Разные разности

Иллюстрация Петра Перевезенцева

Все тяжелее становится жизнь пчел. А значит, и растений, которые навещают шмели и тем самым опыляют. Таких зависимых от опыления — три четверти всех сельскохозяйственных культур.

Жизнь пчелам осложняет и меняющийся климат, и человек. Начнем с климата, который со всей очевидностью разогревается. Среднегодовая температура по планете ползет вверх. Да мы и сами видим, что лето все жарче и все длиннее. Нам-то это даже хорошо, а вот шмелям — не очень. Из-за аномальной жары они могут терять обоняние.

Это выяснили исследователи из Университета Вюрцбурга. Участниками их экспериментов стали 190 шмелей двух видов, Bombus pascuorum и Bombus terrestris, которые распространены в Европе. Их держали в пробирках, где температура была повышена до 40°С, на протяжении почти трех часов.

Затем у шмелей забирали их антенны, которыми они распознают запахи, прикрепляли к электродам и измеряли их электрическую реакцию на три компонента цветочного запаха — оцимен, гераниол и пеларгоновый альдегид. Именно эти душистые вещества привлекают шмелей и помогают найти вкусный цветок.

Оказалось, что три часа 40-градусного тепла навредили антеннам шмелей — их электрическая реакция на все три запаха снизилась почти на 80%. Иными словами, аномальная жара подавила способность шмелей улавливать важные цветочные сигналы (Proceedings of the Royal Society В).

Причем в большинстве случаев реакции их антенн не приходили в норму даже через день восстановления при более низких температурах.

Однако жара не единственная проблема. Есть еще один фактор, мешающий шмелям находить цветы. Чтобы привлечь опылителя, цветки используют весь арсенал приманок — цвет, форму, аромат и даже электростатический заряд. Оказалось, что этот заряд на поверхности цветка, который шмели используют в своей навигации как путеводный маячок, может сильно изменяться под действием пестицидов и минеральных удобрений.

Ученые из Бристольского университета экспериментировали со шмелями Bombus terrestris dalmatinus, их любимой лавандой Lavandula angustifolia и растениями из семейства Горечавковые Eustoma russellianum. Во время экспериментов цветки опрыскивали растворами минеральных удобрений и имидаклопридом, пестицидом из класса неоникотиноидов. Затем ученые измеряли величину электростатического заряда на поверхности цветков.

Интересно, что химикаты не повлияли на обоняние шмелей. Однако распределение электростатического заряда, к которому насекомые оказались очень чувствительны, сильно изменилось. В результате опылители лишились важного ориентира для поиска нектара и пыльцы (PNAS Nexus), ведь по характеру электростатического заряда шмели еще и определяют, что это за цветок.

Конечно, заряд на поверхности цветков меняется и под действием природных факторов, например ветра. Однако он быстро восстанавливается. В нашем же случае это «биофизическое загрязнение» на поверхности растений сохранялось до получаса. Получается, что агрохимикаты могут сильно изменить сигналы цветов и тем самым навредить и растениям, и шмелям. Они создают «шум» для пчел, мешая им обнаружить цветочные электрические сигналы.

Похоже, это первый известный пример антропогенного «шума», вмешивающегося в электрическое восприятие наземных животных.

Иллюстрация Петра Перевезенцева

И опять — про микропластик. Наблюдаю просто вал публикаций в научных журналах из лабораторий со всего мира. И все в один голос говорят, что проблема, имеющая повышенную экологическую опасность, нарастает и усугубляется. Частицы микропластика очень легкие, практически невесомые, легко переносятся на огромные расстояния по поверхности воды и висят во взвешенном состоянии в толще воды рек, озер, морей и океанов. Их становится все больше.

Допустим, что это западная истерика, как говорят мне отечественные производители пластика. Мол, ничего подобного нет. Но вот вам исследование российских ученых из Института водных проблем Севера КарНЦ РАН и Карельского научного центра РАН, которые взялись исследовать водные объекты особо охраняемых природных территорий — Водлозерского национального парка и музея-заповедника «Кижи» — и опубликовали результаты в научном журнале «Водные ресурсы».

Исследователей интересовало, присутствует ли микропластик в донных осадках Водлозера и Кижских шхер. Западные исследования утверждают, что содержание микропластика в донных осадках увеличилось в несколько десятков раз за последние несколько десятилетий, «создав новую историческую запись эпохи антропоцена». А как дела обстоят у нас?

Исследователи отобрали пробы на четырех станциях, расположенных в Кижских шхерах Онежского озера и на пяти станциях Водлозера. Частицы размером 200 мкм и более экстрагировали, а затем идентифицировали с помощью бинокулярного микроскопа. А для анализа химического состава использовали микро-Фурье-спектрометрию.

