Чтобы ответить на этот вопрос, нам придется вернуться назад во времени, в 1916 год, когда Альберт Эйнштейн, один из величайших умов в истории, опубликовал свою общую теорию относительности.
До 1916 года физики, пытаясь объяснить, что такое гравитация и почему она существует, выдвигали бесчисленное множество всевозможных гипотез. Ни одна из них не устраивала Эйнштейна, и он предложил свое объяснение: гравитация — это искривление пространства-времени.
Пространственно-временной батут
Математически Эйнштейн доказал, что за гравитационные эффекты отвечает искривление пространства-времени. Батут — отличный способ продемонстрировать это сложное явление на плоской поверхности.
Представьте, что вы кладете пушечное ядро в центр батута — его масса прогибает полотно, создавая впадину. Если мы поместим у внешнего края батута теннисный мяч, то он покатится не просто внутрь, но и вокруг ядра.
Гравитация — искажение ткани пространства-времени, влияющее на движение объектов.
Именно это объясняют знаменитые математические уравнения Эйнштейна — как пространство-время ведет себя при различных физических условиях.
Мы знаем, что во Вселенной все и всегда находится в постоянном движении. И когда объекты ускоряются в пространстве-времени, они могут создавать небольшую рябь, подобно камешку, брошенному в спокойную воду пруда.
Эта рябь — то, что мы называем гравитационными волнами.
Эйнштейн, предсказывая их существование, сомневался, что когда-нибудь в распоряжении человечества появится сверхчувствительный инструмент, который сможет зафиксировать эти ничтожно малые колебания, сотрясающие при этом всю Вселенную.
Хотелось бы узнать, как бы он отреагировал на тот факт, что мы не просто подтвердили существование гравитационных волн, но и зафиксировали около 300 событий, начиная с 2015 года. Это одно из крупнейших достижений в физике, и то, как ученым удалось осуществить это, просто взрывает мозг!
Сжатие и растяжение
Когда гравитационная волна проходит через Землю, она слегка сжимает или растягивает всю планету в направлении своего движения. Измерить такой эффект с помощью обычной линейки невозможно — ведь сама линейка тоже растянется или сожмется вместе с пространством, и показания останутся неизменными.
Поэтому для этих целей физики решили использовать свет, который за определенное время может пройти определенное расстояние. Если пространство растянуто, то свету придется пройти большее расстояние, потратив на это больше времени. И наоборот, если пространство сжато.
Чтобы узнать, сжалось или растянулось пространство, нужно измерить его в двух направлениях и вычислить разницу. Звучит просто, но осуществить подобное на практике — сложнейшая задача. Все дело в том, что искомая разница в расстоянии в 1 000 раз меньше крошечной частицы, именуемой протоном. Для понимания масштаба: в наших телах содержится около 10 октиллионов протонов (единица с 28 нулями). А детекторы должны уловить изменения, которые в тысячу раз меньше одной такой частицы.
Как уловить невозможное?
Для решения этой задачи ученые создали невероятно сложные устройства — лазерные интерферометры. Принцип их работы основан на измерении расстояния между специальными тестовыми массами с помощью лазерных лучей.
Тестовые массы устанавливаются на огромном расстоянии друг от друга — это позволяет сделать даже мельчайшие изменения достаточно заметными для измерения. Эти массы тщательно изолируются от всех возможных помех, кроме одной — гравитации, от которой защититься невозможно.
Лазеры непрерывно измеряют точное расстояние между массами. Когда проходит гравитационная волна, пространство-время слегка растягивается или сжимается, и время, необходимое свету для преодоления расстояния между массами, изменяется. Эти крошечные изменения и улавливают детекторы.
Первый улов
14 сентября 2015 года произошло событие, навсегда изменившее науку. Детекторы LIGO в США впервые зарегистрировали гравитационные волны от слияния двух черных дыр, произошедшего на расстоянии около 1,3 миллиарда световых лет от нас.
В 2017 году к охоте присоединился европейский детектор Virgo в Италии, а в 2020 году — японский детектор KAGRA. На начало 2030-х годов намечен запуск космического детектора гравитационных волн LISA в рамках программы Европейского космического агентства.
Что нам рассказывают волны?
Гравитационные волны подарили нам совершенно новый способ изучения Вселенной. Они помогают понять фундаментальные законы физики и рассказывают о самых грандиозных событиях космоса, которые невозможно наблюдать напрямую: формировании галактик, росте и слиянии сверхмассивных черных дыр, рождении и смерти звезд.
Ученые убеждены, что будущие детекторы позволят нам "заглянуть" в первые мгновения после Большого взрыва и приблизиться к пониманию того, как зарождалась наша Вселенная. Каждая новая зафиксированная гравитационная волна — это послание не только из глубин Вселенной, но и из невообразимо далекого прошлого.
В настоящее время жизнь на нашей богатой кислородом планете процветает, но так будет не всегда. Ученые предсказывают, что Землю ждут кардинальные атмосферные изменения — те, что приведут к вымиранию большинства форм жизни, включая человечество.
Несмотря на запредельную важность кислорода для нашего существования, его присутствие в земной атмосфере — относительно недавняя особенность в долгой и богатой событиями истории нашей планеты. До Великого кислородного события (ВКС), произошедшего около 2,4 миллиарда лет назад, на Земле было крайне мало кислорода. В то время в богатой метаном атмосфере планеты и насыщенных железом океанах процветали анаэробные формы жизни. Железа в наших океанах было настолько много, что они имели ярко-зеленый цвет вместо привычного нам сине-голубого. Появление цианобактерий, способных к фотосинтезу, привело к увеличению выработки кислорода в океанах, откуда он поступал в атмосферу. С наступлением ВКС жизнь на Земле кардинально изменилась.
Авторы исследования считают, что в конечном итоге атмосфера Земли вернется к этому древнему состоянию, снова став бедной кислородом и богатой метаном. Ученые также прогнозируют, что эта трансформация произойдет задолго до того, как вся поверхностная вода испарится из-за возросшего солнечного излучения. Так что наша планета может стать непригодной для жизни людей и большинства других сложных форм жизни намного быстрее, чем предполагалось ранее.
Трансформация атмосферы
Так почему же это должно произойти? Связано это с тем, что наше Солнце стареет, становясь ярче и горячее. Из-за этого постепенно будет усиливаться распад углекислого газа в нашей атмосфере, который критически необходим для фотосинтеза. Это в конечном итоге приведет к сокращению количества растений, производящих кислород, и, таким образом, положит конец жизни на Земле в ее привычном виде.
Исследователи прогнозируют падение уровня кислорода в миллион раз ниже сегодняшнего. Изменения будут происходить настолько стремительно по геологическим меркам, что у кислородозависимых организмов и целых экосистем, зависящих от аэробной жизни, не будет времени на адаптацию.
Несмотря на это, микробная жизнь, как ожидается, выживет. Земля будущего окажется под властью анаэробных организмов — бактерий и архей, которые чувствуют себя замечательно в бескислородной среде и в условиях экстремальных температур. Эти простейшие существовали задолго до ВКС, существуют сегодня и, вероятно, продолжат процветать после исчезновения кислорода.
Согласно прогнозу ученых, у нас в запасе примерно один миллиард лет — достаточно времени, чтобы найти новый дом для нашего вида (если человечество все еще будет существовать, конечно). Колонизация других планет, создание искусственных биосфер или даже поиск способов продлить пригодность Земли для жизни — все это вызовы, с которыми столкнется научное сообщество будущего.
