«Химия и Жизнь», Февраль 2024

В номере:

Жизнь на вулкане
Проблемы и методы науки
Полуоткрытая статья
С.М. Комаров
Могут ли вулканы влиять на климат? Да, вулканы действительно могут и разогреть планету, и охладить ее. Это зависит от параметров вулкана. Но если к процессу подключится человек, то удастся добиться вулканического охлаждения.
Бесшумная сейсморазведка
Результаты: Вселенная
Открытая статья
И. Иванов
Международная группа геофизиков предложила недорогой метод сейсморазведки, который не требует взрывных источников звука. Портативные сейсмометры размещают вдоль прямой линии в десятки километров на суше или дне моря и записывают шумовые сигналы поверхностных волн. Под линией сейсмометров геофизики получают точные координаты пластичных и текучих пород. Для проверки метода ученые устанавливали 42 сейсмометра в окрестностях Лос-Анджелеса, где существует недостаток пресной воды. Новый метод облегчает поиск воды и нефти. Его можно применять для выяснения состояния пород под городской застройкой и предотвращения катастроф, связанных с оползнями и движением грунтовых вод.
Неожиданный метан Арктики
Результаты: Вселенная
Открытая статья
И. Иванов
Ученые изучили эмиссию метана от арктических озер и летних водных разливов Аляски. Для исследования брали фотоснимки высокого разрешения, полученные самолетами и спутниками НАСА. Оказалось, что ранее недокументированные маленькие озера дают сильно меньше метана, чем считали ранее. Подсчеты показали, что их доля составляет 3% от региональной эмиссии газа, а не предполагавшиеся ранее 40%. Выводы противоречат результатам полутора десятков исследований предыдущих лет. Ученые надеются, что их работа лишь первая ласточка на пути к картированию планеты и собираются вычислить все ее метановые выбросы.
Трансурановые элементы древних звезд
Результаты: Вселенная
Открытая статья
И. Иванов
Астрофизики уверены, что тяжелые элементы рождаются в реакциях захвата при слиянии нейтронных звезд и взрывах некоторых типов сверхновых. Однако такие реакции сложно изучать в лабораторных условиях, их неясные детали обычно экстраполируют на основе теоретических представлений. Ученые изучили коллективную статистику тяжелых элементов, образовавшихся в результате ядерных распадов в 42 старых звездах Млечного Пути, и выявили новые корреляции концентраций элементов вблизи середины Периодической системы. Эти элементы могли возникнуть при делении более тяжелых, пока неизвестных науке элементов с массой не ниже 260, которые появились в результате быстрого нейтронного захвата.
Диск звезды соседней галактики
Результаты: Вселенная
Открытая статья
И. Иванов
С помощью комплекса радиотелескопов ALMA в чилийской пустыне Атакама астрофизики впервые зафиксировали признаки пылевого диска у звезды другой галактики. Наблюдатели явно увидели джет, присутствие которого говорит об аккреции, то есть падении вещества на звезду. Движение центральной части диска и газа вокруг звезды выявил спектроскоп Очень Большого Телескопа Европейской южной обсерватории. Диск резко отличается от дисков Млечного пути тем, что его можно прямо из-за отсутствия заслоняющей его пыли. Это означает, что общепринятые теории образования и эволюции звездно-планетных систем требуют уточнения.
Большая планета у маленькой звезды
Результаты: Вселенная
Открытая статья
И. Иванов
Астрофизики построили уникальный инфракрасный спектрограф для поиска планет в обитаемых зонах звезд, то есть там, где возможна жидкая вода. Прибор обнаруживает допплеровские сдвиги спектральных линий звезды и планеты, связанные с их обращением друг относительно друга. Ученые изучают сравнительно холодные звезды с массой значительно меньше солнечной. Это облегчает детектирование, так как на коротких орбитах удобнее засечь быстрые изменения спектров. Спектрограф уже открыл несколько планет, но последняя из них вызвала сильное удивление и поставила под вопрос все, что известно об образовании звездно-планетных систем.
Бета-батарейка не спасет мир
Технологии
Полуоткрытая статья
В.Г. Петров
Сообщение о том, что в КНР создали радиоактивный источник электричества, который в течение полусотни лет без всякой подзарядки обеспечит беспрерывную работу того же смартфона, вызвало немалый интерес общественности. Однако возникают вопросы: все ли здесь правда и если да, то почему не мы? Ответить на них взялся заведующий лабораторией дозиметрии и радиоактивности окружающей среды кафедры радиохимии химического факультета МГУ имени М.В. Ломоносова, кандидат химических наук Владимир Геннадиевич Петров.
Первый робот-химик
Технологии
Полуоткрытая статья
А. Гурьянов
Американские химики создали искусственный интеллект Coscientist, который способен от начала до конца спланировать и выполнить любой химический синтез. Робот буквально за минуты провел сложнейшие реакции, которые в начале нашего века были отмечены Нобелевской премией.
Плесневеющий мир
Проблемы и методы науки
Полуоткрытая статья
Н.Л. Резник
Рассматривать плесень очень интересно. Во время спороношения она такая красивая, разноцветная, похожая на микроскопический волшебный лес. Но, увы, плесневые грибы необратимо портят продукты, а иногда и здоровью нашему вредят.
