2003 г.
Калейдоскоп
|
2003 г. |
Новости науки
Калейдоскоп |
Космические исследованияПерспективы изучения Солнечной системы
В 2002 г. Национальный исследовательский совет США опубликовал достаточно подробный план изучения Солнечной системы; экспертная комиссия из 27 предложенных научной общественностью миссий оставила в списке 12. Они разделены на три категории: небольшие, стоимостью до 325 млн долл.; средние (до 650 млн), которые можно осуществлять каждые полтора года, и важнейшие (предельные расходы не называются), с запуском космических аппаратов раз в десятилетие.
К первым относится, например, продолжение работ по программе “Cassini”. К средним - отправка аппарата в пояс Койпера и к планете Плутон; взятие образцов грунта в районе лунного южного полюса; вывод аппарата на полярную орбиту вокруг Юпитера; посадка на Венеру и обследование одной из комет с доставкой образцов на Землю. Наконец, к крупным мероприятиям причислено создание в космосе геофизической обсерватории, изучающей спутник Юпитера - Европу.
Возрожден дважды отвергнутый ранее проект изучения одного-трех тел в поясе Койпера, а также исследования Плутона. Возможно, в эту программу, возглавляемую астрофизиком А.Стерном (A.Stern; Юго-Западный исследовательский институт в Боулдере), будет включено также изучение Харона - спутника Плутона. Запустить зонд к этой системе предполагается в 2006 г.
Существуют трудности с миссией к Европе. Этот проект находится в подвешенном состоянии после того, как расходы вдвое превысили запланированные ранее, достигнув почти 1 млрд долл. Скорее всего, он будет отложен на неопределенное время.
Подкомитет по Марсу посчитал, что важнее всего обеспечить к 2011 г. доставку на Землю образцов его пород. Но поскольку это обойдется по крайней мере в 2 млрд долл., такие намерения не были поддержаны. НАСА предложено отыскать к 2013 г. иностранных соучастников данного мероприятия. Кроме того, этому ведомству рекомендовано проектировать небольшие аппараты, в том числе с атомными двигателями. Следует усовершенствовать и принадлежащую НАСА Сеть глубокого космоса, которая занимается приемом сигналов от далеких аппаратов.
Окончательное решение по этим весьма амбициозным планам предстоит принять руководству НАСА, Белому дому и Конгрессу США.
Science. 2002. V.297. №5580. P.317 (США).
Орбита звезды в центре Галактики
Среди объяснений высокого темпа производства энергии в квазарах и других активных галактиках лидирующее положение занимает модель аккреции вещества на сверхмассивные черные дыры с массами от миллиона до нескольких миллиардов масс Солнца (M¤). В поддержку этой модели накоплено множество данных, которые тем не менее не исключали наличия в центрах активных (и вообще всех) галактик массивных и относительно компактных структур, отличных от черных дыр.
Результаты, полученные Р.Шёделем (R.Schodel; Институт внеземной физики Общества им.М.Планка, Германия), позволяют отбросить большинство объяснений, альтернативных представлениям о черной дыре. С помощью Очень большого телескопа (VLT) и Телескопа новой технологии (NTT) Европейской южной обсерватории (Чили) ученым из Германии, США, Франции и Израиля удалось проследить за движением звезды вокруг центра нашей Галактики на протяжении двух третей ее орбитального периода.
Комбинируя инфракрасные изображения с высокоточными данными радионаблюдений, исследователи в течение 10 лет отслеживали движение почти тысячи звезд в окрестностях компактного радиоисточника Sgr A*. “Изучив в мае 2002 г. результаты последних наблюдений, мы не поверили своим глазам, - вспоминает один из авторов работы Т.Отт (T.Ott). - За несколько месяцев ближайшая к Sgr A* звезда S2 обогнула радиоисточник, и мы вдруг поняли, что видим ее орбитальное движение вокруг центра Галактики”. Анализ всех имеющихся данных показал, что S2 движется по эллиптической орбите, в фокусе которой и находится радиоисточник Sgr A*. Весной 2002 г. звезда S2 подошла к нему на минимальное расстояние 120 а.е., что всего в три раза больше расстояния от Солнца до Плутона, и двигалась со скоростью более 5000 км/с. Период обращения звезды вокруг Sgr A* равен 15.2 года. Эксцентриситет орбиты составляет 0.87, т.е. в самой удаленной точке звезда находится всего в 10 световых днях от центрального средоточия массы.
Объединив эти результаты с данными о движении более далеких от центра Галактики звезд, авторы работы пришли к выводу, что гравитационный потенциал в ее ядре с высокой точностью описывается потенциалом точечной массы в диапазоне галактоцентрических расстояний от 0.8 светового дня до двух световых лет (Schоdel R. et al.// Nature. 2002. V.419. №6908. P.694).
