2004 г.
Калейдоскоп
Коротко
Новые книги
|
2004 г. |
Новости науки
Калейдоскоп Коротко Новые книги |
Далекие сверхновые и «темная энергия»
Недавно было твердо установлено, что невидимая для нас «темная энергия» составляет около 70% плотности Вселенной. Известно о ней крайне мало; в частности, неясно, какие именно частицы ее образуют. Несколько проясняет ситуацию работа сотрудников Института космического телескопа в Балтиморе (штат Мэриленд) во главе с астрономом А.Риссом (A.Riess), изучавших характер шести из семи наиболее удаленных от нас сверхновых звезд класса Ia. Светимость этих звезд в максимуме вспышки считается одинаковой, поэтому они могут служить эталоном для определения расстояния до далеких галактик. Цвет излучения говорит о скорости их удаления от Млечного Пути. Видимо, по этим характеристикам можно установить скорость расширения Вселенной в различные периоды ее существования, насчитывающего около 13.7 млрд лет, выяснить роль отталкивающих сил «темной энергии» и понять, какая из предлагаемых ныне моделей наилучшим образом описывает процессы расширения Вселенной.
Наблюдения, выполненные группой Рисса с помощью космического телескопа «Хаббл», позволили утверждать, что космологическая константа, описывающая «темную энергию», действительно постоянна. Исследователи осторожно заявляют: «Даже если она изменяется со временем, то отнюдь не быстро». Не менее важно, что Рисс с коллегами установили момент, наступивший около 5 млрд лет назад, когда космологическая константа начала «побеждать» силы тяготения: по мере того, как скопления галактик все более удалялись друг от друга, гравитационные силы играли все меньшую роль в движении Вселенной, а «темная энергия» стала преобладать - эффект тяготения, замедляющий разбегание галактик, уступил ведущую роль воздействию «темной энергии».
Подтверждения этих выводов следует ожидать от новых данных с телескопа «Хаббл» и от создаваемых ныне его «преемников».
Science. 2004. V.303. №5662. P.1271 (США).
«Металлургия» во Вселенной
С искусственного спутника Земли «Chandra», приборы которого фиксируют рентгеновское излучение, поступили интересные данные: мощные столкновения галактик, входящих в состав супергалактики Антенна, порождают гигантские сгустки, обогащенные металлами - железом, магнием, кремнием, раскаленными до миллионов градусов. Катастрофа сопровождается множеством взрывов, захватывающих огромное число сверхновых звезд, в недрах которых и образуются эти элементы.
В отдельных областях такой вселенской «кузницы» относительная концентрация магния и кремния раз в 20, если не больше, превышает существующую на Солнце. По мнению Дж.Фаббиано (G.Fabbiano; Гарвардско-Смитсоновский астрофизический центр в Кембридже), подобные столкновения могут приводить к появлению не только галактических «солнц», но и миллиардов каменистых планет, которых мы пока еще не видим.
Science. 2004. V.304. №5657. P.461 (США).
Что расскажет комета Вилда-2?
В первых числах января 2004 г. космический аппарат «Stardust» («Звездная пыль»), запущенный НАСА США, благополучно прошел сквозь облако газов и пыли, окружающее комету Вилда-2. Впервые в глубоком космосе были взяты пробы из хвоста и головы кометы. На январь 2006 г. намечено сближение «Stardust» с Землей и сброс капсулы с этими образцами. Общее количество частиц в пробах может достигать 500 при размерах от 0.1 до 15 мкм.
Ранее специалисты располагали лишь изображениями комет Борелли и Галлея (правда, сделанными с близких расстояний). В отличие от них комета Вилда-2, ядро которой в поперечнике достигает примерно 5 км, почти все время своего существования (несколько миллиардов лет) провела во внешней части Солнечной системы. Благодаря низкой температуре и редкости столкновений существенная часть поверхности кометы сохранилась в более или менее первоначальном виде и составе, что делает ее ценным объектом исследований. Кометы же Галлея и Борелли неоднократно оказывались внутри орбиты Марса, где подвергались разнообразным физическим и химическим воздействиям, исказившим их природный состав, каким он был 4.5 млрд лет назад.
Попадая во внутреннюю часть Солнечной системы, комета теряет в ходе испарения значительную (если не всю) снежно-ледяную оболочку и, возможно, содержащий органику внешний покров. Этого не должно было произойти с кометой Вилда-2.
По мнению кометолога Д.Бритта (D.Britt; Университет Центральной Флориды в Орландо, США), Вилда-2 сформировалась в холодных условиях пояса Койпера - за орбитой Нептуна, но в 1974 г. сблизилась с Юпитером и под воздействием его тяготения перешла на новую орбиту, ближе к Марсу, где температуры существенно выше. За короткий период до встречи с аппаратом «Stardust» (всего 30 лет) поверхность кометы значительно измениться не могла; сублимация и эрозия успели лишь слегка ее затронуть.
Уже самые первые космические наблюдения этого небесного тела вызвали оживленную дискуссию. Так, руководитель операции «Stardust» Д.Браунли (D.Brownlee) и его коллеги сочли, что углубления на поверхности кометы вызваны процессами сублимации, а упомянутый выше геолог Бритт считает их кратерами, возникшими при столкновении с другими телами; на это указывает топография, изобилующая не только ямами, но и холмами. Учитывая очевидную древность поверхности и довольно правильную шарообразную форму ядра кометы, Бритт полагает, что она образовалась непосредственно из пыли и газа, входивших в состав досолнечного диска, а не откололась когда-то от более крупного тела в результате мощного столкновения. Именно такую комету специалисты давно мечтали изучить.
