Плутон почти целиком покрыт водяным льдом, и мы знаем про это уже достаточно давно. На первой же фотографии, отправленной зондом NASA «Новые горизонты» после пролёта мимо этой карликовой планеты прошлым летом, мы увидели огромные горы, которые, вероятнее всего, состоят из водяного льда.

Теперь же учёные подозревают, что миниатюрные копии этих ледяных гор дрейфуют на широких плоских равнинах, известных как Равнины Спутника и расположенных в светлой области в форме сердца.

Как сообщается в пресс-релизе NASA:

«Поскольку плотность водяного льда ниже, чем у азотного льда, мы полагаем, что эти водяные айсберги плавают в море замёрзшего азота, как айсберги в Северном Ледовитом океане на Земле».

Некоторые из цепочек таких ледяных форм вытягиваются до 20 километров в длину.

Хотя очень волнительно обнаружить водяной лёд за пределами Земли, эта находка не увеличивает шансы Плутона на наличие жизни — планета находится слишком далеко от Солнца и слишком холодна для поддержания жидкой воды или любых известных нам форм жизни. Однако результаты исследований проливают больше света на условия на поверхности этого загадочного чужого мира на границе нашей Солнечной системы.

Внутри кометы 67P/Чурюмова — Герасименко нет крупных пустот. Миссия «Розетта» Европейского космического агентства произвела измерения, которые явно это продемонстрировали и разрешили старую загадку. Кометы — это ледяной мусор, оставшийся от формирования планет 4,6 миллиарда лет назад. Космические аппараты посетили всего восемь комет, и благодаря этим миссиям мы составили картинку основных свойств этих космических капсул времени. На одни вопросы ответы были найдены, другие появились.

Кометы, как известно, состоят из смеси льда и пыли, и если бы были компактными, по тяжести превосходили бы воду. Однако предыдущие измерения показали, что некоторые из них имеют крайне низкую плотность, гораздо ниже, чем у водяного льда. Низкая плотность означает, что кометы должны быть весьма пористыми.

Но какова эта пористость: из-за крупных пустот в недрах кометы или из-за более однородной структуры с низкой плотностью?

В новом исследовании, опубликованном в выпуске журнала Nature на этой неделе, группа во главе с Мартином Пацольдом из Кельнского университета, Германия, показала, что комета 67P/Чурюмова — Герасименко также является объектом низкой плотности, но не имеет крупных полостей в своих недрах.

Отсюда самым логичным объяснением было бы то, что пористость кометы должна быть внутренним свойством частиц пыли, смешанной со льдом, который составляет внутреннюю часть кометы.

Этот результат согласуется с более ранними результатами радиолокационного эксперимента «Розетты» CONSERT, который показал, что «голова» кометы, состоящая из двух долей, довольно однородна в масштабе нескольких десятков метров. Предыдущие измерения аппарата показали, что пыль кометы не уплотнена в твердое состояние, а является скорее «пушистой», что обеспечивает ее высокую пористость и низкую плотность. Инструменты COSIMA и GIADA, имеющиеся на «Розетте», подтвердили, что на 67P/Чурюмова — Герасименко наблюдаются именно такие гранулы пыли.

Команда Пацольда сделала это открытие, используя эксперимент RSI для изучения процесса притяжения «Розетты» гравитацией кометы, которая генерируется ее массой.

Эффект гравитации на движение «Розетты» измерялся по изменениям частоты сигналов космического аппарата, поступающих на Землю. Это проявление эффекта Доплера, который возникает всегда, когда присутствует движение между источником и наблюдателем. Благодаря этому эффекту изменяется звук сирен аварийной службы, проезжающей мимо.

В данном случае «Розетта» притягивается гравитацией кометы, что изменяет частоту радиосвязи с Землей. 35-метровая антенна ЕКА на станции New Norcia в Австралии используется для связи с «Розеттой» во время рутинных операций. Вариации полученного сигнала были проанализированы, и на их основе составили картинку гравитационного поля кометы. Крупные внутренние полости были бы обнаружены по изменению сигнала.

Такие сложные измерения кометы были проведены впервые именно с миссией «Розетты».