Каков же результат? Во всех пробах без исключения исследователи нашли микропластик. На синтетические полимеры приходится 55%, на частицы модифицированной целлюлозы — 21% и 24% — это частицы природного происхождения. Больше всего микропластика обнаружили рядом с главным пассажирским причалом музея-заповедника «Кижи». А вот в донных осадках Водлозера микропластика было вдвое меньше. И химический состав частиц был несколько другой: синтетические полимеры — 81%, модифицированная целлюлоза — 9%, полимеры природного происхождения — 10%.

Почему такая разница в количестве частиц на этих двух заповедных территориях? А потому, что здесь разные туристические потоки. Кижские шхеры гораздо более популярны, чем Водлозеро.

Так что микропластик в донных осадках озер заповедных территорий в России есть, и его больше там, где больше туристов. На истерику это не похоже.

Иллюстрация Петра Перевезенцева

Ну вот, куриные яйца реабилитировали. Слава Богу! А ведь что только на них не наговаривали: и высокий холестерин, и повышенный риск болезней сердца, и сахарный диабет…

Правда, в последние годы стали появляться исследования, реабилитирующие прекрасные куриные яйца, которые мы так любим есть на завтрак. Например, метаанализ научных статей не подтвердил зависимость между повышенным потреблением яиц и дополнительным риском ишемической болезни сердца или инсульта.

Исследования продолжаются. Очередные новые результаты получили специалисты из Калифорнийского университета в Сан-Диего (США), которые проверили, как потребление яиц со временем сказывается на интеллектуальных функциях людей старшего возраста (Nutrients).

Ученые проанализировали данные почти 900 пожилых людей старше 55 лет. В выборку вошли 357 мужчин (средний возраст около 70 лет) и 533 женщины (средний возраст 71,5 года). Их обследовали в клинике с интервалом примерно в четыре года — оценивали когнитивные функции с помощью тестов на память, внимание, гибкость ума и так далее. И конечно, их анкетировали, чтобы узнать, употребляют ли участники эксперимента яйца.

Выяснилось, что у женщин, которые ели больше яиц, в меньшей степени ухудшалась беглость речи. Статистически значимая корреляция сохранялась даже после поправок на разные факторы, включая состояние здоровья и образ жизни.

В то же время обилие яиц в рационе женщин заметно не повлияло на другие когнитивные показатели, равно как и на результаты мужчин. Однако ученые подчеркнули, что никаких пагубных последствий, связанных с употреблением яиц, у людей обоего пола они не выявили. Исследователи заключили, что яйца не только не вредят, но и могут положительно влиять на умственные функции пожилых людей.

Мне кажется, это исследование — из подборки «Физики шутят» типа «О вреде огурцов»: все, кто ел в своей жизни консервированные огурцы, рано или поздно умерли. На мой взгляд, здесь приблизительно такая же корреляция.

Думаю, что ухудшение «в меньшей степени беглости речи у женщин» — это результат не употребления яиц, а большей разговорчивости женщин в принципе. Они говорят много, непрерывно и заведомо больше мужчин — с детьми, внуками, родителями, подружками, коллегами, врачами, да и со всеми, кто подвернется. Потому что женщины — известные болтушки. При такой постоянной тренировке беглость речи, разумеется, будет сохраняться дольше.

Ох уж эти корреляции! А я бы, кстати, посмотрела, есть ли корреляция между говорливостью женщин и количеством потребляемых ими яиц.

И вообще, чтобы подольше сохранить беглость речи, больше общайтесь и разговаривайте. А если таких возможностей мало — читайте вслух. И конечно, ешьте яйца на завтрак, потому что это самый лучший и самый сбалансированный источник аминокислот, в том числе незаменимых. Не случайно римляне всегда начинали трапезу с яиц.

А заканчивали, кстати — яблоками. Ab ovo usque ad mala!

Иллюстрация Петра Перевезенцева

Человек есть то, что он ест. Известная формула, не правда ли? Но она не полная. Давайте сделаем ее полноценной: человек есть то, что он ест, пьет и чем дышит.

Вещества, содержащиеся в еде, воде и воздухе, могут поддерживать здоровье, а могут ему вредить. А что здесь важнее — еда, вода или воздух? Это зависит от того, чего мы потребляем больше.

Взрослый человек в день в среднем съедает около килограмма пищи. Выпивает 2 литра воды. А сколько воздуха он потребляет?

При каждом вдохе здоровый взрослый закачивает в легкие примерно пол-литра воздуха. В среднем в минуту мы делаем 14–20 вдохов. Значит, всего лишь за минуту через наши органы проходит 7–9 литров. За час — около 500 литров, за сутки — 12 000 литров, или 12 кубометров, воздуха.