Космохимики рассчитывают получить данные, характеризующие межзвездную пыль и газы, которые входили, вероятно, в состав еще досолнечной туманности, а также пыль из областей, окружающих красные гиганты и сверхновые - космические материалы такого происхождения аппарат «Stardust» начал собирать еще до подхода к комете Вилда-2, находясь в открытом космосе.
Science. 2004. V.303. №5655. P.151 (США).
Представления о Марсе уточняются
Обработка информации, представленной аппаратами «Mars Odyssey» и «Mars Global Surveyor», не только обогащает знания о Красной планете, но и рождает загадки. В частности, изображения поверхности Марса, полученные с высоким разрешением, и спектры ее излучения в разных частотах позволяют по-новому взглянуть на геологию этого небесного тела.
С 1960-х годов считалось установленным, что содержащийся в атмосфере Марса диоксид углерода начинает поздней осенью, когда Солнце исчезает за горизонтом, конденсироваться и выпадать на поверхность в высоких широтах, оставаясь там в виде инея (изморози) до начала весны, когда Солнце восходит вновь. Однако американские планетологи М.Зубер и Д.Смит (M.Zuber, D.Smith; Массачусетсский технологический институт в Кембридже) теперь уточняют по наблюдениям в инфракрасной области спектра, что конденсация инея, усиливающая яркость поверхности, происходит в конце лета, еще задолго до полярной ночи.
Есть предположение, что СО2 конденсируется летом лишь в длительно затененных областях. Возможно также, что из атмосферы конденсируется вовсе не СО2, а водяной лед, требующий для вымерзания не столь низких температур. Но влага в воздушном пространстве Марса присутствует лишь в очень малых количествах. В связи с этим одна из важнейших задач - определить массу СО2, участвующую каждый сезон в обмене между атмосферой и поверхностью полярных районов. Полученная величина станет определяющей для моделирования прошлого и нынешнего поведения марсианской атмосферы. Для этого одни американские исследователи предлагают измерять потоки нейтронов, а другие - потоки g-лучей от поверхности Марса, а также определять энергетический баланс тепловой энергии методом спектрометрии. Видимо, в этих целях можно применять прямые измерения глубины снегового покрова с орбитальных спутников на основе альтиметрии.
До сих пор неясно, колеблется ли отношение поверхностного и атмосферного СО2 на Марсе год от года. Ответ на этот вопрос уточнит представление о климатических изменениях на Красной планете. Американский планетолог М.Малин (M.Malin) и его коллеги на основании ранее имевшихся изображений предполагали, что резервуаром СО2 служат его скопления в сухом виде, хранящиеся в поверхностных углублениях и на плоских вершинах холмов. Но к тому времени климатические изменения наблюдались лишь в течение одного марсианского года, а для уверенных утверждений нужна информация как минимум за десятилетие.
Еще одна загадка - сам характер конденсации летучих веществ. По некоторым данным можно предполагать, что СО2 конденсируется из атмосферы как в виде снега и сухого льда, так и в виде изморози (инея), ложащейся на поверхность. Но их количественные соотношения неизвестны. Недаром отдельные участки поверхности в высокоширотных районах Южного полушария Марса официально именуются загадочными местностями. Не исключено, что там присутствуют крупные пласты почти прозрачного сухого льда. По модели геофизика Х.Киффера (H.Kieffer), разогрев пылевых частиц, включенных в массу льда, приводит к их погружению. Пыль образует темный субстрат, подстилающий ледяной пласт. Через «вентилирующие» промоины газообразный СО2 вырывается наружу, порождая загадочные «собачьи пятна», пятна с ореолами и зазубренные трещины во льду.
Картина усложняется, если добавить присутствие воды. По мнению Дж.Лонги (J.Longhi; Обсерватория им.Ламонта и Доэрти по изучению Земли), фазовое равновесие смеси СО2 с водой может объяснить многие необычные черты поверхности Марса. Вычисления показывают, что в периоды, когда наклон оси вращения планеты невелик, преимущественное таяние ледяного СО2 и слоев клатратов приводит к сокращению скоплений жидкого СО2 в коре планеты. Такие скопления могут взрывообразно разрушаться при любом соприкосновении с подземной влагой или льдом.
Science. 2003. V.302. №5651. P.1694 (США).
Сверхминиатюрная вакуумная камера
Получить вакуум выше 10–11 Торр - задача не из простых, а доказать, что давление в камере ниже 10–12 Торр, и вовсе невозможно: для таких величин не существует аттестованных средств измерения.
Недавно нанотехнологи из Стэнфордского университета научились создавать абсолютный вакуум, правда, в крошечных объемах. Исследователи синтезировали многослойные нанотрубки из нитрида бора, а затем помещали их в откачанную кварцевую ампулу вместе с кусочком чистого KCl и в течение 3 ч прогревали при 740°С. Изучив после этого нанотрубки (их внутренний диаметр 23 A) с помощью электронного микроскопа с высоким разрешением, обнаружили, что у них внутри сформировались кристаллики KCl длиной 70-150 A. Под действием электронного пучка микроскопа нанокристаллы легко скользили по нанотрубкам, иногда при этом раскалываясь. Осколки (они могли двигаться независимо друг от друга) раздвигали на 20-30 A, и тогда в этом пространстве образовывалась сверхминиатюрная вакуумная камера - цилиндрический нанообъем (~13 нм3), стенки которого сложены из атомарно гладкого нитрида бора, а торцевыми заглушками служили атомарно гладкие поверхности скола KCl. При температуре 300 К внутри этой нанокамеры не было ни одного «постороннего» атома!