Да, конец кислородной эпохи означает гибель для большинства форм жизни на Земле в том виде, в каком мы ее знаем. Однако это лишь продолжение истории постоянно меняющейся планеты, на которой уже неоднократно происходили массовые вымирания. Земля, непременно, выстоит, но продолжит свое существование во мраке Вселенной без нас.
В 2001 году писатель, футуролог и популяризатор науки Артур Кларк совершил "открытие", которое, как он думал, способно стать поворотным в истории человечества.
Скачав из интернета свежие снимки Марса, переданные орбитальным аппаратом NASA Mars Global Surveyor (MGS), 84-летний автор "Космической одиссеи" внимательно изучил их и пришел к неожиданному умозаключению: "На Марсе однозначно есть жизнь!"
Кларк был настолько взволнован, что поспешил организовать прием для друзей и журналистов. С горящими глазами он демонстрировал гостям черно-белые снимки марсианской поверхности, указывая на загадочные древовидные структуры, которые, по его словам, двигались и постоянно менялись в зависимости от сезона.
"Это растительность!" — уверял писатель, показывая фотографии за разные периоды.
А ведь темные ветвящиеся узоры действительно периодически меняли свой размер, словно марсианский лес, который засыпал зимой и распускался в весенне-летний период.
Обычно научно сообщество игнорирует подобные "открытия", но из-за глубокого уважения к Кларку комментарий все же был дан.
Итак, на самом деле великий фантаст наблюдал совершенно обычное для Красной планеты явление — сползание песчаных дюн. Темные "ветви" оказались следами, которые оставляли скатывающиеся по склонам небольшие валуны и песок, приводимые в движение в процессе сублимации* замороженного углекислого газа (сухого льда).
*Сублимация — переход вещества из твердого состояния сразу в газообразное.
С приходом марсианской весны поверхность прогревается, сухой лед испаряется и частицы грунта начинают движение. Массовое осыпание формирует характерные древовидные узоры — результат банальной эрозии, а не жизнедеятельности инопланетной флоры.
К концу жизни Кларк признал свою ошибку, но его "марсианские деревья" стали ярким примером того, что даже гениальный ум не застрахован от причуды мозга выдавать желаемое за действительное.
Мораль сей истории такова: зачастую самые захватывающие объяснения оказываются неверными.
На изображении отчетливо виден крупный валун на гребне песчаных дюн, переход между двумя различными геологическими структурами и удаленные возвышенности, находящиеся на расстоянии до 65 км.
Панорама Марса с улучшенной цветовой палитрой. (Источник: NASA/JPL-Caltech/ASU/MSSS)
Команда
NASA Perseverance использовала редкую возможность ясного неба
над поверхностью Марса, чтобы создать одно из наиболее детализированных
панорамных изображений за весь период миссии. Панорама собрана из 96
отдельных кадров, снятых в области, обозначенной научной группой как
«Фалбрин», пишетPhys.org.
Камера
Mastcam-Z марсохода Perseverance выполнила съемку 26 мая 2025 года,
на 1516-м соле своей миссии, стартовавшей в феврале 2021 года
внутри кратера Джезеро. Ровер достиг вершины этого кратера в конце
прошлого года. Версия панорамы с усиленными цветами демонстрирует
удивительное зрелище чистого голубого неба, хотя в действительности Марс
обладает характерным красноватым оттенком атмосферы.
Одной
из любопытных деталей, отмеченных учеными, стал крупный камень.
Он расположен на темной песчаной волне формы полумесяца справа от центра
мозаики, примерно в 4,4 м от марсохода. Геологи называют такие объекты
«плавающими камнями»: вероятно, они возникли в одном месте
и впоследствии оказались в другом. Причина перемещения остается
неизвестной — возможно, ее вызвали оползень, вода или ветер.
Панорама Марса в естественных цветах. (Источник: NASA/JPL-Caltech/ASU/MSSS)
Яркий
белый круг чуть левее центра вблизи нижнего края изображения — след
абразивного износа. Это 43-й камень, который Perseverance обработал
с момента посадки на Марс. Небольшой участок диаметром около 5 см
выполнен буровым устройством марсохода специально для изучения структуры
камня под верхним слоящимся пыльным покрытием, чтобы определить
целесообразность дальнейшего забора образцов породы в специальные
титановые пробирки миссии.
Справа
на краю панорамы отчетливо видны следы движения марсохода.
Приблизительно на дистанции 90 м они меняют направление влево, скрываясь
за пределами видимости на участке предыдущей геологической стоянки,
известной среди ученых как «Кенмор».
Почти
посередине картины, протянувшись горизонтально от одного края
к другому, проходит четкая линия перехода между светлыми и темными
породами. Здесь фиксируется граница («контакт») двух различных
геологических слоев. Более плоские и светлые участки, расположенные
ближе к марсоходу, характеризуются высоким содержанием минерала оливина,
тогда как дальние темные слои предположительно состоят из древних
глиноподобных минералов.
Одной из наиболее сильных сторон космического телескопа NASA "Джеймс Уэбб" является его способность "заглядывать" внутрь областей звездообразования, которые окутаны чрезвычайно плотными газовыми облаками, делающими их недоступными для наблюдений в обычные оптические телескопы.
Ярким примером исследования колыбели звезд является изображение области NGC 346, представляющей собой очень яркий и крупный регион активного звездообразования в Малом Магеллановом Облаке (ММО).
Галактика-соседка с сюрпризами
ММО — карликовая галактика-спутник Млечного Пути, находящаяся на расстоянии около 210 000 световых лет от нас. Эту галактику, расположенную в направлении созвездия Тукана, можно лицезреть невооруженным глазом из Южного полушария Земли и вблизи экватора, но с территории России ее, к сожалению, увидеть не получится.
Ключевая особенность этой галактики — низкое содержание тяжелых элементов по сравнению с Млечным Путем. Дело в том, что все элементы тяжелее водорода и гелия "выпекаются" в ядрах массивных звезд. Когда такие звезды завершают свой жизненный цикл и вспыхивают как сверхновые, они обогащают окружающее пространство новыми химическими элементами.
Космическая пыль состоит преимущественно из тяжелых элементов — кремния, кислорода и других, — поэтому ученые ожидали, что в ММО ее должен быть дефицит. Однако наблюдения "Джеймса Уэбб" показали иную картину.
В регионе NGC 346 сосредоточено огромное количество космической пыли, а значит в прошлом там происходили многочисленные вспышки сверхновых, которые не только локально насытили карликовую галактику тяжелыми элементами, но и дали толчок следующей волне звездообразования.
Кирпичики жизни в космосе
Еще более интригующей находкой стало обнаружение большого количества полициклических ароматических углеводородов (ПАУ) — сложных органических молекул, которые ученые часто называют "кирпичиками жизни". ПАУ играют важную роль в формировании более сложных органических структур и могут служить основой для зарождения жизни.
Яркие шестиконечные точки на изображении представляют собой протозвезды — светила на ранней стадии эволюции, все еще окутанные плотными газопылевыми оболочками. Согласно оценке астрономов, всего в этом регионе скрываются более 1 000 звездных объектов, большинство из которых протозвезды, продолжающие активно формироваться.
Открытие показывает, что карликовые галактики представляют собой динамично развивающиеся системы. По мере накопления тяжелых элементов и формирования новых поколений звезд они эволюционируют, постепенно становясь все более сложными структурами.
Возможно, именно из подобных карликовых галактик в далеком будущем могут "вырасти" массивные звездные системы, подобные нашему Млечному Пути. Правда, это может произойти только в том случае, если карликовая галактика будет изолирована, а не поглощена более крупной галактикой-соседкой.