Конечно, даже такие данные не могут служить однозначным свидетельством существования черной дыры. Однако теперь совершенно четко установлено, что, чем бы ни был центральный невидимый сверхмассивный объект, при массе в 2.6 млн M¤ его радиус не превышает 120 а.е. По сравнению с предыдущими оценками возможный его объем сократился в несколько тысяч раз. В физике известно не так много конфигураций, способных обладать такими свойствами. Новые результаты означают, что в центре нашей Галактики нет компактного скопления нейтронных звезд, маломассивных черных дыр или маломассивных звезд, равно как нет и шара, состоящего из тяжелых фермионов (нейтрино, гравитино, аксино). Фактически кроме черной дыры остался лишь один потенциальный кандидат - гипотетическая звезда из тяжелых элементарных частиц, называемых бозонами, радиус которой должен превышать радиус черной дыры лишь в несколько раз.
© Д.З.Вибе, к.ф. -м.н.
МоскваКрабовидная туманность: гипотезы находят подтверждение
Китайские летописи середины XI в. рассказывают о внезапном появлении на небосклоне неизвестной ранее чрезвычайно яркой звезды. Сегодня мы знаем, что речь шла о взрыве Сверхновой 1054 г.; выброшенное ею вещество породило видимую и по сей день Крабовидную туманность. В ее центре образовался пульсирующий источник излучения, представляющий собой компактную нейтронную звезду. Этот пульсар, вращаясь вокруг своей оси, делает около 33 оборотов в секунду и при этом излучает в радио-, рентгеновском и оптическом диапазонах. Центробежная сила, возникающая при вращении, и магнитное поле разгоняют частицы вещества вокруг пульсара до скоростей, близких к скорости света.
Все это было известно лишь в общих чертах, а механизм самих процессов оставался не до конца понятным. Ныне ситуация проясняется благодаря координированной работе Космического телескопа “Хаббл” и находящейся на орбите рентгеновской обсерватории “Чандра”. Их почти восьмимесячные наблюдения дали специалистам, которых возглавляет астрофизик Дж.Хестер (J.Hester; Университет штата Аризона в Темпе), более 30 изображений самого “сердца” Крабовидной туманности, причем не статичных, а фиксирующих всю его динамику.
В период между августом 2000 г. и апрелем 2001 г. широкоугольная камера Космического телескопа “Хаббл” получила 24 снимка ядра туманности, а “Чандра” - восемь рентгеновских изображений, каждое из которых потребовало около 15 тыс. выдержек с необычно коротким временем - всего 0.2 с. Именно это предотвратило “зашкаливание” приборов крайне сильным излучением и позволило зафиксировать даже очень слабые рентгеновские черты объекта. В результате обнаружены целые серии ударных волн в окрестностях пульсара и рентгеновское кольцо, опоясывающее его в плоскости экватора.
Из рентгеновского кольца со скоростями, близкими к половине световой, вылетают пучки частиц вещества. Затем они образуют нечто вроде узко очерченных дуг, которые удерживаются в экваториальной плоскости, вероятно, силовыми линиями магнитного поля самого пульсара. В то же время от полюсов вращения пульсара устремляются под прямым углом в сторону самой туманности диффузные потоки частиц. Они похожи на рыхлые облачка дыма, колеблющиеся над заводской трубой взад-вперед под дуновением ветра. На полученных изображениях видно, как одна из таких струй вторгается в более медленно движущееся скопление частиц и вызывает там ударную волну.
Тот факт, что экваториальные и полярные ударные волны имеют различную форму, указывает на различные механизмы выделения энергии в соответствующих направлениях. Тем самым появляется возможность судить о природном ускорителе частиц, находящемся в центре системы. Правда, в этом вопросе существуют разногласия: Хестер считает, что за поведение Крабовидной туманности в основном отвечает плазма, состоящая лишь из электронов и позитронов, а другой астрофизик Дж.Аронс (J.Arons) настаивает, что ключевую роль играет поток заряженных атомных ядер - главным образом водорода и гелия. Решение этой проблемы станет возможным после более подробного изучения полученных из космоса изображений.
Science. 2002. V.297. №5589. P.1979;
Astrophysical Journal Letters. September 20. 2002 (США).Как рождаются планеты-гиганты?
В крупнейших планетах Солнечной системы - Юпитере и Сатурне - содержится около 93% всей ее массы, не считая самого Солнца. Возникновение планет-гигантов, видимо, связано с постепенным уплотнением сильно разреженных газов и пыли, составлявших первичную протосолнечную туманность. Достаточно правдоподобную теорию этого процесса представила группа ученых под руководством Л.Майера (L.Mayer; Университет штата Вашингтон в Сиэтле).
