Учёные опровергли эмпирическое правило для деревьев от Да Винчи

На протяжении столетий изобретатель, учёный и художник Леонардо да Винчи известен своими точными, пропорциональными рисунками и фантастическими проектами. Он понял сходство гравитации с ускорением за столетие до Ньютона, а его произведения искусства были просто гениальны с точки зрения перспективы и геометрии.

Но при ближайшем рассмотрении оказывается, что одно из правил, придуманных да Винчи для объяснения того, как растут деревья, не во всех случаях соответствует действительности.

Зарисовывая деревья в своих тетрадях, да Винчи утверждал, что толщина ветви дерева, или его ствола, равна суммарной толщине всех ответвляющихся от него сучьев.

Возможно, это хорошее правило для начинающих художников. И с тех пор учёные доказали, что описанное да Винчи соотношение может объяснить, как деревья не раскалываются на ветру. Однако на микроскопическом уровне это соотношение не выдерживается, говорится в новом исследовании двух учёных, занимающихся изучением растений.

Справедливости ради следует отметить, что да Винчи смотрел на внешнюю сторону деревьев, а не на внутреннюю часть высоченных стволов, где вода всасывается во внутренние каналы по мере испарения воды из листьев.

Однако Стюарта Соппа и Рубена Вальбуэна, соавторов новой работы, больше всего интересовали размеры этих каналов относительно окружающего дерева. Они хотели убедиться в правильности пропорций моделей роста деревьев, чтобы лучше понять их восприимчивость к засухе и вклад в накопление углерода.

Что касается внутренней архитектуры деревьев, то, по мнению Соппа и Вальбуэны, каналы для транспортировки воды в дереве не могут следовать тому же соотношению, что и в правиле Леонардо, сужаясь в размерах по мере продвижения вверх по дереву, из-за особенностей физики жидкости.

Астробиологи предложили вариант внеземной жизни, основанной не на углероде

Самоподдерживающиеся химические реакции, способные обеспечивать биологическую жизнь, радикально отличающуюся от привычной нам жизни, могут существовать на многих других планетах с использованием различных элементов, помимо углерода, на котором основана земная жизнь — так говорится в новом исследовании.

На Земле жизнь основана на органических соединениях. Эти молекулы состоят из углерода и часто включают в себя другие элементы, такие как водород, кислород, азот, фосфор и сера.

Однако учёные давно задаются вопросом, может ли инопланетная жизнь развиваться на основе значительно отличающихся химических соединений. Например, исследователи давно предполагают, что кремний также может служить основой биологии.

«Важно изучить эти возможности, чтобы иметь представление о том, как могут выглядеть все формы жизни, а не только земная», — сказал Space.com старший автор исследования Бетюль Качар, астробиолог, бактериолог и эволюционный биолог из Университета Висконсин-Мэдисон.

Один из видов химического взаимодействия, который является ключевым для жизни на Земле, известен как автокатализ. Автокаталитические реакции являются самоподдерживающимися: они могут производить молекулы, которые способствуют повторению той же реакции. Представьте себе растущую популяцию кроликов. Пары кроликов объединяются, производят на свет новых крольчат, а затем новые крольчата вырастают, образуют пары и производят ещё больше крольчат. Не нужно много кроликов, чтобы вскоре их стало намного больше.

«Одна из главных причин, по которой исследователи происхождения жизни интересуются автокатализом, заключается в том, что размножение — ключевая особенность жизни — является примером автокатализа, — говорит Качар. — Жизнь катализирует образование ещё большего количества жизни. Одна клетка порождает две клетки, которые могут стать четырьмя и так далее. С увеличением числа клеток соответственно увеличивается число и разнообразие возможных взаимодействий».

В новом исследовании учёные искали автокатализ не только в органических соединениях. Они предположили, что автокатализ может способствовать абиогенезу — возникновению жизни из неживого.

Учёные сосредоточили своё внимание на так называемых циклах конпропорционирования, которые позволяют генерировать несколько копий молекулы. Эти продукты могут быть использованы в качестве исходных материалов для повторения таких циклов, что приводит к автокатализу.

Модель квазаров позволила понять переменчивый характер некоторых из них

3D-модель неустойчивой схемы поглощения материи чёрной дырой позволяет найти потенциальное объяснение странному поведению квазаров, способных резко менять свою яркость.

Для галактик крайне необычно делать что-либо в спешке, но квазары с «меняющейся яркостью» являются исключением. Они могут включать и выключать свои джеты в срок от нескольких лет до месяцев. Подобное «исчезновение» шокировало астрофизиков, когда оно было впервые замечено в 2014 году, и до сих пор не даёт покоя учёным.