Плотность воздуха, конечно, ничтожна, но если все правильно умножить, то получится 15 килограмм. Так что больше всего веществ мы прокачиваем через организм вместе с вдыхаемым воздухом. Поэтому содержание в нем посторонних и чужеродных веществ критично для человека.

Без всякой науки мы понимаем, что воздух должен быть чистым и свежим — в идеале с запахом полевых трав, леса, морского бриза, грибов, опавшей листвы, чистого дождя и снега. Но где взять такой воздух в городах, особенно в крупных, в той же самой Москве, например?

Дышать в мегаполисах и промышленных городах с каждым годом становится все труднее. И это касается всех городов мира. Ученые посчитали, что за сутки городской житель вдыхает 200 млрд мелких частиц пыли и половина оседает в его легких. А в Москве и в крупных городах каждый день оседают тонны пыли из воздуха.

Но если 150 лет назад в воздухе преобладала почвенная пыль и пыль дорог, по преимуществу грунтовых, которую приходилось глотать пассажирам карет и так называемых линеек, то теперь доминирует пыль техногенная. Что это такое, хорошо знают те, кто когда-нибудь бывал в окрестностях цементного завода. Мельчайшая цементная пыль покрывает все вокруг и висит в воздухе.

Но есть техногенная пыль, невидимая глазу, с очень мелкими частицами размером до 2,5 микрометра, которую выбрасывают в атмосферу предприятия самых разных отраслей промышленности, строительство и, конечно, автомобильный транспорт. В результате трения колес о дорожное полотно в воздухе оказываются мельчайшие частицы резины шин, корда и дорожного покрытия.

В Институте физики атмосферы РАН создали модель загрязнения атмосферы за 170 лет. Модель подтверждает то, что нам и так очевидно — в последние десятилетия дела идут всё хуже и хуже.

По данным Росгидромета, особенно грязным воздухом отличаются такие крупные промышленные центры, как Братск, Красноярск, Липецк, Магнитогорск, Медногорск, Нижний Тагил, Новокузнецк, Норильск, Омск, Челябинск, Череповец, Чита. Перечислила по алфавиту. Да и в Москве, скажу я вам как абориген, в центре дышать-то нечем из-за гигантского количества автомобилей и бесконечной, непрекращающейся стройки везде и замены дорожного покрытия, замены тротуарной плитки с летней на зимнюю и наоборот. Причем каждый год.

А грязный воздух с высокой концентрацией мельчайших частиц размером до 2,5 мкм, которые через легкие попадают в кровь, оборачивается серьезными проблемами для здоровья горожан — от респираторных до болезней Альцгеймера, Паркинсона и рака.

И вот вопрос — это только предположения ученых или связь пыли с болезнями существует? В научной литературе сегодня много статей, которые действительно фиксируют факты — корреляцию загрязненности воздуха и разных заболеваний. Но как это работает?

Впервые в мире, еще в середине 70-х годов, влияние тяжелых металлов на живые клетки исследовала замечательный ученый, вирусолог и генетик, доктор медицинских наук и профессор Галина Дмитриевна Засухина. Её результаты были опубликованы в журнале «Доклады академии наук» в 1977 году.

В лаборатории Галины Дмитриевны в академическом Институте общей генетики поставили такой эксперимент. Взяли живые клетки эмбриона курицы, инфицировали вирусом гриппа и затем воздействовали на них растворами солей тяжелых металлов. Причем это были растворы с ничтожными концентрациями солей, тысячные и сотые доли грамма на литр.

Исследователи хотели выяснить, влияют ли тяжелые металлы на продукцию интерферона в клетках. И оказалось, что влияют, да еще как. При добавлении солей тяжелых металлов в культуру клеток продукция интерферона, этого ключевого компонента иммунитета, снизилась в 60 раз по сравнению с контролем.

А это значит, что тяжелые металлы — фактор, питающий развитие эпидемий гриппа, потому что даже их ничтожные количества повышают восприимчивость живого организма к вирусам.

Тогда, 50 лет назад, статью не заметили. Но позже к этой теме вернулись, и во многих лабораториях мира в самых разных экспериментах исследователи еще раз доказали, что тяжелые металлы подавляют иммунитет и создают благоприятные условия для развития самых разных заболеваний, включая онкологию и тот же ковид.

Откуда в воздухе тяжелые металлы? — спросите вы. Их соединения попадают в атмосферу, как минимум, в результате сжигания разного рода топлива, угля, при выплавке самых разных металлов из руд.

Что же делать со всем этим?

В 2019 году в 12 крупных промышленных центрах по всей стране стартовал федеральный проект «Чистый воздух». В него вошли перечисленные уже города: Братск, Красноярск, Липецк, Магнитогорск, Медногорск, Нижний Тагил, Новокузнецк, Норильск, Омск, Челябинск, Череповец и Чита. В 2023 году к проекту «Чистый воздух» присоединились еще 29 городов с высоким и очень высоким уровнем загрязнения.

