ѕ–»–ќƒј

2002 г.

—ообщени€
Ќовости науки
–ецензи€
Ќовые книги

[1] [2] [3] [4] [5] [6] [7] [8] [9] [10] [11] [12]
 

—ќќЅў≈Ќ»я

 осмологический УбариометрФ - гелий-3, ¬.√. —урдин 
Ќовости из жизни ускорителей, Ћ.—.Ўиршов 
ћикробы под дном океана и внеземна€ жизнь,  .√. Ќесис 


 осмологический УбариометрФ - гелий-3

—редн€€ плотность вещества ¬селенной - один из важнейших параметров, определ€ющих ее прошлую и будущую эволюцию (например, будет ли ¬селенна€ расшир€тьс€ вечно или ее расширение когда-то остановитс€ и сменитс€ сжатием). –азумеетс€, в динамике нашего мира играет роль не только обычное - барионное - вещество, но и другие, экзотические и пока не исследованные, его формы: темное вещество, про€вл€ющее себ€ как скрыта€ масса галактик, а также энерги€ вакуума, создающа€ эффект УантигравитацииФ, котора€ в нашу эпоху ускор€ет расширение ¬селенной. ƒо сих пор наиболее изученным остаетс€ обычное барионное вещество, состо€щее из т€желых €дерных частиц - протонов и нейтронов (и разумеетс€, электронов, вклад которых в массу обычного вещества весьма мал). Ѕарионное вещество объединено в звезды с планетами, в галактики и их системы. Ёти объекты хорошо известны астрономам и довольно надежно пересчитаны. Ќо часть барионного вещества может быть УупакованаФ в труднонаблюдаемые объекты - несвет€щиес€ звезды малой массы, плотные межзвездные облака, - которые недоступны астрономическим приборам. ћожно ли определить среднюю плотность барионного вещества ¬селенной без детальной инвентаризации всевозможных объектов? ¬ принципе такой метод существует.

¬ течение первых нескольких минут после рождени€ ¬селенной, когда ее вещество было очень плотным, гор€чим и однородным, в нем происходили термо€дерные реакции, определившие исходный состав вещества.  роме доминирующего по массе водорода (1H) образовались также дейтерий (2H), два изотопа гели€ (3He и 4He) и литий (7Li). »х относительное количество зависит от барионной плотности ¬селенной, поэтому каждый из указанных элементов мог бы служить своеобразным космологическим бариометром, если бы не одна проблема: за прошедшие миллиарды лет состав ¬селенной непрерывно измен€лс€ усили€ми звезд, этих Умаленьких термо€дерных фабрикФ. ƒаже заур€дна€ звезда небольшой массы, подобна€ —олнцу, обильно производит и быстро сжигает в своих недрах изотопы легких элементов - дейтерий, литий, гелий-3. ѕоэтому вещество звезд - плохой индикатор химического состава юной ¬селенной. јстрономы мечтают найти УкусокФ древнего замороженного вещества, например одинокую планету-гигант вроде ёпитера, но родившуюс€ до эпохи активного формировани€ звезд. ѕока это лишь мечта.

Ќаиболее точно измерить химический и изотопный состав сейчас удаетс€ у облаков межзвездного газа: их разреженное вещество, нагретое лучами окружающих звезд, €рко светитс€ и наблюдаетс€ на больших рассто€ни€х. —пектр этого излучени€ - как в оптическом, так и в радиодиапазоне - позвол€ет детально анализировать состав вещества. ≈динственна€ проблема, до сих пор угнетающа€ астрономов: в какой степени межзвездное вещество УзараженоФ выбросами звезд? ”же давно нет сомнени€, что взрывы сверхновых обогащают межзвездную среду т€желыми элементами. Ќо по поводу легких элементов, способных служить космологическими бариометрами, сомнени€ до сих пор были. ќсобый интерес представл€ют самые чувствительные бариометры - дейтерий и гелий-3, причем более интересен инертный гелий, поскольку дейтерий легко входит в химические соединени€ и его полное количество труднее оценить.
 

«ависимость содержани€ элементов, синтезированных в первые минуты расширени€ ¬селенной, от современной барионной плотности (показана цветными лини€ми).
ѕр€моугольниками обозначены наблюдательные оценки первичного содержани€ 4He (наблюдени€ галактических областей HII), дейтери€ (по спектрам поглощени€ далеких квазаров) и 7Li (на поверхности самых старых звезд √алактики).
ƒл€ 3He горизонтальной стрелкой указан верхний предел содержани€, а вертикальной стрелкой - выведенный из него нижний предел барионной плотности (дл€ посто€нной ’аббла 65 км/с/ћпк).
ѕр€моугольник на линии 3He показывает разброс наблюдательных значений дл€ HII - области S209. ¬ертикальна€ широка€ полоса - диапазон барионной плотности, удовлетвор€ющий всем наблюдательным данным.
—огласно классической теории эволюции звезд, развитой в 1970-е годы, маломассивные звезды, такие как —олнце, должны производить гелий-3 в немалом количестве. ¬опрос в том, насколько интенсивно в конце своей эволюции они выбрасывают его в межзвездное пространство. Ќесколько лет назад наблюдение одной из умирающих звезд - планетарной туманности ѕризрак ёпитера (NGC 3242) - показало, что выброшенное ею вещество заметно обогащено изотопом 3He: его содержание в дес€тки раз больше, чем в окружающей межзвездной среде. јстрономы приуныли: большинство маломассивных звезд проходит через стадию планетарной туманности, а значит, они должны были сильно Узагр€знитьФ межзвездный газ гелием-3 и безнадежно испортить основанный на этом изотопе космологический бариометр.

јмериканские радиоастрономы “.ћ.Ѕани€ и др. [1] решили это проверить. Ќаблюда€ линию излучени€ изотопа 3He (длина волны 3.46 см) в направлении на близкие и далекие межзвездные облака, они определили, как измен€етс€ содержание этого изотопа с удалением от центра √алактики. ѕоскольку звезды значительно чаще рождаютс€ и умирают в центральных област€х √алактики, то и содержание 3He, если он был выброшен звездами, также должно быть повышенно вблизи ее центра по сравнению с периферией. »змерив (за 20 лет напр€женной работы) содержание 3He в двух дес€тках облаков, разбросанных по всему галактическому диску, радиоастрономы с удивлением обнаружили, что везде количество атомов легкого гели€ по отношению к водороду составл€ет 3He/H = (1.1 ± 0.2)Ј10-5 и не измен€етс€ с удалением от центра √алактики. Ѕолее того, не измен€етс€ это отношение и со временем: в древнем веществе —олнечной системы гели€-3 столько же, сколько и в современном межзвездном газе. ј как же планетарные туманности? –азве они не обогащают межзвездную среду легким гелием?

–ешение Упроблемы гели€-3Ф некоторые астрономы вид€т в особенност€х перемешивани€ вещества в недрах звезд [2]. Ќе исключено, что синтезируемый в звезде гелий-3 в основном в ней же и сгорает. Ёто возможно в том случае, когда в недрах звезды происходит интенсивное перемешивание вещества, перенос€щее Улегко воспламен€емыйФ гелий-3 из внешних, прохладных, во внутренние, более гор€чие слои звезды.

ќбнаруженное в атмосферах большинства старых маломассивных звезд (красных гигантов) аномально низкое отношение изотопов углерода 12C/13C указывает, что 90% таких звезд действительно вращаютс€ настолько быстро, что дифференциальное вращение вместе с конвекцией активно перемешивают ее глубинное вещество. ќколо 10% звезд вращаютс€ недостаточно быстро дл€ того, чтобы произошло перемешивание, и упом€нута€ выше планетарна€ туманность NGC 3242 как раз может быть из их числа. ¬ цел€х проверки этой гипотезы планируетс€ массовое измерение изотопного состава планетарных туманностей.

ќбъединив все полученные на сегодн€ результаты измерени€ барионной плотности ¬селенной (WB), Ѕани€ и др. установили: данные всех экспериментов лежат в диапазоне 0.007 < WBh2 < 0.022, причем наиболее надежны данные WBh2 = 0.02. Ќапомним, что W - это плотность в единицах критического значени€: при W < 1 расширение ¬селенной не остановитс€ никогда, при W > 1 оно остановитс€ и сменитс€ сжатием. ѕоскольку критическое значение плотности зависит от скорости расширени€ ¬селенной, в приведенное выше выражение входит относительное значение посто€нной ’аббла: h = H0/(100 км/с/ћпк). ѕрин€в наиболее точное современное значение h = 0.72 ± 0.08, исследователи получили окончательную оценку барионной плотности: WB = 0.04. “аким образом, все обычное космическое вещество дает лишь 4% плотности, необходимой дл€ остановки расширени€ ¬селенной.

≈сли бы состав ¬селенной ограничивалс€ только обычным веществом, ее судьба представл€лась бы совершенно €сной - вечное расширение. Ќо наблюдени€ за движением звезд и галактик с полной очевидностью указывают на присутствие в галактиках и в их скоплени€х невидимого, темного вещества, средн€€ плотность которого составл€ет WD = 0.3 (индекс D - от англ. dark - темный). Ётого вещества на пор€док больше, чем обычного, и природа его до сих пор не €сна. ≈ще сложнее обстоит дело с энергией вакуума, котора€ по эффективной плотности, возможно, вдвое превосходит темную материю и барионное вещество, вместе вз€тые [3]. Ќаличие таких свойств у вакуума может драматическим образом изменить как наши представлени€ о рождении ¬селенной, так и прогноз ее будущего.

Ћитература

1. Bania T.M., Rood R.T., Balse D.S. // Nature. 2002. V.415. є6867. P.54-57.

2. Charbonnel C. // Nature. 2002. V.415. є6867. P.27.

3. „ернин ј.ƒ. // ”спехи физ. наук. 2001. “.171. є11. —.1153-1175.

© ¬.√.—урдин,
кандидат физико-математических наук, ћосква


Ќовости из жизни ускорителей

ћеждународна€ конференци€ по ускорител€м зар€женных частиц высоких энергий (International High Energy Accelerator Conference - Ќ≈ј——) проводитс€ каждые три года, и такой ритм позвол€ет хорошо отслеживать эволюцию в этой области. ѕоследн€€ встреча состо€лась в марте 2001 г. в Ќаучном центре ÷укубы (япони€).  раткий отчет о ней по€вилс€ на страницах вестника ÷≈–Ќа (CERN Courier. June 2001. V.4. є5. P.6-7). »з него следует, что коллайдеры (ускорители со сталкивающимис€ пучками) по-прежнему лидируют в качестве предпочтительного инструмента дл€ получени€ сверхвысоких энергий. ќдновременно происходит смещение акцентов при использовании в экспериментах фиксированных мишеней. ќтносительно небольшой симпозиум Ќ≈ј—— позвол€ет дать четкий обзор основных событий на ускорительной сцене, тогда как в ходе больших конференций со многими параллельными секци€ми может возникнуть размытое и фрагментарное их воспри€тие.

¬ своем вступительном докладе директор Ћаборатории  ≈  - хоз€йки встречи - ’.—угавара подчеркнул, что в насто€щее врем€ есть реальные физические задачи дл€ протонного коллайдера с энергией 100 TeV и электрон-позитронного коллайдера с энергией 10 TeV, дл€ которых текущие проекты - пока только предвестники. ≈го призыв сосредоточить внимание на новых подходах к научно-исследовательским разработкам в области ускорительных технологий нашел понимание и прошел красной нитью через все заседани€.

— момента последней встречи в рамках Ќ≈ј—— в 1998 г. в ƒубне произошли некоторые изменени€ в использовании коллайдеров высоких энергий с электрон-позитронными пучками. «авершили свою работу установки SLAC (—танфорд, —Ўј) и LEP (÷≈–Ќ), и акцент был перенесен на коллайдеры с меньшей энергией PEP-II (—Ўј) и KEKB (япони€). Ќа них с применением асимметричных пучков электронов и позитронов (имеющих неравные энергии) начато исследование B-частиц, содержащих п€тый (УbФ) кварк. Ёти коллайдеры быстро превысили прежние рекорды по эффективности взаимодействи€ встречных пучков, обеспечив значение светимости (число столкновений на единицу площади в единицу времени) выше 1033см-2с-1.