Они разработали компьютерную модель зарождения Солнечной системы, в которой учтены естественные колебания плотности вещества, составлявшего протосолнечный диск. “На выходе” модели оказалось подобие газовых скоплений, по величине и количеству сходных с реальными планетами-гигантами, причем орбиты этих тел почти совпали с орбитой “молодого” Юпитера.
До недавнего времени теоретики полагали, что для возникновения планеты-гиганта необходимо существование относительно небольшого твердого тела с массой, примерно равной 10 массам Земли. Вокруг него должны постепенно формироваться слепляющиеся друг с другом маленькие планетезимали. И только затем это ядро, приобретя достаточную силу тяготения, начинает собирать газ, который впоследствии составит до 99% массы планеты-гиганта. Трудность, однако, состоит в том, что к этому моменту вращение протопланетного диска должно рассеять всю его массу. Согласно недавним оценкам, это могло случиться еще до того, как сформировался Сатурн, не говоря уж о значительно более крупном Юпитере.
Майер с коллегами применили в тех же целях модель, построенную ими ранее для изучения гравитационных процессов, происходящих при возникновении галактик. Модель описывает быстро вращающийся вокруг условного прото-Солнца газовый диск, состоящий примерно из 1 млн частиц (что вдесятеро больше, чем в других модельных экспериментах). Авторами было показано, что планеты способны сформироваться очень быстро, еще до рассеяния диска: уже через 1 тыс. условных лет в диске образовались комья, которые стали сливаться между собой и превратились в две или три планеты, сходные с некоторыми известными внесолнечными планетами. Однако модельные планеты имеют массы, в 2-12 раз превосходящие массу Юпитера, а их орбиты вытянуты, поэтому объяснить существование почти круговых орбит, по которым движутся планеты Солнечной системы, такая модель не в состоянии.
Тем не менее проведенное исследование - важный шаг к прояснению механизмов, ответственных за нестабильное состояние протопланетного диска. Экспериментаторам удалось показать, что в определенных условиях комья вещества способны “доживать” до момента, когда становится возможным образование протопланеты-гиганта.
Science. 2002. V.298. №5599. P.1699, 1756 (США).
Сверхпроводимость лития
Теоретические расчеты показывают, что легкие химические элементы должны переходить в сверхпроводящее состояние при высоких критических температурах Tс, однако для этого необходимы очень большие давления (например, для водорода P > 400 ГПа), которые трудно получить в лабораторных условиях.
Литий, в отличие от водорода (который, прежде чем говорить о его сверхпроводимости, надо сначала сжать до твердого металлического состояния, что само по себе весьма нелегко), представляет собой металл уже при нормальном давлении. Поэтому давление, необходимое для перехода лития в сверхпроводящее состояние, существенно меньше, чем для перехода водорода. Однако исследованию электрических свойств лития при больших давлениях препятствует его высокая химическая активность: будучи помещен в алмазную ячейку для сжатия, этот металл вступает в реакцию с алмазом, и ничего не получается…
Японские физики из Осакского и Токийского университетов (Nature. 2002. V.419. №6907. P.597) недавно экспериментально доказали, что под давлением литий действительно становится сверхпроводником. Это происходит при P~30 ГПа, причем увеличение давления до 48 ГПа ведет к росту Tc до 20 К - она становится самой высокой для одноэлементных сверхпроводников. Правда, вывод о сверхпроводимости лития был сделан лишь на основании измерений температурной зависимости электросопротивления. Из-за технических трудностей ученым не удалось зарегистрировать эффект Мейснера (об эффекте Мейснера см. также: Высокотемпературный эффект Мейснера в медьсодержащих фуллеридах // Природа. 2001. №7. С.80), однако Tc уменьшалась при воздействии сильного магнитного поля: при P = 34 ГПа, например, величина Tc падала от 8 К (при H = 0) до нуля (при H = 3 Тл). Поэтому нет сомнений, что наблюдалась именно сверхпроводимость, а не “паразитный” эффект.
Итак, для лития теоретические прогнозы подтвердились. Если они подтвердятся и для водорода, мы сможем получить сверхпроводник уже при комнатной температуре, но, увы, только при колоссальном давлении.
Лазерное излучение на нанопроволоке из нитрида галлия
Группа исследователей из Университета Калифорнии во главе с П.Янгом (P.Yang) получила лазерную генерацию на нанопроволоке из широкозонного оптоэлектронного материала - нитрида галлия (см. также: “Полосатые” квантовые нанопроволоки // Природа. 2002. №9. С.81). Это достижение сулит быстрый прогресс в решении ряда задач полупроводниковой техники, в частности хранения и обработки данных с высокой плотностью. Работа стала продолжением исследований лазеров на нанопроволоках из ZnO: до сих пор такие объекты были двумерными, теперь же удалось сделать одномерный.