Applied Physics Letters. 2004. V.84. P.2644;
http://perst.isssph.kiae.ru/inform/perst/4_07/index.htm
Молекулярные губки из нанотрубок
Известна уникальная способность одностенных углеродных нанотрубок улавливать некоторые вредные вещества (Углеродные нанотрубки в борьбе с диоксинами // Природа. 2002. № 9. С.82-83; Углеродные нанотрубки удаляют из воды свинец // Там же. 2003. №2. С.82). Ученые из США обнаружили новый эффект - впитывание трубками молекул газообразных соединений.
В эксперименте полученные по лазерной технологии нанотрубки (36 мг) осаждали из суспензии в диметилформамиде на графитизированную золотую пластинку площадью 1.3 см2 (толщина поверхностного слоя графита 3-5 нм). Для открытия внутренней области трубок и удаления продуктов окисления пластинку прогревали в вакууме до 1073 К, так же поступали и с контрольным, без нанотрубок, образцом. На пластинки направляли поток газообразного CCl4 (8.7·1012 молекул Торр–1·см–2·с–1) при 97 К, затем нагревали их со скоростью 2 К/с и с помощью квадрупольного масс-спектрометра изучали кинетику десорбции четыреххлористого углерода.
Проведя 10 экспериментов с разными дозами CCl4, ученые установили, что при 175 К десорбция происходит только с контрольного образца, а опытный удерживает четыреххлористый углерод. Таким образом, углеродные нанотрубки и содержащие их материалы можно использовать для хранения или улавливания молекул токсичных соединений.
Chemical Physics Letters. 2004. V.383. P.314-316;
http://perst.isssph.kiae.ru/inform/perst/4_03/index.htm
Змею спасает хвост
Хорошо известна способность многих ящериц отбрасывать хвост, чтобы спастись от хищника: ему достается кончик хвоста, ящерица же тем временем убегает, а хвост у нее вырастает заново.
Гораздо менее известно, что аутотомия хвоста может происходить у некоторых саламандр и даже… у змей! Так, самопроизвольно отбрасывает хвост обыкновенная подвязочная змея (Thamnophis sirtalis). Этот небольшой представитель семейства ужовых обычен в Северной Америке. Живет во влажных местах, питается преимущественно земноводными и служит постоянным модельным объектом в научных исследованиях.
Подвязочная змея совершенно безобидна, но у нее множество врагов - койоты, скунсы, опоссумы, еноты. В качестве одного из эффективных способов спасения она использует аутотомию. Будучи схваченной за хвост, змея начинает энергично извиваться, хвост обламывается, и рептилия ускользает. Отломившийся же кончик хвоста судорожно изгибается, причем так резко, что даже подпрыгивает над землей. Конечно, такие движения отвлекают хищника.
Канадский ученый г.Фитч (Fitch H. // Herpetological Rev. 2003. V.34. №3. P.212-213), наблюдая за мечеными подвязочными змеями в природном заповеднике, который, по совпадению, тоже называется Фитч (Fitch Natural History Reservation), отмечал случаи регенерации хвоста. В общей сложности было обследовано 1338 особей. Оказалось, что аутотомия довольно распространена в этой природной популяции, и Фитчу удалось проследить некоторые ее закономерности. Молодые змеи, еще не достигшие года, довольно редко прибегают к такому способу защиты, что, вероятно, связано с их небольшими размерами и скрытностью (доля особей с регенерирующими хвостами в этой группе немногим превышает 2%). Среди взрослых змей аутотомия случается существенно чаще - у 13.7% животных, при этом самцы проявляют гораздо меньшую готовность расстаться с хвостом - у них доля потерявших его составляет 10.3% против 16.7% у самок. Последнее может быть связано с тем немаловажным обстоятельством, что в основании хвоста у самцов располагаются копулятивные органы, а сам хвост играет заметную роль при спаривании: поскольку конечностей у змей нет, именно с помощью хвоста самец поглаживает и удерживает самку.
© Семенов Д.В.,
кандидат биологических наук
Москва
Каланы снова в опасности
Уровень смертности каланов (Enhydra lutris), населяющих прибрежные воды Калифорнии, неуклонно растет. Только с января 2003 г. на пляжах было найдено около сотни мертвых животных, а с 1995 г. калифорнийская популяция уменьшилась на 16%.
Калан, или морская выдра (семейство куньих), обитающий на побережьях Тихого океана и славящийся красивым мехом, - к началу XX в. был почти истреблен. С тех пор предпринимались неоднократные попытки изменить ситуацию . Запрет промысла, организация заповедников и другие меры привели к тому, что численность морской выдры начала восстанавливаться во всем ее ареале.
Известно, что каланы чувствительны к биогенному загрязнению воды. Нынешний всплеск их смертности, по мнению специалистов, вызван токсоплазмозом: по результатам исследований, он стал причиной гибели более чем 20% животных. Возбудитель этого тяжелого заболевания, по-видимому, попадает в море с фекалиями зараженных опоссумов и домашних кошек.
Terre Sauvage. 2003. №185. P.18 (Франция).
Борьба науки с невежеством
В США вопросы образования входят в компетенцию местных властей, а церковь, согласно Конституции, отделена от государства. Однако начиная с 1980-х годов сторонники религиозного просвещения развернули активную кампанию по замене в школьных программах дарвинизма и некоторых современных эволюционных теорий на креационизм (согласно этому учению, мир был сотворен высшим существом около 7 тыс. лет назад). И хотя в 1987 г. Верховный суд США постановил, что креационизм следует считать религией и поэтому нельзя преподавать в школе, антиэволюционное течение в некоторых штатах одерживает верх.