Ќа электрон-позитронном коллайдере CESR ( орнелл, —Ўј), вносившем основной вклад в исследование B-частиц на прот€жении многих лет, планируетс€ уменьшить энергию сталкивающихс€ пучков, чтобы перейти к изучению другого типа кварков. ≈ще одним специальным УфокусомФ научных изысканий становитс€ процесс рождени€ тау-лептона и чарма (четвертого, УcФ-кварка). ѕодобные работы вход€т в новые планы »нститута €дерной физики им. √.».Ѕудкера в Ќовосибирске - УоплотаФ электрон-позитронных коллайдеров с давних пор.

¬о врем€ строительства электрон-позитронный коллайдер LEP часто рассматривалс€ как последний из больших кольцевых ускорителей. ќднако его размеры (длина кольца Ѕольшого адронного коллайдера - LHC - 27 км) уже выгл€д€т почти карликовыми, когда обсуждаетс€ возможность создани€ ќчень большого адронного коллайдера (VLHC) с огромным кольцевым туннелем. Ётот новый туннель мог бы вместить электрон-позитронный коллайдер с энергией столкновени€ около 370 √э¬ (дл€ сравнени€: у LEP энерги€ составл€ет 100 √э¬).

» все же сейчас дл€ достижени€ высоких энергий в электрон-позитронных коллайдерах за основу выбраны линейные ускорители, а в ускорительных центрах проводитс€ активна€ научно-исследовательска€ работа по решению проблем, возникающих на пути к более высоким энерги€м.

Ќа стенде испытаний оборудовани€ ускорителей ATF в центре  ≈  достигнут эмиттанс (размерыірасходимость) пучка 10-11 рад м, что уже можно считать обнадеживающими результатами дл€ линейных коллайдеров. Ќо так же оценивать достижени€ в создании нужного градиента напр€жений с уверенностью пока нельз€. –азработчики несверхпровод€щих резонаторов при испытани€х в ATF столкнулись с пробо€ми на уровне 60 ћ¬Јм-1. ѕодобные сложности возникли и в других лаборатори€х, в том числе и на аналогичном стенде в SLAC (проект —ледующего линейного коллайдера).

ќднако не все делегаты конференции были столь пессимистичны: √.Ћоэ из SLAC посчитал, что в ходе работ это преп€тствие можно преодолеть, в то врем€ как его коллега –.–ут предложил новые конфигурации резонатора с использованием сто€чих волн.

ѕо обеим сторонам “ихого океана ведутс€ научно-исследовательские работы по продвижению в область частот X-диапазона (11.4 √√ц) на основе схемы, использующей очень мощные клистроны. ѕериодическа€ магнитна€ фокусировка в последних позвол€ет получить микросекундные импульсы мощностью 70 ћ¬т.

¬ ÷≈–Ќе существует собственный план создани€ линейного электрон-позитронного коллайдера. ќн известен как схема CLIC, в которой дл€ ¬„-питани€ применен драйверный ускоритель вместо обычных клистронов. Ќа стенде CTF-2 использованы преобразующие структуры, генерирующие мощность 100 ћ¬т при частоте 30 √√ц. Ёто позволит изучить, в какой мере главный линейный ускоритель может выдерживать ускор€ющие пол€ больше 60 ћ¬Јм-1. ќжидаетс€, что проект конструкции будет в основном подготовлен к 2005 г.

¬ подвод€щем итоги докладе ј.—кринский из новосибирского »я‘ высказал мнение, что дл€ УпередовойФ (УfrontierФ) установки могут быть выбраны несверхпровод€щие резонаторы, работающие при частоте S-диапазона (3 √√ц), несмотр€ на опасность угрозы пробоев при 60 ћ¬Јм-1.

ƒиректор Ќемецкого электрон-синхротронного центра DESY (√амбург) ј.¬агнер сообщил, что можно добитьс€ энергии столкновени€ электронов и позитронов в 500 √э¬, использу€ достигнутый уровень ускор€ющих полей 23.4 ћ¬Јм-1. Ёнерги€ в 800 √э¬ будет получена, если удастс€ гарантировать градиент напр€жени€ в сверхпровод€щих резонаторах на уровне 35 ћ¬Јм-1 и более, что возможно при тщательной электрополировке поверхности резонаторов.

–уководитель проекта Ѕольшого адронного коллайдера в ÷≈–Ќе Ћ.≈ванс рассказал об основательных работах, уже проделанных на PS (протонном синхротроне), который будет служить форинжектором в LHC. Ёстафета подготовки пучка теперь переходит к следующему звену инжекционной цепочки в LHC, а именно к SPS (суперпротонному синхротрону). ѕо графику создани€ LHC в 2004 г. планируетс€ провести испытани€ по секторам, в 2005-м - охладить основное кольцо до температуры 2   и в 2006 г. запустить установку LHC.

Ќовый ускоритель в группе коллайдеров RHIC (рел€тивистский ускоритель т€желых ионов) заработал в прошлом году в Ѕрукхейвене (—Ўј) и уже выдал первые научные результаты. ƒ.Ћовенстейн сообщил, что энерги€ столкновени€ ионов в ближайшее врем€ достигнет проектной величины 200 √э¬ на нуклон. ƒл€ получени€ ускоренных пол€ризованных протонов будет использована магнитна€ структура, известна€ как Усибирска€ змейкаФ. ƒругой планируемой работой на установке RHIC станет применение линейного ускорител€ электронов с энергией 52 ћэ¬ в цел€х охлаждени€ пучка т€желых ионов, чтобы увеличить светимость (52 ћэ¬ - значение энергии электронов, соответствующее пучкам ионов в RHIC с энергией 100 √э¬ на нуклон).

Ќачалс€ новый сеанс работы протон-антипротонного коллайдера УTevatronФ в Ќациональной лаборатории им.‘ерми (Ѕатави€, —Ўј), где в конечном счете светимость должна достигнуть уровн€ 5Ј1032см-2с-1. ƒл€ собирающего кольца антипротонов в ближайшее врем€ планируетс€ использовать электронное охлаждение.

¬едутс€ разговоры о втором (в отдаленном будущем) этапе LHC-II в ÷≈–Ќе на новых магнитах, которые создают удвоенное по сравнению с теперешним значение магнитного пол€. ¬ то же врем€ в лаборатории им.‘ерми рассматриваютс€ различные варианты VLHC, чтобы достигнуть энергии столкновени€ на уровне 40 “э¬ (дл€ сравнени€: в LHC - это 16 “э¬). ƒлина кольца дл€ VLHC оцениваетс€ в диапазоне от 100 до 500 км, в зависимости от используемой величины отклон€ющего магнитного пол€.

ќтносительно нова€ иде€ об использовании мюонных пучков в качестве интенсивных источников нейтрино уже вызвала к жизни р€д предложений, о которых сообщил ј.Ћомбарди из ÷≈–Ќа. ¬ этих проектах планируетс€ использовать промежуточные протонные синхротроны с энергией 2.2 √э¬ в ÷≈–Ќе, 15 √э¬ в Ѕатавии, 24 √э¬ в Ѕрукхейвене и 50 √э¬ в японии. —хема ÷≈–Ќа предусматривает создание сверхпровод€щего протонного линейного ускорител€, который может также служить новым инжектором дл€ цепочки синхротронов. ¬ японии рассчитывают на новый протонный синхротрон, разрабатываемый по недавно одобренному проекту  ≈ /JAERY. ќднако всеобщий энтузиазм относительно идеи создани€ фабрик нейтрино в насто€щее врем€ сдерживаетс€ отсутствием адекватного финансировани€.

ѕохоже, что разработка новых методов ускорени€ вышла на насыщение, когда обычные идеи исчерпали свои возможности, а новых соперничающих идей, чтобы встать на их место, нет. Ќепрерывное увеличение мощности лазеров может, однако, служить некоторой подсказкой.  ак подчеркнул  .Ћотов из новосибирского »я‘, высокие ускор€ющие пол€, существующие внутри плазменного сгустка, надо постаратьс€ распространить на бOльшие рассто€ни€.

¬ своем заключительном выступлении директор ÷≈–Ќа  .’юбнер, ответственный за ускорительную проблематику, гордо заметил, что физики-УускорительщикиФ имеют в своем послужном списке больше сделанного, чем обещанного. ќн подчеркнул также, что всю аппаратуру надо Упровер€ть, провер€ть и провер€тьФ, чтобы избегать разочарований, а удачи использовать в полной мере. ƒокладчик также рекомендовал с самого начала запрашивать адекватные ресурсы под новые проекты, чтобы не возникала необходимость в их последующем обосновании.

У¬се заметные достижени€ в рассматриваемой области св€заны с международным сотрудничеством, и очень важно традицию такого сотрудничества сохранитьФ, - сказал ’юбнер. ¬ той или иной форме Ќ≈ј—— будет фигурировать в списке ускорительных конференций и впредь.

© —окращенное изложение материала из CERN Courier - Ћ.—.Ўиршов, ƒубна


ћикробы под дном океана и внеземна€ жизнь

¬ гидротермальных изли€ни€х на активно раздвигающемс€ ложе океана выходит на поверхность дна гор€ча€ (350-400∞—) вода. ќна поднимаетс€ с больших (1000-1500 м) глубин земной коры, сложенных плотными, практически лишенными пор, изверженными породами. ѕерегрета€ вода, насыщенна€ сульфидами и другими соединени€ми т€желых металлов, вырываетс€ клубами из жерл черных курильщиков, нес€ с собой массы живущих практически в кип€тке экстремально термофильных архебактерий, окисл€ющих сульфиды. Ётими бактери€ми питаютс€ и их содержат как симбионтов в своих телах многочисленные животные - обитатели гидротермальных оазисов на дне океана: вестиментиферы, брюхоногие и двустворчатые моллюски, креветки и др.

¬ерхн€€, приблизительно полукилометрова€ толща пород сложена более рыхлыми застывшими лавами, их пористость - от 10% в нижней части до 38% вблизи поверхности дна. ћорска€ вода температурой около 2∞— свободно входит в эти поры, циркулирует в них, нагреваетс€ подземным теплом до 5-30∞— и снова выходит на поверхность в виде Умуаровых высачиванийФ. ƒж.Ѕаросс из ¬ашингтонского университета в —иэтле давно пропагандирует идею, что эти подземные полости могут быть населены собственными микроорганизмами, отсутствующими в гор€чих изли€ни€х, и не исключено, что услови€ их обитани€ близки к тем, в которых зародилась жизнь на «емле. Ќедавно ћ.—аммит из ”ниверситета им.¬ашингтона в —ент-Ћуисе и сам Ѕаросс доказали эту гипотезу [1], изучив 13 изол€тов (штаммов бактерий), выделенных из гор€чих (330-400∞—) изли€ний и из соседних (в 10-20 и в 200 м) прохладных (12-14∞—) высачиваний.
 

—хематический разрез через океанскую кору в центре спрединга. —мешение гидротермального флюида и морской воды под поверхностью дна происходит в зоне экструзии. √рафик изменений пористости с глубиной составлен по результатам гравиметрических измерений в скважине є5048 ѕрограммы глубинного бурени€ дна океана [1].
ѕробы бактерий были вз€ты в июне и сент€бре 1995 г. подводным обитаемым аппаратом УјлвинФ в “ихом океане на хребте ’уан-де-‘ука юго-западнее Ѕританской  олумбии ( анада). ѕункты отбора проб находились на глубине 2260 м, где скорость раздвижени€ дна составл€ет 5-6 см/год. Ѕыли исследованы физиологические свойства микроорганизмов, структура гена, кодирующего 16S рибосомную –Ќ  и межгенного участка 16S-23S р–Ќ , после чего результаты сравнили с генетической структурой более чем 20 известных архебактерий из разных гидротермальных районов ћирового океана.