Рыба-попугай представляет собой одно из самых удивительных семейств морских рыб, чья жизнедеятельность оказывает колоссальное влияние на формирование тропических экосистем. Семейство скаровых, к которому относятся эти рыбы, насчитывает около 90 видов, распространенных в теплых водах Тихого, Индийского и Атлантического океанов.
Характерной особенностью рыб-попугаев является их необычное строение ротового аппарата. Многочисленные мелкие зубы этих рыб срастаются в прочные пластины, образуя структуру, внешне напоминающую клюв попугая. Именно эта анатомическая особенность и дала название всему семейству.
Размеры представителей варьируются от относительно небольших видов длиной 30-40 сантиметров до настоящих гигантов, достигающих полутора метров и веса в несколько десятков килограммов.
Образ жизни рыбы-попугая тесно связан с коралловыми рифами, которые служат для них и домом, и источником пищи. Основу рациона составляют микроскопические водоросли, растущие на поверхности кораллов. Чтобы добраться до этой пищи, рыба использует свой мощный клюв для соскабливания и откусывания фрагментов коралловой породы. Этот процесс сопровождается характерным хрустящим звуком, который становится неотъемлемой частью акустического ландшафта рифа.
Переваривание пищи у рыб-попугаев происходит весьма необычным образом. После того как откушенные кусочки коралла попадают в пищеварительную систему, специальные глоточные зубы измельчают твердый карбонат кальция до состояния мелкого порошка. Питательные вещества из водорослей усваиваются организмом, а неперевариваемые частицы коралла выводятся наружу в виде чистого белого песка.
Масштабы этого процесса поражают воображение. Одна крупная особь способна производить сотни килограммов песка ежегодно. Некоторые исследования показывают, что до тонны. Именно деятельность рыб-попугаев является основным источником формирования песчаных пляжей и целых атоллов в тропических регионах. По различным оценкам, от 70 до 85 процентов песка на пляжах таких мест, как Мальдивы, Багамы или Гавайские острова, прошло через пищеварительную систему этих рыб.
Биология размножения рыб-попугаев демонстрирует еще одну удивительную адаптацию. Большинство видов являются последовательными гермафродитами, то есть способны изменять свой пол в течение жизни. Практически все особи рождаются самками и имеют довольно скромную окраску, обычно в серовато-коричневых тонах, что помогает им маскироваться среди кораллов. По мере взросления и в зависимости от социальной структуры группы, наиболее доминантная самка может трансформироваться в самца.
Этот процесс сопровождается кардинальными изменениями внешнего вида. Превратившись в самца, рыба приобретает яркую окраску с преобладанием синих, зеленых, оранжевых и розовых цветов. Различия между самками и самцами настолько разительны, что долгое время ученые описывали их как отдельные виды, не подозревая об их родственной связи.
Поведение рыб-попугаев в ночное время демонстрирует еще одну поразительную адаптацию. С наступлением темноты многие виды начинают выделять специальную слизь, постепенно окутывая себя прозрачным коконом. На формирование такого защитного укрытия требуется от тридцати минут до часа. Исследователи считают, что этот слизистый кокон выполняет несколько защитных функций: маскирует запах спящей рыбы от ночных хищников и служит барьером против мелких паразитов.
Экологическая роль рыб-попугаев в коралловых экосистемах трудно переоценить. Поедая водоросли с поверхности кораллов, они предотвращают зарастание рифов и способствуют здоровому росту коралловых полипов, что поддерживает баланс всей рифовой экосистемы и способствует ее устойчивости к различным стрессовым факторам.
Однако в настоящее время популяции рыб-попугаев сталкиваются с серьезными угрозами. Чрезмерный промысел, особенно направленный на крупных ярко окрашенных самцов, нарушает естественную структуру популяций и снижает их репродуктивный потенциал. Деградация коралловых рифов вследствие изменения климата, загрязнения и других антропогенных факторов лишает этих рыб основного источника пищи и среды обитания.
Понимание важности рыб-попугаев для морских экосистем привело к введению охранных мер во многих регионах. Например, в некоторых странах Карибского бассейна действуют ограничения или полные запреты на вылов этих рыб. Такие меры направлены не только на сохранение самих популяций, но и на поддержание здоровья коралловых рифов, от которых зависит благополучие целых островных государств и прибрежных сообществ.
Цветное изображение Венеры, полученное 5 июля 2007 года космическим аппаратом NASA MESSENGER, который был запущен 3 августа 2004 года для изучения Меркурия.
Поскольку Венера находится между орбитами Земли и Солнца, мы всегда видим ее на небе на относительно небольшом расстоянии от светила. Когда Венера находится по одну сторону от Солнца, то планета как бы следует за ним и становится более заметной во время заката на Земле. Однако каждые 584 дня Венера появляется по другую сторону от Солнца, и когда это происходит, то планета восходит утром до рассвета.
Древние греки и египтяне не знали этих астрономических деталей, поэтому они рассматривали Венеру как два разных небесных тела — утреннее и вечернее. Венеру, появляющуюся до восхода Солнца, греки называли Фосфором (др.-греч. Φωσφόρος — "несущий свет"), а Венеру, красующуюся на небосводе после захода Солнца, они называли Геспером (др.-греч. Ἕσπερος — "вечерний, западный").
Примечательно, что древние римляне знали, что перед ними один объект, но, переняв многое из греческой культуры, они не упустили возможность позаимствовать и отдельные определения для утренней и вечерней Венеры: Люцифер (лат. Lucifer — "светоносный") и Веспер (лат. Vesper — "вечерний") соответственно.
17 мая 1882 года астрономы стали свидетелями невероятного космического совпадения — во время полного солнечного затмения рядом с нашим светилом пролетала яркая комета семейства Крейца.
Комета X/1882 K1, позже получившая неофициальное название "Комета затмения", подошла к Солнцу на рекордно близкое расстояние — всего 450 000 километров от поверхности. Для сравнения: среднее расстояние от Земли до Луны составляет 384 400 километров. В ходе такого маневра ядро X/1882 K1 раскалилось до нескольких тысяч градусов.
Хвост "Кометы затмения" растянулся более чем на 100 миллионов километров — это две трети расстояния от Земли до Солнца! Комета стала настолько яркой, что ее можно было наблюдать невооруженным глазом даже днем.
Гигантские хвосты комет формируются под действием солнечного ветра и излучения. Когда комета приближается к Солнцу, ее ядро — смесь льда, пыли и камней (поэтому кометы нередко называют "грязными снежками") — начинает нагреваться. Лед сублимирует — сразу превращается в газ, минуя жидкую фазу. Солнечный ветер и световое давление уносят частицы газа и пыли прочь от Солнца, формируя характерный хвост, который всегда направлен в противоположную от звезды сторону.
Кометы семейства Крейца — особая группа комет, образовавшихся в результате разрушения гигантской кометы около тысячи лет назад. Названы в честь немецкого астронома Генриха Крейца, который установил связь между этими небесными телами, выдвинув теорию их общего происхождения. Все кометы семейства Крейца имеют схожие орбиты с периодом от 500 до 900 лет и регулярно "ныряют" к Солнцу на экстремально близкие расстояния.
На сегодняшний день известно более 2 000 комет семейства Крейца, большинство из которых было обнаружено космическим аппаратом NASA/ESA SOHO. Примечательно, что многие из этих комет настолько малы, что полностью испаряются при приближении к Солнцу.
Прародительница всех комет Крейца, вероятно, была одной из крупнейших комет Солнечной системы — ее ядро достигало десятков километров в диаметре. При распаде она породила целую "династию" комет, которые до сих пор напоминают нам об этом древнем космическом катаклизме.
