2015 год подходит к концу, и мы имеем законное право пересмотреть крупнейшие события научного мира в этом году. Впрочем, это необязательно будут важнейшие научные разработки 2015 года, а скорее те, которые породили шумиху и привлекли внимание публики. И, конечно же, нисколечко не умаляем важности тех событий, которые в этот короткий список не попали. О них мы говорили и еще поговорим.
На Марсе нашли воду
Существование воды на Марсе обсуждалось десятилетиями. Чем больше мы изучали Красную планету, тем более очевидным становилось, что когда-то Марс был процветающей планетой с атмосферой, жидкой водой и, возможно, жизнью. Давно известно, что на Марсе сохраняется лед и водяной пар, но присутствие жидкой воды подтвердилось только в этом году.
В октябре 2015 года NASA объявило, что команда MRO обнаружила свидетельства того, что жидкая вода до сих пор присутствует на Красной планете. И хотя ученые не до конца понимают источники этой воды, они знают, что она стекает по стенкам каньонов и кратеров во время теплых летних месяцев Марса.
Конечно, это открытие подлило масла в огонь нашей заинтересованности в поиске жизни на Марсе. До этого мы довольствовались идеей того, что когда-то Марс, возможно, действительно хранил жизнь, миллионы или миллиарды лет назад. А теперь мы, хотя пока и не можем проверить напрямую, питаем надежду, что жизнь до сих пор гнездится на Красной планете.
Тем не менее процесс анализа новых источников воды (которые имеют скользкое название «recurring slope lineae», буквально «повторяющиеся наклонные линии») будет медленным и методичным. Существует опасение, что микробы с Земли могут заразить эту воды, поэтому марсоход «Кьюриосити» вряд ли будет анализировать потоки воды, даже если найдет их. Новая и вместе с тем старая и хорошо забытая задача, с которой столкнулись исследователи космоса, лежит в разработке космического аппарата, избавленного от микробов, для дальнейших исследований.
Проект «Ноев ковчег»
Несмотря на громкое имя, проект «Ноев ковчег» не заключается в сборе примеров всех животных на Земле — только их ДНК. Ученые МГУ хотят построить самый большой репозиторий ДНК в истории и планируют хранить генетический материал каждого типа существа на планете.
После того как о проекте было заявлено в конце 2014 года, началась работа по первой фазе в 2015 году, с надеждой, что весь проект будет завершен к 2018 году. Один только первый этап, по оценкам, обойдется в 19 миллионов долларов, но это не проблема, поскольку «Ноев ковчег» получил крупнейший научный грант от российского правительства — порядка 194 миллиона долларов.
Хотя этот проект будет крупнейшим в своем роде, существуют и другие подобные программы. Millennium Seed Bank — крупная программа по сохранению, Frozen Ark Project в Великобритании тоже хранит ДНК видов под угрозой исчезновения. В Вашингтоне, округ Колумбия, Национальный музей естественной истории в настоящее время хранит крупнейший биорепозиторий в мире, насчитывающий 4,2 миллиона образцов.
Работа над установкой «Ноева ковчега» началась, к моменту окончания площадь ее будет измеряться почти в 430 кв. км. Клеточный материал будет храниться в заморозке и, возможно, использоваться в будущем для возвращения вымерших видов к жизни.
«Новые горизонты»
До недавнего времени у нас было весьма ограниченное представление о Плутоне, рыжеволосом пасынке Солнечной системы. Наши изображения карликовой планеты предоставляли больше вопросов, нежели ответов, и умоляли повысить их качество. В июле 2015 года мы, наконец, получили, что хотели, когда космический зонд «Новые горизонты» осуществил облет Плутона и отправил нам невероятные высококачественные снимки карликовой планеты, которые показали ее совершенно по-новому.
Снимки «Новых горизонтов» обеспечили нам сокровищницы с информацией о географических особенностях Плутона: длинные горные хребты, равнина в форме сердца Спутник Планум, текущий по равнинам Плутона лед и многое другое. Мы также получили возможность бросить близкий взгляд на крупнейшую луну Плутона Харон.
Успех «Новых горизонтов» прошел долгую кузню. Зонд был запущен в 2006 году и сделал облет вокруг Юпитера в 2007 году. Это не только разогнало космический аппарат с помощью гравитации гиганта, но и позволило проверить бортовые инструменты зонда.
После этого, космический аппарат был погружен в спячку и проспал 5 миллиардов километров, пока не достиг Плутона к началу 2015 году. Теперь, когда его облет карликовой планеты завершен, «Новые горизонты» движется к объекту в поясе Койпера, на который мы сможем взглянуть уже в 2019 году.
