат. Krun Macula) и соседними ледяными равнинами.
Граница между этими регионами создает потрясающий космический пейзаж, напоминающий земные береговые линии. Вот только на Плутоне все это представлено льдом и камнем при средней температуре около минус 230 градусов Цельсия.
Голубое небо далекого мира
Одно из самых неожиданных открытий "Новых горизонтов" — голубое небо Плутона. Слой дымки в чрезвычайно разреженной атмосфере карликовой планеты имеет удивительно знакомый сине-голубой оттенок.
Ученые считают, что по своей природе эта дымка схожа с той, что окружает Титан, крупнейший спутник Сатурна. Источником дымок в столь разных мирах, между которыми миллиарды километров, являются химические реакции с участием азота и метана под воздействием солнечного света. В результате этих процессов образуются мельчайшие частицы, похожие на сажу.
Плутонианский закат
Всего через 15 минут после максимального сближения с Плутоном космический аппарат "оглянулся" и запечатлел этот потрясающий закатный вид.
В кадр попали ледяные горы высотой до 3 500 метров и плоские равнины, простирающиеся до горизонта. Естественная "подсветка" со стороны Солнца позволяет идентифицировать отдельные слои дымки, указывающие на сложную природу даже столь скудной атмосферы.
Динамичный дуэт: Плутон и Харон
Это составное изображение показывает Плутон и его крупнейший спутник Харон в улучшенных цветах (искусственно усиленная цветопередача для выделения различий в составе поверхности).
Прекрасно видно поразительное сходство между красно-коричневым северным полюсом Харона и экваториальными ландшафтами самого Плутона, что дает ученым подсказки о происхождении и эволюции этих объектов.
Предполагается, что система Плутон-Харон сформировалась в результате гигантского столкновения — сценария, очень похожего на образование нашей Луны. Миллиарды лет назад массивное тело врезалось в протоплутон, выбросив в космос огромное количество материала, из которого впоследствии сформировался Харон. Эта модель способна объяснить схожий состав небесных тел, аномально большой размер спутника (Харон составляет около половины диаметра Плутона — уникальное соотношение в Солнечной системе) и специфические орбитальные характеристики системы (Плутон и Харон повернуты друг к другу одной стороной).
Миссия "Новые горизонты" показала, что даже столь далекие миры являются динамичными и таят множество загадок. Раскрыть их тайны помогут будущие целевые миссии — специально разработанные космические аппараты для долгосрочного изучения.
Ученые обнаружили тревожную связь между климатическими явлениями и домашним насилием. В исследовании 42 стран с низким и средним доходом засуха любой продолжительности повышала риск семейного насилия против женщин, причем наиболее сильная связь наблюдалась при годичной засухе. Учитывая рост экстремальных климатических явлений, потребность в программах предотвращения домашнего насилия становится крайне острой.
Исследователи проанализировали данные о домашнем насилии против женщин за 2003-2020 годы из Демографических и медицинских обследований. Засуху измеряли с помощью стандартизированного индекса осадков и эвапотранспирации в масштабе от 1 до 12 месяцев с разрешением около 9 километров. Экстремально жаркими считались дни со средней температурой выше 90-го, 92,5-го, 95-го или 97,5-го процентиля местного распределения температур за тот же период.
Процентиль — это статистический показатель, который показывает, какой процент всех значений в выборке находится ниже определенной точки.
В данном исследовании ученые использовали процентили для определения экстремально жаркой погоды:
90-й процентиль означает, что данная температура выше, чем 90% всех зафиксированных температур в этом регионе за исследуемый период. Иными словами, только 10% дней были жарче этого показателя.
95-й процентиль — температура выше, чем 95% всех исторических значений. Только 5% дней были жарче.
97,5-й процентиль — температура выше, чем 97,5% исторических данных. Лишь 2,5% дней были жарче.
Общая распространенность насилия составила 28,3%, эмоционального — 18,3%, физического — 19,4%, сексуального — 7,4%. При разделении засухи по степени тяжести самая сильная связь с насилием обнаружилась при умеренной засухе в годичном масштабе и при сильной засухе в трехмесячном масштабе. При анализе по типам насилия наиболее сильная связь выявилась с эмоциональным насилием в месячном масштабе и с физическим насилием в годичном масштабе.
По сравнению с обычными месяцами, в засушливые месяцы связь с экстремальной жарой была значительно сильнее, когда жару определяли как превышение 90-го, 92,5-го или 95-го процентиля распределения температур, что указывает на то, что засуха и жара действуют совместно, усиливая воздействие друг друга на семейные отношения.