В созвездии Цефея, на расстоянии около 550 световых лет от Земли, находится один из самых завораживающих объектов Млечного Пути — туманность Призрак (IC 63). Этот космический гигант медленно "тает" под воздействием мощного излучения близлежащей звезды, словно утренний туман, встречающий лучи восходящего Солнца.
Первое, что поражает в туманности Призрак — это ее удивительное сходство с мифическим фениксом. Золотисто-синие газовые облака образуют силуэт гигантской птицы с широко расправленными крыльями, застывшей в безмолвном полете через тьму Вселенной. Не менее впечатляющей особенностью этого космического создания является его колоссальный размер — около семи световых лет в поперечнике, что почти в 443 000 раз превышает расстояние от Земли до Солнца.
Призрачное свечение туманности обеспечивает звезда Гамма Кассиопеи, которая представляет собой чрезвычайно яркий бело-голубой гигант, удаленный примерно на три световых года от IC 63. Это светило в 19 раз массивнее и в 65 000 раз ярче Солнца!
Мощное ультрафиолетовое излучение звезды ионизирует атомы водорода в туманности, вынуждая их светиться красноватым цветом, в то время как частицы космической пыли рассеивают голубой свет. Вкупе это создает неповторимую цветовую палитру, наблюдаемую на изображении, которое было получено с помощью космического телескопа NASA/ESA "Хаббл".
Однако интенсивное излучение со стороны Гаммы Кассиопеи не только освещает газово-пылевое облако, но и буквально испаряет его, унося частицы материи в межзвездное пространство. Астрономы подсчитали, что если темп выдувания сохранится, что через несколько десятков тысяч лет — мгновение по космическим меркам — от туманности Призрак ничего не останется.
Туманность IC 63 — напоминание о мимолетности даже самых грандиозных космических явлений. Этот небесный призрак существует лишь благодаря хрупкому балансу между гравитацией, удерживающей газ и пыль вместе, и звездным ветром, стремящимся их рассеять. Каждый фотон, покидающий Гамму Кассиопеи и врезающийся в туманность Призрак, приближает момент, когда последние частицы IC 63 разлетятся по холодной пустоте межзвездного пространства.
Завораживающая фотография лунного кратера Аристарх, расположенного в северо-западной части видимой стороны спутника. Средний диаметр данного ударного образования составляет 40 километров, а наибольшая глубина — 3,15 километра. Центральный пик кратера возвышается на 300 метров.
Кратер был назван в честь Аристарха Самосского (~310 год до н. э. — ~230 год до н. э.), древнегреческого астронома, математика, философа и создателя гелиоцентрической системы мира.
Изображение, прикрепленное к посту, было получено 4 августа 2018 года действующим орбитальным аппаратом NASA Lunar Reconnaissance Orbiter (LRO).
Среди 274 известных спутников Сатурна Титан занимает особое место. Эта крупнейшая луна окольцованного газового гиганта превосходит по размерам планету Меркурий и является единственным спутником в Солнечной системе с плотной атмосферой и устойчивым круговоротом жидкости.
Средний диаметр Титана составляет 5 152 километра, что на 272 километра больше диаметра Меркурия (4 880 километров). Титан имеет очень низкую гравитацию — примерно 14% от земной. Следовательно, человек весом 70 килограммов на Титане будет весить всего 9,8 килограмма.
Титан был открыт 25 марта 1655 года голландским физиком, математиком и астрономом Христианом Гюйгенсом, но более трех веков мы практически ничего не знали об этом удивительном мире из-за его очень плотной атмосферы, надежно скрывающей поверхность от любознательных ученых. И лишь с развитием радиолокационных методов дистанционного зондирования и инфракрасной спектроскопии человечеству все же удалось заглянуть под оранжево-коричневую дымку этого загадочного мира.
Землеподобная атмосфера
Атмосфера Титана уникальна среди спутников Солнечной системы. Ее плотность у поверхности в 1,45 раза превышает земную, а давление составляет 147 кПа — эквивалентно погружению на глубину пять метров под водой на Земле. В составе атмосферы 98,4% азота, 1,4% метана и незначительные количества других газов. Интересно, что азот доминирует и в земной атмосфере, составляя 78% от ее объема.
За оранжево-коричневый цвет дымки отвечают сложные органические молекулы толины, синтезирующиеся под действием солнечного излучения и космических лучей. В огромном количестве толины создают чрезвычайно плотный смог, который препятствует прямому наблюдению поверхности в видимом свете.
Метановый цикл
На Титане функционирует полноценный гидрологический цикл, аналогичный земному водному, но основанный на метане и этане. Углеводородные дожди выпадают из метановых облаков, образуя реки, озера и моря жидких углеводородов, которые затем частично испаряются обратно в атмосферу, замыкая цикл. Крупнейшее море Кракена (лат. Kraken Mare) имеет площадь около 400 000 квадратных километров. Для сравнения: площадь Каспийского моря на Земле составляет 371 000 квадратных километров.
Температура на поверхности опускается до -180 градусов Цельсия — идеальные условия для существования метана в жидком состоянии. Времена года на Титане длятся по 7,5 земных лет, что обусловлено 29-летним периодом обращения Сатурна вокруг Солнца.
Дюны Шангри-Ла
Поверхность Титана поражает разнообразием ландшафтов. Темный экваториальный регион Шангри-Ла (лат. Shangri-La) покрыт дюнами, слепленными из органических частиц. Высота этих дюн, на формирование которых ушли миллионы и миллионы лет, достигает 100 метров, а их протяженность — сотни километров.
Именно в этом регионе 14 января 2005 года совершил посадку спускаемый модуль Европейского космического агентства "Гюйгенс" — первый в истории аппарат, успешно "приземлившийся" во внешней Солнечной системе. Об этом подробнее ЗДЕСЬ.
Подповерхностный океан
Под ледяной корой Титана, на глубине 55-80 километров, скрывается глобальный океан жидкой воды. Его глубина может достигать впечатляющих 300 километров; в нем больше воды, чем во всех озерах, морях и океанах Земли вместе взятых.
Несмотря на то, что подледный океан Титана изолирован от поверхности толстой ледяной корой, он все же представляет особый интерес для астробиологов, которые рассматривают сатурнианский спутник как потенциально обитаемый мир.
В 2028 году к Титану отправится миссия NASA Dragonfly, которая доставит на его поверхность восьмироторный дрон (винтокрыл) для изучения этого таинственного мира с высоты птичьего полета. Прибытие на место намечено на 2034 год. Основная задача Dragonfly — поиск признаков пребиотической химии и исследование условий для возможного существования жизни.
Среди 28 известных лун Урана особое внимание ученых привлекает Ариэль — достаточно массивный спутник, под ледяной поверхностью которого может скрываться глобальный океан жидкой воды.
Спутник Ариэль был открыт 24 октября 1851 года британским астрономом Уильямом Ласселом, но до исторического пролета зонда NASA "Вояджер-2" о нем практически ничего не было известно.
Далекий ледяной мир
24 января 1986 года космический аппарат "Вояджер-2" получил первые в истории детальные изображения Ариэля с расстояния 127 000 километров. Снимки открыли удивительный ледяной мир, покрытый темной пылью, испещренный гигантскими обрывами, горными хребтами и каньонами.
Ариэль занимает четвертое место по размеру среди спутников Урана. При среднем диаметре в 1 158 километров он почти в три раза меньше нашей Луны (средний диаметр 3 475 километров). Гравитация здесь настолько слабая, что 70-килограммовый человек весил бы всего около 1,9 килограмма.
