О создании колонии людей на Марсе уже давно грезят земные космические агентства, да и не только агентства. Задолго до того, как NASA объявило о своем «путешествии на Марс» — плане, в котором была изложена пошаговая пилотируемая миссия на Красную планету к 2030 году — агентство уже планировало создать станции на поверхности Марса. И все идет к тому, что по прошествии многих лет все это приходит к своей кульминации.

Но когда дело доходит до создания постоянной колонии — еще одного интересного момента, когда речь заходит о миссиях на Марс — она кажется недостижимо далекой. Во всяком случае так стало понятно из недавнего коллоквиума, проведенного рабочей группой NASA, посвященной будущим космическим операциям (FISO).

Основанная в 2006 году, серия лекций FISO задумывалась, чтобы помочь лидерам в области науки, технологии, инженерии и освоения космоса соединиться с общественностью. Коллоквиум, который прошел 16 марта, затронул ряд вопросов, связанных с местом посадки и зоной исследования будущих миссий, поднятых еще в октябре 2015 года на конференции в LPI в Хьюстоне.

Доктор Бен Басси из директората NASA по миссиям исследования и операций (HEOMD) и Рик Дэвис из директората NASA по научным миссиям (SMD) рассказали о планах пилотируемой миссии на Марс и о создании возможной «исследовательской зоны» (EZ) на поверхности планеты.

Оба ученых обладают высокой квалификацией в своей области и могут о многом рассказать, если речь зайдет о теме освоения планет. Что касается предложенных NASA пилотируемых миссий на Марс, они оба тесно участвовали в процессах определения возможных мест для посадки и в создании потенциальных EZ.

Если коротко, EZ — это зона, которая уходит на 100 километров во все стороны от места посадки и которая содержит множество регионов интереса (RoI). Другие точки в пределах EZ включают место высадки космического аппарата, место проведения научных исследований и место обитания, где астронавты будут расквартированы. Оно будет обязано поддерживать присутствие людей ресурсами и прочим необходимым для жизнеобеспечения.

В настоящее время NASA набросало на карту уже 45 таких зон, и HEOMD с SMD будут исследовать их в рамках многолетнего процесса определения, где и как люди, как не роботизированные миссии, будут исследовать Марс. Но как отметили на презентации, любые базы на поверхности Марса будут строго-настрого временными.

В то время как создание EZ предполагает определение места для жилья, которое будет служить в качестве основы для нескольких пилотируемых миссий, команды будут проживать там на временной основе по принципу ротации. Постоянное поселение, в котором люди приземляются на Марс и остаются там на неопределенный срок, просто не рассматривается на текущий момент.

Или же, как говорит доктор Басси, марсианской колонии «предстоит длинный путь. Со стороны NASA никто не думает о постоянной базе с людьми. Все сосредоточены на том, чтобы найти исследовательскую зону и посадить туда первый экипаж. И когда этот экипаж уедет, привезти другой. Это не постоянное поселение, а скорее многократное посещение».

Тем не менее такая база станет первым шагом в долгом процессе создания человеческого присутствия на Марсе. Как объяснили в ходе презентации, место обитания, разработанное для марсианских экипажей, будет аналогичным существующим исследовательским станциям на Земле — вроде базы МакМердо в Антарктиде.

Основанная в 1955 году в рамках операции «Deep Freeze» (глубокий мороз) — американской инициативы по исследованию Южного полюса — эта совокупность полупостоянных структур стала основой для прочного человеческого присутствия в Антарктиде. Сегодня МакМердо является крупнейшим антарктическим сообществом Антарктиды — тут вам и функциональная современная научная станция, и гавань, и три аэродрома, вертолетная площадка, и более 100 постоянных зданий.

Из-за этого само название операции «Deep Freeze» стало синонимом создания постоянного присутствия в Антарктиде, которая очень напоминает марсианские условия (холодные и негостеприимные). Неудивительно, почему ее выбрали в качестве модели для планируемого присутствия людей на Марсе, которое заложит основу для постоянного присутствия цивилизации на Красной планете.

Естественно, пройдет несколько лет, прежде чем место EZ будет определено. И прежде чем это случится, NASA планирует широко картировать отложения поверхностного льда на Марсе. Любое место, определенное для пилотируемой миссии, потребует достаточного числа ресурсов, чтобы поддерживать жизнь, важнейшим из которых будет вода. Эта карта также потребует запуска орбитальной миссии, которая составит подробную карту поверхности.

И хотя NASA может считать постоянное поселение долгосрочной перспективой, есть также несколько частных предприятий, планирующих колонизировать Марс в ближайшем будущем. Элон Маск четко дал понять, что намерен построить марсианскую колонию с населением в 80 000 человек в ближайшие десятилетия. Он также указал, что в дополнение к многоразовым ракетным системам, SpaceX работает над Mars Colonial Transporter, транспортом, который сможет перевозить по 100 человек на Марс за раз (с ценником в 500 000 долларов).