Так, в Джорджии из всех учебных программ вычеркнули само слово «эволюция». Только общественное негодование вынудило власти в начале 2004 г. разрешить учителю излагать дарвинизм, но лишь как один из вариантов объяснения существующего мира. Продолжается полемика вокруг преподавания в школе современных теорий о геологическом возрасте Земли и о процессах тектоники плит.
В Огайо, где атаки креационистов, казалось, были отбиты еще два года назад, в марте 2004 г. учителей обязали включить в школьные программы так называемый «Критический анализ эволюции». В некоторых городах штатов Мичиган и Аризона рекомендовано излагать и дарвинизм, и креационизм с нейтральных позиций, выделяя на изучение обоих направлений одинаковое время. Такое же отношение к проблеме и в Миссури, причем в этом штате несогласных учителей предлагают увольнять. В Алабаме подход мягче: там «всего лишь» нельзя запретить преподавателю ввести в программу креационизм. В Техасе собираются исправить учебники в соответствии с пожеланиями антиэволюционистов.
По статистике, сейчас от 15 до 20% всех школьных учителей США, преподающих биологию в старших классах, излагают библейский взгляд на возникновение жизни.
Science. 2004. V.303. №5662. P.1268 (США).
Создается Иракская академия наук
В декабре 2003 г. в Лондоне, на совещании, в котором приняли участие ученые, эмигрировавшие в период правления Саддама Хусейна, были предприняты первые шаги к созданию новой Национальной академии наук Ирака. Прежняя академия, основанная в 1947 г., была «покорной служанкой режима», занимаясь только тем, что он «заказывал», и достойным образом реорганизована быть не может.
Принятый документ содержит правила, устанавливающие, кого новая академия должна пригласить в свои ряды. Среди них - ученые-атомщики, не запятнавшие себя участием в попытках создать ядерное оружие; доступ закрыт химикам и биологам, работавшим на военный режим. Зато всячески приветствуются представители медицины, биологии, инженерных специальностей.
Главный инициатор создания Национальной академии наук - Хусейн Аль-Шахристани (H.al-Shahristani), химик-ядерщик, проведший более 10 лет в иракской тюрьме за отказ сотрудничать с властями и бежавший в дни первой войны в Персидском заливе. Задача новой организации - возрождение всех мирных отраслей знания.
Science. 2003. V.302. №5651. P.1644 (США).
Испарение вод усиливается
Как известно, 2003 г. - третий по рекордно высоким температурам за время достаточно надежных и широкомасштабных измерений. Дело не только в изменении климата суши - сказываются серьезнейшие нарушения в состоянии Мирового океана.
На конференции Американского геофизического союза (Сан-Франциско, декабрь 2003 г.) были представлены данные измерений почти по всему Атлантическому океану, которые показывают, что в течение вот уже 10 лет там происходят сдвиги в сложившейся системе циркуляции вод; похоже, природная гидрологическая машина расшаталась под воздействием глобального потепления. В результате приток пресной воды в полярные широты Атлантики может изменить климатическую систему региона. Не исключено кажущееся невероятным существенное похолодание крайней северной акватории этого бассейна или же полное таяние плавучих льдов Северного Ледовитого океана.
Эту проблему исследовала группа сотрудников Национального управления по изучению океана и атмосферы США во главе с океанографом С.Левитусом (S.Levitus). Они использовали многократные измерения температуры и солености вод, выполненные за истекший век по всему Мировому океану. Качество и надежность массива данных по Атлантике независимо определила специалист по физической океанографии Р.Карри (R.Curry; Вудсхолский океанографический институт). В работе участвовали также специалисты из Великобритании и Канады.
Исследователи сопоставили физические условия в Атлантике, существовавшие на протяжении двух периодов длительностью по 14 лет (серединой одного был 1962-й, другого - 1992 г.). Обнаружилось, что за 30-летний интервал произошли серьезные изменения: в тропической акватории с глубинами менее 1 тыс. м температура и соленость воды повысились, зато в высоких широтах (как на севере, так и на юге планеты) воды распреснились вплоть до самого дна. Дальнейшие перемены лишь усугубились: тропические воды разогрелись в достаточной мере, чтобы за истекшие 40 лет заметно увеличить испарение и, следовательно, повысить их соленость; «дополнительная» же атмосферная влага перемещалась главным образом в сторону полюсов и, выпадая в море, обеспечивала распреснение приполярных вод. Интересно, что, несмотря на сравнительную скудность данных по Тихому океану, там тоже выявлены рост солености в тропиках и распреснение высокоширотных вод. Специалисты полагают, что во всем мире интенсивность процессов испарения и выпадения осадков увеличилась по причине глобального потепления на 5-10%.
Последствия подобной интенсификации должны быть настолько же широко распространены и длительны, как и существование парникового эффекта. Например, увеличение массы пресной воды, поступающей слишком быстро в поверхностные слои на крайнем севере Атлантики, может замедлить доставку туда теплых вод Гольфстримом, обычно смягчающим климатические условия Северной Европы. Подобное явление, происходившее во время последнего оледенения, было почти катастрофическим: в Гренландии температуры упали тогда на 10°С всего за одно десятилетие. В нынешних условиях постепенное распреснение океана, вероятнее всего, к столь трагическим последствиям не приведет. Возросшие массы испарившейся воды несут из тропической зоны колоссальное количество тепловой энергии, что способствует таянию полярных льдов (а также изменению обычного маршрута штормов).