«Закон тяготения Ньютона говорит нам, что космический аппарат «Розетта», по сути, притягивается всем, чем можно, — говорит Мартин Пацольд, главный исследователь RSI. — С практической точки зрения это означает, что мы должны исключить влияние Солнца, всех планет — от Юпитера до карликовых планет — крупных астероидов из внутреннего пояса астероидов, на движение «Розетты», чтобы оставить сугубо влияние кометы. К счастью, эти эффекты хорошо известны, и это стандартная процедура в настоящее время для операций космических аппаратов».

Затем необходимо было исключить давление солнечной радиации и уходящего из кометы газового хвоста. Оба этих фактора «сдувают» аппарат с курса. В этом смысле, инструмент Rosetta ROSINA чрезвычайно полезен, поскольку измеряет газ, проходящий потоком мимо аппарата. Благодаря ему, Пацольд и его коллеги рассчитали и вычли эти эффекты.

Оставшееся движение обусловлено массой кометы. В случае с кометой 67P/Чурюмова — Герасименко это чуть меньше 10 миллиардов тонн. На базе снимков камеры OSIRIS сформировали модель формы кометы и вычислили объем порядка 18,7 км³, а вместе с ним и плотность в 533 кг/м³.

Определение подробностей недр кометы не случилось бы, если бы не изрядная доля космического везения (даже две доли!).

Учитывая отсутствие знаний об активности кометы, для безопасности аппарата была выбрана осторожная траектория подхода. В лучшем случае «Розетта» по такой траектории не подошла бы ближе, чем на 10 километров.

К сожалению, до 2014 года команда RSI говорила, что ей необходимо подвести аппарат ближе, чем на 10 километров, чтобы измерить внутреннее распределение кометы. Такой прогноз основывался на земных наблюдениях, которые предполагали, что комета будет круглой формы. С расстояния в 10 километров и дальше можно было бы измерить только общую массу.

Впоследствии выяснилось, что форма кометы другая. К счастью для RSI, сдвоенные доли означают, что различия в гравитационном поле будут более выражены и, следовательно, их будет проще измерить издалека.

«Мы увидели вариации гравитационного поля уже с 30 километров», говорит Пацольд. Когда «Розетта» вышла на 10-километровую орбиту, команда RSI сумела сделать подробные измерения. Она была абсолютно уверена в своих результатах.

В сентября «Розетта» осуществит управляемое столкновение с поверхностью кометы. Этот маневр предоставит уникальную возможность специалистам летной динамики из ЕКА. По мере приближения «Розетты» сложное гравитационное поле кометы будет затруднять процесс навигации все сильнее и сильнее. Но для RSI точность измерений будет лишь расти. И позволит команде выявить полости размером всего в несколько сотен метров в поперечнике.

Графический движок Unreal Engine очень популярен в наши дни. Появившись на свет в 1998 году, он очень быстро получил признание разработчиков и стал одним из основных инструментов для создания видеоигр. Удобный графический редактор, внутри которого можно создавать фантастические миры – это, конечно, хорошо. Но что будет, если отказаться от мыши и клавиатуры в пользу гарнитуры виртуальной реальности и специальных манипуляторов? А ведь именно такой интерфейс для разработчиков реализовали создатели Unreal Engine.

Даже если вы никоим образом не связаны с игровой индустрией, тот факт, что Epic Games реализовала поддержку VR в редакторе своего популярного движка, не может не впечатлять. Одно дело когда ты перетаскиваешь трёхмерные объекты курсором мыши, также настраиваешь различные параметры и двигаешь цифровые ползунки, и совсем другое — когда ты сам оказываешься внутри собственной игры, движениями рук перемещаешь в пространстве объекты, меняешь их размеры, а также настраиваешь их с помощью некоего подобия виртуального планшета.

В небольшом видео основатель Epic Games Тим Суини и его коллега Майк Фрикер демонстрируют лишь небольшую часть возможностей, которые дарит разработчикам интерфейс редактора Unreal Editor VR. Во время демонстрации используется гарнитура Vive, созданная силами компаний Valve и HTC. В принципе, это неудивительно, учитывая, насколько компания Valve близка к миру геймдева. Новый способ создания VR внутри VR – это закономерный шаг, учитывая, что мы стоим на пороге эры виртуальной реальности.