Механизм воздействия климатических явлений на домашнее насилие сложен. Продовольственная нестабильность из-за скудных урожаев или потери скота во время экстремальных погодных явлений вызывает чувство незащищенности, тревоги и стресса у мужчин, которые больше не могут обеспечивать семью. Когда засухи, обезлесение и наводнения уничтожают близлежащие источники воды и топлива, женщины и дети вынуждены идти дальше за этими необходимыми ресурсами, что увеличивает их риск подвергнуться сексуальному и физическому насилию.
Вероятность сообщения о насилии была на 25% выше в регионах с экстремальными погодными явлениями в Уганде, на 38% выше в Зимбабве и на 91% выше в Мозамбике. Экстремальные погодные условия также ставят женщин и девочек в более уязвимое положение и часто приводят к росту насилия против женщин и девочек, включая семейное насилие.
Результаты исследования подчеркивают необходимость включения климатических факторов в программы предотвращения домашнего насилия. Воздействие изменения климата имеет гендерную окраску — женщины и девочки непропорционально сильно страдают от утраты биоразнообразия, загрязнения и стихийных бедствий. Гендерное неравенство, унаследованное от исторических социально-экономических процессов развития и укоренившихся социальных норм, является главным фактором, усугубляющим уязвимость к последствиям изменения климата.
Исследование университета Шарите, опубликованное в журнале Nature, раскрывает основные процессы в мозге мух
20 августа 2025
Мухи тоже нуждаются во сне. Но им нужно сохранять способность реагировать на опасности, не отключаясь полностью от внешнего мира. Исследователи из Шарите — Медицинского университета Берлина раскрыли механизм работы мозга в таком состоянии. Как они описывают в журнале Nature, мозг мух ритмично фильтрует зрительную информацию во время сна — поэтому сильные зрительные стимулы по-прежнему могут разбудить животное.
Периоды отдыха и сна жизненно важны — вероятно, для всех животных. "Сон нужен для физического восстановления, а у людей и многих животных он также играет основную роль в формировании памяти", — объясняет профессор Дэвид Освальд, ученый из Института нейрофизиологии Шарите и руководитель недавно опубликованного исследования. Ранее было непонятно, как организм может снижать чувствительность к внешним сигналам для восстановления, но при этом сохранять готовность к реагированию на угрозы.
Команда под руководством Дэвида Освальда исследовала этот вопрос, используя модельный организм — дрозофилу. Благодаря своим небольшим мозгам двухмиллиметровые насекомые, широко известные как плодовые мушки, очень хорошо подходят для изучения нервных процессов. "Мы обнаружили, что мозг мух тонко настраивает возбуждающие и тормозные сети во время сна", — говорит Дэвид Освальд. "Получается фильтр, который эффективно подавляет зрительные стимулы, при этом особенно сильные стимулы могут пройти через него. Состояние можно сравнить с приоткрытым окном: сквозняк, то есть передача стимулов, прерывается, но сильный порыв ветра может толкнуть окно и открыть его, и точно так же сильный стимул может разбудить животное".
Согласно исследованию, мухи устают вечером после долгого периода бодрствования и в соответствии с ритмом внутренних часов: в двух разных мозговых сетях появляются медленные, синхронные электрические волны — так называемые медленные волны, — которые соединяют зрительные стимулы с областями мозга, нужными для навигации — одна активирует, а другая тормозит реакцию на зрительные стимулы. "Если обе сети активны одновременно, тормозная сеть побеждает, и обработка стимулов блокируется", — объясняет доктор Давиде Ракульга, первый автор исследования из Института нейрофизиологии Шарите. "Так муха мягко отключается от окружающей среды и может заснуть".
Однако чтобы проснуться, нужно пробить этот фильтр сна. "Мы полагаем, что это обеспечивается ритмическими колебаниями электрических волн", — заявляет Давиде Ракульга. Медленные волны возникают из-за того, что электрическое напряжение нервных клеток колеблется вверх и вниз раз в секунду. "Возможно, что когда напряжение высокое, есть короткий период времени, в течение которого информация может пройти через фильтр сна", — добавляет доктор Ракель Суарес-Гримальт, также первый автор исследования. Она проводила работу в Институте нейрофизиологии Шарите и теперь работает в Свободном университете Берлина. "В течение этого периода сильные зрительные стимулы могли преодолеть слабое доминирование тормозной мозговой сети, в некотором смысле открывая окно, чтобы муха отреагировала".