Нанопроволоку из GaN накачивали оптическим параметрическим усилителем (290-400 нм), фотовозбужденные носители рекомбинировали, испуская излучение в области 360-400 нм. Яркое свечение из торцов проволоки свидетельствовало о хороших волноводных свойствах. При увеличении интенсивности возбуждения спектр люминесценции заметно смещался в длинноволновую область, что, по мнению исследователей, указывает на наличие в возбужденной проволоке электронно-дырочной плазмы. Сейчас ученые работают над созданием подобного прибора, но уже с токовой накачкой.
Аутофагия и змеиное колесо - основа легенд?
В сказаниях и мифах разных народов можно найти упоминания о фантастических змеях, которые, ухватив челюстями собственный хвост, умеют катиться, подобно колесу (аналогичный мотив нередко находит отражение в ювелирных изделиях). Похоже, этот образ связан с реальными наблюдениями. Вот какую историю сообщают натуралисты-герпетологи из Флориды (Rossi John and Roxanne // Bulletin of Chicago Herpetological Society. 2002. V.37. №5 P.86-87).
Дейл Никсон, житель Джексонвилля, вышел босиком во двор и почувствовал, что наступил на змею. Обнаруженную таким образом рептилию он осторожно посадил в коробку для последующей ее идентификации. Заглянув в коробку через некоторое время, Дейл с удивлением обнаружил, что пленница начала заглатывать… свой собственный хвост! Встревоженный необычным поведением животного, он позвонил герпетологам. Змею решили отнести в клинику: может быть, она нуждается в помощи? (И здесь невозможно удержаться от замечания: представьте себе, что стал бы делать российский житель, случайно наступивший во дворе на змею!)
Находка оказалась детенышем ошейниковой змеи Diadophis punctatus, внешне похожей на обыкновенного ужа. Она тоже относится к семейству ужовых змей, но ядовита. Правда, яд ее опасен лишь для других пресмыкающихся, на которых она и охотится.
Ко времени, когда странную змею доставили к ветеринарам, она успела заглотить около трети своего тела, и ее судьба вызывала серьезные опасения. Помочь ей освободиться не удалось, и змею-кольцо (а на фотографиях она выглядит именно как ровное тугое кольцо!) оставили в покое в надежде, что она как-нибудь выпутается сама. Но оптимистические надежды не оправдались - этот случай аутофагии (самоедства) закончился летальным исходом.
Дж. и Р.Росси предлагают два возможных объяснения наблюдавшемуся феномену.
Первое. Образование кольца - довольно известный способ защиты от хищников (змей) у некоторых саламандр и ящериц. Животное хватает себя челюстями за хвост и образует кольцо, которое змее проглотить гораздо труднее, чем длинное и стройное тело. Не исключено, что такой способ защиты знаком и ошейниковым змеям - ведь они нередко становятся добычей других змей.
Второе, и более правдоподобное. Из-за травмы позвоночника змея, возможно, утратила чувствительность задней части тела. Свой хвост она могла принять за потенциальную добычу, и, начав его заглатывать, просто не осознала ошибки.
Как бы то ни было, этот случай, хорошо описанный и документированный, объясняет, откуда мог пойти миф о змеином кольце.
© Д.В.Семенов,
кандидат биологических наук
МоскваПроисхождение Витватерсрандского золоторудного бассейна
Почти 40% всего золота, добытого за последние 120 лет, происходят из одной лишь рудоносной провинции - Витватерсрандского бассейна в Южной Африке. Оценочный запас его и ныне составляет около 35% мирового. Но единого мнения о происхождении этого уникального месторождения так и не достигнуто.
Ранее были предложены две основные модели: рудные отложения возникли в результате размыва золотосодержащих пород и последующего их переотложения с образованием конгломератовых толщ. Однако изучение под микроскопом показывает, что бОльшая часть местного золота кристаллизовалась уже после отложения вмещающих его осадочных пород. Более того, витватерсрандские отложения несут признаки значительного метаморфизма и гидротермальной переработки. И это привело к выдвижению второй, гидротермальной, модели, согласно которой золото образуется из гидротермальных растворов, проникающих в осадочную толщу.