Открытие Homo naledi
Родословная человека пока не раскрыта в полной степени, но мы узнаем о ней все больше и больше с течением времени. И в этом году тоже узнали, когда обнаружили Homo naledi, недавно описанный вымерший вид гоминид, который, как считают ученые, был членом рода Homo. Homo naledi был обнаружен в сети известняковых пещер в Южной Африке, известных как «Колыбель человечества».
Это открытие было сделано на самом деле в 2013 году, когда несколько любителей спелеологии наткнулись на окаменелости. После обширного поиска было восстановлено 1550 скелетных частей, принадлежащих по крайней мере 15 особям. Потребовалось время для тщательного восстановления и анализа костей, который и привел к открытию Homo naledi и официальному объявлению открытия в сентябре 2015 года.
Ли Бергер, антрополог во главе команды, описавшей Homo naledi, заявил, что это был новый вид рода Homo. Однако другие решили подождать, пока не появятся другие данные. В декабре 2015 года мы даже пока не определили возраст этих костей. На основании анатомических особенностей, эксперты считают, что Homo naledi могли жить примерно в то же время, что и Homo erectus с Homo habilis, то есть порядка двух миллионов лет назад.
Антропологов заинтересовало расположение костей в открытии Homo naledi. Мертвые, казалось, были погребены в могиле. Погребальные практики для таких примитивных видов, как Homo naledi, беспрецедентны и вызывают новые вопросы об эволюции человека.
Карта эпигенома
Еще в 2003 году ученые завершили один из самых амбициозных проектов в истории биологии — геном человека. И все же, в то время как геном можно считать дорожной картой, показывающей все гены, составляющие нашу ДНК, эпигеном отслеживает все изменения в структуре и функции этих генов.
Картирование эпигенома считалось более трудным и более полезным, чем картирование генома. Понимание функций различных типов клеток и, что более важно, умение «включать» и «отключать» их влечет обширные медицинские последствия. Такие изменения могут вызывать множество заболеваний вроде рака, диабета, Альцгеймера.
В начале 2015 года ученые представили карту эпигенома, подробную коллекцию из 111 различных типов клеток человека. За этим быстро последовали десятки статей и очерков, которые объяснили потенциальные последствия этих новых открытий.
Проект картирования Roadmap Epigenomics Program далек от завершения. Он был запущен в 2008 году на 240 миллионов долларов, выделенных правительством США, и потребует 10 лет на завершение.
Открытие Kimbetopsalis simmonsae
Kimbetopsalis simmonsae — не только вымершее животное с труднопроизносимым названием, это также одно из самых ранних из обнаруженных млекопитающих. Оно жило порядка 65 миллионов лет назад и считается млекопитающим, которое пережило вымирание, положившее конец динозаврам. Анатомия и рацион питания ново обнаруженного вида предоставили нам прекрасные догадки о том, как млекопитающие «перехватили» инициативу после вымирания динозавров и стали доминирующей группой животных.
Названы они в честь Kimbeto Wash, района Нью-Мексико, где были обнаружены эти окаменелости, с psalis («ножницы»), означающими прекрасно сохранившиеся зубы-лезвия. Simmonsae — в честь палеонтолога Нэнси Симмонс. Размеры этого млекопитающего оцениваются в 1 метр в длину и 10 кг весом.
Kimbetopsalis simmonsae были частью мультитуберкулятов, ранней группы млекопитающих, которые произошли во время юрского периода и развивались вместе с динозаврами. После вымирания динозавров мультитуберкуляты процветали в течение 100 миллионов лет, прежде чем уступить место грызунам и всецело исчезнуть.
Этот конкретный мультитуберкулят был частью подмножества taeniolabidoids, обнаруженных по всей Северной Америке и Азии. По сравнению с другими taeniolabidoids, которые появились раньше, Kimbetopsalis simmonsae были много крупнее. Отсутствие опасных хищников и мощные зубы этого животного позволяло ему лакомиться шведским столом пышной растительности в период палеогена, что способствовало их росту.
Первый в мире силиценовый транзистор
Несколько лет назад аллотроп углерода под названием «графен» называли «чудом» в мире нанотехнологий. Образуемый в атомных масштабах, он был в 200 раз прочнее стали, почти невидимый, прекрасно проводил тепло и электричество. В 2015 году и другой продукт стал притчей во языцех: силицен.
Это новая форма кремния, которая появляется в слоях толщиной в один атом. Теоретически, электрические свойства силицена показывают, что его можно использовать для производства чрезвычайно маленьких и мощных компьютерных чипов. Но на самом деле работать с этим материалом очень сложно, даже при испытании его базовых характеристик.
В феврале 2015 года ученые добились успеха в создании первого силиценового транзистора в мире. Совместные усилия американских и итальянских ученых дали свои плоды, а их работа была подробно описана в журнале Nature Nanotechnology.