¬се 13 штаммов оказались гипертермофильными (максимально переносима€ температура 90-95∞—, оптимальна€ - около 80∞—) гетеротрофными архебактери€ми. ќни относились к родам Thermococcus и Pyrococcus (пор€док термококковых), которые используют окисление сульфида или серы как источник энергии, а белки (или смеси аминокислот) - как источник органического углерода. ѕо генетической структуре бактерии разделились на четыре группы. ƒве из них, очень близкие, состо€ли из трех штаммов кажда€, включали только бактерии из прохладных высачиваний и были сходны соответственно с T.hydrothermalis и T.siculi. “реть€ объедин€ла п€ть штаммов из гор€чих изли€ний; эти бактерии образовали самосто€тельную группу в роде Thermococcus. ¬ последней группе оказались два штамма из рода Pyrococcus: один из гор€чего, другой из прохладного изли€ни€.

–азличи€ между бактери€ми из гор€чих изли€ний и прохладных (т.е. из полостей) состо€т в том, что Угор€чиеФ бактерии приспособлены к более широкому диапазону колебаний температуры и солености, чем УпрохладныеФ, могут жить при более высокой концентрации т€желых металлов, в особенности цинка, и имеют более активные протеазы (ферменты, разлагающие протеины), благодар€ чему, возможно, обитают при более высокой концентрации растворенного органического вещества. —ледовательно, Угор€чиеФ и УхолодныеФ бактерии приспособлены к жизни в разных услови€х и потому не смешиваютс€.

—коплени€ теплых вод в пористых сло€х под дном океана - это новый, ранее не известный биотоп, отличный от биотопа гор€чих сульфидных изли€ний. ѕока мы знаем, что он населен лишь гипертермофильными анаэробными гетеротрофными архебактери€ми, но —аммит и Ѕаросс предполагают, что там могут быть и другие физиологические группы микроорганизмов. —реда их обитани€ не только близка к той гипотетической среде, в которой возникла жизнь на «емле, но и аналогична услови€м, в которых, как предполагаетс€, могла бы существовать жизнь глубоко под поверхностью ћарса, где сказываетс€ вли€ние внутреннего тепла угасающей планеты, а также в подповерхностном океане ≈вропы - спутника ёпитера. Ќедаром стать€ американских исследователей опубликована в специальном выпуске У“рудов јкадемии наук —ЎјФ, посв€щенном проблемам поиска внеземной жизни.

ёпитерова УлунаФ ≈вропа (диаметр 1565 км) считаетс€ сейчас наиболее перспективным космическим телом дл€ поиска внеземной жизни. ƒанные, полученные космическими зондами У¬о€джерФ и У√алилеоФ, дают основание предполагать, что на этом тектонически активном спутнике есть подповерхностный океан (его глубина может достигать сотни километров!), покрытый многокилометровой толщей льда.  .„иба и —.‘иллипс из ÷ентра исследований жизни во ¬селенной »нститута поиска внеземного разума в калифорнийском городе ћаунтин-¬ью (кроме учреждени€ со столь экзотическим названием, авторы работают в престижном —тенфордском университете) полагают, что фотосинтез на ≈вропе, по всей веро€тности, невозможен. ќднако зар€женные элементарные частицы Усолнечного ветраФ, ускоренные могучей юпитеровой магнитосферой, бомбардируют поверхность спутника и дают достаточное количество энергии, чтобы в верхнем слое льда проходила реакци€ разложени€ воды. ¬ результате этого образуетс€ перекись водорода и выдел€етс€ свободный кислород (OХ), который проникает в океан через трещины во льду [2].

ѕерекись водорода спектроскопически обнаружена на ≈вропе, а органические молекулы (возможно, кометного происхождени€) пока не вы€влены на ней, но на других спутниках ёпитера - √анимеде и  аллисто - имеютс€. ∆идка€ вода, органические вещества, свободный кислород и энерги€ - что еще нужно дл€ жизни? “ак что вполне возможно, в ≈вропейском (назовем его так) океане на самом деле могла бы существовать жизнь, основанна€ на солнечной радиации. ∆ивут же микробы в охладительном контуре энергетических €дерных реакторов! „иба и ‘иллипс подсчитали, что за счет разложени€ Ќ2ќ океан может за 200 млн лет насытитьс€ кислородом до той же концентрации, что у дна земных океанов, а если во льду происходит рециркул€ци€ кислорода, то всего за 50 тыс лет. ¬ последнем случае они не исключают даже возможности существовани€ в этом океане Уаналогов гигантского кальмара или иной макрофауныФ. ¬ыходит, прежде, чем посылать на ≈вропу экспедицию дл€ поиска внеземной жизни, придетс€ надежно дезинфицировать межпланетный корабль и обезопасить юпитеров спутник от заноса жизни земной!

Ћитература

1. Summit M., Baross J.A. // Proc. Nat. Acad. Sci. USA. 2001. V.98. є5. P.2158-2163.

2. Chyba C.F., Phillips C.B. // Proc. Nat. Acad. Sci. USA. 2001. V.98. є3. P.801-804.

©  .Ќ. Ќесис,
доктор биологических наук, ћосква

 


Ќќ¬ќ—“» Ќј” »

Ќова€ загадка черной дыры 
ѕредсмертное дыхание кометы Ѕорелли 
—ама€ высокогорна€ обсерватори€ 
’имический состав Ћуны 
—видетельствуют ископаемые метеориты 
ѕропавший космический газ нашелс€ 
ЂЌобелевкаї дл€ математиков 
 вантовый компьютер разложил число 15 на множители 
ћатериалы дл€ приборов ночного видени€ 
‘лора островов √алапагос в опасности 
¬олк вернулс€ 
Ђѕригвожденный к местуї јфриканский континент 
÷унами в компьютере 
ќкеанологический прогноз на мес€ц 
√лубинные воды —редиземного мор€ теплеют 
—транна€ гора ћак- инли 
“ропики вли€ют на климат —еверной јтлантики 
—корость роста зубов у Homo erectus. √ил€ров ƒ.ј. 


јстрофизика

Ќова€ загадка черной дыры

Ќекоторые галактики отличаютс€ тем, что из своего центра извергают мощную струю газов и космической пыли, котора€ простираетс€ на тыс€чи световых лет. ≈стественно, на такой процесс тратитс€ огромное количество энергии. Ќаиболее подход€щим ее источником считаетс€ гигантский газово-пылевой диск, который, по-видимому, окружает сверхмассивную черную дыру, расположенную в центре галактики. ќднако сомнение в этом высказал в 2000 г. американский астроном –.јнтонуччи (R.Antonucci; ”ниверситет штата  алифорни€ в —анта-Ѕарбаре). ќн провел наблюдени€ за одной из сравнительно близких к нам галактик - эллиптической галактикой M 87, наход€щейс€ в созвездии ƒевы. Ётот объект считаетс€ типичным дл€ активных галактик, получающих энергию от сверхмассивной черной дыры.

ќбнаружилось, что окружающее M 87 облако излучает в инфракрасном диапазоне до удивлени€ малое количество энергии.

»сследовани€ продолжила группа во главе с Ё.ѕерлманом (E.Perlman; ”ниверситет штата ћэриленд), котора€ работала на телескопе Gemini North (Ѕлизнецы —еверные), расположенном на √авайских о-вах.   концу 2001 г. ученым удалось получить более четкую картину инфракрасного излучени€ от черной дыры в галактике M 87. —тало очевидным, что каким-то образом она Ђухитр€етс€ї выбрасывать в пространство газовые струи, не прибега€ к существенному заимствованию энергии из окружающего диска. —опоставл€€ светимость диска с энергией газовой струи, астрономы подсчитали, что это отношение составл€ет приблизительно лишь одну тыс€чную того, что наблюдаетс€ у других активных галактических €дер, например у галактик ÷ентавр ј или Ћебедь ј.

ќткрытие заставл€ет астрономов-теоретиков пересматривать свои взгл€ды. ≈сли M 87 не €вл€етс€ типичным дл€ своего рода небесным объектом, то необходимо установить, что именно представл€ет собой источник, позвол€ющий тратить столь непомерное количество энергии дл€ выброса газово-пылевых струй. —ледует также установить, существуют ли во ¬селенной и другие столь же загадочные галактики.

Astrophysical Journal Letters. 2001. є1;
Science. 2001. V.294. є5545. P.1263 (—Ўј).


јстрономи€

ѕредсмертное дыхание кометы Ѕорелли

¬ 1998 г. в —Ўј был запущен космический аппарат ЂDeep Space-1ї с основной целью - испытать новые навигационные приборы и впервые созданный ионный двигатель. Ќебольша€ чисто научна€ программа включала лишь пролет со скоростью 16.5 км/с сквозь облако газа и пыли, извергаемых €дром кометы Ѕорелли. ќднако полученные результаты оказались весьма интересными.

Ќа «емлю поступили чрезвычайно четкие снимки, позвол€ющие судить о сильно пересеченной поверхности этого небесного тела, имеющего длину всего около 8 км, а формой напоминающего кеглю. »з глубины Ђзагр€зненного снежкаї исходили мощные потоки пыли и влаги, порожденной испар€ющимс€ льдом. ¬се это говорит о гр€дущем распаде кометы: при такой интенсивной потере материала она вскоре может развалитьс€ на два независимых тела. Ћини€ разлома, по мнению известного космогеолога Ћ.—одерблома (L.Soderblom; √еологическое управление —Ўј во ‘лагстаффе), пройдет, веро€тно, или по самой середине кометы или же через ее узкое Ђгорлышкої.

—ейчас комета Ѕорелли находитс€ в относительной близости к —олнцу, что усиливает испарение с ее поверхности. ѕри этом она вращаетс€, подставл€€ приборам аппарата ЂDeep Space-1ї то одну свою освещенную сторону, то другую. Ѕлагодар€ этому получены важные данные относительно ионов, содержащихс€ в коме (оболочке) кометы, а также инфракрасные спектры излучени€ ее €дра и черно-белые снимки, причем намного более отчетливые, чем фотографии кометы √алле€, которые поступили в 1986 г. от целого Ђфлотаї космических аппаратов.

¬ы€снилось, что на обеих оконечност€х кометы Ѕорелли расположено по своеобразному плато, а между ними - гладка€ €рка€ равнина. »менно над ней вздымаютс€ по крайней мере три колонны газов и пыли. ’орошо различимы и многочисленные глубокие трещины, которые сул€т комете развал.

¬ но€бре 2001 г. испытани€ ионного двигател€ аппарата ЂDeep Space-1ї завершились и св€зь с ним была прекращена. ќбработка полученных данных ведетс€ в Ћаборатории реактивного движени€ (ѕасадена, штат  алифорни€).

Science. 2001. V.294. є5540. P.27 (—Ўј).


јстрономи€. √еофизика

—ама€ высокогорна€ обсерватори€

¬ сент€бре 2001 г. на горе —арасвати (хребет Ћадакх к северу от √ималаев) был введен в эксплуатацию новый двухметровый оптический и инфракрасный телескоп, принадлежащий »ндийскому астрофизическому институту в Ѕенгалуру. — этого момента начала работу сама€ высокогорна€ в мире астрономо-геофизическа€ обсерватори€ ’анле, названна€ так по ближайшему населенному пункту.

ћестность привлекательна высотой расположени€ (4517 м над ур.м.), безоблачностью неба, сухим и холодным климатом, что уменьшает искажающее вли€ние атмосферы, а также отсутствием даже далекого светового загр€знени€ огн€ми уличных фонарей и автомобильных фар. «десь планируетс€ в будущем разместить приборы дл€ наблюдений в субмиллиметровом и миллиметровом диапазонах волн.

ƒо сих пор высочайшей в мире была ќбсерватори€ ћейера-”омбле в —калистых горах, принадлежаща€ ƒенверскому университету (штат  олорадо, —Ўј), но теперь она на 200 м уступила по высоте расположени€ индийской. ≈ще одну обсерваторию, примерно равную по высоте ’анле, планируют создать в чилийских јндах; она будет называтьс€ јтакамской большой субмиллиметровой сетью.