По общему мнению специалистов, необходима более полная информация о метеорологических и океанологических условиях по всему Мировому океану, особенно за ранние периоды времени. Это поможет уяснить вопрос о повторяемости гидрологических циклов в Мировом океане и прогнозировать природные условия в будущем.
Science. 2003. V.303. №5654. P.35 (США).
Перемены в водах океана: колебания или тенденция?
Лишь незначительную часть акваторий Мирового океана удалось серьезно исследовать более одного раза. Тем важнее информация, собранная пятью экспедициями научных судов в одной и той же акватории Индийского океана. Первая была проведена на британском судне «Discovery» в1936 г.; вторая - на американском судне «Atlantis-II» в 1965 г.; третья - на английском «Charles Darwin» в 1987 г. Четвертая экспедиция, проходившая на американском судне «Knorr» в 1995 г., была частью международного эксперимента по изучению циркуляции в Мировом океане WOCE (World Ocean Circulation Experiment). Наконец, пятая, снова проведенная на судне «Charles Darwin» в марте-апреле 2002 г. сотрудниками Саутгемптонского океанографического центра (Великобритания), позволила научному коллективу этого центра во главе с Г.Л.Брайденом (H.L.Bryden) впервые сопоставить данные, многократно описывающие физическое и химическое состояние одной и той же крупной акватории.
Основная цель экспедиции - установить характер циркуляции вод у южных границ Индийского океана (вдоль 32°ю.ш.) и выявить изменения, происходившие со временем в термоклине (слое, отделяющем верхние теплые и насыщенные кислородом воды от более глубоких, холодных и бедных кислородом). В этом слое температура с каждым метром погружения обычно падает не менее чем на 1°С. Судно, следуя курсу 1987 г., проводило исследования от побережья Южной Африки до 80°в.д., а затем и далее на восток. Изменения в солености и температуре вод оказались примечательно однородными по всему разрезу. С 1987 г. соленость верхней части термоклина (температура 10-17°С) заметно повысилась - на 0.06‰, а нижние слои термоклина (5-10°С) распреснились на 0.03‰. Поскольку в период с 1960-х годов по 1987 г. здесь шел обратный процесс, стало очевидным, что соленость верхних и опреснение нижних слоев воды в данной акватории вернулись примерно к состоянию на 60-е годы. В 2002 г. минимальная соленость верхней части термоклина оказалась выше, чем в 1987 г., всего на 0.03‰, а температура - ниже на 0.07°С. Глубинные воды термоклина за то же время распреснились: на горизонте с температурой 8.1°С они в максимуме стали менее солеными на 0.027‰. Эти величины аналогичны тем, которые здесь наблюдались до 1987 г.
Можно считать установленным существование колебаний химических и физических характеристик вод, образующих верхнюю часть термоклина: распреснение в период между 1965 и 1987 г., сменившееся повышением солености в 1987-2002 гг., что сходно с процессами, происходившими здесь с 1936 по 1965 г. Нижняя часть термоклина в 2002 г. была более пресной, чем в 1936, на 0.06‰.
По мнению исследователей, объясняется это тем, что термоклин в субтропиках представляет собой область, где «вентиляция» (погружение поверхностной части в глубину) происходит быстро, всего за 5-10 лет, причем нет сильного перемешивания водной толщи.
Процессы, которые ранее наблюдались на юго-западе Индийского океана, в водах, омывающих о.Тасмания, ныне не отмечены. Данная работа свидетельствует, что по крайней мере в Индийском океане вдоль 32°ю.ш. изменения в состоянии водных масс вовсе не обязательно однонаправленны, они претерпевают существенные колебания во временном масштабе, близком к 10 годам.
Science. 2003. V.300. №5628. P.2086 (США).
Изотопный состав кислорода и тропические осадки
Один из общепринятых методов изучения палеоклимата в тропических зонах - анализ изотопного состава кислорода (cм. также: Краткосрочные потепления на фоне длительного похолодания // Природа. 2000. №8. С.76-77; История климата Африки - в снегах Килиманджаро // Там же. 2003. №7. С.82-83.), содержащегося в высокогорных ледниках. Однако если в средних и высоких широтах соотношение 18O/16O в атмосфере зависит прежде всего от колебаний температуры, то в тропиках наиболее существенное влияние на изотопный состав кислорода оказывают колебания интенсивности осадков, связанные с явлениями Эль-Ниньо и Ла-Нинья.
К такому выводу пришли французский климатолог М.Вюйе (M.Vuille) и его коллеги, проанализировав содержание изотопов кислорода в ледниках тропической части Южной Америки за 1979-1998 гг. (исследование проводилось в разных климатических зонах). В этом регионе погода во время Эль-Ниньо теплая и сухая, а в период Ла-Нинья - холодная и влажная. Воздействие и осадков, и температур идет в одном направлении, приводя в первом случае к росту содержания 18O в атмосфере, а во втором - к его уменьшению.
Science. 2003. V.301. №5634. P.776 (США).
Изменения климата влияют на ресурсы российских рек
И.А.Шикломанов и В.Ю.Георгиевский (Государственный гидрологический институт, Россия) изучали современные и возможные в перспективе изменения водных ресурсов и водного режима рек Российской Федерации, связанные с динамикой климата.