Квазары (или квазизвёздные радиоисточники), расположенные в центре новых галактик, обычно горят в 27 триллионов раз ярче, чем наше Солнце. Квазары состоят из прожорливой сверхмассивной чёрной дыры и её пищи: газа и пыли, вращающихся вокруг неё в аккреционном диске.

В прошлых моделях предполагалось, что вещество, вращающееся вокруг чёрной дыры, пересекает горизонт событий относительно упорядоченно, подобно воде, уходящей в канализацию. Предполагалось, что это медленный процесс, продолжающийся 10 000 лет и более.

«В течение десятилетий люди делали очень большое допущение, что аккреционные диски выровнены с вращением чёрной дыры, — говорит ведущий автор работы Ник Кааз, астрофизик из Северо-Западного университета (США). — Но газ, питающий эти чёрные дыры, необязательно знает, в какую сторону вращается чёрная дыра, так почему же они должны автоматически выравниваться? Изменение выравнивания радикально меняет картину».

В лунных кратерах может оказаться меньше льда, чем мы думали

Возможно, нам придётся пересмотреть свои планы по освоению запасов воды на Луне. Согласно новому анализу лунных кратеров, эти ямки и впадины, которыми испещрена и характеризуется лунная поверхность, слишком молоды для длительного хранения древних запасов водяного льда.

По мнению физика Норберта Шергхофера из Института планетарных наук (США) и астрофизика Ралуки Руфу из Юго-Западного исследовательского института (США), большинство кратеров, содержащих постоянные тени (а они являются основным направлением будущих исследований Луны), имеют возраст менее 2,2 млрд. лет.

«Эти результаты меняют прогноз относительно того, где мы ожидаем найти водяной лёд на Луне, и кардинально меняют оценки количества водяного льда на Луне, — поясняет Шергхофер. — Древних резервуаров водяного льда мы больше не ждём».

Мы знаем, что на Луне есть вода. Это не вызывает сомнений. Мы хотим знать, сколько там воды и где она прячется. И в последние годы учёные всё чаще обращают внимание на постоянно затенённые области, такие как глубокие кратеры.

В других регионах солнечный свет мог бы нагревать воду и приводить к её испарению, но в холодных ловушках PSR, где температура едва превышает -163°С, лёд может оставаться и накапливаться, потенциально в течение миллиардов лет. По оценкам, в этих кратерах могут находиться участки водяного льда толщиной до нескольких метров.

Однако эти верхние оценки требуют накопления в течение миллиардов лет. По-видимому, PSRs не были достаточно долго защищены от Солнца для такого накопления.

Это открытие последовало за опубликованной год назад работой, в которой группа исследователей пыталась устранить несоответствие между скоростью удаления Луны от Земли (3,8 см в год) и возрастом Луны (4,5 млрд лет). Проще говоря, эти два показателя несовместимы.

Независимые эксперты нашли серьёзные проблемы в программе возвращения образцов грунта с Марса

Независимая экспертиза амбициозной миссии НАСА по возвращению около полукилограмма камней и грунта с поверхности Марса показала, что в нынешнем виде программа не может быть реализована.

NASA планировало запустить важнейшие элементы миссии Mars Sample Return (MSR) уже в 2028 году, а общий бюджет программы составлял $4,4 млрд. В опубликованном недавно отчёте независимого экспертного совета делается вывод о том, что эти сроки и бюджет крайне нереалистичны.

Самое раннее, когда миссия может стартовать с Земли, — это 2030 год, и такая возможность возможна только при общем бюджете в $8-11 млрд.

«MSR является приоритетным направлением исследований глубокого космоса для NASA, — говорится в отчёте. — Однако при создании MSR с самого начала были заложены нереалистичные бюджетные и графические ожидания. Кроме того, MSR была организована в рамках громоздкой структуры. В результате в настоящее время не существует ни достоверного, согласованного технического плана, ни правильно составленного графика, ни стоимости, ни технической базы, которую можно было бы реализовать при имеющемся финансировании».

Результаты независимой экспертизы, проведённой Орландо Фигероа (Orlando Figueroa), заместителем директора по науке и технологиям Центра космических полётов имени Годдарда НАСА в отставке, перекликаются с отчётом, опубликованным Ars Technica около трёх месяцев назад и содержащим серьёзные вопросы о стоимости и сроках реализации проекта. Некоторые учёные, в том числе бывший научный руководитель НАСА Томас Зурбухен (Thomas Zurbuchen), выразили обеспокоенность тем, что растущие расходы на проект Mars Sample Return приведут к отвлечению средств от других научных миссий.

Дайджест научпоп-новостей за неделю, о которых мы ничего не писали