С возрастом клетки нашего организма изнашиваются. Изношенные клетки не всегда выводятся из организма (особенно с возрастом) и начинают «заражать» окружающие их клетки. Этот процесс носит название клеточного старения, которое приводит не только к старению организма, но может вызывать различные заболевания, в том числе и рак. Ученые из Клиники Майо (США, одна из крупнейших клиник мира) доказали в экспериментах на лабораторных мышах, что при выводе этих изношенных клеток из организма можно улучшить их здоровье и продолжительность жизни вплоть до 35 процентов и при этом без каких-либо побочных эффектов.

Несмотря на то, что обычно изношенные клетки со временем выводятся из организма благодаря иммунной системе, со временем (с возрастом) иммунная система становится все менее и менее эффективной и перестает справляться с этой задачей. Это приводит к распространению изношенных клеток и как следствие — старению организма. Даже несмотря на то, что такие клетки больше не могут делиться, они по-прежнему могут наносить вред окружающей ткани и клеткам особыми соединениями, которые они выделяют. Это в конечном итоге может привести к развитию возрастных болезней.

Для помощи иммунной системе в чистке организма мышей от нежелательных клеток ученые из Клиники Майо использовали созданный ими препарат, получивший экспериментальное название AP20187. Введение препарата действительно помогло избавиться от изношенных клеток. При этом ученые отметили, что места и очаги формирования опухолей, а также ухудшение состояния внутренних органов грызунов резко сократились. Более того, жизненный цикл таких мышей в разных случаях увеличился от 17 до 35 процентов, а в жировой и мышечной ткани, а также почках резко сократились воспалительные процессы.

«Накапливающиеся внутри организма изношенные клетки с возрастом наносят серьезный вред вашим органам и тканям, сокращая вашу жизнь и здоровье», — комментирует Ян ван Дерсер, один из ведущих авторов исследования.

«А так как вывести данные клетки из организма можно без каких-либо побочных эффектов — наша генетическая модель, которую мы использовали, это доказала — использование специальных лекарств и препаратов, способных выводить изношенные клетки, будет весьма полезным оружием терапевтов против возрастных заболеваний».

Главный автор данного исследования Даррен Бэйкер добавляет, что полученный ими экспериментальный препарат весьма эффективен и способен привести к значительному улучшению здоровья, так как способен выводить из организма от 60 до 70 процентов изношенных клеток.

«Препарат способен эффективно и быстро вывести достаточное количество изношенных клеток, чтобы повлиять на общее состояние здоровья и продолжительность жизни организма», — отмечает ученый.

Пару раз в месяц — иногда больше, иногда меньше — на поверхности Солнца происходит взрыв, выпускающий энергию, эквивалентную взрыву миллиона водородных бомб. Но несмотря на эту невероятную мощь, этот колоссальный выброс энергии не может объяснить, как материал, выброшенный взрывом, разгоняется почти до скорости света. Это как если бы «Феррари» ехал на двигателе от гольф-кара. В новом исследовании ученые впервые заглянули «под капот» солнечных выбросов, конкретно озаботившись физическим процессом, разгоняющим сверхбыстрые частицы.

Взрывы на Солнце

В настоящее время 18 космических миссий NASA посвящены изучению нашей ближайшей звезды и ее влиянию на Солнечную систему. Некоторые из этих спутников почти безостановочно глазеют на Солнце, обеспечивая стабильный поток изображений закрученной поверхности Солнца, 24 часа в сутки 7 дней в неделю.

Когда происходит солнечное извержение, эти спутники также иногда видят невероятно яркие вспышки света — их называют солнечными вспышками. Иногда извержения также выбрасывают облако чрезвычайно горячего и электрически заряженного газа (плазмы) в космос. Это называется выбросом корональной массы, или сокращенно CME.

Солнечный взрыв высвобождает энергию, эквивалентную «миллионам 100-мегатонных водородных бомб», согласно NASA, где сто мегатонн равно сотне миллионов тонн в тротиловом эквиваленте.