MarsOne, нидерландское краудсорсинговое космическое предприятие, тоже пытается отправить добровольцев-астронавтов в один конец на Марс (начиная с 2026 года), чтобы создать постоянное поселение. И хотя многие сомневаются, что эта миссия уложится в обозначенные временные рамки или выживет ли вообще первая волна колонистов, основатель MarsOne Бас Лансдорп твердо стоит на своем.

Среди других предприятий, вдохновляющихся Марсом, есть и частное космическое предприятие Денниса Тито. С помощью Mars Society — крупнейшей в мире правозащитной организации по содействию человеческому освоению и колонизации Марса — его организация проводила дизайнерский конкурс в феврале 2014 года и собрала 38 участвующих команд, которые состязались в создании лучшего проекта космического аппарата для поездки на Марс.

И NASA, очевидно, не единственное космическое агентство, которое планирует освоить Марс в ходе грядущих миссий. С 2001 года ЕКА обдумывает пилотируемую миссию на Марс, и одна такая миссия пока запланирована на 2033 год. В 2011 году Роскосмос и ЕКА завершили наземный эксперимент «Марс-500» — биомедицинский эксперимент, имитирующий пилотируемый полет на Марс, в рамках совместной инициативы.

Китайское космическое агентство тоже планирует отправить людей на Марс между 2040 и 2060 годом. Индийское космическое агентство имеет схожие планы. Нехватки в инициативах по освоению Красной планеты нет. И если процесс может показаться медленным некоторым людям, важно помнить, что каждый шаг в направлении Марса — это еще один шаг к созданию постоянного присутствия на Красной планете. Медленно запрягаем, но быстро полетим.

Согласно недавнему исследованию ученых из Медицинской школы Нью-Йоркского университета (New York University School of Medicine), опубликованного в журнале American Society for Microbiology, микрофлора слизистой оболочки глаз у людей, использующих контактные линзы для коррекции зрения, приближается по бактериальному составу к микрофлоре кожи.

Ранее на нашем сайте уже была опубликована статья, рассказывающая о первых результатах американских специалистов. Проведя более подробный анализ бактериального состава конъюнктивы 58 человек и сравнив его с бактериальным составом кожи нижних краев век, ученые установили, что на слизистой оболочке глаз доля микроорганизмов Pseudomonas, Acinetobacter, Methylobacterium и Lactobacillus, обитающих в основном на коже век, увеличивается, а доля Haemophilus, Streptococcus, Staphylococcus и Corynebacterium – уменьшается.

Исследователи не могут до конца установить причину возникновения этих изменений, однако они предполагают, что микроорганизмы попадают на поверхностную оболочку глаз через пальцы рук во время надевания контактных линз.

«Более ранние исследования продемонстрировали, что люди, которые постоянно используют контактные линзы, чаще подвержены инфекционным заболеваниям глаз. Одним из факторов, провоцирующих их развитие, является изменение микрофлоры слизистой оболочки под влиянием линз. Когда мы сможем лучше узнать основные причины сдвига микрофлоры, тогда мы сможем сделать шаг от гипотез к профилактическим мероприятиям», – Мария Домингес-Белло, один из соавторов научной работы.

Изменение состава микробного сообщества может приводить к развитию ряда инфекционных заболеваний глаз: хронического конъюнктивита, кератоконъюнктивита (воспалению роговой и слизистой оболочек), а иногда к серьезному осложнению – гнойной язве роговицы.

В связи с этим необходимо соблюдать правила гигиены: перед надеванием контактных линз тщательно мыть руки с мылом, следить за сроками хранения и чистотой раствора, в котором содержатся линзы. При возникновении конъюнктивита, сопровождающегося покраснением глазного яблока, жжением, ощущением песка, рези, слезотечением, необходимо временно прекратить использование контактных линз, заменив их на очковую коррекцию, и обратиться за консультацией к врачу-офтальмологу.

Недавнее исследование поставило под вопрос идею о том, что тихоходки, или «водяные медведи», крошечные создания длиной в доли сантиметров, имеют около 17% чужой, заимствованной ДНК. В прошлом году исследование, появившееся в Трудах Национальной академии наук, предположило, что порядка 1/6 ДНК тихоходок в значительной степени взято у бактерий.

На тот момент новость была удивительной. Выходит, эти крошечные и практически неуязвимые создания обладают способностью использовать огромные объемы ДНК других видов?

Что ж, может, и не могут. Новое исследование, тоже появившееся в Трудах Национальной академии наук, занизило цифру в 17%: вместо этого крошечные существа могут иметь менее 1% генов, позаимствованных у других видов.

Авторы исследования из Университета Эдинбурга утверждают, что 17% из предыдущего исследования были обусловлены почти целиком незамеченным бактериальным загрязнением данных секвенированного генома, а не чужеродной ДНК.

И один процент, говорят ученые, это не удивительно.

«Мы надеемся, что этот документ окончательно поправит научную запись, — говорит ведущий автор исследования Марк Блакстер из университетской школы биологических наук. — Тихоходки — удивительные организмы, но эти предположения по поводу их ДНК заходят слишком далеко, даже для восьминогих».