Геологи во главе с Г.Инглендом (G.England; Эдинбургский университет, Шотландия) уточнили возраст золотосодержащей породы: бoльшая часть встречается в осадках, отложившихся между 2890 и 2760 млн лет назад. А недавно сотрудник того же университета Дж.Керк (J.Kirk) с коллегами опубликовали данные по соотношению изотопов рения и осмия, установив тем самым более узкие границы для возраста образования золота, хорошо согласующиеся с прежними, которые были сделаны при изучении окатанных пиритов и уранинитов, тоже тесно связанных с золотоносным оруденением. Определенный ими возраст близок к 3030 млн лет и относится как к золоту, так и к другим тяжелым металлам. Таким образом, оказалось, что сформированные ранее золото и окатанные пириты попали во вмещающие их осадочные породы позднее, в процессе седиментации.
Столь необычные размеры месторождения можно объяснить накоплением золота в верхних оболочках Земли в течение всей геологической истории этого региона. В формировании Витватерсрандской золотоносной провинции существенную роль сыграли три фактора: вмещающие осадочные породы образовались из наиболее древних пород, известных на Земле; повторная переработка осадков привела к концентрированию самородного золота; золотоносные конгломераты не подвергались разрушениям более поздними горообразовательными процессами.
Science. 2002. V.297. №5588. P.1814, 1862 (США).
Острова Фиджи вращаются
Архипелаг Фиджи (юго-запад Тихого океана) - одно из наиболее сложных в тектоническом отношении мест на Земле. Это - зона спрединга (растяжения морского дна) и трансформного сдвига земной коры, возникающего в результате горизонтальных движений, которые порождаются течениями в верхней мантии планеты. Зона весьма обширна: она простирается между желобами Тонга и Вануату в качестве ответвленного сектора тихоокеанско-австралийской границы плит земной коры.
Судя по палеомагнитным данным, Фиджийская платформа в позднем кайнозое довольно интенсивно вращалась в направлении против часовой стрелки, сместившись примерно с 21 до 135°ю.ш. Но время и степень такого перемещения определены недостаточно точно. Теперь американские геотектонисты существенно уточнили эти параметры, совместив результаты палеомагнитных исследований с итогами недавнего анализа возрастов последовательных внедрений базальтовых даек. Исследователи учли также направленные сдвиги, происходившие в плиоцене в районе вулкана Тавуа, который высится над о.Вити-Леву, крупнейшим в архипелаге Фиджи (около 10.5 тыс. км2).
Приняв, что направление вращения данного участка земной коры и локальный стресс (напряжение) в ней примерно постоянны, авторы установили, что вся Фиджийская платформа повернулась приблизительно на 50°. Причем это весьма значительное кругообразное смещение заняло очень короткий в геологическом масштабе период - 5-3 млн лет назад.
Science. 2002. V.297. №5583. P.899 (США);
Tectonics. 2002. V.21. №10. P.1029 (США).Аляска поднимается
Группа геодезистов из Геофизического института при Университете штата Аляска в Фэрбенксе провела комплексное многодисциплинарное изучение современных вертикальных движений земной коры на юго-востоке Аляски, при этом использовались спутниковые данные, материалы наземных съемок и дендрохронологического анализа.
Как оказалось, этот регион относится к числу самых быстро вздымающихся на планете - в отдельных местностях земная кора поднимается со скоростью более 3.6 см/год. Максимальных значений это явление достигает в районе г.Якутат, но и в других местах оно весьма значительно. Так, о.Салливан, находящийся между Джуно (столицей штата Аляска) и пос.Хейнс, за последние 250 лет поднялся на 5.4 м!
Одной из причин специалисты называют отступание крупного приморского ледника Глейшер и других районов здешнего оледенения. Освобожденная от ледниковой нагрузки земная кора получает возможность “выпрямиться” и занять более высокое положение.
Но это, очевидно, не единственная причина. Дело в том, что у юго-восточной окраины п-ова Аляска проходит крупный разлом земной коры Фэйруэзер, который разделяет гигантские плиты - Тихоокеанскую и Северо-Американскую. Движение плит относительно друг друга может приводить к сжатию участков коры и местами вынуждать их “выпячиваться”.
Ученые создают карту вертикальных движений земной коры на Аляске, используя свежие данные измерений.
Geophysical Institute Quarterly. 2002. V.17. №4. P.4 (США).
На дне кратера Колима
На западе Мексики, в штате Колима, находится одноименный с ним вулкан (другое название - Фуэго). Сведения о его бурной активности известны еще с XVI в. В 1913 г. он внезапно взорвался, лишившись вершины и образовав на ее месте глубокий кратер, который затем начал медленно заполняться новыми изверженными породами, сложившими к нашим дням молодой лавовый купол. Вулкан постоянно угрожает окрестному населению и жителям близлежащего города Колима с его почти 100-тысячным населением (Колима продолжает извергаться // Природа. 2000. №5. С.86; Извержение было предсказано точно // Там же. №6. С.82; Взрыв вулкана Колима // Там же. №10. С.32).