Хотя это определенно звучит впечатляюще, трудно представить что-то подобное. Лучший способ понять колоссальный характер таких событий — изучить снимки, сделанные NASA, на которых запечатлены конкретные массивные CME. К примеру, если поместить Землю (в масштабе) рядом с великой пылающей лентой, планета будет похожа на ромашку на фоне огнемета.

Обычно CME движется со скоростью порядка 1,6 миллиона километров в час. Но история запечатлела одну из самых энергетически мощных CME, которая двигалась со скоростью 11,2 миллиона км/ч, говорит Алекс Янг, астрофизик Солнца в Годдарде. Однако эти частицы, рождающиеся в процессе извержения на Солнце, ученые называют «медленными», говорит Янг.

«Быстрые» частицы, обычно называемые солнечными энергетическими частицами (которые не являются частью CME), достигают почти скорости света — 1,079 миллиарда км/ч. Это в 100 раз быстрее частиц CME.

Эти сверхбыстрые частицы наблюдали на видео, сделанных экспериментом Large Angle and Spectrometric Coronograph Experiment (LASCO) спутником SOHO. LASCO блокирует свет Солнца, поэтому может видеть материал, выброшенный CME. На его видео, спустя секунды после того, как облако материала покидает поверхность, белые крапинки статики заполняют экран, иногда совершенно скрывая из виду звезду. Это сверхбыстрые частицы сталкиваются с детектором. Похожие статические бури наблюдаются и другими солнечными спутниками. Статика похожа на снег, и это уместное сравнение, поскольку солнечные события называют «погодой на Солнце».

Но даже самой силы солнечной вспышки недостаточно, чтобы объяснить подобную вспышку энергии, говорит Янг. Как же эти частицы движутся так быстро?

Шокирующе быстро

Когда самолет преодолевает звуковой барьер — физически обгоняет звуковые волны, идущие перед ним — он создает ударную волну и оглушительный звуковой бум. Этот бум свидетельствует о том, что ударная волна является источником энергии.

Бин Чен, ученый из Гарвард-Смитсоновского центра астрофизики, ведущий автор новой работы, обеспечивающей первое уверенное свидетельство того, что сверхбыстрые частицы, выпускаемые во время солнечного извержения, ускоряются на границе ударной волны (termination shock).

В солнечных извержениях примечательно то, что, в отличие от большинства взрывов на Земле, в их основе лежит не химия. Эти солнечные бомбы взрываются быстрым высвобождением магнитной энергии. Той же силы, которая крепит магнитик к холодильнику или заставляет стрелку компаса указывать на север.

Солнечные извержения, которые создают солнечные вспышки и CME, происходят, когда одна из линий магнитного поля Солнца прерывается и быстро воссоединяется близко к поверхности. Во время взрыва плазма выбрасывается в пространство, но в остальном стремится к поверхности с невероятной скоростью, где сталкивается с другими петлями магнитного поля — словно водопад, падающий на поверхность пруда. В момент столкновения граница ударной волны порождает электрически заряженную плазму.

«Заряженные частицы, которые преодолевают границу ударной волны, могут подхватывать энергию ударной волны и разгоняться все быстрее. Так работает ускорение», — рассказал Бин Space.com.

Чен и его соавторы нашли доказательство этого во время солнечной вспышки 3 марта 2012 года, используя VLA Карла Янского в Нью-Мексико. Недавно обновленный телескоп было удобно использовать по двум причинам. Во-первых, он обнаруживает радиоволны, а значит, не будет перегружен яркими вспышками света, излучаемого во время солнечной вспышки. Однако изучение солнечной вспышки на радиочастоте позволяет выявить ускорение частиц на границе ударной волны.

Во-вторых, телескоп умеет делать 40 000 снимков в секунду. Делает это он одновременным захватом тысяч радиочастот. Затем эти частоты разделяются на отдельные «изображения». Как рассказал Чен, чтобы увидеть работу ударной волны в действии, потребовалось собирать снимки в течение 20 минут.

«Как вы понимаете, потребовались миллионы и миллионы снимков, чтобы извлечь информацию, — говорит он. — Такую возможность обеспечил обновленный VLA».