—ущественное преимущество обсерватории ’анле состоит в том, что уже сейчас она имеет надежную св€зь через запущенный в 2000 г. геосинхронный спутник, позвол€ющий дистанционно передавать приборам команды и получать данные наблюдений: информаци€ поступает в отделение »нститута астрофизики, наход€щеес€ в ’осакоте, р€дом с Ѕенгалуру. “аким образом, присутствие астрономов при наблюдени€х не всегда необходимо. Ѕольшинство других горных обсерваторий вынуждено св€зыватьс€ с внешним миром через загруженные наземные линии.

Ќовому телескопу на горе —арасвати присвоено им€ известного астрофизика, лауреата Ќобелевской премии —убрамань€на „андрасекара (S.Chandrasekhar), родившегос€ в »ндии. ∆ивейший интерес к возможности работать в новом учреждении про€вл€ют ученые —Ўј и японии. ѕоследние хотели бы св€зать приборы обсерватории ’анле с теми, что будут установлены на борту €понского спутника ЂAstro-Fї дл€ наблюдени€ земной поверхности в инфракрасном диапазоне; этот »—« предстоит запустить в 2003 г. –адиоастрономическа€ обсерватори€ Ќобе€мо готова сотрудничать в субмиллиметровой области при изучении вод€ных паров в атмосфере.

ƒл€ геофизики важно, что обсерватори€ ’анле расположена непосредственно над одной из ключевых точек ≈вразийской плиты, заполн€€ тем самым существенный пробел в сети геодезических и геотектонических станций, ведущих наблюдени€ за движени€ми плит. Ѕлагодар€ индийским астрометристам, специалистам по геодинамике и сейсмологии, действовавшим через ÷ентр математического и компьютерного моделировани€ в Ѕенгалуру, было установлено, что »ндостанска€ и ≈вразийска€ плиты земной коры ныне сталкиваютс€ со скоростью 55 мм/год.

¬ развертывании работ на высокогорной обсерватории ’анле заинтересованы климатологи Ќациональной физической лаборатории (Ќью-ƒели), где ведутс€ озонометрические измерени€ и наблюдени€ в ультрафиолетовой части спектра, а также сотрудники »нститута тропической метеорологии в ѕуне (штат ћахараштра), изучающие атмосферные аэрозоли. ќб установке своих приборов дл€ посто€нных исследований атмосферного CO2 договорились французские ученые.

–айон ’анле представл€ет большой интерес и дл€ биологов: здесь обитают весьма редкий снежный барс, тибетский дзерен и кулан. «десь же, по-видимому, находитс€ единственное в мире место, где гнездитс€ черношеий журавль. ѕоэтому руководство ќбсерватории охотно помогло зоологам и экологам из индийского »нститута изучени€ дикой природы и ¬семирного фонда дикой природы разместить базу на своей территории.

»так, новой высокогорной научной базе Ђсветитї большое будущее.

Science. 2001. V.293. є5534. P.1423 (—Ўј).


ѕланетологи€

’имический состав Ћуны

ѕосле посещений единственного естественного спутника нашей планеты американскими космическими корабл€ми миссии ЂApolloї и советскими аппаратами серии ЂЋунаї, завершившихс€ доставкой на «емлю образцов лунного грунта, вы€снилось, что материковые породы на Ћуне обогащены алюминием и обеднены железом и магнием. ƒальнейшие исследовани€ это подтвердили, но внесли и некоторые поправки.

ќгромные гористые районы материковой поверхности Ћуны, где железа действительно чрезвычайно мало, сложены анортозитами - породами с высоким содержанием алюмини€. јнортозиты образуютс€ в услови€х, когда остывание и кристаллизаци€ расплавленной породы идет медленно, при этом богатые алюминием соединени€ малой плотности всплывают на верх магматического очага. »зобилие анортозитов в лунной коре свидетельствует в пользу точки зрени€ тех ученых, которые считают, что самый верхний слой Ћуны некогда был почти полностью расплавлен, образовав своего рода Ђмагматический океанї.

 огда в лабораторных услови€х исследовали изотопный состав лунных анортозитов, специалисты пришли к выводу, что Ђжидкокаменные мор€ї существовали в начале эволюции нашего спутника. Ёто касаетс€ времени их распространенности, а данные по пространственному распределению, полученные с борта космического аппарата ЂClementineї, показали, что такой океан, похоже, покрывал всю поверхность Ћуны.

¬озник вопрос: откуда вз€лась та гигантска€ теплова€ энерги€, котора€ сумела все это расплавить? ≈динственным реальным ответом было возвращение к гипотезе мегаимпакта: Ћуна родилась в результате катастрофического столкновени€ «емли с неким крупным небесным телом, рассе€вшим в пространстве массу обломков, которые затем довольно быстро соединились воедино, образовав наше ночное светило.

 ак уже сказано, больша€ часть материковой поверхности Ћуны железом отнюдь не богата, но есть исключени€. Ќапример, дно огромного бассейна Ёйткена, расположенного около ёжного полюса на ее обратной стороне. Ёта структура диаметром около 2600 км €вно порождена падением какого-то чужеродного тела. ѕомимо железа здесь отмечено относительное изобилие титана, имеютс€ следы тори€. ¬ отличие от насыщенного железом дна бассейна, окружающие горы содержат мало этого элемента, зато богаты алюминием. —уд€ по всему, мощное столкновение Ђсодралої верхний слой коры, обогащенный алюминием, и обнажило породы, богатые железом. —ледовательно, лунна€ кора имеет слоистое строение, причем нижние железомагнезиальные горизонты относительно обогащены титаном и некоторыми редкими элементами.

ќбласти на Ћуне, условно называемые мор€ми, - т.е. те темные выровненные равнины, которые заполн€ют древние бассейны, - возникли в результате базальтового вулканизма, про€вившего себ€, видимо, уже после того, как Ђмагматический океанї окончательно окаменел. ѕовторное плавление железомагнезиальных пород, лежавших глубоко в лунной мантии (ниже 400 км под ее поверхностью), началось около 4.3 млрд лет назад и продолжалось по крайней мере до времени, отсто€щего от нас на 3 млрд лет. Ёто совпадает с возрастом самых молодых базальтов, доставленных на «емлю космическими корабл€ми миссии ЂApolloї.

—уд€ по информации, полученной с аппаратов ЂClementineї и ЂLunar prospectorї, количество титана в лунной Ђморскойї коре может от места к месту различатьс€ более чем в 10 раз. ќбразцы же с высоким содержанием титана, которые 30 с лишним лет назад доставил на «емлю космический корабль ЂApollo-11ї, оказались редкостью, однако именно такие высокотитанистые базальты характерны дл€ района ћор€ —покойстви€, где этот пилотируемый корабль совершил посадку.

Ѕольшие ударные кратеры, обнажившие обогащенные железом морские базальты, вскрывают лежащие ниже такие же породы, но не богатые железом. Ёто говорит о том, что морские равнины покрыты тонким, не более нескольких дес€тков метров, слоем железообогащенных пород. »змер€€ плотность распределени€ ударных кратеров в пределах лунных морей и сравнива€ ее с возрастом пород в местах посадки кораблей ЂApolloї, удалось построить стратиграфическую карту морей всей Ћуны, установить состав, возраст и мощность слагающих ее пород. ѕо€вилась возможность проследить эволюцию нашего естественного спутника даже тщательней, чем самой «емли! ¬едь у нас бOльша€ часть всей вулканической переработки коры, происход€щей на дне океанов, остаетс€ скрытой.

Science. 2001. V.293. є5536. P.1779 (—Ўј).


ћетеоритика

—видетельствуют ископаемые метеориты

¬ последние годы рабочие каменоломни  иннекюле в ёжной Ўвеции многократно находили булыжники диаметром до 40 см, резко отличающиес€ от местного известн€ка. »зучивший их состав геохимик Ѕ.Ўмиц (B.Schmitz; √Єтеборгский университет) установил, что это метеориты, попавшие на «емлю сотни миллионов лет назад. –езультаты дальнейшего анализа были представлены им на международной конференции ћетеоритного общества, состо€вшейс€ в окт€бре 2001 г. в ¬атиканском √регорианском университете.

ќ космическом происхождении находок говорит их химический состав и минеральна€ структура. Ёти пришельцы залегают в 12 отчетливо различимых сло€х, которые, суд€ по их геологическим характеристикам, отложились за период общей продолжительностью около 2 млн лет. ѕо-видимому, столкновени€ «емли с обнаруженным скоплением этих небесных тел происходили примерно полмиллиарда лет назад, когда на месте современной ёжной Ўвеции было мелководное море. ¬ычислени€ показывают, что это не был единичный эпизод; похоже, тогда подобные событи€ случались в 25-100 раз чаще, чем сегодн€. ¬есьма веро€тно, что здесь в земле кроетс€ еще немало метеоритов, в том числе и значительно более крупных.

ѕо всей видимости, в то врем€ на «емлю низвергались мощные метеоритные дожди. “акой вывод можно сделать, в частности, исход€ из анализа богатых хромом минеральных зерен в составе найденных тел. Ёти минералы почти единственные, не претерпевшие существенных изменений за врем€ своего длительного пребывани€ в земных услови€х.

 ак известно, более 90% каменных метеоритов содержат хондры (округлые зерна) и называютс€ хондритами. ЅоШльша€ часть вещества хондритов - это железомагнезиальные силикаты. ¬ зависимости от общего содержани€ железа (в сочетании со степенью его окисленности) хондриты подраздел€ютс€ на несколько групп: H-хондриты (от англ. high - высокий) - с высоким содержанием железа; L-хондриты (от low - низкий) - с низким содержанием и LL-хондриты - с очень малым количеством металлического железа при его низком общем содержании.

Ќайденные в Ўвеции метеориты относ€тс€ к обедненной железом группе L-хондритов. —опоставление шведских L-хондритов с прежними находками показывает, что и те, и другие претерпели мощный удар приблизительно в одно и то же врем€. Ўмиц с коллегами предположили, что в результате мощного столкновени€ крупных тел, входивших в состав по€са астероидов, произошло их разрушение, обломки вышли на сходные орбиты, которые часто пересекались с орбитой «емли.

“акую гипотезу подтверждает математическое моделирование, выполненное ƒ.Ќесворни и ”.Ѕоттке (D.Nesvorny, W.Bottke; ёго-«ападный исследовательский институт в Ѕоулдере, —Ўј), причем их модель позвол€ет утверждать, что в то врем€ на «емлю обрушилс€ и целый рой совсем мелких обломков. Ўмиц считает, что некоторые из них могут еще сохран€тьс€ в шведских известн€ковых породах.

 анадский космохимик ј.’илдебранд (A.Hildebrand; ”ниверситет в  алгари, провинци€ јльберта) высоко оценил эту работу, указав все же, что вр€д ли геологические слои, содержащие метеориты, отлагались в течение 2 млн лет. ≈сли бы это продолжалось, скажем, 20 млн лет, поток метеоритов мог бы в количественном отношении мало отличатьс€ от нынешнего. ¬озражени€ Ўмица свод€тс€ к тому, что в последнем случае ископаемые остатки трилобитов, залегающие совместно с метеоритами, принадлежали бы к более развитым типам.

Science. 2001. V.294. є5540. P.39 (—Ўј).


 осмохими€

ѕропавший космический газ нашелс€

 азалось бы, звездные скоплени€ должны Ђкупатьс€ї в газовых облаках: ведь из каждой звезды, равно как из нашего —олнца, исходит ветер зар€женных частиц, заполн€ющих космическое пространство. “ем не менее вот уже около 60 лет поиски газовых облаков в пределах шаровых звездных скоплений не имели положительного результата, и теоретики не могли дать тому никакого объ€снени€. ѕо-видимому, ныне загадка разрешаетс€ благодар€ работам международной группы астрономов во главе с ѕ.‘рейре и ћ. рамером (P.Freire, M.Kramer; ќбсерватори€ ƒжодрел-Ѕэнк при ћанчестерском университете, ¬еликобритани€). ќбъектом исследований было шаровое скопление 47 “укана ( ѕервоначально скопление прин€ли за отдельную звезду и обозначили под номером 47. - ѕрим. ред.), наблюдаемое на небе ёжного полушари€ «емли. –абота велась на 64-метровом радиотелескопе обсерватории ѕаркс в јвстралии.