Для исследований современных изменений водного баланса были использованы данные по стоку свыше 300 рек, относительно которых имеются наиболее продолжительные ряды наблюдений и гидрологический режим которых не нарушен хозяйственной деятельностью. Было установлено, что на современный водный режим рек главным образом повлияло увеличение за последние 20-25 лет стока в меженные месяцы, особенно зимние. В среднем за этот период сток зимней межени превысил норму (для ряда регионов - на 60-90%) практически на территории всей страны. Водные ресурсы большинства рек в последние два десятилетия также увеличились, наиболее значительно - в бассейне Волги, в северной и северо-восточной частях которого средний годовой сток за 1978-2000 гг. превысил норму на 20-30% (это увеличение, однако, пока находится в пределах естественной изменчивости годового стока). На основе проведенного анализа территория России была районирована по степени изменений годового и сезонного стока рек.
Чтобы оценить возможные в ближайшие десятилетия изменения водных ресурсов и гидрологического режима, проводилось моделирование процессов в системе климат - водные ресурсы, при этом использовались климатические сценарии, полученные на базе современных моделей общей циркуляции атмосферы и палеоклиматологических реконструкций. Из анализа численных экспериментов следует, что для большей части территории Российской Федерации в первой половине XXI в. можно ожидать увеличения водных ресурсов. Для некоторых бассейнов (Дона, Днепра) перспективы изменения стока неопределенные.
Полученные результаты говорят о большой чувствительности стока к изменениям температуры и осадков в зимний и весенний периоды. Ожидаемое существенное потепление зимних сезонов в высоких широтах вызовет на значительной части территории увеличение зимнего стока за счет роста частоты и интенсивности оттепелей.
По мнению авторов, в первой половине следующего столетия нет оснований ожидать на преобладающей части территории России какого-либо ухудшения в обеспеченности водой населения и экономики страны.
Всемирная конференция по изменению климата.
Тезисы докладов. М., 2003. С.50 (Россия).
Как пульсируют ледники
Международная группа специалистов во главе с Р.А.Биндшадлером (R.A.Bindschadler; Центр космических полетов им.Годдарда НАСА США) детально исследовала поведение ледяного потока Уилланса (Западно-Антарктическое оледенение) (cм. также: Западно-Антарктический ледник растет // Природа. 2002. №12. С.78-79; Ледники Антарктиды отступают // Там же. 2004. №4. С.83-84). Известно, что ежегодно его скорость уменьшается на 1-2%, и при сохранении этой тенденции в ближайшие 50-100 лет поток остановится. Недавние измерения с помощью спутника GPS (Global Positioning System) показали, что в устье этой «реки» довольно длительные (6-8 ч) периоды покоя чередуются с кратковременными (10-30 мин) быстрыми подвижками льда - он проходит по нескольку десятков сантиметров со скоростью около 1 м/ч. (Так быстро мог бы двигаться гипотетический ледник, у которого отсутствует трение о ложе; питающий же всю эту равнину ледяной поток движется как минимум в 30 раз медленнее.) Эта кажущаяся невероятной скорость достигается всего за 30 с! Торможение же идет значительно медленнее - на него обычно уходит от 2 до 5 мин.
За время наблюдений амплитуда приливно-отливного цикла колебалась от 0.15 м до почти 1 м. Исследователи обнаружили, что приблизительно половина всех суточных подвижек ледника происходила вскоре после высокого прилива и в середине следующего за ним отлива (или ближе к его завершению). Плавучая часть ледяного шельфа и питающие его близлежащие ледяные потоки также реагируют на приливно-отливные вариации: по спутниковым данным, колебания их скорости достигают 50%.
Связь между относительно небольшими колебаниями приливно-отливной деятельности моря и колоссальными изменениями в скорости движения ледовых масс подчеркивают крайнюю чувствительность ледников к тому, что происходит в их устьях.
Science. 2003. V.301. №5636. P.1087 (США).
Причина в океане, а не в атмосфере
С шельфового ледника Ларсена (восточная сторона Антарктического п-ова) в 1995 и 2002 гг. обрушилось в море по гигантскому айсбергу. Назвать причиной глобальное потепление было бы слишком примитивно: ведь в некоторых районах Антарктиды идет не потепление, а похолодание. Разобраться в причинно-следственной связи событий помогает работа английских гляциологов Э.Шеперда, Д.Уингэма (A.Shepherd, D.Wingham) и их аргентинских коллег.
Оказывается, эти события были не столь уж внезапны: начиная с 1980 г. шельфовые ледники Антарктического п-ова ежегодно сокращались в среднем на 300 км2. Параллельно в течение по крайней мере девяти лет уменьшалась толщина ледникового покрова. Радиолокационные данные от спутников «ERS-1 и -2» («European Remote Sensing» - «Европейские телеметрические измерения») свидетельствовали, что в период с 1992 по 2001 г. высота ледников Ларсена-B и Ларсена-C ежегодно понижалась, первого - на 17, второго - на 8 см, а максимальное сокращение, 27 см/год, было отмечено на самом севере Ларсена-C.
Математическое моделирование показывает, что столь значительную скорость сокращения слоя льда нельзя объяснить лишь повышением атмосферной температуры. Однако в таком темпе таяние шельфового льда может следовать за существенным потеплением морских вод. Правда, в более ранней работе американского гляциолога Т.Скамбоса (T.Scambos) и его коллег отмечалось, что за вторую половину XX в. температура на Антарктическом п-ове поднималась на 0.5°С за каждое десятилетие, а это вдесятеро больший темп, чем в целом по планете. Согласно выдвинутой ими гипотезе, озера талой воды, образующиеся в летние сезоны на поверхности шельфового ледника, вызвали появление крупных трещин, а затем так расширили их, что конечные части ледника оторвались и рухнули в океан.