Задача проекта — к 2026 году снизить объем выбросов загрязняющих веществ более чем на 20%, а к 2030 году — вдвое.

Легко сказать. Но как сделать? К счастью, рецепты известны. Модернизация предприятий и котельных, оснащение их современными и мощными системами очистки выбросов, перевод отопления в домах с угля на газ, запуск общественного транспорта на электричестве и газомоторном топливе. И конечно — переход на малоотходные технологии, идеологом и пропагандистом которых был академик И.В. Петрянов-Соколов еще в 80-х годах прошлого века.

И конечно, необходим повсеместный и постоянный, в режиме онлайн, мониторинг качества воздуха. Этим занимаются стационарные и передвижные лаборатории. А кроме того, до конца 2025 года все предприятия будут оснащены системами автоматического контроля выбросов.

Первые промежуточные итоги показывают, что лед тронулся — воздух в городах-участниках проекта начал очищаться.

А между тем каждый из нас в своем доме может позаботиться о воздухе, которым дышит. Здесь нам помогут комнатные растения, которые умеют очищать воздух не только от пыли и органики, но и от плесени, невидимые споры которой болтаются в воздухе, и всяческих болезнетворных бактерий.

Например — кипарисовик забирает из воздуха практически всю пыль. Пеларгония, она же комнатная герань, уничтожает болезнетворные микроорганизмы и прочую невидимую гадость. Диффенбахия и пеперомия туполистная с красивыми мясистыми листочками безукоризненно обезвреживает и обеззараживает воздух. Говорят, что диффенбахия даже стафилококк изничтожает.

Красивый спатифиллум освобождает воздух от взвеси любой плесени и поглощает опасную органику, например формальдегид. Отлично очищает воздух декоративный папоротник.

И в очередной раз мы убеждаемся, что нет у нас лучшего друга и союзника, чем Природа. Она всегда приходит нам на помощь в трудных ситуациях. И мы должны платить ей тем же.

Иллюстрация Петра Перевезенцева

Месторождения самородного золота разбросаны по всему миру. В большинстве своем они находятся в горах и связаны с кварцевыми жилами. Именно из них извлекают 75% драгоценного металла.

Сами кварцевые жилы зарождаются во время землетрясений, когда по трещинам поднимаются горячие (200–650°С) гидротермальные растворы (флюиды) под давлением в 1–5 килобар. Чтобы образовалось месторождение кварцевых жил, требуются сотни, даже тысячи сейсмических событий, которые создают густую сеть трещин в горных породах. То есть горные породы должно основательно трясти.

Эти же флюиды содержат и золото, которое оседает в кварцевых жилах. Геохимики хорошо изучили этот процесс. А вот образование крупных золотин в кварцевых жилах — загадка. Образоваться геохимическим способом они никак не могут.

Судите сами. Растворимость золота во флюидах равна одной части на миллион (1 ppm). Значит, чтобы получить 10 килограмм золота, нужно взять 10 миллионов килограммов воды, что равноценно пяти олимпийским плавательным бассейнам. А ведь в жилах находят конгломераты золота и кварца весом в десятки и сотни килограммов (причем золота в них больше половины)! Вот вам и парадокс золотых самородков, который никак не могли разрешить.

Недавно австралийские ученые из Университета Монаша решили повнимательнее присмотреться к кварцу, в котором зарождаются золотые слитки. Какие у него есть необычные свойства? Одно такое свойство мы знаем — способность под давлением порождать пьезоэлектричество. Так, может, оно и причастно к самородкам?

Ученые взяли образцы кварца из подземного рудника Fosterville в штате Виктория в Австралии и нарезали из них 12 пластин, из которых одна половина играла роль контроля. Образцы поместили в камеру с раствором золота и линейным приводом, имитирующим сейсмические волны различной частоты. Экспериментировали с разными растворами, где золото образует комплексы с гидросульфидами, хлоридами или присутствует в виде наночастиц (Nature Geoscience).

У кристалла кварца более высокий пьезоэлектрический потенциал по сравнению с остальной горной породой. Причем лучше всего он срабатывает на стыке кристаллов кварца с проводящим материалом — золотом. И действительно пьезоэлектрический потенциал способствовал электрохимическому осаждению золота из флюидов. Причем наночастицы золота особенно охотно скапливались на поверхности кристалла кварца, действующей как электрод.

Ученые считают, что такие процессы, смоделированные в лаборатории, происходят и в природе. Авторы новой научной работы убеждены, что решили более чем вековой «парадокс золотых самородков».