Согласно исследователям, медленные волны создают окна, через которые интенсивные стимулы могли разбудить спящую муху. Сон у людей также отличается медленными волнами. Возможно ли, что наш мозг балансирует периоды отдыха и внимания по тому же принципу? "У людей мы знаем о структуре мозга, которая фильтрует информацию от стимулов и участвует в формировании колебательной активности — это таламус", — говорит Дэвид Освальд. "Следовательно, здесь могут быть параллели с процессами в мозге мух, поэтому это может отражать универсальный принцип сна. Однако для доказательства потребуются дальнейшие исследования".
Термины:
Медленные волны сна — медленный сон, глубокий восстановительный сон
Тормозная сеть — тормозящие нейроны, выделяющие тормозные нейромедиаторы (например, ГАМК, глицин)
Возбуждающая сеть — возбуждающие нейроны, передающие стимулирующие сигналы
Таламус — область головного мозга, отвечающая за передачу сенсорной и двигательной информации от органов чувств к коре больших полушарий
Зрительные стимулы — визуальная информация, воспринимаемая органами зрения
Красный список МСОП (Международного союза охраны природы) крайне слабо представлен беспозвоночными, включая насекомых. Лишь 1,2% от миллиона описанных видов насекомых прошли оценку риска вымирания, что серьезно ограничивает возможности оценки биоразнообразия и принятия природоохранных мер. Более обширные наборы данных и новые статистические методы могли бы расширить охват классификации риска исчезновения.
Красный список МСОП — самый полный в мире источник информации о глобальном природоохранном статусе — в основном состоит из более известных позвоночных животных: млекопитающих и птиц. Ученые считают ситуацию тревожной, поскольку Красный список определяет природоохранные меры и приоритеты.
Исследователи из университетов Хельсинки и Стокгольма, Шведского университета сельскохозяйственных наук и Шведского музея естественной истории изучили способы расширения охвата классификации природоохранного статуса на беспозвоночных. Ученые использовали один из крупнейших в мире наборов данных по членистоногим, включающий более 33 000 видов.
Выяснилось, что попытки классификации редких видов насекомых традиционными методами связаны с большим риском неправильной классификации — обнаружить даже серьезное сокращение численности вида крайне сложно.
"Насекомых трудно наблюдать, и большинство из них редки. В результате по большинству видов насекомых собрано лишь ограниченное количество данных, что затрудняет определение стабильности популяций или риска их сокращения. Существующие методы оценки природоохранного статуса плохо подходят для них", — отмечает профессор Томас Рослин из факультета биологических и экологических наук Университета Хельсинки.
Рослин объясняет, что без обновления методов анализа даже самые амбициозные проекты наблюдений позволят провести оценку вымирания лишь для малой части всех видов.
Исследователи предлагают три альтернативных способа улучшения классификации с помощью новых статистических методов. Хотя данные по каждому редкому виду ограничены, анализы можно усилить, объединяя данные по разным видам. Кроме того, оценки могут проводиться на уровне сходных видов, а не индивидуально. Третий вариант — направить оценку риска вымирания на сообщества видов и местообитания.
"Статистические методы экологии сообществ сделали огромный рывок за последние 10-15 лет, открывая новые возможности для оценки рисков вымирания. Последствия оказались особенно заметными для насекомых, у большинства которых отсутствуют какие-либо оценки риска вымирания", — говорит профессор Ярно Ванхатало из факультетов биологических и экологических наук и естественных наук Университета Хельсинки.
Насекомые играют важную роль — опыляют растения, участвуют в круговороте питательных веществ и служат пищей другим группам организмов. Они также представляют самых многочисленных и разнообразных животных на планете, составляя 75-90% всех известных видов животных. Количество неизвестных видов гораздо больше: около 80% видов насекомых остаются неописанными.
Бородатые агамы помогают объяснить механизмы определения пола у рептилий
18 августа 2025
Опубликованы результаты двух независимых исследований, представляющих практически полные референсные геномы центральной бородатой агамы (Pogona vitticeps) — широко распространенного вида агамидовых из центрально-восточной Австралии, популярного как домашний питомец в Европе, Азии и Северной Америке. Пол взрослых особей зависит не только от генетических факторов, но и от температуры в гнезде — необычная особенность среди животных. Долгое время агамы служили удобной моделью для изучения биологических основ определения пола. Благодаря значительному прогрессу в геномике удалось обнаружить область генома и потенциальный главный ген, отвечающий за развитие по мужскому типу.
Независимая проверка результатов двумя группами исследователей с использованием разных подходов значительно повышает достоверность находки.
У бородатых агам действует необычная система определения пола под влиянием генетических и средовых факторов, в частности температуры. В отличие от большинства животных, где пол определяется исключительно хромосомами, у агам высокие температуры инкубации могут изменить пол с мужского на женский. Ящерица с мужскими хромосомами способна развиться в репродуктивно активную самку при достаточно высокой температуре инкубации яйца.