Состав спутника представляет собой почти равную смесь водяного льда и силикатных пород. На поверхности видны кратеры разного возраста, но их сравнительно немного, что, определенно, указывает на относительно недавнюю геологическую активность.
Следы древней активности
Рельеф спутника Урана способен поведать историю бурного геологического прошлого. Например, система каньонов свидетельствует о мощных тектонических процессах. Некоторые из этих образований простираются на сотни километров и достигают глубины до 10 километров.
Кроме того, на поверхности были обнаружены признаки криовулканизма — извержений воды, аммиака, метана и других летучих веществ вместо магмы. Светлые полосы, вероятно, представляют собой застывшие потоки соленой воды, которая в разное время прорывалась через трещины в коре.
Приливные силы Урана разогревают недра Ариэля, а орбитальный резонанс с соседними спутниками Умбриэлем и Мирандой усиливает этот эффект. Исходя из имеющихся данных, внутренняя активность Ариэля значительно снизилась в сравнении с далеким прошлом, но это не означает, что она прекратилась вовсе. Другими словами, на спутнике все еще может сохраняться тектоническая и криовулканическая активности.
В 2023 году, пересматривая архивные данные "Вояджера-2", команда исследователей обнаружила, что Ариэль и/или его сосед Миранда загрязняют окружающее космическое пространство мелкими частицами — вероятно, крупицами льда и пыли. Возможное объяснение заключается в том, что один или оба спутника являются обладателями подповерхностных океанов, которые имеют временный или постоянный доступ к поверхности.
Напомню, что подповерхностные океаны спутников газовых гигантов — одно из наиболее перспективных мест для поиска внеземной жизни в Солнечной системе.
Миссии будущего
Система Урана остается одной из наименее изученных областей Солнечной системы. "Вояджер-2", оснащенный примитивными по современным меркам инструментами, провел возле планеты всего несколько дней, собрав лишь базовую информацию о ней и ее спутниках. Прошло почти 40 лет, но человечество больше не отправляло аппараты к этому загадочному миру.
Однако в обозримом будущем ситуация может измениться, если получит финансирование миссия NASA Uranus Orbiter and Probe (UOP), запуск которой намечен на начало 2030-х годов.
Если все пойдет по плану, то благодаря серии гравитационных маневров зонд UOP достигнет системы Урана к 2044 году и приступит к детальному изучению планеты, ее колец и спутников.
Особое внимание будет уделено лунам Ариэль и Миранда. Современные приборы смогут обнаружить гейзеры, проанализировать состав выбрасываемого материала и, если подповерхностные океаны действительно существуют, то установить их потенциальную пригодность для зарождения и поддержания жизни.
Замечательная наука археология. Благодаря археологам мы узнаём как жили люди в прошлом. Мы учимся у них и восхищаемся предметами искусства созданными древними мастерами. В этом ролике представлены пять удивительных археологических находок сделанных не так давно...
Сколько было цивилизаций на Земле до нас? Что оставили они после себя? Лишь немногочисленные артефакты служат свидетельством их существования. Сегодня мы расскажем о некоторых из них...
Перед вами изображение поверхности Титана, крупнейшего спутника Сатурна, которое было получено 14 января 2005 года с высоты около 70 километров спускаемым аппаратом Европейского космического агентства (ESA) "Гюйгенс".
В тот момент человечество впервые в истории пыталось осуществить посадку на поверхность небесного тела во внешней Солнечной системе.
"Гюйгенс" был доставлен в систему Сатурна на борту зонда NASA "Кассини", преодолев более миллиарда километров, чтобы затем погрузиться в таинственную атмосферу Титана — настолько плотную и насыщенную органическими соединениями, что она полностью скрывала поверхность сатурнианского спутника от телескопических наблюдений с Земли. Спуск на парашютах сквозь эту густую оранжевую дымку занял 2 часа 27 минут и 50 секунд, прежде чем аппарат достиг поверхности в регионе, позднее названном "Ксанаду" — в честь райского места, описанного в поэме Сэмюэля Тейлора Кольриджа "Кубла-хан".
Атмосфера Титана преподнесла ученым немало загадок. В верхних слоях (около 500 километров над поверхностью) "Гюйгенс" зафиксировал неожиданно высокие температуры — от -10 до -20 градусов Цельсия. Это поразительно тепло для мира, расположенного в десять раз дальше от Солнца, чем Земля. Одна из выдвинутых гипотез предполагает, что такой относительный "комфорт" обеспечивается гравитационным влиянием Сатурна, вызывающим приливный нагрев. Однако детали этого механизма пока остаются без объяснений.
По мере снижения температура начала резко падать. На высоте 44 километра термометры "Гюйгенса" показали уже -203 градуса. Однако к моменту посадки окружающая среда оказалась "прогретой" до -180 градусов. Этот температурный разброс остается одной из главных загадок Титана.
Но не только температурные аномалии удивили ученых. Планируя миссию, специалисты ожидали некоторую ветровую активность, но реальность превзошла все прогнозы. На высоте 120 километров "Гюйгенс" попал в мощный воздушный поток, движущийся со скоростью 430 километров в час. Из-за этого аппарат был отброшен на несколько километров на восток от изначально запланированного места посадки.
После успешной посадки "Гюйгенс" проработал 90 минут, передав первые в истории изображения поверхности Титана крупным планом, подробные данные о составе атмосферы и обнаружил свидетельства эрозионных процессов. Анализ собранных данных показал, что поверхность в районе "Ксанаду" состоит из водяного льда и углеводородных соединений, напоминая по консистенции влажный песок или глину.
Эти открытия, вкупе с данными орбитального аппарата "Кассини", позволили создать комплексную картину Титана — мира, удивительно похожего на древнюю Землю, но с принципиально иной химией. Кроме того, собранные данные активно используются при планировании миссии NASA Dragonfly, в рамках которой в 2028 году на Титан будет отправлен восьмироторный дрон.
Первой взорвалась V462 Lupi 12 июня в созвездии Волка, а вторая 25 июня V572 Velorum в созвездии Паруса. Но примечательно не это, а то, что они обе относятся событиям называемым взрыв "классической новой" и они достигли максимальной яркости одновременно. Предыдущее подобное событие было в 1936, году, взрыв V630 Sgr и V368 Aql, но они максимальной светимости достигли в разное время.
Классические новые звезды– это класс двойных звездных систем, состоящих из белого карлика (звездного остатка с массой Солнца, но размером с Землю) и более крупной звезды на близкой орбите вокруг белого карлика. Газ падает с большой звезды на белого карлика, и когда на белом карлике скапливается достаточное количество газа, происходит взрыв. В нашей галактике происходит около 50 взрывов в год, самые яркие из которых астрономы всего мира наблюдают на ночном небе.
Схематичное изображение мест, на небосводе, где их можно наблюдать. Увы, лучше всего их наблюдать с Южного полушария.
Возьмите в руки любой материальный предмет, а точнее - правильнее будет сказать - предмет из вещества. Онсостоит из атомов. Атомы объединены в некоторые сложные конструкции, которые могут быть закономерными, а могут и не очень. Но все их объединяет одно. Если это ощущаемое материальное тело, тоатомы в его составе объединены друг с другом и удерживаются рядом друг с другом какой-то волшебной силой.
Взаимодействие красиво
И тут очень важное посмотреть мой ролик по теме, где я доходчиво и интересно всё разъясняю. Ещё и под дождик попал, пока снимал. Раньше выкладывал ролики прямо в текст материала, но сейчас у некоторых проблемы с YouTube - поэтому, добро пожаловать по ссылке!