Во второй половине 2001 - первой половине 2002 г. группа мексиканских ученых во главе с Н.Варли (N.Varley) совершила ряд восхождений на вершину вулкана. Так как это было связано с серьезной опасностью, последние этапы подъема предпринимались только в периоды затухания сейсмических толчков. Местонахождение людей определялось при помощи навигационного спутника “GPS” с точностью до 3-6 м.
19 августа 2001 г. двое вулканологов спустились в кратер и обошли молодой купол. Всего за два с половиной месяца объем этого сооружения вырос почти вдвое. По спутниковым измерениям, его основание вытянуто вдоль оси север-юг на 103 м, а с востока на запад - на 122 м. На северо-восточном склоне купола обнаружено множество фумарол, выбрасывающих газы и пары температурой до 877°С. Образцы не загрязненных воздухом фумарольных материалов позволили установить в лаборатории их состав (в мольных %): H2O - 95.2, H2 - 0.75, CO2 - 0.99, CO - 0.006 и т.д. За четыре часа пребывания людей на кромке кратера и в его глубине случилось два камнепада, но они не причинили ущерба.
В следующее посещение, в конце ноября, два вулканолога измерили на дне кратера температуру выходов нового фумарольного поля с южной стороны растущего купола, а двое других обследовали его северную сторону: в разных точках температуры составляли от 100 до 870°С. В месте, где температура была максимальной, вырос свежий гребень из андезитовых пород. Каждые 5 мин с вершины купола сходила небольшая каменная лавина, а примерно раз в полчаса явление принимало больший масштаб.
В конце февраля 2002 г. вулканологи, вновь поднявшись к вершине, зафиксировали серию небольших взрывов, сопровождавшихся пеплопадом. В одном случае к этому добавился выброс вулканических бомб диаметром до 20 см. По восточному склону раз в 15-25 мин сходили лавины раскаленных камней, что помешало температурным измерениям.
Во время июньского восхождения двое специалистов достигли по южному склону высоты 3090 м над ур.м. и подошли к фронту свежего лавового потока на 75 м. Язык лавы протянулся по ущелью на 1290 м. За 6 ч восхождения камнепады и лавины случались в среднем каждые 10 мин.
Наблюдения за Колимой продолжаются с Земли и из космоса. Практический и теоретический интерес вызывает также более древний и теперь дремлющий вулкан Невадо-де-Колима, возвышающийся на 4320 м к северу: “родство” этих двух вулканов может привести к опасному пробуждению последнего. Судя по окружающим гору вулканическим обломкам, Невадо-де-Колима тоже извергался начиная по крайней мере с XVI в.
Bulletin of the Global Volcanism Network. 2002. V.27. №6. P.9 (США).
Спутники помогают вулканологам
В феврале-марте 2001 г. бурно извергался вулкан Кливленд, расположенный в центральной части Алеутских о-вов. Это событие наблюдали сотрудники Геофизического института при Университете штата Аляска (Фэрбенкс) и Аляскинской вулканологической обсерватории (Кадьяк). Полученные данные, а также информацию с пассажирских самолетов и искусственных спутников Земли, принадлежащих Национальному управлению США по изучению океана и атмосферы, сопоставила группа сотрудников и студентов Аляскинского университета под руководством К.Дина (K.Dean; Геофизический институт).
Облако газов и пыли образовало дугу, которая, простираясь на 1 тыс. км, достигла Тихоокеанского побережья России с одной стороны и о.Кадьяк (юго-запад Аляски) - с другой. Столь значительное распространение вулканических продуктов в атмосфере - случай редкий для всего Северо-Тихоокеанского региона.
Интересные геохимические данные были получены в первые же часы извержения. Со спутника “GOES” (“Geostationary Observation Environmental Satellite”) поступила трехсуточная серия изображений столба выброшенных вулканом продуктов и их продвижения над северо-западной частью Аляски. Выяснилось, что, именно попав в зону атмосферной деформации, они образовали широкую и протяженную дугу. Были определены температура пепла и его высотное распределение. Впервые доказано, что приборы спутников типа “GOES” в состоянии отслеживать последствия вулканических явлений высоко в атмосфере. Полезные сведения дали также приборы на борту ИСЗ “Landsat-7”.
Еще до этого события коллектив сотрудников Геофизического института Аляски разработал математическую модель распространения облака вулканической пыли; ее основные показания оказались верными. Таким образом, на практике проверены теоретические компьютерные модели рассеяния вулканических продуктов вне первоначально образованного ими столба.
Geophysical Institute Quarterly. 2002. V.17. №4. P.2 (США).