Однако исследования группы Шеперда приводят к иному выводу. Ученые признают, что поверхностное таяние ледника, вызванное повышением температуры воздуха, могло нанести последний удар, но для основного процесса - таяния снега и льда в столь колоссальных масштабах - количества солнечной энергии явно недостаточно. Остается возложить ответственность на таяние, идущее не сверху, а снизу. Хотя данные о температуре моря, омывающего сам шельфовый ледник, довольно скудны и охватывают сравнительно короткое время, информация относительно глубинных слоев моря Уэдделла, на некотором расстоянии от ледника, выглядит достаточно убедительно - воды теплеют там на протяжении уже трех последних десятилетий.
Специалисты, возглавляемые Шепердом, считают, что при нынешних темпах таяния снизу весь ледник Ларсена полностью разрушится уже в нынешнем веке.
Science. 2003. V.302. №5646. P.759, 857 (США).
КАЛЕЙДОСКОПКосмические исследования
Космическое зеркало из бериллия
Национальное агентство США по аэронавтике и космическим исследованиям в сотрудничестве с европейскими и канадскими аэрокосмическими агентствами ведет активную подготовку к запуску в 2011 г. Космического телескопа им.Дж.Уэбба (cм. также: Космический телескоп им.Джеймса Уэбба // Природа. 2004 №5. С.82.). Первоначально этот аппарат назывался «Next Generation Space Telescope» («Космический телескоп нового поколения») и должен был прийти на смену «Хабблу».
Оборудование нового телескопа будет включать сегментное зеркало из бериллия. Его апертура (диаметр отверстия объектива для астрономических наблюдений) около 6.5 м. Бериллий избран для этих целей из-за малой плотности, значительной жесткости и способности переносить высокие температуры.
Главное зеркало телескопа строится из 18 мозаичных сегментов - шестиугольных зеркал, каждое поперечником 1.3 м. В момент запуска они будут отогнуты назад, чтобы уместиться в ракетном отсеке для полезного груза, а после выхода на орбиту займут постоянное положение.
Орбита Космического телескопа им.Дж.Уэбба будет проходить на расстоянии 1.5 млн км от Земли, что позволит практически без помех (исходящих от нашей теплой планеты) вести наблюдения за малоизученными областями Вселенной в близком инфракрасном диапазоне спектра.
Отвечает за проект Центр космических полетов им.Годдарда НАСА; работы по созданию бериллиевого зеркала ведет фирма «Ball Aerospace».
Spaceflight. 2003. V.45. №12. P.495 (Великобритания).
Космическая техника
Над Марсом - воздушные шары
Европейское космическое агентство в целях разностороннего исследования Марса заказало одной из британских фирм разработку автоматически действующего воздушного шара. Известно, что любой из нынешних марсоходов ограничен в радиусе действия, в лучшем случае он может проходить лишь десятки метров в сутки. Этот недостаток смогут, вероятно, преодолеть непилотируемые баллоны, подобные тем, что совершают сверхдальние и даже кругосветные полеты над Землей, используя бортовую систему нагрева газов-наполнителей.
Такой баллон должен будет нести комплект научного оборудования, в том числе уже сконструированную стереокамеру, способную создавать трехмерные изображения поверхности при точной фиксации места съемок.
Заключившая этот контракт фирма построила компьютерную модель, в которую вошла вся имевшаяся информация о наиболее вероятных условиях, царящих в атмосфере Марса, и о различных маршрутах, с которыми может встретиться автоматический исследователь.
В случае положительного результата намного улучшатся возможности всестороннего изучения не только Марса, но в дальнейшем и других планет, где условия неприемлемы для пребывания людей.
Spaceflight. 2004. V.45. №2. P.48 (Великобритания).
Космические исследования
Космическая программа Японии
Агентство авиакосмических исследований Японии опубликовало программу на ближайшие годы. Предусматривается, в частности, до конца 2007 г. использовать девять мощных ракет типа «H2A» и четыре - типа «MV» для запуска 17 искусственных спутников Земли. Среди них метеорологические аппараты «Global Precipitation Mission» («Миссия по глобальному изучению осадков») и «Greenhouse Gas Observing Satellite» («Спутник для исследования парниковых газов»).
В 2004 г. на орбиту будут выведены «Multifunctional Transport Satellite» («Многофункциональный транспортный спутник») и «Advanced Land Observing Satellite» («Усовершенствованный спутник для наблюдения суши»). В этом же году должен выйти на окололунную орбиту аппарат «Lunar A», запуск которого откладывался начиная еще с 1995 г. Опробование и демонстрацию широкополосной интернетной связи предполагается осуществить в 2005 г. с использованием спутника «Wideband Internet Engineering Test and Demonstration».
На 2005 г. запланировано также начало работы в космосе аппарата «Selenological Engineering Explorer» («Инженерные исследования Луны»), а годом позже - «Solar B», в задачу которого входит исследование физики Солнца. Кроме того, идет подготовка к созданию двух американо-японских малых разведывательных спутников Земли типа «US-GX», первый из которых должен быть запущен в 2006 г.
Spaceflight. 2003. V.45. №11. P.444 (Великобритания).
КОРОТКОЭ.Уолш (E.Walsh; Бойстаунский исследовательский госпиталь, Омаха, США) и его коллеги установили: тигры не только рычат, мяукают, хрипят, но также издают инфразвуки, которые заставляют их соперников держаться на боьшом расстоянии или же призывают соплеменников к сбору. Замерив у спящих хищников уровень реакции слуховых нейронов, выяснили: тигры более чувствительны к низкочастотным звукам. Волны инфрадиапазона распространяются на расстояние до 8 км, не угасая при большой влажности воздуха или наложении звуков более высоких частот.