»звестно, что шаровые скоплени€ - это сферические сгустки, состо€щие из сотен тыс€ч старых звезд, которые удерживаютс€ сравнительно близко друг к другу благодар€ силам взаимного прит€жени€. ƒл€ понимани€ динамики таких объектов необходимо знать, насколько интенсивно идет Ђутечкаї из них звездного ветра и какое количество газа остаетс€ в пределах скоплени€; если скорость ветра превышает примерно 50 км/с, газ может навсегда покинуть его.

”держиваемый в скоплении газ должен легко определ€тьс€ спектроскопически, однако многочисленные попытки обнаружить его так и оставались безрезультатными. Ќекоторые специалисты полагали, что газ выноситс€ в межзвездное пространство излучением. ¬ таком случае Ђвинуї за это возлагали на многочисленные пульсары, вход€щие в состав 47 “укана и генерирующие поток излучени€ высокой энергии.

“еперь астрономы группы ‘рейре провели детальные наблюдени€ пульсаров с периодом обращени€ 15 мс - весьма компактных, быстро вращающихс€ звезд, которые периодически излучают в радиодиапазоне. ¬ ходе обращени€ таких объектов вокруг центра звездного скоплени€ гравитационное ускорение измен€ет частоту их пульсаций. ѕрослежива€ эти изменени€ в течение нескольких лет, астрономы сумели установить местонахождение отдельных пульсаров относительно центра скоплени€.

Ќаблюдени€ пульсаций на большом диапазоне длин волн позволили вычислить плотность межзвездных газовых образований. ќна оказалась примерно в 100 раз большей, чем в непосредственной окрестности 47 “укана. ¬ абсолютных величинах количество этого газа сравнительно невелико - лишь около 1/10 массы —олнца - и сосредоточено вблизи центра звездного скоплени€. ѕричину подобной разреженности газа еще только предстоит вы€снить. ¬озможно, больша€ его часть выноситс€ высокоскоростным звездным ветром или его Ђсдуваютї пульсары. ќтветить на эти вопросы намереваетс€ видный голландский астрофизик ‘.¬ербунт (F.Verbunt; ”трехтский университет), руковод€щий наблюдени€ми на радиотелескопе ¬естерборкской обсерватории (Ќидерланды).

Science. 2001. V.294. є5542. P.497 (—Ўј);
Astrophysical Journal Letters. 2001. є10.


ќрганизаци€ науки. ћатематика

ЂЌобелевкаї дл€ математиков

јльфред Ѕернхард Ќобель в своем завещании не упом€нул, к сожалению, математиков. ѕопытки заполнить эту брешь делались и раньше: канадский филантроп и сам математик ƒж.„.‘илдс (1863-1932) основал фонд, из которого начина€ с 1936 г. раз в четыре года производитс€ награждение наиболее отличившегос€ за этот период представител€ математической науки (—реди удостоенных ‘илдсовской премии были и наши соотечественники, в том числе: —.ѕ.Ќовиков (1970), √.ј.ћаргулис (1978), ¬.√.ƒринфельд (1990). - ѕримеч. ред.). Ќо, во-первых, это вчетверо реже, чем в случае Ќобелевской премии, во-вторых, денежна€ сумма значительно ей уступает (всего 1500 долл.), в-третьих, ‘илдсовской премии и медали может удостоитьс€ лишь тот, кому еще не исполнилось 40 лет. Ќаконец, средствами массовой информации ‘илдсовские награждени€ в лучшем случае едва упоминаютс€.

ќднако такое положение скоро изменитс€: в августе 2001 г. премьер-министр Ќорвегии ≈.—тольтенберг торжественно объ€вил, что правительство этой скандинавской страны учреждает ежегодную премию им.Ќ.’.јбел€, котора€ специально предназначена представител€м точнейшей из наук. —обытие приурочено к 200-летию со дн€ рождени€ выдающегос€ норвежского математика Ќильса ’енрика јбел€, который, прожив всего 26 лет и умерев в 1828 г. от туберкулеза, успел немало сделать дл€ развити€ разных областей этой науки.

–ешение о награждении будет принимать Ќорвежска€ академи€ наук и литературы. ¬озрастных ограничений дл€ лауреатов јбелевской премии не устанавливаетс€.  роме очень красивого диплома и художественно выполненной медали к ней будет прилагатьс€ чек примерно на 500 тыс. долл. —умма в 200 млн норвежских крон (примерно 22 млн долл.) уже предусмотрена в государственном бюджете страны на 2003 г., когда состоитс€ первое награждение. Ћауреат ‘илдсовской премии 1974 г. ƒ.ћамфорд (D.Mamford) считает, что это событие Ђизменит весь ландшафт мировой математикиї.

Science. 2001. V.293. є5536. P.1761 (—Ўј).


‘изика

 вантовый компьютер разложил число 15 на множители

—отрудники фирмы ЂIBM Almaden Research Centerї и —танфордского университета в  алифорнии (—Ўј) сообщили о реализации алгоритма Ўора на квантовом компьютере из семи кубитов. Ётому прообразу квантового компьютера удалось разложить на множители число 15. ‘изически роль кубитов (ѕодробнее см.: «вездин ј. . ћагнитные молекулы и квантова€ механика // ѕрирода. 2000. є12. с.18.) играли семь €дер со спином 1/2, содержащихс€ в одной молекуле. ”правление состо€ни€ми отдельных кубитов было основано на €дерно-магнитном резонансе (яћ–). ¬заимодействие между спинами €дер осуществл€лось через электроны внешних оболочек. “аким образом, однокубитные операции выполн€лись с помощью радиочастотных импульсов, а двухкубитные происходили как бы сами собой из-за посто€нного взаимодействи€ кубитов - необходимо было только выждать определенное врем€.

Ќевозможность управлени€ силой взаимодействи€ между кубитами (например, осуществл€ть включение и выключение) потребовала специальной реализации алгоритма Ўора. ќгромное число молекул, помещенных в колбу с жидкостью, фактически представл€ло собой ансамбль, в котором множество маленьких компьютеров (молекул) работало параллельно. Ёто позволило получить макроскопический сигнал яћ– дл€ считывани€ конечного результата. ѕопутно изучались процессы декогеренизации в системе и их вли€ние на выполнение алгоритма.

 онечно, представленные результаты €вл€ют €ркое экспериментальное воплощение идей квантовых вычислений. ќднако дот€нуть на жидкостных квантовых компьютерах до практически значимых расчетов, требующих более 1000 кубитов, не удастс€. Ќужны новые подходы.

Nature. 2001. V.414. P.863 (¬еликобритани€);

http://perst.isssph.kiae.ru/inform/perst/ 


Ёлектроника

ћатериалы дл€ приборов ночного видени€

≈сли на поверхность полупроводника с дырочным типом проводимости нанести специальное, очень тонкое, покрытие, работа выхода из него будет много меньше, чем из самого полупроводника. “ак достигаетс€ эффект отрицательного электронного сродства (ќЁ—). Ќапример, достаточно нанести на поверхность кремниевой пластины монослой из атомов цези€, как энерги€ дна зоны проводимости в объеме кристалла окажетс€ выше уровн€ вакуума на поверхности. ¬ такой ситуации фотовозбужденные электроны легко покидают полупроводник и вылетают в вакуум, если, конечно, при этом они не погибнут по дороге к поверхности, встретив на своем пути дырку, и не отраз€тс€ от границы раздела полупроводник-активирующее покрытие.   несчастью, и то, и другое всегда возможно.

“ем не менее по величине внешнего квантового выхода в интересной дл€ ночных охотников инфракрасной области спектра (l >0.8 мкм) у фотокатодов с ќЁ— просто нет конкурентов. „аще всего подход€щее покрытие - это цезий + кислород.  ислород иногда замен€ют фтором, получаетс€ тоже неплохо, но тонкое аморфное покрытие, состо€щее из летучих веществ, довольно капризно. » разработчики, и изготовители этого попул€рного прибора давно пытаютс€ заменить его на более прочную монокристаллическую пленку.   тому же цена современного прибора ночного видени€, использующего цезиевое покрытие, сравнима со стоимостью среднего автомобил€.

¬ этой ситуации на сцене по€вл€ютс€ соединени€ редкоземельных металлов с халькогенами (серой, селеном или теллуром). Ќесмотр€ на простоту кристаллической структуры монохалькогенидов, межатомна€ св€зь у них удивительно прочна€: температура плавлени€ моносульфидов почти всегда выше 2000∞—. ѕо своим электронным свойствам это типичные металлы, но с удивительно малой работой выхода (<1.5 э¬). ѕоэтому, если, например, на поверхности дырочного легированного полупроводника из фосфида инди€ эпитаксиально вырастить два-три моносло€ моносульфида лантана (LaS), то, как показывают недавно опубликованные расчеты (Phys. Rev. B. 2002. V.65. Paper 033304.), формируетс€ структура с ќЁ—. ƒополнительна€ удача - у такой пары близкие посто€нные кристаллической решетки. ƒл€ производителей приборов ночного видени€ это хороша€ новость.

http://perst.isssph.kiae.ru/inform/perst/ 


Ѕотаника. Ёкологи€

‘лора островов √алапагос в опасности

ƒолгое врем€ о-ва √алапагос считались затер€нным миром. »х обособленное положение и обилие эндемиков привлекли в свое врем€ внимание „.ƒарвина - именно здесь, где легко проследить процесс приспособлени€ разных видов к услови€м среды, он обосновал свою эволюционную теорию. ќднако с тех пор островна€ растительность сильно изменилась.

 огда в 1535 г. о-ва √алапагос были открыты европейцами, там насчитывалось около 500 видов растений, а впоследствии по€вилось примерно 600 чужеземных. —реди них немало съедобных (например, гуай€ва, банан, апельсин и ананас), есть и декоративные формы (бугенвилле€, гибискус, мадагаскарский барвинок, олеандр и др.). ƒл€ нужд строительства и на топливо стали выращивать кедр, а на медицинские цели - хинное дерево.

ѕо состо€нию на 2001 г. 45% интродуцированных растений уже можно считать законными представител€ми островной флоры. Ѕотаники установили, что 7% Ђпришельцевї весьма агрессивны: они успешно конкурируют с Ђаборигенамиї, а около 20% - потенциально опасны. —амое отрицательное воздействие на традиционную растительность оказывают бриофиллум перистый (Bryophyllum pinnatum, семейство толст€нковых), лантана камара (Lantana camara, вербеновые), хинное дерево (Cinchona pubescens), гуай€ва (Psidium guajava) и др. ’арактерно, что в наибольшей степени пострадали от вселенцев те четыре острова архипелага, где обитает человек. «а врем€, прошедшее с их открыти€, люди вольно или невольно ежегодно укорен€ли в среднем более одного растени€-чужака, тогда как естественным образом новый вид по€вл€лс€ примерно раз в 10 тыс. лет.

ѕодобные процессы идут и в иных уголках земного шара, принос€ существенный ущерб не только природной среде, но зачастую и экономике регионов: согласно подсчетам, убытки в каждом случае могут достигать 100 млн долл. в год. ќсобенно страдают экологические системы малых островных государств. ќдна из статей ћеждународной конвенции по биологическому разнообразию призывает ее участников предотвратить интродукцию видов, угрожающих местным экосистемам, или установить контроль за ними. ќ-ва √алапагос - пример легко у€звимых территорий, а по принимаемым защитным мерам - образец дл€ подражани€.

„тобы прекратить ввоз новых видов растений, сотрудники национального парка Ђ√алапагос им.„.ƒарвинаї и других организаций создали эффективную систему строгого таможенного контрол€ и карантина. —реди населени€ ведетс€ активна€ разъ€снительна€ кампани€ с целью не допустить дальнейшей Ђоккупацииї островов новыми дл€ них видами флоры и фауны.

Science. 2001. V.294. є5545. P.1279 (—Ўј);
Bioscience. 2000. V.50. P.53.