Как у птиц и многих рептилий, агамы обладают системой половых хромосом ZZ/ZW: самки несут пару различающихся хромосом ZW, самцы — две одинаковые хромосомы ZZ. Определение пола дополнительно усложняется способностью генотипических самцов ZZ превращаться в фенотипических самок при высоких температурах инкубации без участия W-хромосомы или связанных с ней генов.
Новая технология ультрадлинного нанопорового секвенирования позволяет создавать сборки половых хромосом от теломеры до теломеры (T2T) и выявлять нерекомбинирующие участки. Таким образом сужается круг генов-кандидатов, определяющих пол у видов с хромосомным механизмом. Технология лучше разделяет материнские и отцовские части генома, что упрощает сравнение последовательностей Z и W хромосом для оценки возможных функциональных различий ключевых генов пола.
Первую работу выполнили исследователи из BGI, Китайской академии наук и Чжэцзянского университета, применив короткие риды DNBSEQ в сочетании с длинными ридами нового нанопорового секвенатора CycloneSEQ. Геном стал первым животным геномом, опубликованным с использованием данной технологии.
Создание второго генома возглавили исследователи Университета Канберры при финансировании Bioplatforms Australia, Австралийского исследовательского совета и PacBio Singapore. В анализах участвовали специалисты Австралийского национального университета, Института медицинских исследований Гарван, Университета Нового Южного Уэльса, CSIRO и Автономного университета Барселоны. Сборка основана на технологиях PacBio HiFi, ультрадлинных ридах ONT и Hi-C секвенировании.
Публикация референсных геномов на базе двух разных технологий впервые позволяет напрямую сравнить возможности ONT и CycloneSEQ. Технологии дополняют друг друга разными подходами к изучению определения пола. Первый геном получен от самца ZZ для полной характеристики Z-хромосомы, второй — от самки ZW.
Новый нанопоровый секвенатор позволил восстановить около 124 миллионов пар оснований ранее неописанных последовательностей (почти 7% генома), включая многочисленные гены и регуляторные элементы, важные для понимания сложной системы определения пола.
Оба проекта создали высококачественные сборки генома размером 1,75 Гбп, содержащие все теломеры кроме одной. Лишь несколько пробелов остались в микрохромосомах. Специфичные половые хромосомы Z и W собраны в отдельные скаффолды. На 16-й хромосоме обнаружен "псевдоаутосомный регион" (PAR), где половые хромосомы конъюгируют (спариваются) и рекомбинируют.
При секвенировании самца команда BGI искала гены, специфичные для Z-хромосомы, но отсутствующие на W-хромосоме. Сильными кандидатами на роль генов определения пола стали Amh и Amhr2 (ген антимюллерова гормона и его рецептор), а также Bmpr1a. Секвенирование самки австралийской командой указало на тот же кандидатный регион определения пола (SDR) и подтвердило роль Amh и Amhr2.
Анализ экспрессии на разных стадиях развития выявил значительное преобладание Amh у самцов, что делает его наиболее вероятным главным геном определения пола. Дифференциальная экспрессия связанного с полом гена Nr5a1 в псевдоаутосомном регионе указывает на более сложную картину. Nr5a1 кодирует фактор транскрипции с сайтами связывания в промоторной области Amh.
В отличие от многих рыб, использующих Amh-подобные гены для определения пола, у агам аутосомные копии Amh и его рецепторного гена Amhr2 сохраняют целостность и функциональность. Возможно, пол определяется взаимодействием генов половых хромосом при участии аутосомных копий.
Главное достижение — открытие генетических элементов, центральных для мужской половой дифференцировки позвоночных, на половых хромосомах. Гены Amh и кодирующий его рецептор AMHR2 скопированы в нерекомбинирующую область Z-хромосомы, что делает их очевидными кандидатами на роль главного гена определения пола через дозозависимый механизм. Открытие ускользало от исследователей долгие годы.
Ни у одного вида рептилий пока не обнаружен главный ген определения пола, подобный Sry у млекопитающих или Dmrt1 у птиц. Работа представляет четкого кандидата — Amh, присутствующий в двойной дозе у самцов ZZ и одинарной дозе у самок ZW.
Артур Жорж из Университета Канберры, старший автор второй статьи, отмечает значимость работы:
"Ожидаем ускорения исследований в других областях благодаря новым сборкам: развитие черепа, мозга, поведенческие исследования, взаимодействия ген-ген и ген-среда в сравнительных исследованиях определения пола позвоночных. Многие области получат хорошо изученную модель чешуйчатых для сравнения с традиционными модельными видами — мышью, человеком или птицей."