…у людей с успешным фенотипом старения, то есть у долгожителей, более разнообразный состав микробиома, чем у среднестатистического человека («Бюллетень экспериментальной биологии и медицины»)…

…искусственный интеллект может с высокой точностью предсказать высокое кровяное давление с помощью акустического анализа речи человека (IEEE)…

…за четыре года, прошедших с момента возвращения «Чанъэ-5» на Землю, ученые проанализировали доставленный лунный грунт и нашли в нем минерал (NH₄)MgCl₃·6H₂O, который содержит более 40% воды (Nature Astronomy)…

…анализ выпадения осадков в 1056 городах по всему миру обнаружил аномалию: более чем в 60% этих городов выпадает больше осадков, чем в прилегающих сельских районах (Proceedings of the National Academy of Sciences)…

…высокие температуры повреждают обоняние шмелей и мешают этим важным опылителям находить цветы по их запаху (Nature)…

…Китай занял первое место по числу самых цитируемых исследований, вышедших с 2019 по 2023 год, в 57 областях, то есть почти по 90% направлений из списка; в остальных семи лидерство сохранилось за Соединенными Штатами (Australian Strategic Policy Institute)…

…деактивация гена SIRT1 в префронтальной коре самцов мышей, которая отвечает за планирование и социальное поведение, вызывает симптомы депрессии у животных (Molecular Psychiatry)…

…некоторые уникально талантливые собаки накапливают словарный запас из сотен названий игрушек и помнят эти слова не менее двух лет (Biology Letters)…

…полиакрилат серебра (аргакрил) обладает цитотоксическим действием на клетки опухолей человека in vitro, поскольку индуцирует однонитевые разрывы ДНК в клетке («Биофизика»)…

…у нового наноразмерного полупроводникового перовскита La0.25Sr0.75Sn0.4In0.25Ru0.35O3, полученного с помощью механохимического синтеза, более узкая полупроводниковая щель (~1.5 эВ) по сравнению с нелегированным станнатом стронция (Physical Chemistry Chemical Physics)…

…в течение первых 20 лет после выброса метан нагревает атмосферу почти в 90 раз быстрее, чем углекислый газ (Environmental Research Letters)…

…став отцами, мужчины, придерживающиеся нездоровой диеты с высоким содержанием холестерина, могут повысить риск сердечно-сосудистых заболеваний у своих дочерей (JCI Insight)…

Иллюстрация Петра Перевезенцева

Нынешнее небывало ураганное лето изрядно выкосило деревья в городах России. Деревья-гиганты буквально выворачивало с корнем. Городские службы в Москве не успевали распиливать павшие стволы и оттаскивать дровишки.

Смотрела я на все это и думала, что надо срочно восполнять ущерб и сажать новые деревья, потому что без них в большом городе, да еще в условиях очевидного потепления, будет совсем тяжко. Деревья охлаждают город, работая естественным кондиционером для горожан. Чем больше их, тем лучше для жителей. Не говоря уже о том, что деревья поглощают углекислый газ, насыщая городской воздух кислородом. Но какие деревья выбрать для города?

Понятно, что не каждое дерево приживется в каждом городе. У нас города озеленены в основном тополями. Их стали высаживать в 1950-х годах, когда началось массовое строительство пятиэтажек. Тополь прекрасный городской житель. Он очень быстро растет, легко адаптируется к шуму и пыли, дает богатую листву, поэтому хорошо защищает от шума, и т.д.

С тех пор прошло больше 70 лет. Деревья постарели, пирамидальные тополя подошли к концу своей жизни. И стали падать под давлением ветра. Корневая система тополя большей частью неглубокая, поверхностная. И если ее площадь меньше проекции пышной тополиной кроны, то сильный порыв ветра легко валит гиганта.

Старые и утраченные деревья надо заменять на новые. Я, например, не имею ничего против тополей. Просто надо высаживать мужские особи, чтобы не было опасного пуха в городе. В Екатеринбурге, например, начали высаживать березы, яблони и рябины. Они не такие мощные, как тополя, но красивые.

А что предлагает наука?

Исследователи из Мюнхенского технического университета обследовали 5600 городских деревьев по всей Германии и их взаимодействие с окружающей средой. Основное внимание ученые уделили 12 породам городских деревьев, включая клен, бук, каштан, липу, платан и робинию (лжеакацию), которые в совокупности в настоящее время составляют 60% древостоя в городах Германии.

На основе этих данных исследователи создали интерактивную программу «Городское дерево» (CityTree). Она учитывает местоположение, состояние почвы и освещенность в 34 городах и дает рекомендации, какие деревья стоит там сажать. Кроме того, программа определяет, какое количество CO₂ может поглощать каждое дерево в этом месте, насколько сильно оно охлаждает окружающую среду и сколько воды потребляет. Это упрощает поиск наиболее подходящего дерева для конкретного города и поселка.