Ёкологи€

¬олк вернулс€

Ќа территории √ермании последний волк (Canis lupus) был убит в середине XIX в. ѕравда, лет 20 назад стали изредка по€вл€тьс€ сообщени€, что кто-то сбил волка на шоссе, но посто€нно живущих в стране семейных пар и тем более волчьих стай не видели (—м. также: Ѕибиков ƒ.». ¬олк: и хищник, и жертва // ѕрирода. 1996. є10. с.36-46.).

» вот новость: в —аксонии, на территории, принадлежавшей ранее военному полигону, лесники обнаружили семью этих хищников - супружескую пару и шестерых щен€т (четверых годовалых и двух совсем маленьких). ¬ √ермании это первый за полтора века случай размножени€ волка на воле!

Ѕиолог ‘.ћЄршель (R.Morshel; отделение ћеждународного фонда дикой природы во ‘ранкфурте-на-ћайне) считает, что это ненаселенное и богатое пищей место идеально дл€ животных. ѕо его мнению, семь€ вскоре расширит свои владени€ (хот€ и сейчас уже их площадь вдвое превышает территорию бывшего полигона). ≈сли при этом хищник начнет нападать на домашний скот, возможны конфликты с населением.

Science. 2001. V.294. є5547. P.1649 (—Ўј).


√еотектоника

Ђѕригвожденный к местуї јфриканский континент

јфриканский континент за 200 млн лет почти не сместилс€ относительно лежащего под ним участка мантии, а в последние 30 млн лет вообще оставалс€ фактически неподвижным. √еолог  .ЅЄрк (K.Burke; ’ьюстонский университет в штате “ехас) находит нетрадиционное объ€снение: в этом районе нет холодных и плотных литосферных плит (столь характерных дл€ японских о-вов и ёжной јмерики), которые, погружа€сь в мантию, мощно т€нут за собой соседние. јфриканский континент и окружающа€ его литосфера почти со всех сторон ограничены срединно-океаническими хребтами, а образующа€с€ в процессе спрединга молода€ кора, медленно растека€сь в стороны от хребтов, весьма слабо Ђтолкаетї материк. ќтсутствие воздействующих на јфрику плит означает, что здесь давно уже не действует процесс холодного Ђзат€гивани€ї слоев коры в глубины мантии, а без такого охлаждени€ она под материком постепенно разогреваетс€.

ЅЄрк построил математическую модель, описывающую геодинамические процессы на прот€жении последних 250 млн лет, и проследил ход повышени€ температур под континентом. —читаетс€, что на этот период пришлось 29 эпизодов массового изли€ни€ глубинных пород на поверхность земного шара, создавших крупные магматические провинции. ЅЄрк обнаружил, что из 26 рассмотренных им провинций (в число которых вошли и —ибирские траппы - одна из крупнейших на «емле магматических провинций) 25 сформировались либо в “ихом океане, либо в јфрике. »менно в этих регионах сейсмическим зондированием вы€влено существование мантийных суперплюмов, которые прослеживаютс€ вплоть до земного €дра.

—огласно новой гипотезе, за геологические особенности јфриканского континента, сложившиес€ в последние 30 млн лет, отвечает подъем очередного плюма к поверхности. ƒо этого эпизода јфрика была сравнительно низинной и слабо пересеченной территорией.  огда же в районе, где теперь находитс€ Ёфиопи€, гигантский плюм приподн€л плиту, образовалс€ купол поперечником около 1 тыс. км - јфарска€ магматическа€ провинци€. ѕримерно в то же врем€ вс€кое перемещение јфрики приостановилось: нажим со стороны срединно-океанических хребтов был слишком слаб, чтобы сдвигать јфриканскую плиту и перемещать ее через порожденное плюмом возвышение, - плита оказалась Ђпригвожденной к местуї.

Ёто - ключевое событие дл€ дальнейшей геологической истории материка. јфарский плюм пребывает в одном и том же месте дес€тки миллионов лет, а  расное море, јденский залив и ¬осточно-јфриканска€ рифтова€ система раздвигаютс€. —ложившиес€ климатические услови€ оказались подход€щими, чтобы этот регион стал колыбелью человечества: ведь именно здесь находитс€ знаменитое ќлдувайское ущелье с древнейшими останками Homo.

ЅЄрк полагает, что под Ђпригвожденнойї јфриканской плитой участок мантии перешел в систему тепловой циркул€ции: вместо того чтобы мантийный материал перетекал единой широкой струей, у которой один конец медленно приподнимаетс€, а другой погружаетс€, возникша€ конвективна€ циркул€ци€ ведет к распаду системы на р€д мелких €чеек, подобно тому как это наблюдаетс€ в сосуде с кип€щей водой.  онвективные образовани€ подповерхностных волнистых возвышений существуют более чем в 30 €чейках, расположенных по всему јфриканскому континенту. Ѕольшинство возвышений увенчаны вулканами, которые, надо полагать, подпитываютс€ неглубоко залегающей магмой. Ёрози€ возвышений, происход€ща€ особенно активно в ÷ентральной и —еверной јфрике, приводит к выносу реками осадочных пород в прибрежные районы материка. «десь эти породы перекрывают богатые органикой осадки, порожденные предыдущей активностью плюмов; это создает услови€ дл€ образовани€ залежей нефти в дельте р.Ќигер и глубоководном конусе выноса р. онго.

√ипотеза, основанна€ на столь разветвленной цепи взаимосв€занных событий, вызвала дискуссию среди специалистов, котора€ отразилась на страницах геофизических журналов.

Science. 2001. V.294. є5541. P.287 (—Ўј).


√еофизика

÷унами в компьютере

17 июл€ 1998 г. на побережье ѕапуа-Ќовой √винеи внезапно обрушилась гигантска€ волна. ¬ысота ее гребн€ достигала 20 м; вдоль 25-километрового участка берега она разрушила все на своем пути, а после ухода оставила больше сотни погибших; трупы несчастных находили на вершинах высоких деревьев. “ри деревни были смыты с лица «емли.

Ќа место трагедии около залива —иссамо немедленно прибыла международна€ группа гидрологов, сейсмологов, геофизиков, специалистов по гидравлике и математическому моделированию естественных процессов. ќни измерили высоту отметок, оставленных цунами на окрестных объектах, установили степень и характер повреждений, опросили уцелевших свидетелей, собрали сейсмологические и гидроакустические данные. » все-таки оставалось загадкой, каким образом зафиксированное на сейсмограммах сравнительно слабое землетр€сение на морском дне могло породить столь высокую волну.

“ри года потребовалось на обработку данных и построение компьютерной модели; выводы были доложены на двух созванных летом 2001 г. международных симпозиумах - в —тамбуле (“урци€) и в —иэтле (—Ўј). ќсобый интерес специалистов вызвал совместный доклад инженера по укреплению морских берегов  .—инолакиса (C.Synolakis; ”ниверситет ёжной  алифорнии в Ћос-јнджелесе) и сейсмолога Ё.ќкала (E.Okal; —еверо-«ападный университет в Ёванстоне). ѕо их мнению, пр€мым виновником трагедии было не землетр€сение, а крупный подводный оползень.   такому заключению они пришли на основе изучени€ подробнейшей карты морского дна, построенной усили€ми японского центра морских наук и технологий и международной ёжно-“ихоокеанской комиссии по прикладным наукам о «емле.

Ќа этой карте в 25 км от —иссано четко различалось нагромождение свежих пород, характерное дл€ крупного оползн€.  огда эту информацию сопоставили с сейсмограммами и гидроакустическими данными, вы€снилось, что и среди них есть свидетельства мощного событи€, произошедшего здесь как раз 17 июл€ 1998 г.  омпьютер уверенно подтвердил: сперва на дне произошел не очень сильный подземный толчок, от него по донному склону стали перемещатьс€ рыхлые и слабо закрепленные породы, а затем уж этот оползень всколыхнул водную стихию. Ќа ее поверхности возникла волна, котора€ у берега подн€лась на 20 м и, перескочив через песчаную косу, рухнула на ближайшие населенные пункты.

Ёто - достаточно редкий случай, когда с уверенностью была распознана причина одного из самых мощных цунами нашего времени. Ќе менее важно, что впервые удалось построить надежную компьютерную модель возникновени€ цунами от подводного оползн€ и дальнейшего развити€ событий с картиной выхода на берег и затоплени€ немалой территории.

Ѕольшие надежды в вопросах прогнозировани€ и оценки вызываемого цунами риска возлагаютс€ на создаваемую ныне американскую систему DART (Deep-ocean Assessment and Reporting of Tsunamis) (ѕодробнее см.:  ак противосто€ть цунами? // ѕрирода. 2002. є5. с.83.), в рамках которой в различных акватори€х устанавливаютс€ приборы раннего их обнаружени€.

Science. 2001. V.293. є5533. P.1251 (—Ўј).


ќкеанологи€

ќкеанологический прогноз на мес€ц

Ќова€ методика долгосрочного прогноза состо€ни€ океанических вод разработана ќ.—медстадом (O.Smedstad; компани€ ЂPlanning System Inc.ї) совместно с коллегами из »сследовательской лаборатории ¬ћ‘ —Ўј при  осмическом центре им.—тенниса.

— начала 90-х годов изучение океанических воронок - важной составл€ющей морских течений - осуществл€лось путем разбивки океана на блоки со стороной 0.5∞ и вычислени€ средних параметров такого участка. Ќо столь малое разрешение не позвол€ло построить достаточно надежную компьютерную модель долгосрочного прогноза. Ќыне специалисты перешли к модели слоистого океана (Layered Ocean Model), котора€ дает возможность оценить поведение водоворотов диаметром 50-100 км, благодар€ чему прогноз может достигать 30-суточной заблаговременности. јнализируемые блоки водных масс составл€ют всего 1/16 градуса с разрешением 6-7 км, что отчетливо характеризует любую отдельную воронку в средних широтах. ѕрограмма не учитывает параметры мелководь€ над континентальными шельфами.

»сследователи используют мощный параллельный компьютер ЂIBM Winter Hawk-2ї с 216 процессорами; его быстродействие достигает 35 гигафлоп (в прежних работах были задействованы восемь процессоров, работающих параллельно со скорост€ми немного более 1 √фл).

ќперативную информацию о температуре поверхностного сло€ океана и его форме собирают спутники «емли. ƒанные отражают характер течений в соответствии с конкретным расположением областей высокого и низкого атмосферного давлени€. ћодель учитывает воздействие воздушных потоков на поверхность океана и на теплоэнергообмен между обеими стихи€ми. ќперативную картину состо€ни€ океана модель выдает ежесуточно, затем следует прогноз заблаговременностью 4 сут; каждую среду вырабатываетс€ прогноз на мес€ц. ѕравда, в наиболее динамичных акватори€х ћирового океана, например в зоне √ольфстрима, прогноз остаетс€ надежным лишь на две недели.

ѕробна€ эксплуатаци€ системы шла с окт€бр€ 2000 г., а ее рабочее применение началось с окт€бр€ 2001 г. ѕрогнозом теперь посто€нно пользуютс€ компании, добывающие нефть на морских платформах, некоторые рыболовецкие фирмы, а также биологи, след€щие за перемещением китов и других морских животных в северо-западном секторе “ихого океана, и др.

Science. 2002. V.295. є5553. P.260 (—Ўј);


ќкеанографи€

√лубинные воды —редиземного мор€ теплеют

≈вропейска€ глубоководна€ станци€ ЂGeostarї недавно завершила свой первый рейс в —редиземном море. Ётот автономный аппарат на глубине 2000 м собирал информацию о физико-химическом состо€нии вод и донного грунта, фиксировал наличие живых организмов, измер€л параметры магнитных полей и растворенных газов. √лавный вывод таков: температура абиссальных вод возрастает на 0.001-0.002∞— ежегодно; казалось бы, столь малым повышением можно пренебречь, но при идущем сейчас глобальном потеплении его нельз€ не учитывать.