Конечно же, проще всего тут обозначить, что есть некоторая особая сила, которая удерживает атомы рядом. Ещё есть сила, которая не даёт атомами приблизиться невероятно близко друг к другу, а потому все они находятся в состоянии идеального баланса между притяжением и отталкиванием. Опустим сейчас проблему отталкивания. Что с притяжением?
Примерно так
Если заглядывать чуть глубже, чем это подразумевает описание "особая сила", тоу притяжения есть, как минимум, две причины.Это гравитационное взаимодействие, которое есть у любых массивных тел (тел обладающих массой) и электростатическое взаимодействие.
Гравитационное взаимодействие в атоме
Первое тут можно опустить в виду того, чточасть гравитационного взаимодействия в притяжение практически не ощущаема. Прикиньте сами на бумажке, учитывая массу взаимодействующих друг с другом частичек. Это сотые доли и, наверное, тысячные доли от того, что генерирует электростатическое взаимодействие. Да и про гравитацию я уже так много раз рассказывал на канале, что заново описывать механизм не имеет никакого смысла.
Гравитация Эйнштейна
Да, между частицами всё работает также. Это материальные тела и у большинства из них есть масса. Они также притягиваются гравитационно. И современная физика описывает такое поведение,как реакция тела на искажение пространства-времени рядом с массивными телами.
Когда массивный объект оказывается рядом с таким искажением в пространстве, то происходит то, что мы воспринимаем, как притяжение между телами. Эта логика очень поверхностная и никаких воронок в пространстве, в общем-то, нет. Но для создания общей картины этой информации вполне достаточно.
Тут же я отмечу, что теорий гравитации существует огромное количество. Их не пересчитать даже по пальцам рук. Не хватит пальцев. Но наиболее актуальной по множеству причин сегодня считается Эйнштейновская гравитация. Ученые регулярно находят подтверждения её актуальности. Например, не так давно обнаружили гравитационные волны. Вот только сама идея всё равно часто оспаривается.
Природа электростатики
Вторая сила, которая и делает основной вклад в процесс удержания атомов рядом друг с другом - это электростатическая сила. Детально мы её ещё не обсуждали.
Логика простая - положительное ядро атома из протонов и нейтронов перехватывает чужие отрицательные электроны. Образуется взаимодействие и протоны одного атома начинают притягивать электроны другого. Вот и вся песня.
И тут, в общем-то, тоже можно было сказать, чтоесть такой закон Кулона, который описывает притяжение между частицами и формализует электростатическое взаимодействие. Но согласитесь, этого явно маловато для погружения в самую суть вопроса.
Закон Кулона
Проблема в том, что электростатическая сила чаще всего приводится просто как факт. Она есть и всё тут. И школьно-институтская (прикладная) физика тоже лезет значительно реже. Но если есть сила, то есть и причина... Ну и... Конечно же это ещё одно "белое пятно" в современной физике. Нет, я не ругаю теорию и не критикую. Просто если вы постараетесь найти ответ на вопрос как работает электростатическое взаимодействие, то увидите, чтопрямого однозначного ответа нет. История примерно как с гравитацией. Впрочем, есть разные теории, которые мы сейчас и обсудим.
В мире физики одно и то же явление часто можно описать с помощью разных моделей - от простых и интуитивных до невероятно сложных. И каждый уровень точности раскрывает новую глубину понимания. Главное при этом - не путать эти модели между собой, ведь каждая из них работает в своих пределах и по своим правилам.
В нашем случае можно выделить три таких модели. Конечно же, на самом деле их значительно больше, но эти самые "академические".
Действие на расстоянии
Эта идея пришла к нам ещё из эпохи Ньютона, который объяснял гравитацию так: одно тело воздействует на другое просто потому, что они существуют и находятся на определённом расстоянии друг от друга. Причём сила сразу же «узнаёт», где находится второе тело - без каких-либо промежуточных механизмов.
Оно просто есть
Такой подход не требует дополнительных объяснений. Как говорил сам Ньютон -«hypotheses non fingo»(я не измышляю гипотез). В рамках этой модели взаимодействие кажется мгновенным и не нуждается в уточнениях о том, как именно сила передаётся. Перевожу на русский - это примерно как я отметил вначале: она просто почему-то есть. Этакаясугубо инженерная физика.
Поле: сила, у которой есть носитель
С развитием науки стало ясно, что простого «действия на расстоянии» не хватает, особенно когда речь идёт о движущихся и ускоряющихся частицах. Тогда появилась идея поля.
Хороших картинок поля, увы, нет
Поле- это уже самостоятельная сущность, которая существует в пространстве и подчиняется своим законам. Когда заряды ускоряются, поле начинает «жить своей жизнью» и становится посредником, передающим силы между частицами. Например, в электромагнитном взаимодействии именно электромагнитное поле отвечает за передачу силы от одного заряда к другому. Если заряды покоятся или движутся равномерно, поле просто «маскируется», и картина сводится к привычному действию на расстоянии.
Дальше много вопросов относительно самого взаимодействия. Тут есть разные взгляды на вопрос. Самый простой для понимания - самизаряды и есть проявление поля.Они связаны друг с другом как невидимой тканью и представляют собой колебания в ней. Если эти колебания оказываются на некотором подходящим расстоянии, то они начинают притягиваться или отталкиваться. Поведение поля мы воспринимаем как притяжение.
Квантовое поле
Современная физика пошла ещё дальше и описывает взаимодействияс помощью квантовых полей. В квантовой электродинамике притяжение между электроном и протоном объясняется обменом квантами электромагнитного поля - фотонами.
Обменный механизм
Это уже не просто непрерывное классическое поле, а система частиц-переносчиков взаимодействия, которая подчиняется законам квантовой механики. Такая модель позволяет объяснять эффекты, которые классическая теория не могла описать - например, почему атомы излучают свет. Электрон, отдавая фотон протону, при этом образует что-то типа связки. Тут крайне сложно пытаться найти материальные аналогии. Можете представить себе что-то типа водоворота, где потоки воды - это виртуальные обменные фотоны, а какие-то упавшие в воронку объекты - притягивающиеся частицы.
Опа, и на другой стороне
Впрочем, есть ещё один интересный взгляд на проблему - частицы могут притягиваться по одной простой причине. Вероятность их расположения рядом вдруг оказалась максимальной. По логике этого подхода всё работает примерно как прохождение непреодолимого квантового барьера в туннельном эффекте.
Почему важно различать эти модели?
Каждая из моделей подходит для своего уровня задач. Для грубых оценок сойдёт действие на расстоянии. Когда нужно учитывать ускорения и излучение - лучше перейти к полям. А если вы хотите понять тонкие эффекты в микромире - без квантовой электродинамики не обойтись.
Какая модель правильная? Прямого ответа нет. Будет ли физика предлагать новые модели? Скорее всего да!
Возможно вы уже читали эту историю, но пусть она будет и на этом сайте, чтобы не пропала. Цикл «химических историй» познавательный, годный, рассказывает про химическую промышленность, раскрывает мифы и заблуждения про «химию» и приправлено всё моим своеобразным юмором. Погнали!
Посчастливилось мне работать на одном контрактном химическом производстве типа НПО (научно-производственное объединение), работал я там буквой Н, отвечая за «науку», разработку и анализ.