Теперь такой поиск доступен всем озеленителям, городским службам, садоводам и обычным горожанам. Все желающие могут бесплатно использовать этот онлайн-инструмент, чтобы проанализировать насаждения в своем районе, дворе или саду и спланировать новые посадки.

Понятно, что не каждое дерево одинаково хорошо чувствует себя в разных городах. Например, модель показывает, что там, где тепло и мало осадков, лучше сажать платаны, клены или ясени, потому что они лучше переносят засуху.

А вот в более влажных городах со сравнительно большим количеством дождей будут уместны и полезны конский каштан и зимняя липа, но при условии, что для них достаточно места (Technische Universität München).

Я бы в Москве посадила все перечисленные деревья. Столица большая, места много, да и погода переменчивая — то засуха, то ливни. Москве нужно разнообразие.

Иллюстрация Петра Перевезенцева

Нам всем кажется, что время ускоряется. А на самом-то деле — наоборот. Оказывается, Земля замедляет вращение вокруг своей оси. И виной тому — глобальное потепление. Ну хоть какая-то польза от него есть.

Вообще, на скорость вращения земли вокруг себя влияет несколько факторов. Когда Земля только образовалась 4,5 млрд лет назад, один день на нашей планете длился меньше десяти часов, потому что скорость вращения Земли была значительно больше.

А потом появилась Луна и стала притягивать к себе Землю. Поначалу ведь Луна была к Земле гораздо ближе, она висела на высоте 17 000 км — видимая площадь диска была в 1000 раз больше, чем сейчас. Поэтому приливные взаимодействия Луны с Землей были немыслимо сильные.

Земля начала замедлять вращение, а Луна тем временем удалялась от Земли, пока не заняла устойчивую орбиту на расстоянии в среднем 384,4 тыс. км от Земли. Вращение Земли тоже стабилизировалось, и сутки растянулись до 24 часов.

Но есть еще несколько факторов, которые могут изменить длительность земных суток. Это распределение массы внутри Земли, ветры и температура атмосферы.

Исследователи из Швейцарского федерального института технологий в Цюрихе решили посмотреть с помощью моделей, как антропогенное изменение климата повлияет на вращение Земли. В этом деле им помогал искусственный интеллект. Исследователи сосредоточили внимание на том, как распределена масса по нашей планете.

Гигантские массы воды в виде льда все еще сконцентрированы на полюсах. Но ледники начали быстро таять, и большие массы воды устремились к экватору. В результате экватор утяжеляется и, соответственно, вращение Земли вокруг себя замедляется.

Исследователи сравнивают это явление с пируэтом фигуристки, когда она вращается на одной ноге вокруг своей оси. Если руки прижаты к телу — скорость вращения высока. Но стоит развести руки в стороны, как вращение будет замедляться. Чем дальше масса удаляется от оси вращения, тем больше физическая инерция и медленнее вращение.

В XXI столетии ледники начали интенсивно таять, и влияние этого процесса на вращение Земли усилилось. В результате сегодня продолжительность светового дня увеличивается на 1,33 миллисекунды в столетие. Это больше, чем в любой другой момент за последние несколько тысяч лет.

Казалось бы, какая ерунда — всего-то 1,33 миллисекунды. Считай, что ничего. Но это для нас, живущих на Земле, ничего. А вот для тех, кто отправляется в дальние космические полеты, это жизненно важные изменения, которые надо учитывать при расчетах.

К тому же здесь одно тянет за собой другое. Исследователи установили, что изменения на полюсах не только замедляют вращение Земли, но еще и отклоняют земную ось вращения на несколько сантиметров в год.

Допустим, космический корабль собирается опуститься в заданной точке на другой планете. На огромных расстояниях отклонение на Земле всего на 1 см может вырасти до сотен метров. И сесть в конкретный кратер на Марсе, который намеревались исследовать, не получится (Proceedings of the National Academy of Sciences).

Иллюстрация Петра Перевезенцева

Человечеству кажется, что никто кроме него не в состоянии позаботиться о биосфере и защитить ее от глобального потепления. Типичный антропоцентризм. Никто так не заботится о планете, как сама Природа. Стоить напомнить, что человечество — это лишь малая часть обитателей планеты, тысячные доли процента общей биомассы. А вот на долю растений приходится 97% биомассы, поэтому здесь они главные.

Они дают нам еду, дают нам материалы и поглощают углекислый газ, чтобы насытить атмосферу кислородом, необходимым для всего живого. Однако поглощением парникового газа СО₂ вклад растений в охлаждение планеты не ограничивается. Ведь кроме СО₂ в атмосфере есть и другие парниковые газы, не менее значимые.