Тепло Европы не от Гольфстрима?
Глубоко укоренилось представление, что относительно теплый климат Северной и Северо-Западной Европы связан с Гольфстримом, несущим разогретые субтропические воды к ее берегам. К такому заключению еще 150 лет назад пришел известный американский океанограф М.Мори (M.Maury). Для сравнения приводилось лежащее примерно на тех же широтах побережье Лабрадора, оказывающееся с приближением зимы под ледяным и снежным покровом.
Иной точки зрения придерживается ныне группа океанологов и климатологов во главе с Р.Сигером (R.Seager; Обсерватория Ламонта и Доэрти по изучению Земли при Колумбийском университете в Палисейдсе) и Д.Баттисти (D.Battisti; Университет штата Вашингтон в Сиэтле). Они считают, что Гольфстрим основной роли в смягчении европейских зим не играет. Эту задачу выполняет атмосферная циркуляция - потоки воздуха, переносящие с запада на восток, через Скалистые горы, тепло южных регионов Северной Америки. Определенное значение имеет и тепловая энергия, накапливающаяся в летний сезон в водах Северной Атлантики. Эти факторы, взятые вместе, и приводят к тому, что зимы на Британских о-вах бывают на 15° теплее, чем на Лабрадоре. Но количественный вклад каждого из них не был известен.
Сигер с коллегами проанализировали метеонаблюдения в изучаемом регионе за последние полвека. С учетом того, что ветры обычно несут из тропиков впятеро большую энергию, чем морские течения, они установили, что 80% тепла, переносимого через Атлантику в Европу, это энергия, которую атмосфера почерпнула летом из поверхностного океанического слоя, а не из потоков Гольфстрима.
Были построены две компьютерные климатические модели.
Стоило “устранить” перенос тепла морскими водами, и обогрев Скандинавского п-ова Гольфстримом срывался, а Северная Атлантика покрывалась плавучими льдами. Хотя Гольфстрим на 3°С повышает температуру на территориях по обе стороны Атлантики на широтах южнее Скандинавии, все-таки зимний температурный контраст между Европой к югу от Норвегии и Швеции, с одной стороны, и востоком Северной Америки - с другой - оставался равным примерно 15°С.
Выяснилось, что приблизительно половина этого контраста объясняется неравномерными потоками (толчками) западных ветров через Скалистые горы и Северо-Американские Кордильеры. Ветры дуют не напрямую с запада на восток, а, извиваясь то в южном, то в северном направлении, постепенно подходят к Атлантике и проносятся через нее. Когда исследователи “удалили” Кордильеры из своей модели, ветры приобрели более прямолинейное направление по пути в Европу. Тогда восток Северной Америки потеплел на 6°С, а Европа охладилась на 3°С. Вывод ясен: Гольфстрим играет второстепенную роль в образовании зимнего погодного контраста между востоком и западом Атлантики, а ведущая роль принадлежит атмосфере.
Science. 2002. V.297. №5590. P.2202 (США);
Quaterly Journal of the Royal Meteorological Society. October, 2002 (Великобритания).Древнейшее плацентарное млекопитающее
В китайской провинции Ляонин, известной находками пернатых динозавров, в нижнемеловых озерных отложениях (возраст 125 млн лет), обнаружены почти полный скелет и следы волосяного покрова, вероятно, древнейшего плацентарного млекопитающего. Новой форме - животному размером с землеройку, масса тела которого оценивается в 20 г, - дали название эомайя (Eomaia).
Изучив находку, палеонтологи Джеси Лу (Zhexi Luo; Музей естественной истории им.Карнеги, Питтсбург, США) и Цян Дзи (Qiang Ji; Академия геологических наук, Пекин, КНР) пришли к выводу, что эомайя принадлежит к инфраклассу Eutheria, который объединяет всех современных плацентарных млекопитающих и ряд вымерших групп, и ее следует поместить вблизи самого основания филогенетического древа эутерий. Правда, определить родственные отношения эомайи с известными отрядами млекопитающих пока не удалось.
С обнаружением эомайи известная нам ископаемая история инфракласса Eutheria отодвинулась в прошлое на 5-10 млн лет, причем ранее находки древнейших эутерий были представлены только отдельными зубами и фрагментами челюстей. Считавшийся же до сих пор самым древним полный скелет плацентарного млекопитающего, найденный в Монголии, датируется возрастом 85 млн лет. Специалисты из Университета штата Калифорния в Ирвинге (США), основываясь на данных молекулярной биологии современных плацентарных и полагая линейным характер накопления различий в геноме, выдвинули гипотезу, что эутерии отделились от ветви сумчатых млекопитающих 170 млн лет назад, а возникновение современных видов завершилось 104 млн лет назад. Эомайя, жившая в самом начале раннего мела, заполняет разрыв, который существовал между данными палеонтологии и молекулярной биологии, и показывает, что филогенетическое разнообразие эутерий было весьма высоким уже 125 млн лет назад.