Вся работа отдела разработки выглядела однотипно: приходит в НПО мужик с улицы контрагент, говорит манагеру, мол так и так, надо сварить вот эту химию (у нас были компаунды и ГСМ, тащмайор) и всучивает бутылку/баклажку с чем-то отвратительным. Манагер по инструкции рассказывает, что надо будет провести реверс-инжиниринг (обратную разработку — лабораторное исследование состава). На моей практике это нужно было примерно в 20% случаев, обычно достаточно открыть две-три советских книжки-справочника, по поставленным задачам выбрать из разработанных в Союзе, скорректировать компоненты, которые уже не производятся после развала производственных цепочек, и продукт уже готов. Затем контрагента-заказчика, по скрипту манагер отводил на экскурсию в самую чистую, лишенную даже намёка на коммерческую тайну, часть производства, где для понта выставлены редко используемые, но блестящие испарители, колонны и приборы, которые завораживали заказчика, как большая грудь подростка, и он был согласен почти на любую цену НИОКР (научно-исследовательской и конструкторской работы). Там и обговаривались условия (к месту реальной работы никого бы на пушечный выстрел не подпустили).
Как правило, такие разработки нужны были предприятиям машиностроения при заменах дорогих импортных химических расходников. Очень распространённая практика, у простых импортных станков часто именно расходники, а не машины, давали бОльшую часть прибыли за бугор капиталистам, по типу чернил для струйных принтеров с ценами выше принтера. В серийный выпуск после разработки наши химикалии уходили не часто, даже если наш продукт получался годным и дешёвым. Далеко не каждый заказчик импортозамещался нашим продуктом на полную силу, и всё равно продолжали покупать импортное, боясь юридического слёта гарантии станков (при использовании сторонних расходников). Крутые станки, центры и линии, кстати, напичканы всякими кондуктометрами и вискозиметрами, вообще физически отказываются работать на сторонних расходниках, как феррари на палёном бензине, но мы и это обходили. Много наших разработок не шли в серию из-за объективной цены малых серий и географических факторов (ну не растут кокосы в РФ и дешевого технического кокосового масла не найти). Оборонке, напротив, было всё равно на цены, ей важно выполнение задачи и сроки - самые вменяемые контрагенты.
Но раз в год обязательно приходил чудак контрагент с банками WD-40 (в случае WD-40 почти всегда- армянин), она же вд-шка, она же жидкость для съёма заржавевших деталей и пьяных механиков.
Закаузчик WD-40 говорил тихо, как-будто нашел клад: «надо посмотреть что там в составе, сделать анализ и эээ давай договоримся, тема очень хорошая». Обычно мы отказывались от вэдэхи, но один заказчик был крайне вежлив, и мы таки согласились принять предоплату за НИОКР и устроить ему самую дорогую в его жизни лекцию по WD-40.
Кто не особо в курсе, что такое WD-40 — проникающая смазка. Проникает в заклинившее соединение и смазывает его.
По легенде, создатель вэдэшки Норманн Ларсен получил заказ на разработку от космического агентства на антикоррозийную защиту ракет, и с 40-ой попытки создал крутой состав. Причём состав получился настолько крутой, что тщательно охранялся вместе с технологией производства, никогда не был оцифрован, и хранится на пожухлом листочке в сейфе. Сразу скажу, что смазкой (именно grease) в российской терминологии она не считается. Первоначальное предназначение вдшки— проникающий состав. Ну то есть очень подвижная и невязкая жидкость, проникающая в тонкие щели заклинивших соединений, смазывающая и способствующая разборки соединения. Основной инструмент механика или демонтажника, наряду с ломом. По той же легенде антикоррозионное действие заключалось в том, что смазка проникала в щели и царапины на поверхности тонкостенных баков с жидким кислородом ракет Atlas, вытесняла из щелей воду и предотвращала обледенение на них (жидкий кислород минус 220 °С как ни как)
первоначальный продукт
Но кроме ракет, всё остальное ВД-шка плохо смазывает и хреновенько защищает от коррозии.
Название WD-40 образовано от Water Displacement (вытеснение воды) само говорит об этом, «40» - по легенде число попыток создания состава. Сразу скажу, что 40 для такого продукта — много. У меня антирекорд разработки - 30, и то из-за ряда ошибок. В химической промышленности так и принято называть продукты в виде слово-число, бренд-индекс. Типа «Мегаклей-11». Число после бренда обычно и есть, тупо номер опытного образца из лабжурнала. Ну или какая-нибудь ерунда по ГОСТу типа «Полиэтилен ПВД 115 03-070». Или просто ничего не значащий номер, как у растворителя №646. Так что «40» могло значить что угодно.
Фирма Ларсена «Рокет кемикал» (офигенный нейминг, завидую) сделала вот такую «ракетную» легенду по происхождению WD-40, может даже правдивую, несмотря на нестыковки в датах, но мировой успех вд-шки был обусловлен далеко не её составом.
Немного отвлечёмся. Самые частые вопросы мне, как к химику от нехимиков это: «посоветуй что от ржавчины», «чем можно смыть то-то». Ну и моими самыми частыми ответами являются соответственно: «болгарка с зачистным кругом» и «порошок с губкой».
К химии многие люди относятся как к магии, к фокусам, и всегда надеятся обмануть, хакнуть реальность и законы физики, взмахнуть волшебной химической палочкой. Справедливости ради, часто это и получается с помощью химии, но почти всегда это дороже других методов. Желание иметь «химию», которая за раз и сразу решит все проблемы - это не русский менталитет, это присуще всем народам.
В СССР у каждого мужика для смазывающих целей была в загашнике расхищенная социалистическая смазка типа «солидол» и баночка с отработкой масла, для прикипевших болтов. А вот у американцев с этим было туго. Нефтепродукты были в 50-х годах несколько с другим ассортиментом и доступом, нежели в СССР. В США были популярны ряд токсичных ГСМ (бариевые смазки и продукты из касторового масла), они качественные, но были доступны не всем. Были продукты и безопасные для частного применения крайне разнились по качеству от штата к штату, а литолы ещё не набрали популярность. И рядовому амеру очень не хватало чего-нибудь под рукой, смазочного, универсального, неядовитого, простого в применении, не грязеобразующего и доступного в свободной продаже. Одно средство для всего.
Как вы догадались, эту нишу крайне удачно заняла WD-40.
Создатель WD-40 гениально провёл рекламную компанию, у продукта на старте была «суперсекретная формула», была легенда о «космическом» применении в ракетах, продажи пришлись на пик популяризации в США космоса. Да и фирма называлась Rocket Chemical Company, что очень способствовало популярности.
Маркетологи выдумывали всё новые и новые места, где можно применить вдшку для сотен бытовых мелочных задач: от удаления птичьего помёта до антизапотевающего покрытия. И несмотря на то, что смазка была слабая, все бытовые и непрофильные задачи вполне выполняла. Плюс WD-40 была малотоксичная, в отличии от нефте-касторовых ГСМ того времени. И вот таким образом Ларсен превратился в мультимиллионера.
охраняемая «секретная» формула
А «Секретная формула WD-40» после смерти Ларсена стала местным шоу и достопримечательностью. Исполнительный директор признавался в интервью, что именно интрига с «секретной формулой», а не сама формула, сделала весь успех. Но всё равно многие до сих пор считают наоборот.
Ну и пусть считают, наш заказчик тоже ждал от нас эту секретную формулу.
Мистер Норманн Ларсен не раскрывал состав WD-40, но в обязательном для США MSDS (паспорте безопасности) указано:
50 % — растворитель уайт-спирит;
25 % — вытеснитель углекислый газ;
15 % — минеральное масло (точный состав является коммерческой тайной);
10 % — инертные ингредиенты (точный состав является коммерческой тайной).
И как узнать точнее эти ингридиенты?