Вслед за углекислым газом по значимости для глобального потепления следует метан. Его парниковые свойства горазд сильнее, чем у СО₂, но в атмосфере его меньше. Хотя скорость нарастания его количества в атмосфере больше, чем у СО₂. Тем не менее на его совести 17% парникового эффекта.

Давно известно, что прикорневая область деревьев выделяет метан. Это связано с жизнедеятельностью некоторых бактерий. Исследователи из Бирмингемского университета решили посмотреть, как распределяется выделение метана по всей высоте дерева. В центре их внимания были лесные деревья в тропической Амазонии, лиственные деревья в Великобритании и хвойные породы в Швеции. Исследователи закрепили датчики на стволах деревьев на разной высоте.

Оказалось, что вертикальная структура обмена метаном у деревьев в разных лесах одинакова. То есть природа использует универсальное решение: на всех участках основания деревьев в основном выделяли небольшое количество метана. Но начиная с высоты 130 см и выше деревья поглощают больше метана из атмосферы, чем выделяют.

Оказалось, что это результат деятельности бактерий, которые питаются метаном и живут в коре на высоких частях ствола. Исследователи говорят, что лучше всего поглощали метан деревья в тропических лесах. Вероятно, потому, что питающиеся метаном микробы особенно хорошо размножаются в условиях влажной жары.

Исследователи с помощью лазерного сканирования и спутниковых исследований определили общую площадь коры деревьев, которая поглощает метан. Оказалось, что если ее разложить на земле, как паззл, он покроет ровным слоем всю нашу планету.

Этот массив коры ежегодно удаляет из атмосферы 25–50 млн тонн метана. Приблизительно столько же поглощают метанотрофные бактерии, обитающие в почве.

Много это или мало? Давайте посмотрим. Ежегодно в атмосферу выбрасывается около 600 млн метрических тонн метана. По оценкам, две пятых этих выбросов поступают из природных источников, главным образом из гниющей растительности на болотах, а также из тающей вечной мерзлоты. Остальные три пятых связаны с деятельностью человека. Это транспортировка природного газа по трубопроводам, которые неизбежно подтекают, это угольные шахты, из которых сочится метан, это свалки, на которых гниющая органика выделяет СН₄, а также навоз на фермах и в коровниках.

Глобальное обязательство по выбросам метана, принятое на саммите по климату COP26 в 2021 году, предусматривает сокращение выбросов метана на 30% к концу десятилетия, то есть на 200 млн тонн в год. Так что метанпоглощающие способности деревьев вполне сопоставимы с этими объемами.

Исследователи надеются выделить микроорганизмы, забирающие метан из атмосферы и обитающие в коре. Им наверняка найдется применение. Как минимум — добавлять их в навоз.

А вообще надо вести себя прилично, не вопить о потеплении «Караул!», а прекратить вырубать леса. Это ведь продолжается до сих пор в Европе, которой нужно освободить место под рапсовые поля для биодизеля и для установки ветряков и солнечных панелей. Казалось, лесов там и не осталось. Но находят же!

Иллюстрация Петра Перевезенцева

Помните куплеты Мефистофеля из оперы Гуно «Фауст»? Ну если и не все куплеты, то уж одну фразу из них вы точно помните — «Люди гибнут за металл». За какой металл — понятно.

Действительно, у древних египтян, греков и римлян золото и серебро чаще других металлов использовали для изготовления монет. Постепенно золото приобрело статус замещающей валюты. Именно золото, а не серебро, потому что месторождений серебра гораздо больше, и его гораздо легче добыть. Дефицит и редкость — вот что делало металл драгоценным.

Золото — один из немногих металлов, который встречается в природе главным образом в виде самородков. Считается, что золотая лихорадка как явление началась в середине XIX века. Даже называют точную дату — 24 января 1848 года. В этот день плотник Джеймс Маршалл обнаружил золотой самородок, застрявший в колесе водяной мельницы. И началось. Собственно, на золотой лихорадке и поднялась богом забытая и безлюдная Калифорния. Именно там случилась эта находка.

А потом по США и по миру покатилась волна золотых лихорадок. Калифорнийская, австралийская, ново-зеландская, южно-африканская, клондайкская и аляскинская. Самая знаменитая — клондайкская 1898 года. Знаменитая только потому, что об этом Чарли Чаплин снял гениальный немой фильм, который вы наверняка смотрели.

У нас тоже была золотая лихорадка, правда, пораньше, чем в США, в 30-х годах XIX века. Она называлась «сибирская», потому что именно в Сибири тогда нашли золотые жилы.

На самом деле масштабная золотая лихорадка случилась на 200 лет раньше, в Бразилии. Там в безлюдных горах исследователи наткнулись на огромные пласты золота у самой поверхности. Тогда информация так быстро не распространялась, как сейчас. И тем не менее уже всего через полгода в этот район приехало около миллиона охотников за золотом.