"Меня постоянно поражает скорость прогресса китайской науки. За немного лет BGI и партнерские компании разработали технологии секвенирования с результатами не хуже конкурентов, но превосходящие по производительности и экономической эффективности. Сборки генома служат свидетельством такого уровня достижений."
Цие Ли из BGI, старший автор первой статьи, объясняет выбор подхода: "Работу над геномом бородатой агамы начали в прошлом году как первый животный геном для нового секвенатора — в Год Дракона в Китае. Беспристрастные длинные риды секвенатора CycloneSEQ позволили легко получить высококонтигуальную сборку генома и разрешить высокоповторяющиеся участки с высоким содержанием гуанина-цитозина, традиционно сложные для сборки. Два референсных генома от особей разного пола, созданные разными технологиями, действительно дополняют друг друга. Радует, что оба генома указывают на ключевую роль сигналинга AMH в определении пола. Но как возникли половые хромосомы? Дополнительные высококачественные геномы родственных видов прояснят эволюционное происхождение системы ZW и завершат картину."
Обнаружение одних и тех же ключевых генов-кандидатов двумя независимыми проектами значительно повышает достоверность результатов. Открытое распространение всех данных позволяет другим исследователям развивать работу, особенно учитывая неполное понимание роли некоторых факторов транскрипции, связанных с определением пола. Создание двух высококачественных сборок генома представляет значительный прогресс в понимании механизмов определения пола у агам.
Экзопланета TOI-2431 b, расположенная в 117 световых годах от Земли, побила все рекорды скорости вращения вокруг своей звезды. За время одного земного года эта экстремальная планета размером с Землю успевает совершить почти 1 600 оборотов!
Такая невероятная скорость возможна благодаря крайне близкому расположению к своему красному карлику. Один год на TOI-2431 b длится всего 5,5 земных часов. Представьте: вы просыпаетесь утром на этой планете, а к обеду уже наступает Новый год!
Из-за экстремально сильного влияния приливных сил со стороны родительской звезды планета имеет искаженную, вытянутую форму.
Закрываем ещё один долгострой почти годовой давности.
Вопреки распространенному мнению, не в океанских глубинах, а на суше берут начало морские монстры. Многие виды, после того как первые животные вышли на сушу примерно 400 миллионов лет назад, обратно мигрировали в водную среду и зачастую занимали там доминирующие позиции в пищевых цепях.
Ярким примером успешного возвращения в океан служат ихтиозавры. Освоив океан 250 миллионов лет назад, потомки наземных рептилий продемонстрировали впечатляющуюадаптивную радиацию*. В ходе эволюции возникли как гигантские хищники верхнего трофического уровня, так и стремительные виды-жертвы, заполнившие различные экологические ниши.
Шонизавры (Shonisaurus Popularis) охотятся на кальмаров - Марк Уиттон
Многочисленные группы позвоночных - плезиозавры, плиозавры, мозазавры - прошли аналогичный путь.
Среди вторично-водных животных киты занимают особое положение. С этимологией названия данной группы (Cetation), переводящейся как "большой морской монстр", контрастирует современное восприятие китов как величественных морских созданий.
В результате падения астероида размером с Эверест 66 миллионов лет назад произошло масштабное вымирание, уничтожившее около 75% всех видов. Среди наиболее известных жертв катастрофы числятся не только нептичьи динозавры. В воздушном пространстве исчезли птерозавры - первые позвоночные, научившиеся летать. В океанских глубинах прервалось почти 200-миллионное господство крупных морских рептилий - мозазавров и плезиозавров.
Мозазавр охотится на плезиозавра - James Kuether
Массовое вымирание освободило экологические ниши для новых групп животных. Древнейшие киты, известные как археоцеты, кардинально отличались от последующих глубоководных потомков с плавниками. Примечательно родство китообразных с современными копытными - оленями, свиньями и бегемотами.
Древнейший известный представитель китообразных - пакицет, обитавший 50 миллионов лет назад на территории современного Пакистана. У пакицета сохранялись четыре полноценные конечности с небольшими копытными фалангами. Длина тела составляла 120-150 см, что сопоставимо с размерами волка. Считающийся базальным, или примитивным, членом китовой линии, пакицет вел наземный образ жизни, лишь иногда заходя в воду для охоты на рыбу. О принадлежности пакицета к китообразным свидетельствует уникальная особенность строения черепа -слуховая булла**, характерная для всех китообразных и обеспечивающая эффективный подводный слух и эхолокацию.