Sciences et Avenir. 2003. №676. P.20 (Франция).
По материалам Центра прикладных исследований биоразнообразия, Карибское море - самый насыщенный жизнью бассейн во всей Атлантике. Почти из 1170 морских видов 22% - эндемики, а 100 видов - микроэндемики (ареал их распространения ограничен небольшим островом или прибрежной лагуной). Такие представители редкой фауны крайне чувствительны к любому антропогенному вмешательству (промышленному рыболовству, углублению судоходных фарватеров, прокладке подводных трубопроводов и т.п.). Микроэндемики отличаются очень слабой репродуктивностью, и активное применение таких способов лова, как трал, может оказаться для них катастрофическим.
Terre Sauvage. 2003. №188. P.14 (Франция).
В ходе полной «инвентаризации» биоты Мирового океана, которая началась в 2000 г. в рамках программы CoML (Census of Marine Life - Перепись обитателей моря), описано почти 210 тыс. видов растений и животных (10% биоразнообразия океана). Ежегодно биологи (в работе занято 300 специалистов из 53 стран) открывают 1700 не известных ранее видов. Уже составлены списки 15 тыс. видов рыб, из которых 500 - новые для науки. Проект (его бюджет 1 млрд долл.) рассчитан на 10 лет и должен охватить всю акваторию Мирового океана. На ближайшее время намечено исследовать атлантические воды вблизи берегов Анголы.
Sciences et Avenir. 2003. №682. P.50 (Франция).
НОВЫЕ КНИГИБиология
ИЗМЕРЕНИЕ И МОНИТОРИНГ БИОЛОГИЧЕСКОГО РАЗНООБРАЗИЯ: СТАНДАРТНЫЕ МЕТОДЫ ДЛЯ ЗЕМНОВОДНЫХ. Под ред. С.Л.Кузьмина; Пер. с англ. С.М.Ляпкова. М.: Т-во науч. изд. КМК, 2003. 380 с.
К концу XX в. на русском языке вышло не менее сотни публикаций, посвященных отдельным методам экологической герпетологии, и всего одна брошюра, в которой автор попытался собрать все методы воедино. Вышла она слишком малым тиражом (500 экз.) и уже успела устареть. Между тем необходимость подобного издания очевидна для каждого зоолога, занимающегося изучением экологии и разнообразия животных.
Восемь лет назад в США появилось аналогичное, но более объемное издание. Его перевод и публикация осуществлены при поддержке Музея естественной истории Смитсоновского института (Вашингтон). Адресована книга специалистам, занимающимся изучением земноводных на территории России, а также бывшего СССР, значительная часть которой лежит в умеренной зоне, где характер жизненного цикла и сезонной активности земноводных сходен с таковым в умеренной зоне США.
В книге описаны полевые методы количественного и качественного анализа разнообразия и экологии этих животных. Приведены стандартные процедуры обследования и мониторинга популяций. Детально обсуждается применимость каждого стандартного метода.
Большое внимание в книге уделено изучению личинок земноводных, есть также информация о системе получения официальных разрешений на сбор и вывоз отдельных видов. Данные, полученные с использованием стандартных методов, важны для принятия решений по охране мест обитания и восстановления популяций.
География
Ю.П.Супруненко. ГОРЫ ЗОВУТ… (Горно-рекреационное природопользование). Науч. ред. А.Ф.Глазовский. М.: Тровант, 2003. 368 с.
В притяжении гор есть какая-то магнетическая сила, они издавна вдохновляли и завораживали. Необычное сочетание ландшафтов, удивительная природа, многообразные богатства благоприятствовали продвижению в горы, но освоение высот нередко осложнялось экстремальными природными условиями.
Среди многих видов горного природопользования рекреация занимает особое место. Все больше людей устремляется в горы на отдых, для занятий спортом. И рекреационное землепользование на горных склонах во многих местах уже считается наиболее эффективным.
Для успешного горно-рекреационного освоения требуется научный анализ, выработка оптимальных подходов, действенные рекомендации. С географических позиций в книге освещаются вопросы потенциала гор (ресурсы, районирование, национальные парки), многосторонние, нередко противоречивые проблемы рекреации и других видов горного хозяйствования. Книга предназначена для географов, гляциологов, специалистов по природопользованию горных стран. Автор - сотрудник Института географии РАН, член двух географических обществ - российского и американского.
Геоэкология
Н.А.Касьянова. ЭКОЛОГИЧЕСКИЕ РИСКИ И ГЕОДИНАМИКА. М.: Научный мир, 2003. 332 с.
Еще десять лет назад надежность инженерно-технических сооружений никак не связывалась с возможным влиянием на нее современных геодинамических процессов, за исключением сейсмичности. На сегодняшний день эта проблема стала одной из самых важных тем международных научных конференций по топливной энергетике.
Результаты исследований последних лет показывают, что резкое увеличение числа природных катастроф и стихийных бедствий, а также снижение уровня промышленной безопасности практически во всех отраслях топливно-энергетического цикла связано не с человеческим фактором и несовершенством инженерно-технических конструкций, а в большей степени обусловлено природной геодинамикой и очередными вспышками планетарной изменчивости каждого региона. Пространственно-временные особенности геодинамической нестабильности недр влияют на избирательность возникновения природных и техногенных катастроф.
В книге рассмотрены особенности развития современных геодинамических процессов, происходящих в земной коре и на поверхности, а также промышленная аварийность (на примере нефтегазовой, угледобывающей и атомно-химической отраслей).
Автор рассматривает проблему экологического риска как природного, так и техногенного происхождения сквозь призму современной аномальной геодинамики недр.