Самый большой самородок золота нашли в Австралии в 1869 году. Его длина составляла 60 см, а ширина — почти 30 см. Он весил 72 кг. Самый большой самородок в России, и это документально подтверждено, нашли в 1842 году на Урале. Его назвали «Золотой треугольник» (исключительно из-за формы). Он весит около 36 кг, и на него можно посмотреть в Алмазном фонде России.

Если же собрать все золото, добытое в мире, отлить в слитки и плотненько сложить, то получится куб с ребром чуть больше 20 метров. Сколько же это по весу? Больше 166 тысяч тонн сплошного благородства добыто в мире на сегодня.

Многие считают золото самым дорогим металлом. Сегодня его грамм стоит более 6700 рублей. Дорого конечно, но это сущие копейки, это просто тьфу, это просто ничто по сравнению с изотопом металла калифорния, калифорнием-252. Его 1 г стоит 27 млн долларов. Так что самый дорогой металл в мире — калифорний. Но откуда такая несусветная цена?

А дело в том, что калифорния нет в земной коре. Золото спрятано в Земле на всех континентах в виде самородков, а калифорния там нет ни в каком виде. У него 20 изотопов, у всех разный период полураспада, у кого 900 лет, у кого 2,5 года. Но в любом случае в масштабах геологической истории жизнь калифорния — это просто миг. Может быть, поначалу в земной коре нашей планеты и содержался калифорний. Ведь наша планета сформировалась из космической пыли, в которой есть все элементы таблицы Менделеева. Но со временем калифорний распался и превратился в другие более распространенные и стабильные металлы. А времени для этого было достаточно. Ведь возраст Земли — 4,5 млрд лет.

Тогда откуда взялась цена на калифорний, если его нет? Здесь мы должны поблагодарить физиков-ядерщиков, которые научились синтезировать калифорний-252 в своих волшебных реакторах с большим потоком нейтронов. На самом деле физики воспроизводят природные процессы. Все тяжелые химические элементы рождаются во Вселенной в результате столкновения нейтронных звезд.

Таких реакторов на Земле два — в Окриджской лаборатории в США и в Научно-исследовательском институте атомных реакторов, который создал в 1956 году Игорь Васильевич Курчатов. Этот институт находится в Димитровграде, в 80 км от Ульяновска. Еще недавно эти два реактора производили в целом 40 мг калифорния-252 в год.

Получают калифорний следующим образом. Берут мишень из кюрия или плутония и обстреливают ее скоростными потоками нейтронов. Если использовать плутоний, то для синтеза 1 г калифорния потребуется 8 лет. Если использовать более дорогой и синтетический кюрий — полтора года. За все годы производства физики получили всего 10 г.

Микрограммы этого серебристого металла собирают буквально по атомам. Вот откуда такая сумасшедшая цена. Это самый редкий металл на Земле, а потому и самый дорогой.

Однако в прошлом году в Окриджской лаборатории случился большой пожар. Подробностей не знаю — это секретный объект в США. Но производство калифорния американцы прекратили. Наверное — временно. А там кто знает. Так что сегодня мы единственные, кто синтезирует этот уникальный изотоп.

А почему производят именно калифорний-252, у него же период полураспада всего два с половиной года? Ведь у него есть изотопы гораздо более живучие. Дело в том, что только при делении калифорния-252 выделяется огромное количество энергичных нейтронов, которые можно использовать в народном хозяйстве.

Один микрограмм калифорния-252 (а это тысячная доля миллиграмма), который умещается на кончике иглы, выделяет в секунду 2,5 млн нейтронов. А один грамм дает энергии столько же, сколько может выделить небольшой ядерный реактор. Поэтому потребители выстроились в очередь за калифорнием. Его используют в крошечных микрограммовых количествах для изготовления нейтронных источников.

Зачем нужны эти источники? О том, как их используют в науке и народном хозяйстве, мы уже писали (см. «Химию и жизнь» 2018 №10).

Сегодня этот удивительный сверхредкий металл производят только в одной стране в мире — у нас в России. Более того, физики-ядерщики из НИИАР в Димитровграде после долгих исследований и череды неудач добились потрясающего результата. Теперь полный цикл производства калифорния-252 в нашем реакторе сократился в разы и занимает всего несколько месяцев. Все-таки наши физики-ядерщикилучшие в мире. И всегда были.

А есть ли более дорогое вещество, чем калифорний-252? Напомню, 1 г этого металла стоит 27 млн долларов. Казалось бы, куда дороже. Оказывается — есть куда. Один грамм антиводорода, по разным оценкам, стоит от 60 до 115 трлн долларов. Но об антиматерии давайте поговорим в другой раз.