Чен также отмечает, что новые выводы совсем не означают, что замедление ударной волны несет ответственность за ускорение частиц во всех солнечных вспышках. Вместе с коллегами он будет проводить дальнейшие наблюдения, чтобы выяснить, подходит ли это объяснение для всех событий.

Объяснение с границей ударной волны было частью «стандартной» теории солнечных вспышек много лет, но требовались более «убедительные» наблюдения, чтобы ее подтвердить. Это подтверждает Эдвард Де Лука, старший астрофизик Смитсоновской астрофизической обсерватории. Де Лука работает в том же отделении, что и Чен, но не участвовал в новом исследовании.

«Новый результат показывает, что мы находимся на правильном пути со стандартной моделью солнечных вспышек», говорит Де Лука.

Ищите мощные частицы

Все эти спутники NASA, изучающие Солнце, не просто создают завораживающие снимки, они также помогают защищать Землю. Солнечные вспышки и выбросы корональной массы представляют опасность для нашей планеты. Частицы, которые они выбрасывают, могут повреждать спутники и солнечные панели, а также представлять серьезную угрозу для космонавтов, осуществляющих внекорабельную активность за пределами Международной космической станции на Луне или Марсе.

Они также могут повреждать энергосети на Земле. В 1989 году CME вызвал блэкаут по всей провинции Квебек в Канаде.

Сверхбыстрые частицы представляют особое беспокойство, поскольку их высокие скорости означают, что они могут проникать через несколько слоев материала, в отличие от их «медленных» коллег. Когда такие частицы проникают в электронику, они могут вызывать «бит-флип», таким образом не только повреждая оборудование, но и внося изменения в его работу.

«Если небольшой бит-флип коснется команды компьютера, которая обычно говорит «делай снимки Солнца», а вместо этого скажет «открыть шлюзы», будет плохо, — говорит Янг. — Поэтому зачастую, если грядет крупное событие с участием частиц, операторы космических аппаратов помещают их в безопасный режим».

Реагировать необходимо быстро. Свет может проходить путь от Солнца до Земли за 8 минут, поэтому солнечные энергетические частицы могут достигать спутников на орбите за 10-20 минут. Корональный выброс оставляет чуть больше времени, но медленное реагирование может привести к серьезным последствиям.

По этой причине ученые пытаются лучше предсказывать, когда произойдут солнечные вспышки и CME и насколько интенсивны они будут.

Де Лука говорит, что новое понимание границы ударной волны вряд ли окажется полезным для прогнозирования в краткосрочном периоде. Но для следующего поколения технологий прогнозирования солнечной погоды — вполне.

Ученые из Технологического института Карлсруэ (KIT) создали самую маленькую в мире решетчатую структуру. Состоящая из распорок и скоб длиной не более 1 микрометра и 200 нанометров в диаметре, конструкция обладает общим размером менее 10 микрометров, но при этом может похвастаться повышенным по сравнению с большинством твердых материалов коэффициентом прочности.

Специалисты из KIT говорят, что их решетчатая конструкция берет новые вершины прочности для метаматериалов (рукотворных материалов, обладающих свойствами, которые не встречаются в природе) благодаря своим размерам, которые примерно в пять раз меньше других аналогичных метаматериалов. Конструкция состоит из стеклоуглерода, являющегося одной из форм чистого углерода, но при этом наделенного свойствами стекла, керамики и графита.

Производство решетки началось с трехмерного процесса литографии, трехмерной печати, в рамках которой управляемые компьютером лазеры наделили конструкцию формой и первоначальной прочностью. Обычно этот процесс позволяет создавать решетки размером от 5 до 10 микрометров в длину и 1 микрометр в диаметре, поэтому ученые наделили конструкцию свойствами стекла, а затем впервые подвергли микрорешетчатую конструкцию пиролизу.

Пиролиз, в свою очередь, представляет собой термический процесс разложения органических и неорганических соединений при полном отсутствии кислорода. В данном случае решетку поместили в вакуумную среду и подвергли нагреву до 900 градусов Цельсия, что фактически уничтожило все химические соединения и элементы (за исключением углерода) и оставило лишь голый каркас.