ƒанные ЂGeostarї подтвердили факт, ставший очевидным лишь в последнее врем€: уже 40 лет температура глубинных вод —редиземного мор€ растет. Ќекоторые специалисты св€зывают это с потеплением климата материков. »ную гипотезу выдвинул  .ћилло (C.Millot; Ћаборатори€ океанографии и биогеохимии Ќационального центра научных исследований в “улоне, ‘ранци€): плотины, построенные на ƒунае и Ќиле около 40 лет назад, ограничили поступление в —редиземное море пресных вод, что привело к повышению его солености. ¬ процессе посто€нной циркул€ции абиссальные воды постепенно поднимаютс€ к поверхности; из-за испарени€ и зимнего охлаждени€ их плотность увеличиваетс€, и они снова опускаютс€. ќднако дл€ погружени€ более соленых и т€желых вод требуетс€ меньшее охлаждение - в результате в глубину уход€т более теплые воды.

Science et Vie. 2001. є1010. P.30 (‘ранци€).


¬улканологи€

—транна€ гора ћак- инли

¬ысочайша€ в —еверной јмерике гора ћак- инли (6194 м над ур.м.) находитс€ в центральной части јл€скинского хребта, вулканически не активного (по крайней мере севернее р.Ѕаззард). ќднако  .Ќай (C.Nye; ¬улканологическа€ обсерватори€ при ”ниверситете штата јл€ска в ‘эрбенксе) заметил, что, суд€ по геофизическим и геологическим данным, процессы, идущие в недрах этой горной системы, в особенности под ћак- инли, такие же, что и на вулканически активном южном побережье јл€ски. “ем не менее эта гора не вулкан.

ќ сходстве недр говор€т маары (воронки, оставшиес€ после взрыва вырвавшихс€ из-под земли газов), наход€щиес€ по берегам р.Ѕаззард, чуть севернее соседнего г.’или. ќни образовались здесь около 3 тыс. лет назад; слагающие их породы не отличаютс€ по химическому составу от вулканов јлеутской островной дуги, которых насчитываетс€ более сотни. —амый северо-восточный из них, —пурр, расположен на берегу залива  ука; он про€вл€ет посто€нную активность, угрожа€ г.јнкориджу. ƒалее к югу - 350-километровый вулканический Ђпробелї (Ќай назвал его ƒенали). ћежду тем именно в этом регионе, под ƒенали и значительной частью всей јл€ски, —еверо-јмериканска€ плита погружаетс€ под “ихоокеанскую, при их соприкосновении нередко возникают сильные землетр€сени€, обычно сопровождающиес€ вулканической активностью.

ќ продолжающемс€ погружении одной плиты под другую говор€т частые подземные толчки в районе јл€скинского хребта. ћ.”исс (M.Wiss; √еофизический институт при ”ниверситете штата јл€ска) утверждает, что магнитуда толчков и частота их повтор€емости под горой ћак- инли такие же, как и под другими островными дугами, в том числе и под вулканами около залива  ука. Ѕолее того, слабых толчков здесь даже больше, что указывает на близкое к поверхности расположение бурл€щих магматических очагов - примерно в 100 км под ћак- инли.

„то же помешало образоватьс€ вулканам в районе между горой —пурр и р.Ѕаззард? ¬озможно, блок земной коры, лежащий под южной частью јл€ски, так плотно прижат к —еверо-јмериканской плите, что расплавленные магматические породы в западной части јл€скинского хребта не могут выйти на поверхность. ќднако проверить эту гипотезу ученые пока еще не смогли.

Geophysical Institute Quarterly. 2001. V.17. є1. P.2 (—Ўј).


 лиматологи€

“ропики вли€ют на климат —еверной јтлантики

¬ течение последнего полувека в —еверной јтлантике происходили существенные изменени€ климата. ƒес€тилетние колебани€, налагающиес€ на общий тренд, особенно заметны на примере атмосферной —еверо-јтлантической осцилл€ции (—м. также: јрктическа€ осцилл€ци€ - новый климатический фактор // ѕрирода. 2000. є3. с.79-80.). ѕри положительной фазе в средних широтах усиливаютс€ западные ветры, что сопровождаетс€ аномально низким давлением над субпол€рной акваторией —еверной јтлантики и аномально высоким - над субтропической; причем эти колебани€ охватывают все пространство от водной поверхности до стратосферы. “акие Ђкачелиї в атмосферной циркул€ции внос€т весомый вклад в потепление всей поверхности —еверного полушари€ и св€занные с ним крупномасштабные изменени€ количества осадков над ≈вропой и —редним ¬остоком, однако понимани€ физического механизма этих процессов до сих пор нет.

—ущественный шаг в этом направлении сделала группа специалистов под руководством ћ.ѕ.’Єрлинга и ƒж.”.’еррелла (ћ.–.Hoerling, J.W.Hurrell; Ћаборатори€ по исследованию природной среды при Ќациональном управлении —Ўј по изучению океана и атмосферы). »спользовав данные, полученные в ходе выполнени€ программы GOGA (Global Ocean Global Atmosphere), а также всю доступную информацию о динамике температур поверхности океана и концентрации плавучих льдов в мировом масштабе за последние 50 лет, они построили математическую модель, котора€ показала, что вариации климата —еверной јтлантики отнюдь не случайны - в известной мере они представл€ют собой реакцию на изменение поверхностной температуры ћирового океана и состо€ние ледового покрова.

”становлено также, что тенденции изменени€ климата в —еверной јтлантике - это составл€юща€ наблюдаемых перемен в характере атмосферной циркул€ции всего полушари€, св€занных с низким давлением над центральной частью северной акватории “ихого океана и высоким давлением над «ападной  анадой. Ќа изменени€ зимней погоды в —еверной јтлантике и ≈вропе, наблюдаемые с 1950 г., существенно вли€ет потепление поверхностного сло€ океана в тропиках, причем основную роль, несмотр€ на удаленность, играют »ндийский и “ихий океаны.

ƒо недавнего времени полагали, что только в “ихом океане такие €влени€, как Ёль-Ќиньо-ёжна€ осцилл€ци€, привод€т к заметным изменени€м климата в очень отдаленных регионах. “еперь очевидно, что сходные процессы происход€т и в других част€х ћирового океана.

Science. 2001. V.292. є 5514. P.90 (—Ўј).


ѕалеоантропологи€

—корость роста зубов у Homo erectus

ќдна из главных черт, отличающих человека от остальных приматов, - длительный период взрослени€, во врем€ которого формируютс€ сложные структуры головного мозга. ќднако возникновение таких особенностей трудно проследить по ископаемым останкам. ƒл€ этого используютс€ разные косвенные данные. »звестно, что по€вление или исчезновение некоторых зубов означает конец определенного периода развити€; например, третьи мол€ры - зубы мудрости - прорезаютс€ в конце юношеского возраста. ќпределив врем€ по€влени€ тех или иных зубов, можно пон€ть, как проходил процесс взрослени€ и, следовательно, как развит был мозг данного индивида.

ƒолгое врем€ считалось, что человек пр€моход€щий (H.erectus), который жил примерно 1.9-0.8 млн лет назад, уже обладал развитым интеллектом. Ќа это указывают изготовленные им разнообразные оруди€, большой объем мозга, а также картина развити€ зубов, свидетельствующа€, казалось бы, о длительном периоде детства. ќднако  .ƒин из Ћондонского университетского колледжа и его коллеги (Dean C. et al. // Nature. 2001. V.414. є6864. P.628-631.), исследовав не пор€док по€влени€ зубов, а скорость их роста, получили иную картину. ƒело в том, что эмаль и дентин, из которых состо€т зубы человека, выдел€ютс€ не непрерывно, а с суточной периодичностью, благодар€ чему образуетс€ слоиста€ структура. ѕо толщине сло€ эмали, образовавшегос€ за день, можно определить скорость роста зубов, а она пр€мо св€зана с этапами развити€ человека.

ƒин изучал этим методом скорость роста зубов у неандертальца, у человека умелого (H.habilis), жившего 2.3-1.8 млн лет назад, у H.erectus и австралопитека (4.2-3.9 млн лет назад). –езультаты подтвердили схожесть по этому признаку H.habilis, H.erectus и Australopithecus, причем зубы у них развивались гораздо быстрее, чем у современного человека. ƒин и его коллеги полагают, что эволюци€ различных структур мозга и тела происходила мозаично. Ќекоторые признаки мен€лись скачками - так было и со скоростью роста зубов у H.erectus.

»сследовани€ английских ученых означают, что дл€ получени€ полной и €сной картины эволюции H.sapiens нужно принимать во внимание все известные факты, а некоторые морфологические особенности, наблюдаемые в ископаемых остатках (размер мозга, двуногое хождение, пор€док по€влени€ зубов) не могут быть объ€снены сами по себе.

© ƒ.ј.√ил€ров
ћосква


 

–≈÷≈Ќ«»»

 
 

Ћ.¬. аабак, ј.¬.—очивко.
ЅјЅќ„ » ћ»–ј
ѕод ред. ¬.ј.¬олодина.
ћ.: јванта +, 2001. 184 с.

 © ¬.Ѕ.„ернышев

ѕоэма о совершенстве красоты бабочек
(—амые красивые и знаменитые)

¬.Ѕ.„ернышев,
доктор биологических наук, ћ√”

 

„то такое бабочки с точки зрени€ энтомолога-систематика? ¬сего лишь один из почти трех дес€тков отр€дов насекомых, который в науке носит очень точное, но невыразительное название - чешуекрылые. ƒа и, вообще, что такое насекомые? ѕрирода не создала ни одной конструкции, котора€ была бы удачнее и совершеннее, чем насекомые. ƒоказательства? Ќасекомых не менее двух миллионов видов, т.е. больше, чем остальных животных и растений. ќни способны жить всюду на нашей планете - почти от полюса до полюса.

ѕри всей эффектности оформлени€ книгу, посв€щенную бабочкам, никак нельз€ назвать только научно-попул€рной, тем более развлекательной. ¬ ней содержитс€ много интересной информации, полученной самими авторами в их многочисленных экспедици€х, кроме того, это достаточно полный обзор по биологии бабочек и их географическому распространению. Ќаконец, это прекрасное дополнение к учебным курсам и инструкци€м по сбору и изучению бабочек дл€ натуралиста любого возраста.

Ќа что прежде всего обращаешь внимание? јвторы по-насто€щему влюблены в насекомых, исполнены восторга перед природой. ќтсюда и поэтичность, пронизывающа€ всю книгу. Ќе случайно и название вводного раздела - Ђќбъект поклонени€, источник вдохновени€, предмет страстиї.

ѕо содержанию книга четко делитс€ на две части. ѕерва€ называетс€ Ђћир бабочекї и представл€ет собой увлекательный обзор, в котором рассказываетс€ о биологии бабочек, их охране и коллекционировании. ќднако неграмотный, и тем более алчный, коллекционер может нанести непоправимый вред. ¬ природе отрицательное вли€ние любых факторов автоматически снижаетс€, если численность попул€ции мала. “ак достигаетс€ бесконечно долгое существование всех видов.  оллекционер же, наоборот, целенаправленно собирает именно редкие и малочисленные формы, что может нарушить часто зыбкое равновесие и привести к полной гибели вида. Ќикака€ птица, никакой €ркий уличный фонарь не способны нанести такой вред.

ќбзор написан со знанием дела и может стать отдельной книгой дл€ студента и просто любител€ природы.  онечно, далеко не все, что можно рассказать о бабочках, есть в нем. ќднако € уверен, что даже самый привередливый специалист положительно оценит этот раздел. ≈динственное замечание, которое, на мой взгл€д, необходимо высказать: неверно утверждение, что все существование взрослой особи (имаго) направлено только на размножение. —ами же авторы далее опровергают этот тезис, описыва€ миграции бабочек. Ќаправлены миграции или нет, но в любом случае - это завоевание новых территорий, подход€щих дл€ жизни данного вида, а также обогащение генофонда местных попул€ций. »менно расселение нар€ду с размножением - основные функции имаго бабочек, да и других насекомых. ” некоторых видов бабочек самки не могут летать и функцию расселени€ берут на себ€ в основном гусеницы, но самцы прекрасно летают.