Science. 2002. V.296. №5568. P.637 (США).
Какао “постарело”
При раскопках на севере Белиза (Центральная Америка), неподалеку от пос.Кольха, среди предметов, извлеченных из захоронений знатных майя, американские археологи обнаружили отлично сохранившиеся небольшие глиняные кувшины с такими горлышком и носиком, которые производились только в доклассический период (900 г. до н.э. - 250 г. н.э.). Они похожи на нынешние чайники и явно служили для разливания напитков, но каких именно - оставалось неясным.
Судя по некоторым расшифрованным иероглифическим надписям на языке майя, а также сохранившимся свидетельствам испанцев-конкистадоров, в этом индейском племени большое значение придавали шоколаду и употребляли его в жидком виде в непривычной для нас смеси - с маисом, красным стручковым перцем чилли и медом. Но когда именно индейцы впервые приобщились к этому напитку?
Ранее считали, что какао стало популярным среди элиты майя примерно в V в.: об этом, в частности, говорили результаты изучения остатков пищи, сохранившихся в гробницах классического периода (250-900 гг.): следы какао нашли, например, в одном из захоронений на северо-востоке Гватемалы, относящемся к 460-480 гг.
Американские химики Дж.Херст и С.Тарка (J.Hurst, S.Tarka; Лаборатория по изучению продуктов питания в Херши, штат Пенсильвания) исследовали “чайники” из Кольхи; самый древний из них изготовлен примерно в 600 г. до н.э., а самый “молодой” - около 250 г. н.э. Из каждого сосуда ученые извлекли по 500 мг осевших на дне и на стенках остатков и проанализировали их состав, используя методы масс-спектрометрии и ультрафиолетовой хроматографии. Оказалось, что в трех из 14 изученных образцов в осадках присутствует теобромин - алкалоид, содержащийся в бобах какао.
Таким образом, можно утверждать, что майя были знакомы с жидким шоколадом - какао - почти на целое тысячелетие дольше, чем полагали ранее.
Nature. 2002. V.418. №6895. P.289 (Великобритания).
КАЛЕЙДОСКОПМетеорология«Аллея» из вихрей над Атлантикой
6 июня 2001 г. спутник НАСА, с борта которого фотографирование земной поверхности ведется многодиапазонным спектрорадиометром, передал изображение необычной облачной системы: непрерывная череда атмосферных вихрей длиной 300 км протянулась над о.Ян-Майен (171°с.ш. 8°20'з.д.), принадлежащим Норвегии и расположенным в 650 км к северо-востоку от Исландии. Облака выглядели, как фантастическая аллея, вымощенная окатанными «булыжниками» - вихревыми образованиями, называемыми ячейками Кармана. Структуры такого рода возникают над океаном при возмущении упорядоченного потока слоисто-кучевых облаков каким-либо препятствием, в данном случае - находящимся на острове вулканом Беренберг (200 м над ур.м.). Движение вихрей определялось направлением ветра.
Sciences et Avenir. 2002. №663. P.15 (Франция).
Космические исследования
Космонавт или робот?
Чуть ли не с самого начала космической эры ведутся споры о том, на что следует делать основную ставку - на человека или на комплекс автоматических устройств. Параллельно горячо обсуждается проблема, каким должен быть следующий шаг в исследовании Солнечной системы - возвращение людей на Луну для возобновления там научной работы или же высадка на Марс. Требуется, очевидно, некий компромисс.
Выступая на конференции по проблемам стратегии дальнейшего изучения космоса (октябрь 2002 г., Хьюстон, штат Техас), Х.Тронсон (H.Thronson), возглавляющий отдел научной технологии НАСА, предложил создать постоянную научную базу в точке Лагранжа, находящейся примерно в 100 тыс. км от поверхности Луны, где силы тяготения Земли уравновешиваются тяготением нашего естественного спутника. Этот аванпост предполагается населить сменяющейся командой космонавтов и снабдить комплектом усовершенствованных роботов. Такая станция послужит надежной базой для полетов как на Луну, так и на Марс, она будет удобна для постоянной связи с космонавтами и автономными аппаратами, которые станут работать и там, и там. На базе возможны точнейшая настройка, калибровка и ремонт приборов, в том числе таких сложных, как космические телескопы. Для начального изучения реальности и целесообразности данного предложения НАСА выделяет из своего бюджета 5 млн долл.
Science. 2002. V.298. №5591. P.35 (США).