Есть такой термин- обратная разработка (reverse-engineering), означающий в широком смысле: разобрать и понять как устроено. В машиностроении и микроэлектронике это целая отрасль на грани с промышленным шпионажем. Тысячи людей задействованы в охоте за схемами и чертежами, каждая айтишная фирма мечтает об исходном коде конкурентов, страсти и интриги, настоящие шпионские скандалы.
Сложнейшие технические задачи решаются, чтобы воспроизвести технологии конкурентов. Даже конструкции некоторых чипов заранее делаются с расчётом на конкурентный реверс-инжиниринг, например, чтобы нельзя было их просветить рентгеном, не разрушив.
А в химической промышленности реверс-инжиниринг рутинное дело.
Секретных формул для химиков нет!
Любую сложную смесь веществ можно разделить на составляющие компоненты, на отдельные вещества и узнать химическую формулу и структуру каждого. Есть разные методы разделения смесей на компоненты — физические (перегонка, перекристаллизация), химические, но хроматография самая популярная - это метод, основанный на разной сорбции разных соединений на пористых носителях. Звучит сложно, но хроматография заслуживает отдельного поста.
Состав WD-40 я знал уже давно, но т.к. с заказчика-армянина мы стрясли кучу денег за реверс-инжиниринг, то ради приличия (и совести) мы анализы всё-таки провели. Заказали образцы WD-40: оригиналы из США, пару промышленных аналогов и просто для наглядности самые разные поддельные WD-40 из ближайших хозмагазинов.
Все образцы разных ВДшек в лаборатории нашего НПО мы разделили физическими методами (вакуум-перегонкой и хроматографией) на отдельные компоненты и проанализировали каждый компонент. Газ для баллончиков у оригинала -это углекислый газ, у подделок - пропан с примесями. Растворитель — уайт-спирит, в оригинале оказался в смеси с пиндосским газолином, мы подогнали для нашего аналога смесь нашинских уайтспирита и петролейного эфира (бензин-калоша) — получилось один в один. Минеральное масло - мы подобрали аналог по вязкости -трансформаторное гидрокрекинга с Ангарского НПЗ. В масле оригинальной вэдэхи была небольшая примесь эфиров — скорее всего касторовое масло или животный жир, обеспечивающие смазывающие свойства, мы вместо этого добавили эфиры 12-оксистеариновой кислоты (потому что были под рукой) ну и самую вкусную отдушку (потому что можем).
А самый секретный инертный компонент был отправлен в соседний НИИ через дорогу. Ради приличия - у нас же НИОКР в предоплату. В НИИ был снят спектр ЯМР (ядерного магнитного резонанса на ядрах H1, C13 и изотопе F19). Это такой метод анализа как томограф, реально томограф, только для молекул, позволяет определить структурную формулу любого вещества в два клика.
Ну это мои коллеги не любят возиться со спектрами и в два клика сразу получают расшифровку, а я люблю расшифровку спектра ЯМР карандашом - получается интересно, как судоку или пасьянс. Поэтому у всех химиков «секретные формулы» вызывают только улыбку.
Собственно, из-за метода ЯМР-спектроскопии на фармацевтических компаниях по 2 душа (до и после смены), и совершенно параноидальные меры безопасности, чтобы никто из сотрудников, специально не унёс миллиграмм субстанции на коже и не осчастливил конкурентов раскрытием структуры и более ранним выходом продукта на рынок с миллиардным экономическим эффектом.
Естественно, «суперсекретным инертным компонентом WD-40» оказались перфторуглеводороды (фторуглероды). Это как углеводороды, только вместо атомов водорода атомы фтора. Очень занимательные соединения, помимо того, что низкой вязкостью и поверхностными свойствами обеспечивают WD-40 ту самую проникающюю способность в заклинившие механизмы, фторуглероды еще могут растворять огромное количество газов, даже можно дышать в этих жидкостях, из них до сих пор пытаются сделать полноценную синтетическую кровь.
Пока мы всё равно зависим от банков крови, но в аптеках можете найти кровезаменитель «перфторан» — это именно фторуглеродный препарат, спасший жизни сотням военнослужащих СССР в 80-х годах.
GIF
как углеводороды, но вместо атомов водорода атомы фтора
Сами по себе эти вещества инертны и негорючи, нетоксичны, но вот их производство ооочень вредное, особенно для зубов. В РФ их производят под Пермью, привет пермским стоматологам.
Так вот, мы сварили пробную партию нашей ВД-шки именно с пермскими перфторалканами. По лабораторным анализам наша вэдэшка получилась как оригинал, вэдэшэчку расфасовали, наклеили на тару этикетки от заказчика. На этикетках было не WD-40, и даже не близко, если что, фальсификат наше НПО никогда не делало.
В лаборатории продемонстрировали заказчику проникающую способность наравне с оригинальной WD-40: наша разработка и оригинальное детище мистера Ларсена на порядки превосходили прочие подделки по проникающим свойствам. Ура, секретная формула официально была разгадана.
Сейчас на рынке в РФ, да и в мире, думаю, больше 80 % подделок знаменитой WD-40 разной степени ответственности и опасности (и даже без перфторуглеводородов). Клонов -совсем тьма. Спрос большой только в США, т.к. универсальность WD-40 никому сейчас не нужна, тем более под брендами в РФ типа V-V-40, мимикрирующими под оригинал, или например «жидкий ключ». Вэдэшка нашего НПО, несмотря на почти точное соответствие по свойствам и составу оргинальной WD-40, на условиях небольших партий контрактного производства, оказалась чуть ли не вдвое дороже подделок. C коммерческой точки зрения продукт был посредственным. И с этими грустными словами пробная партия была торжественно вручена армянину.
Мы искренне пожелали ему большой удачи в продажах, а он, кажется, понял, почему мы так долго отказывались от этой НИОКР.
У нас эта эпопея разработки заняла месяц (заранее я знал примерный состав). У заказчика продажа пробной партии заняла полгода, но этому предпринимателю повезло свой аналог загнать "в ноль" по какому-то тендеру, принести нам бутылку коньяка (жуть палёная) и больше мы никогда не виделись.
Успех WD-40 не повторить. Мультимиллионером на универсальной смазке уже никому не стать. Спрос был обусловлен спецификой смазочных материалов в США в то время и местным законодательством. И удачей.
Универсальная бытовая вдшка нужна была в определённом рыночной нише в определённое время, и если не она, так другая смазка заняла бы её место.
«Секретная формула WD-40» -потрясающий рекламный ход, но с развитием хроматографии, масс-спектрометрии и спектроскопии ЯМР, все секретные формулы ушли в прошлое. Где-то это даже грустно.
Аналог в СССР был под наименованием «Унисма-1», но при отсутствии рекламы про него никто наверно и не слышал. Сейчас в РФ проникающих смазок на полках строймагов тьма (предполагаю, что все хотят повторить успех WD-40), есть не только подделки, но и очень крутые промышленные пожаробезопасные продукты на галогенводородных растворителях. В любом случае, WD-40 - эталонный бренд и история успеха. Сейчас эта американская фирма выпускает дополнительно ещё с десяток других продуктов под этим брэндом. Ничего сильно крутого (СОЖи, моющие средства и похожее), но прикольно, что по негласным правилам химического нейминга другие продукты должны называться WD-41, WD-42, WD-43 и т.д. Но они всё равно идут с гордым именем WD-40 одним брэндом.
А кому интересно, рекомендую на досуге на официальном сайте WD-40 ознакомиться с брендом и историей компании и увидеть, как сбылась самая настоящая «американская мечта» у химического продукта, ставшего из скромного смазочного материала - суперзвездой.