Команда сообщила, что им уже удавалось построить несколько транзисторов, используя этот метод. В соответствии с их тестами производительности, силиценовые транзисторы раскрывают свой теоретический потенциал. Тем не менее ученые не уверены, будет ли этот метод коммерчески жизнеспособным в более крупных масштабах. Если так, то силицен, по их мнению, может вытеснить графен в будущем нанотехнологий, поскольку с ним проще работать.
Мясо из водорослей
Весь мир поедает бекон, зная, что это не самая здоровая пища в мире. Но что, если бы существовал тип бекона, который был бы полезен для вас? Это был бы своего рода Святой Грааль в гастрономии. Ученые из Университета штата Орегон ведут поиски в этом направлении.
В прибрежных районах Атлантики и Тихого океана водятся водоросли под названием дульсе. Их собирали и поедали в течение многих столетий, так что это открытие далеко не ново. Дульсе входят в группу «суперпищи», которую обычно поглощают люди, желающие похудеть. По сравнению с морской капустой, более известными водорослями, дульсе имеет в два раза большую питательную ценность.
Исследователи из штата Орегон работали над новыми штаммами дульсе как над потенциальным источником питания для морских ушек (моллюски такие, вкусные). Хотя у них не получилось, выяснилось нечто более интересное и странное, когда дульсе жарили: на вкус они как бекон. Ученые быстро поняли, что у этого нового штамма водорослей есть огромный потенциал стать пищей для всего человечества. В настоящее время они занимаются изучением коммерческих аспектов доведения своей находки до общественности.
Не удивлюсь, если бекон дульсе станет новым лакомством для всего мира в ближайшие годы.
Возвращение шерстистого мамонта
Генная инженерия является одной из наиболее спорных областей научных исследований. Ученых, копающихся в генетическом материале, часто называют «изображающими Бога», что, разумеется, разжигает много споров на тему моральных и этических последствий.
Одна из таких технологий известна как CRISPR, «короткие палиндромные повторы, регулярно расположенные группами». Эту технику можно использовать для модификации одного гена, множества генов и, теоретически, целого генома. Некоторые ученые считают, что она может существенно повлиять на процесс старения. Другие думают, что CRISPR можно использовать для модификации целых видов проблемных животных (тех же бактерий), параллельно с этим создавая сверхкультуры урожая, производя революцию в сельском хозяйстве.
CRISPR также можно использовать для обращения вымирания. Идея возвращения вымерших видов обратно к жизни, возможно, когда-то была зарезервирована для научно-фантастических фильмов, но теперь эта возможность совершенно реальна, пока у нас есть ДНК животного. Ученые уже начали это делать, вставляя ДНК шерстистых мамонтов в клетки азиатских слонов.
Несколько лет назад мы картировали целый геном шерстистого мамонта. С этой информацией может быть теоретически возможно воссоздать полную ДНК шерстистого мамонта и внести ее в геном его ближайшего родственника, азиатского слона. По состоянию на конец 2015 года мы имеем здоровые слоновьи клетки с ДНК шерстистых мамонтов в них. Но это шаг в сторону возвращения животных, которые вымерли 3300 лет назад.
Мегаздания инопланетян
После нескольких лет изучения, астрономы объявили об открытии своеобразной звезды с невнятным названием KIC 8462852 в сентябре 2015 года. Она также известна как «звезда Табби», названная в честь ведущего автора открытия Табеты Бояджян. Эта звезда попала в заголовки СМИ за свое странное поведение в виде непредсказуемых и беспорядочных колебаний освещенности.
Обычно свет звезды блокируется объектами на орбите на несколько часов или дней с регулярными промежутками времени, которые можно предсказать, как только вы узнаете орбитальное поведение звезды. Но звезда Табби вела себя настолько странно, что люди начали задаваться вопросом: а не инопланетяне ли там мельтешат на орбите?
После того как СМИ обратили внимание на звезду, начали говорить, что на орбите звезды в 1500 световых лет от Земли обнаружены мегаздания инопланетян. Справедливости ради, существование таких структур предполагалось учеными уже давно. Развитые цивилизации могли бы теоретически строить сферы Дайсона на орбите звезды, чтобы использовать ее практически безграничный источник энергии целиком и полностью.
Ученые были немного более сдержанны и скептичны, но и они не исключали инопланетян полностью. По состоянию на конец 2015 года, мы почти уверены, что никаких инопланетян там нет, но до сих пор не нашли адекватного объяснения поведению звезды.
Мы знаем, что это не планета, поскольку даже гигант Юпитер затемняет яркость Солнца всего на 1%. Звезда Табби испытывает помутнение в 22%. Чтобы вызвать такое, планета должна быть размером с ползвезды. Другие теории включают в себя облако пыли и мусора, парад комет и звезду неправильной формы.