Пакицет - Рис Мейеркорт
Следующим своеобразным шагом в эволюции китов был амбулоцет, еще один переходный вид, появившийся 48 миллионов лет назад. Его тоже нашли в Пакистане, как и пакицета. Многие ранние киты произошли из этого региона, поскольку когда-то здесь располагался древний океан под названием Тетис. Интересно, что из-за тектонических сдвигов, вследствие которых это море обмелело, окаменелости древних китообразных можно найти повсюду: и в сердце пустыни и на горных вершинах.
Амбулоцет - Хулио Ласерда
Среди этих окаменелостей амбулоцет демонстрирует множество адаптаций, которые делали его гораздо более приспособленным к морской среде, при этом сохраняя функциональные конечности. Амбулоцет был гораздо более неуклюжим на суше, чем его предшественники. Это объясняется тем, что его ноги стали короче и компактнее, напоминая конечности современных речных выдр. В результате этих изменений амбулоцет первым среди китов выработал характерную технику плавания посредством выгибания тела вверх-вниз, которая позже станет определяющей для всех полностью водных китообразных.
Амбулоцет - Р.Дж. Палмер
При длине 3-3,7м амбулоцетус мог охотиться на гораздо более крупную добычу. Его обтекаемое тело, удлиненная морда и высоко расположенные глаза позволяют предположить, что он мог охотиться из засады, подобно крокодиловым. Кроме того, они представляют собой первых китов, которые вышли в океан, хотя их ареал ограничивался прибрежными регионами, пока более поздние виды не расширили его дальше.
Будь то из-за обильной пищи, меньшей конкуренции или сочетания обоих факторов, переход в водную среду у этих китообразных прошел исключительно успешно. Они начали занимать экологические ниши, оставшиеся вакантными после давно вымерших морских рептилий. Поэтому за относительно короткий промежуток времени эти животные начали быстро развивать черты, которые все больше и больше приближали их к полностью водному образу жизни.
47 миллионов лет назад древние киты начали осваивать открытый океан — впервые китообразные были обнаружены за пределами Индийского субконтинента. У других представителей стали проявляться признаки раннего развития дыхала, поскольку ноздри постепенно смещались к верхней части головы. К 46 миллионам лет назад первые киты пересекли Атлантический океан. Некоторые начали развивать хвостовые плавники. Однако их образ жизни ещё не стал полностью водным — данные, полученные при изучении останков, свидетельствуют о том, что они выходили на сушу, чтобы размножаться.
Джорджиацет, взрослая особь и детёныш - Рисунок Марка Уиттона
Лишь 40 миллионов лет назад полностью водные киты начали бороздить океаны. Базилозавриды стали крупнейшими из них, а базилозавр - самым крупным видом в этом семействе.
Базилозавр, взрослая особь и детёныш - @SUNSP0T_
Больше не сдерживаемые ограничениями наземной среды обитания в плане размера и испытываемых нагрузок, древние киты достигли поистине колоссальных размеров. Базилозавр был устроен совершенно иначе, чем современные виды — тело отличалось стройностью и змеевидностью. По длине он достигал размеров кашалота — около 18 метров.
Помимо уникального строения тела, базилозавр обладал весьма примитивным черепом, больше напоминавшим наземных хищников, нежели современных водных млекопитающих.
Черепа базилозавра и адского кабана (энтелодона)
Любопытно, что многие их адаптации также схожи с доисторическими рептилиями, что даже привело к тому, что ранние палеонтологи ошибочно классифицировали базилозавра как морскую рептилию, присвоив вводящее в заблуждение название «царь-ящер».
Черепа мозазавра и базилозавра.
Хотя «ящеричья» часть названия была явной ошибкой, «царская» характеризовала его весьма точно.
Базилозавр стал одним из первых настоящих суперхищников среди китов, охотясь на крупную рыбу, акул и даже сородичей-базилозавридов, таких как 5-метровый дорудон, останки которого нередко оказываются пожёванными другими змееподомными китами. Господство базилозавридов ознаменовало расцвет археоцетов, но продлилось недолго.
Дорудон - Давид Арруда
Около 34 миллионов лет назад эоцен-олигоценовое вымирание привело к резкому падению глобальных температур. Климатические изменения положили конец эпохе базилозавридов и заложили основу для возникновения современных китов.
В отличие от археоцетов, живших до них, неоцеты или новые киты были лучше приспособлены к изменяющемуся миру. Современные китообразные делятся на две группы: усатые киты (мистицеты) и зубатые киты (одонтоцеты). Это разделение определяет не только их рацион и охотничьи стратегии, но и весь образ жизни.
Начнем с мистицетов. Сегодня эти животные известны несколькими особенностями. Одна из них — китовый ус, состоящий из тех же волокон, что и человеческие волосы. Они используют эти гигантские щетки для фильтрации огромных роев криля.