И все же тихоходки, независимо от того, как мало у них чужой ДНК, удивительны. Они могут переживать чрезвычайные температуры и давление, обходиться без еды, выдерживать мощную радиацию и даже выходить в космос без скафандра. Некоторые замерзли, и после их воскресили спустя 30 лет, проведенных во льдах при температуре -20 градусов по Цельсию.

Этих устойчивых существ можно найти в воде (морской или пресной), в почве, во мхах и лишайниках — везде, независимо от климата.

Одним из наиболее интригующих открытий физики прошлого века было существование антиматерии, материала, который служит словно «зеркальным отражением» субатомных частиц — электронов, протонов и кварков — но с противоположным зарядом. Антиматерия углубила наше понимание Вселенной и законов физики, а теперь эта же идея должна объяснить нечто столь же таинственное: память.

Когда воспоминания создают и «вспоминаются», между нейронами мозга образуются новые и сильные электрические связи. Память представлена этими новыми связями между нейронами. Однако новая теория, подкрепленная исследованиями на животных и математическими моделями, предполагает, что в то же время, когда создается память, рождается «антипамять» — соединения между нейронами, обладающие совершенно противоположным характером электрической активности по сравнению с оригинальной памятью. Ученые считают, что это помогает поддерживать баланс электрической активности в мозге.

Рост более сильных связей между нейронами, известных как увеличение возбуждения, является частью нормального процесса обучения. Как и волнение, которое мы ощущаем эмоционально, немного возбуждения не помешает. Но как и с эмоциональным возбуждением, избыток может привести к проблемам.

По сути, уровень электрической активности в головном мозге тонко и четко сбалансирован. Любое чрезмерное возбуждение в мозге нарушает этот баланс. Электрический дисбаланс, как полагают, лежит в основе некоторых когнитивных проблем, связанных с психическими и психологическими условиями, такими как аутизм и шизофрения.

Пытаясь понять последствия дисбаланса, ученые пришли к выводу, что должен быть второй процесс в обучении, который компенсирует возбуждение, вызванное новой памятью, и сохраняет всю систему отлаженной. Суть теории в том, что, подобно материи и антиматерии, должна быть антипамять на каждую память. Точное зеркальное отображение возбуждения новой памяти предотвращает нарастающий шторм мозговой активности, сохраняя систему в равновесии. Память присутствует, но активность, которую она порождает, подавляется. Антипамять заглушает оригинальную память, не стирая ее.

Что делает антипамять?

Пока что существование антипамяти подтверждают лишь экспериментальные работы на крысах и мышах, а также моделирование. Эксперименты требуют прямой записи внутри мозга с помощью электродов, и поскольку помещение металлических зондов в мозги людей, как правило, не одобряется, ученые пока не могут напрямую подтвердить существование антипамяти у людей. В работе, которая была опубликована в журнале Neuron, группа ученых из Оксфордского университета и Университетского колледжа в Лондоне придумала разумный способ определить, работает ли память у людей так же, как у наших братьев меньших.

Испытуемых попросили выполнить задачу, которая создает новую память. Используя фМРТ для сканирования мозга испытуемых в течение нескольких часов после обучения, ученые не обнаружили никаких следов этой памяти, поскольку ее заглушила антипамять. Поэтому они пропустили слабый электрический ток через область мозга, в котором образовалась память (используя безопасную технику анодной транскраниальной симуляции постоянного тока). Это позволило им снизить ингибиторную активность мозга в этой области — нарушить ингибиторную антипамять и выявить скрытые воспоминания.

На диаграмме выше показаны четыре цветных фигуры, которые участник теста должен будет разбить по парам. Таким образом, изучается две пары форм, и память представлена оранжевыми соединениями между ними. В процессе запоминания этих пар, возбуждение в головном мозге, вызванное обучением и созданием памяти, уравновешивается ингибиторной антипамятью, представленной новыми серыми линиями.

Желтые квадраты ниже демонстрируют уровень активности нейронов во время процесса обучения. Сначала, до образования пар, они отвечают лишь на красный квадрат. После изучения пар красных и зеленых квадратов, нейроны реагируют на каждый раздражитель. Антипамять реагирует на эту ассоциацию и заглушает их, и нейроны активируются лишь в ответ на красный раздражитель. Наконец, после временного нарушения антипамяти, ассоциация снова проявляется и нейроны активируются в ответ на каждый раздражитель.

Похоже, что у людей, как и у животных, антипамять играет важную роль для предотвращения потенциально опасного избытка электрического возбуждения мозга, которое, в противном случае, может привести к этакому эпилептическому состоянию мозга и судорогам. Считается, что антипамять может также играть важную роль в предотвращении спонтанной активации воспоминаниями друг друга, что могло бы приводить к путанице и неупорядоченным процессам мышления.

Подобно тому, как математическая теория антиматерии и ее последующее открытие в природе и создание в лаборатории оказали важное влияние на физику 20 века, похоже, исследование загадочных процессов антипамяти может стать потенциально революционным для нашего понимания мозга в грядущий век.