¬тора€ часть книги, названна€ ЂЅабочки мираї, иллюстрирована великолепными фотографи€ми и снабжена довольно обширными, содержательными комментари€ми, из которых можно узнать о географическом распространении, формах, а также некоторых особенност€х биологии видов. »х выбор, конечно, субъективен, но дл€ описани€ всех красивых бабочек понадобилось бы более дес€тка таких томов. ѕриведенна€ информаци€ касаетс€ только относительно крупных форм, хот€ мелкие бабочки тоже достойны этого: при соответствующем увеличении оказываютс€ не менее эффектными и оригинальными.

ѕри€тно, что после описани€ роскошной экзотики приведен небольшой раздел - Ђ—амые красивые бабочки –оссииї. ¬ нем собрана информаци€ всего о нескольких видах, более скромных, но не менее привлекательных, чем тропические.

ѕоражаешьс€, как много интереснейших личных наблюдений авторов вошло в книгу. ќни были проведены как в –оссии, так и в других странах и придают изданию особую свежесть.

¬ целом книга прекрасно написана. ‘отографии, сделанные ј.¬.—очивко, безупречно воспроизвод€т не только цвет, но даже тонкую фактуру крыла. » все-таки жаль, что ни один, даже самый талантливый рисунок или фотоснимок не может передать неповторимую и живую игру света на крыль€х подлинных бабочек.

я понимаю, что в подобном издании, по-видимому, неуместны библиографические ссылки. Ќо хот€ бы небольшой список литературы, рекомендуемой тем, кто особенно заинтересуетс€ бабочками, было бы полезно поместить.

»так, эта книга - и научный труд, и великолепный художественный альбом, и учебное пособие.

Ќо, на мой взгл€д, в рецензии необходимо остановитьс€ и на других важных аспектах - социальных. –ассмотрите внимательно фотографии в книге и вы увидите самые неожиданные сочетани€ цветов, иногда очень резкие, фантастические и оригинальные формы. Ќо вы никогда не найдете то, что сейчас так часто встречаетс€ в иллюстраци€х, на ткан€х, обо€х, одежде, - у бабочек нет вульгарных безвкусных сочетаний.  аждому художнику, дизайнеру, модельеру полезно было бы посмотреть эти рисунки (или сами коллекции) и учитьс€ у природы.

» наконец, что еще более важно, книга дает возможность увидеть подлинную красоту природы. ¬ наше врем€ это еще один путь к тому, чтобы человек оставалс€ собой, а не превращалс€ в амебу.

 

¬.—.Ћевин.
ƒјЋ№Ќ≈¬ќ—“ќ„Ќџ… “–≈ѕјЌ√:
Ѕиологи€, промысел, воспроизводство.
—ѕб.: √оланд, 2000. 200 с.

¬.—.Ћевин.
 јћ„ј“— »…  –јЅ:
Ѕиологи€, промысел, воспроизводство.
—ѕб.: »жица, 2001. 198 с.

©  .Ќ.Ќесис

∆емчужины ƒальнего ¬остока

 .Ќ.Ќесис,
доктор биологических наук
»нститут океанологии им.ѕ.ѕ.Ўиршова –јЌ

 

ƒве книги, написанные известным зоологом доктором биологических наук ¬.—.Ћевиным, отчасти построены по общей схеме: систематическое положение, строение, распространение, питание, поведение, размножение, развитие и рост, численность и биомасса и промысел животных, их враги и паразиты. ƒальше идут различи€. ¬ книге о дальневосточном трепанге большое внимание уделено его искусственному воспроизводству, охране, технологии обработки и фармакологии. ¬ другой книге описаны линька и дальние миграции камчатского краба, столь дл€ него характерные и, естественно, отсутствующие у трепанга. ≈сть глава и о разведении, но особенное внимание уделено переселению камчатского краба в Ѕаренцево море - одному из немногих в нашей стране успешных опытов плановой акклиматизации морского беспозвоночного в новом дл€ него ареале.

—троение и биологи€ этих животных полны удивительных и малоизвестных особенностей. Ќапример, тело трепанга может быть жестким и упругим, но почти мгновенно становитьс€ таким м€гким, что буквально протекает между пальцев и может быстро превратитьс€ в отвратительную кашу. “репанг способен обновл€ть все свои внутренности, выбрасыва€ через заднепроходное отверстие мощную струю воды и с ней все органы пищеварительной, дыхательной и репродуктивной системы. Ёто происходит в определенный сезон или в любое врем€, но под действием повышенной температуры воды или химических раздражителей. Ќа месте отброшенных органов довольно быстро по€вл€ютс€ новые.

–азмножение камчатского краба включает ритуал Ђрукопожати€ї, когда самец хватает клешн€ми самку Ђза рукиї и удерживает ее Ђлицомї к себе в течение одной-двух недель (в аквариуме - до двух мес€цев), пока она не перелин€ет. ѕри этом животные практически прекращают кормитьс€. ¬ момент спаривани€ самку пытаютс€ удерживать сразу несколько самцов, борющихс€ между собой. ≈ще одна удивительна€ черта биологии крабов - открытое в начале 60-х годов образование Ђкучи малыї у молоди в возрасте двух-трех лет. Ђ учуї составл€ют сотни и тыс€чи крабов, перемещающихс€ в ходе нагульных миграций совместно. ƒл€ чего? «агадка.

ѕри всех бросающихс€ в глаза различи€х у краба и трепанга обща€ и печальна€ участь - браконьерский лов, угрожающий существованию обоих видов.  раба отлавливают промысловые суда, оснащенные специальным оборудованием, и увоз€т в основном в японию, а трепанга аквалангисты-одиночки поставл€ют в  итай. Ќеофициальный промысел краба в последние годы приобрел размах, сравнимый с квотированным выловом, и ситуаци€ быстро приближаетс€ к критической. ѕромысел трепанга в ѕриморском крае почти на 100% браконьерский, и сейчас вооруженные разбойники, несмотр€ на все усили€ рыбоохраны и пограничников, пытаютс€ громить последние уцелевшие островки зоны обитани€ этого животного - угодь€ в ƒальневосточном морском заповеднике.

ƒл€ чего лов€т краба - пон€тно каждому, кому хоть раз довелось полакомитьс€ его вкуснейшим м€сом. “репанг - другое дело, это продукт на любител€. ѕомнитс€, как в давние времена, когда трепанга было изобилие, € наловил с друзь€ми целое ведро, сварил - и съел чуть ли не в одиночку, все прочие, чуть попробовав, отвернулись. ј ведь неплохие были трепанги! Ќо лов€т и ед€т их в основном из-за возбуждающих свойств, приписываемых им сладострастными китайцами. Ћегенды и домыслы о чудодейственных свойствах трепанга неисчислимы, недаром его называют морским женьшенем. ¬ книге говоритс€, что трепанг действительно содержит богатый набор биологически активных веществ - тритерпеновых гликозидов, липидов и гексозаминов, обладающих цитостатическим, антисклеротическим, противовоспалительным, противогрибковым действием. Ќо вот сведений об его возбуждающей активности в рецензируемой книге найти не удалось!

»скусственное разведение трепанга хорошо освоено, особенно в  Ќ– (китайскому опыту посв€щена специальна€ глава). Ќапротив, разведение камчатского краба только начинаетс€. Ќо очевидно, что не в борьбе с хищническим браконьерским выловом будущее этих жемчужин нашего ƒальнего ¬остока.

ќбе работы хорошо изданы. ѕервой особую ценность придают многочисленные подводные фотографии, которых, к сожалению, почти нет во второй.  ниги заполн€ют важный пробел в литературе о животном мире наших морей, и тех, кому повезет их достать (тираж по 500 экз.), ждет увлекательное чтение.


Ќќ¬џ≈  Ќ»√»

’ими€. Ёкологи€

—.—.ёфит. яƒџ ¬ќ –”√ Ќј—: ÷икл лекций. ћ.: ƒжеймс, 2001. 400 с.

јвтор - доктор химических наук, ведущий сотрудник »нститута органической химии им.Ќ.ƒ.«елинского –јЌ - занимаетс€ исследовани€ми по деструкции опасных токсикантов, принимает активное участие в создании антидиоксиновой программы в –оссии.

¬ последнее врем€ внимание общественности привлекла группа стойких органических загр€знений, которые относ€тс€ к классу хлорорганических соединений. ћногие известны уже давно и использовались в качестве пестицидов в народном хоз€йстве большинства стран. ¬ окружающей среде такие загр€знители могут сохран€тьс€ дес€тки и даже сотни лет. Ќекоторые аккумулируютс€ в ткан€х живых организмов.

’лорорганические соединени€ часто очень токсичны в ничтожных концентраци€х. »х действие про€вл€етс€ в нарушении репродуктивной и гормональной систем, генетических мутаци€х, врожденных дефектах, снижении иммунного статуса и развити€ организма в целом, а также в возникновении раковых и других заболеваний у человека.

—тойкие органические загр€знени€ образуютс€ в районах, где находитс€ большинство химических и других промышленных производств, а теперь обнаружены даже в холодных северных широтах јрктики.

÷икл лекций подготовлен автором при поддержке ‘онда ƒж. и  .ћакартуров (—Ўј) и адресован не только участникам экологических движений и организаций, но и всем, кто озабочен состо€нием окружающей среды и здоровьем людей.


ќхрана природы

—≈¬≈– » Ё ќЋќ√»я - 21 ¬≈ : Ёкологическое образование и воспитание. “руды межрегиональной конференции северных регионов –‘. ћ.: Ќаучный мир, 2001. 602 с.

”хта - один из базовых городов нефтедобывающей отрасли –еспублики  оми не случайно был выбран местом проведени€ межрегиональной конференции, посв€щенной —еверу.

—тарейший технический вуз (”хтинский индустриальный институт) сегодн€ получил статус университета, в структуре которого был организован гуманитарный факультет, что особенно важно дл€ междисциплинарных исследований. –оль геологии, химии, физики и других естественнонаучных дисциплин в охране природы очевидна. Ёто позволит создать интересное проблемное поле дл€ многих кафедр ”хт√“”.

Ќа конференции была выдвинута иде€ о непрерывности образовательного процесса, что позволило педагогам общатьс€ с учеными, руководител€ми предпри€тий нефт€ной и угольной промышленности и различных общественных организаций.

—реди участников было много прекрасных учителей. ќни привезли с собой лучших учеников - победителей олимпиад и конкурсов.

¬ книге представлены результаты научных исследований и практических разработок по улучшению профессиональной подготовки работников образовани€ и специалистов в области охраны природы. ќсобое внимание уделено возрождению культуры коренных народов —евера как важному условию сохранени€ природных богатств региона.


»стори€ науки

ћ.ћ.≈рмолаев (в соавторстве с “.Ћьвовой). ¬ќ—ѕќћ»ЌјЌ»я. —ѕб.: √идрометеоиздат, 2001. 290 с.

јвтор - доктор геолого-минералогических наук, профессор физической географии. Ќо книга эта не ученый трактат и не научно-попул€рный очерк, а свободный, взволнованный рассказ о €ркой романтической молодости, насильственно оборванной в 1938 г. ≈рмолаев принадлежал к Ђгнезду —амойловичаї - первому поколению советских пол€рников. Ѕудучи родственником, учеником и младшим коллегой –.ћ.—амойловича, ≈рмолаев попал в јрктику 19-летним юношей в 1925 г. ”частвовал во многих пол€рных экспедици€х и зимовках. Ѕыл начальником станции ¬торого ћеждународного пол€рного года в –усской √авани на —еверном острове Ќовой «емли (1932/33 г.).

»менно в тот период, о котором рассказываетс€ в книге, были заложены основы дальнейших арктических путешествий и исследований, получивших мировую известность.

ћихаил ћихайлович вспоминал јрктику своей молодости, а помогала ему в работе над книгой “.Ћьвова в самые последние годы его жизни. »м удалось сделать примерно половину задуманного.

≈рмолаев был удивительно разносторонним ученым.  роме уже упом€нутого, он серьезно занималс€ и геоморфологией, геологоразведкой, сейсмоакустическим зондированием стратосферы, экологией и даже психологией. ћногие специалисты считали его своим коллегой. Ќа фоне дроблени€ наук он возвышаетс€ как всеобъемлющий естествоиспытатель.
 


VIVOS VOCO! - «ќ¬” ∆»¬џ’!