Горбатый кит у побережья Колумбии. - Cr. Whale and Dolphin Conservation, Facebook
Также они знамениты своими колоссальными размерами, что делает их крупнейшими животными за всю историю Земли.
Однако вначале их размеры были куда более скромными. Ранние усатые киты достигали всего 3-4,5 метров в длину, что сопоставимо с размерами современных дельфинов. Одна из причин таких ограниченных размеров заключалась в том, что у них еще не развился китовый ус, который впоследствии стал определяющей чертой их потомков.
Иллюстрация различных видов китов рода Coronodon. - Роберт Боссенекер
Интересно, что хотя все мистицеты сегодня беззубые, они сохраняют связь со своим зубастым прошлым — у них развиваются зубы в утробе, но они исчезают еще до рождения.
Морфология зубов ископаемых и современных китообразных. (A) 3D-модель зуба базилозаврида Zygorhiza kochii, (B) Фотография зуба вымершего усатого кита Llanocetus dentricrenatus, (C) Фотография зуба вымершего усатого кита Fucaia buelli, (D) 3D-модель зуба вымершего усатого кита Aetiocetus cotylalveus. Масштаб 10мм. (E) Зачатки зубов у зародыша горбатого кита (Megaptera novaeangliae) длиной около 115 см. - Decoupling Tooth Loss from the Evolution of Baleen in Whales.
Эта эволюционная перестройка совпала с кардинальными изменениями окружающей среды в период олигоцена. Похолодание климата привело к формированию массивных полярных ледяных шапок, особенно в Антарктике. Океанская циркуляция преобразилась, создав мощные конвейерные потоки холодной воды, богатой питательными веществами.
Потоки спровоцировали взрыв популяций планктона в освещенных солнцем слоях моря. Размножение планктона увеличило численность криля и других мелких организмов. Изобилие планктона в океане открыло возможность для развития у некоторых китов способности к фильтрационному питанию большими объемами.
Ранние киты охотились на рыбу и кальмаров, но быстро адаптировались. 3-метровый этиоцет прекрасно иллюстрирует переходную фазу между древними и беззубыми китами. Ископаемые свидетельства показывают наличие и зубов и китового уса, которым он всасывал добычу - своеобразная ранняя версия фильтрации пищи у современных представителей этого подотряда.
Этиоцет - Нобу Томура
Постепенная эволюция подготовила почву для появления современных морских гигантов. К миоценовой эпохе (10-5 миллионов лет назад) Земля стала ещё холоднее, что привело к взрывному росту популяций криля и планктона.
Усатые киты, благодаря своим высокоэффективным пластинам китового уса, теперь могли фильтровать огромные объемы мелких организмов, прикладывая минимальные усилия. Так их тела достигли максимальных биологически возможных размеров.
Появились массивные животные: горбачи, финвалы, гренландские киты с китовым усом до 4 метров длиной. Самый крупный — синий кит — одним глотком поглощает до 80 тысяч литров воды, фильтруя криля на 2 миллионов калорий. При длине 30 метров и весе почти 200 тонн синий кит — самое крупное животное в истории Земли.
https://www.orcaireland.org/blue-whale
Удивительно, что киты эволюционировали в гигантов лишь в последние несколько миллионов лет, что намекает на другие факторы, помимо доступности добычи, которые могли ограничивать их размеры.
Одна из теорий - это присутствие крупных океанских хищников вроде мегалодона, постоянно охотившихся на мелких усатых китов и не дававших им расти.
Гигантские акулы — не единственная угроза. Другая ветвь неоцетов — зубатые киты — стала не менее смертоносной, развив черты, которые сделали их более эффективными охотниками.
Одна из их самых замечательных адаптаций этих китов — эхолокация. Они издают щелчки и интерпретируют возвращающееся эхо с помощью специального органа, называемого дыней***.
Как оказалось, эта адаптация, подобно эволюции китового уса у мистицетов, могла быть обусловлена охлаждением океанов. Холодные воды стали мутными из-за увеличившегося содержания микроорганизмов, а изменения солености понизили растворяющие свойства морской воды, ввиду чего те вещества, которые при тёплом климате растворялись без остатка, теперь образовывали взвесь и делали воду ещё более мутной.
Зрение стало менее полезным, зубатые киты стали больше полагаться на слух. Ввиду этого они стали погружаться глубже, куда не попадает солнечный свет, открывая новые охотничьи угодья.