При дальнейшем анализе полученной решетчатой конструкции ученые отметили удивительные свойства структурной стабильности под воздействием на нее давления.

«Согласно результатам наших наблюдений, уровень прочности решетки приближается к теоретическому максимуму неструктурного стеклоуглерода», — говорит профессор Оливер Крафт, соавтор данного исследования.

«Только алмазы обладают более высокой структурной стабильностью».

Исследователи считают, что такие микрорешетки могут однажды найти свое применение при производстве различных электродов, фильтров в химическом производстве или оптических компонентов, использующихся в сфере телекоммуникаций.

Ведущий автор данного исследования, доктор Дженс Баэур отмечает, что микроструктурная решетка обладает меньшей плотностью, чем вода, но при этом она такая же прочная, как сталь.

Что это, диско-шар? Светящийся комок кошачьей шерсти? Сферический инопланетянин с усиками? Нет, это наше Солнце. NASA опубликовало видео с динамической компьютерной моделью магнитных полей Солнца. Розовые и зелёные линии — это открытые силовые линии магнитного поля, в то время как белые закрытые силовые линии возвращаются назад к поверхности звезды.

Помимо того, что сама по себе модель пленит воображение, понимание того, как работают магнитные поля Солнца, помогут нам лучше подготовиться к солнечным штормам или корональным выбросам массы — событиям, которые могут нарушить работу электросетей, GPS-устройств и многих других технологических систем на Земле.

Исследователи надеются, что подобные компьютерные модели вместе с наблюдениями со спутников и микроспутников позволят заблаговременно предсказывать такие явления.

Немецкие физики произвели запуск экспериментального термоядерного реактора для производства водородной плазмы. Тестовый запуск установки является важным и символичным шагом на пути к созданию и использованию источника дешевой и чистой термоядерной энергии.

На мероприятии по запуску стелларатора Wendelstein 7-X (или W7-X), которое проходило в Институте Макса Планка, присутствовала канцлер Германии Ангела Меркель, которая с позволения физиков и дала символичный старт экспериментального термоядерного реактора. Данная экспериментальная установка, строительство которой обошлось в 400 миллионов евро, будет использоваться физиками для исследования технических особенностей и возможностей будущего полноценного термоядерного реактора.

В отличие от процесса расщепления атомов, в котором ядра атомов расщепляются на более мелкие частицы, в процессе термоядерного синтеза из двух более легких ядер создаются более тяжелые ядра. При производстве более тяжелых ядер из более мелких вырабатывается огромный объем энергии, который, как считают физики, можно использовать в качестве источника очень доступной чистой энергии.

Вероятнее всего, пройдет десятилетие (а может, даже и несколько) до того момента, как мы получим возможность массового производства термоядерной энергии, однако сторонники технологии считают, что в будущем эта энергия сможет заменить ископаемые виды топлива и обычные ядерные реакторы, где используется процесс расщепления атомов. В отличие от последних, которые производят огромный объем радиоактивных отходов, побочные продукты работы термоядерных реакторов рассматриваются учеными как более безопасные.

Следует отметить, что первый запуск экспериментального стелларатора физики Германии провели в прошлом декабре. Тогда была получена первая порция гелиевой плазмы. В рамках нынешнего эксперимента ученые использовали микроволновый импульс мощностью 2 мВ для нагрева водорода и дальнейшей его конверсии в водородную плазму малой плотности.

«Мы получили нагретую до 80 миллионов градусов плазму со временем удержания в четверть секунды. Первое устройство для производства водородной плазмы полностью оправдало наши ожидания. В дальнейшем мы планируем увеличить время удержания плазмы до 10 секунд», — говорит физик Ханс-Стефан Бош.

Экспериментальный термоядерный реактор W7-X не рассчитан на производство энергии, однако он поможет ученым провести испытания и исследования множества экстремальных состояний, которым будут подвергаться будущие полноценные термоядерные реакторы, которые будут использоваться для производства чистой энергии. Температура внутри таких реакторов сможет достигать 100 миллионов градусов Цельсия.