Некоторые виды, такие как клюворылые киты, могут достигать глубин почти 3000 метров. Другие, как кашалот — крупнейший зубатый хищник — специализируется на охоте на колоссальных кальмаров на глубинах более 900 метров. Мощные щелчки не только обнаруживают добычу, но потенциально оглушают или дезориентируют её.
Для сравнения, громкость реактивного двигателя самолета на взлёте достигает 140 децибел, а щелчки кашалотов - до 230 децибел. Это самый громкий звук во всем животном мире. Поскольку звук лучше распространяется в водной среде, их мощные щелчки ещё более эффективны.
Другие зубатые киты, такие как косатки, являются самыми опасными хищниками в океане. Их обычно называют китами-убийцами, и их видели активно охотящимися на других представителей верхнего звена пищевой цепи, таких как большие белые акулы. Иногда они топят синих китов. Около 100 особей в антарктических широтах научились координированно поднимать волны, чтобы сбивать тюленей со льдин.
Хотя косатка сегодня является главным хищником, если оглянуться всего на 10 миллионов лет назад, существовал один зубатый кит, который был прямым конкурентом таких гигантов, как мегалодон - мелвиллов левиафан. Его название происходит от библейского левиафана и фамилии Германа Мелвилла, автора "Моби Дика". Этот кит был одним из самых грозных хищников своего времени.
Мелвинов левиафан и мегалодон - Гершель Хоффмайер
Хотя он был немного меньше мегалодона — около 17 метров, взгляд на их зубы показывает всю картину. В то время как зубы мегалодона были около 15 сантиметров в длину, зубы левиафана превышали 30 сантиметров. Для масштаба: эти зубы были размером с 2-литровую бутылку газировки - самые большие зубы среди всех известных науке когда-либо существовавших животных.
Как видите, когда дело доходит до размеров, киты практически держат все рекорды. Путь от хищников размером с волка до крупнейших морских чудовищ океана — поистине невероятная история. И это заставляет задуматься: если киты когда-нибудь вымрут, какие морские чудовища придут им на смену?
* Адаптивная радиация — адаптация родственных групп организмов к систематическим нерезким однонаправленным изменениям условий окружающей среды. ** Слуховая булла— характерный признак китообразных, особое костное образование, изолированное пазухами. У современных китов нет наружного уха, а слуховой проход, ведущий к среднему уху, или крайне сужен, или вообще отсутствует. Барабанная перепонка утолщена, неподвижна и не выполняет те функции, которые свойственны наземным животным. Их у китов берёт на себя слуховая булла. *** Дыня - акустическое жировое тело на головах зубатых китов. Играет роль акустической линзы для фокусировки звуков.
Если разместить стабилизатор спереди, то он сделает ровно противоположное от своего назначения - дестабилизирует ракету.
Повод расчехлить графический планшет
Во-первых, идеально симметричных реактивных снарядов не существует. Есть только понятие допустимая погрешность. Так что рано или поздно снаряд начнет лететь криво. Компенсировать это можно, либо задав сильное вращение вокруг продольной оси, как в нарезной артиллерии, либо... Собственно, стабилизаторами.
Во-вторых, центр тяжести у этих балумб находится ближе к центру, ещё и динамически изменяется по мере отработки топлива. Да, он может сместиться ближе к носу ракеты, но всё равно останется позади носового стабилизатора.
В-третьих, воздушные потоки тоже не идеально параллельно снаряду направлены. Порой пуски приходится делать перпендикулярно ветру.
И ещё туева хуча фаторов.
Поэтому ракета сразу завалится в какую-то сторону, а давящие в носовые стабилизаторы потоки с удовольствием помогут ей провернуться на 180 градусов.
И это вращение продолжится, пока не закончится топливо. А далее есть реальные шансы, что снаряд стабилизируется в положении задом наперёд и покажет относительно нормальную траэкторию в конце полёта... Только траэктория эта после всех кренделей, что совершит ракета к этому моменту, может указывать куда угодно, хоть обратно в стреляющего.
Почему именно сзади стабилизаторы работают... Потому что теперь центр тяжести спереди, и воздушные потоки, наоборот, своим давлением на стабилизаторы не дают ракете встать боком. Масса, которая тащит их за собой - имеет всяко больше энергии, чем хвост ракеты, поэтому хвост больше не сможет обогнать центр масс.
Исключения - ракеты с активными аэродинамическими поверхностями стабилизаторов (по сути, стабилизаторы с рулями, управляемые системой наведения) наподобие современных "воздух-воздух" или "земля-воздух", созданные для преследования маневренных целей типа истребителей. Они достаточно прочны, чтобы резко повернуть хоть на 90 градусов и более относительно вектора своего изначального движения, и это при работающем двигателе. Тем самым, хвост на мгновение догоняет центр масс.