Птицы и потепление
Земля и ее обитатели
Полуоткрытая статья
О. Нестеренко
С детства мы слышим о том, как страдают птицы зимой от холода и нехватки корма. Сейчас все говорят, что климат Земли становится теплее, но и теплые зимы — необязательно благо для птиц. Потепление происходит слишком быстро, сложные связи в экосистемах не успевают перестроиться, и за адаптацию к переменам приходится расплачиваться множеством птичьих жизней. К тому же адаптироваться удастся не всем видам.
Линейка для микроскопии
Результаты: вещество
Открытая статья
И. Иванов
Предельные методы оптической микроскопии позволяют увидеть объекты размером в несколько нанометров. Для высокоразрешающей микроскопии группа немецких ученых разработала новые молекулярные линейки на основе белков. Этот стандарт позволит полностью реализовать потенциал современных флуоресцентных микроскопов, которые открыли новую эру в получении изображений биологических объектов. Линейка дает возможность измерять не только размеры, но и параметры процессов, протекающих внутри живой клетки, например скорости взаимодействия биомолекул, что необходимо для биологических и медицинских исследований.
Ультратонкие электромагниты из графена
Результаты: вещество
Открытая статья
И. Иванов
Физики получили сильные магнитные поля при облучении микрометровых графеновых дисков на подложках короткими импульсами терагерцовых волн. В момент возбуждения магнитные поля достигали величины в 0,5 Тесла, что в миллион раз превосходит сильнейшие поля в наночастицах золота. Свободные электроны графеновых дисков создавали круговые токи на поверхности, которые и порождали магнитное поле. Ученые планирует применить открытое явление для изучения кратковременного действия сильных полей на различные материалы. Исследователи считают, что их метод также поможет создать быстрые и точные устройства для магнитного хранения информации и спинтроники.
Природа намагничивания лазером
Результаты: вещество
Открытая статья
И. Иванов
Физики показали, что короткий лазерный импульс перераспределяет атомы немагнитного кристаллического сплава железа с алюминием так, что атомы железа приближаются друг к другу и образовывают магнитный материал. Снова превратить его в немагнитный можно с помощью более слабых лазерных импульсов. Метод позволяет создавать и стирать небольшие пятна магнитного поля в металлических пленках. Эксперименты на сплаве железа с ванадием позволили прояснить динамику явления. Для обоих сплавов ученые установили, что в момент облучения поверхность быстро плавится и быстро остывает, превращаясь в магнитную фазу. Этап лазерного облучения легко встроить в современные технологии полупроводниковой электроники.
Трехмерная печать внутри тела
Результаты: вещество
Открытая статья
И. Иванов
Большинство 3D-принтеров печатают деталь слой за слоем, медленно наращивая ее поверхность при непрерывной подаче чернил. Недавно ученые создали фоточувствительные чернила, которые затвердевают в нужную форму не на поверхности, а сразу во всем объеме. Для их отверждения используют ультразвук, который разогревает и полимеризует чернила, представляющие собой вязкую комбинацию гидрогелей, микрочастиц и биомолекул. Они способны стать гидрогелевым шариком в мягком органе или твердым материалом с частицами минералов взамен утерянных костей. Ученые провели три успешных эксперимента на тканях живых и мертвых животных.
Акустика лазерной печати
Результаты: вещество
Открытая статья
И. Иванов
При трехмерной печати спеканием луч лазера плавит металлический порошок с частичками в десятые и сотые доли миллиметра. В режиме проплава могут появляться сбои, при которых возникают поры и структурные неоднородности наращиваемой детали. Швейцарские инженеры предложили использовать звуковые датчики, чтобы отличить звук регулярной печати без сбоев от печати с дефектами. Однозначная связь акустических и рентгеновских измерений геометрии расплава позволила создать алгоритм машинного обучения, который быстро выявляет нежелательные режимы работы. Эффективность проверена экспериментально. Метод даст возможность применять лазерную печать в самолетостроении, производстве автомобилей и точной инженерной техники.
Сборка эволюции
Гипотезы
Полуоткрытая статья
А. Гурьянов
Несколько лет назад родилась статистическая гипотеза, которая объединяет информатику, химию, биологию и теорию эволюции. Она сводит воедино физику и естественный отбор, дает метод систематизации сложных молекул и предлагает способ поиска жизни в космосе. За рубежом ее громко именуют Теорией сборки.
Амла — лучшая среди кислых фруктов
Панацейка
Открытая статья
Н. Ручкина
Более трех четвертей населения планеты прибегает к помощи традиционной медицины. В каждой местности есть свои излюбленные средства, которые постепенно становятся достоянием всего мира. Тогда их начинают усиленно рекламировать, а нам остается либо довериться народному опыту, либо подождать результатов клинических испытаний, которые, увы, частенько запаздывают. Именно так обстоит дело с растением Phyllanthus emblica, она же Emblica officinalis, в просторечии амла.
Как управлять третьей рукой?
Результаты: нейрофизиология
Открытая статья
И. Иванов
Швейцарские инженеры разрабатывают дополнительную руку. Цель проекта — помочь больным людям компенсировать функции, потерянные из-за травм или неврологических расстройств, например, инсультов, а здоровым — дать еще одну конечность. Исследователи сообщили о новом принципе управления интерфейсом, который открывает возможность точной передачи команд. Создана виртуальная установка для проверки этого принципа. Ее тестировали на 61 здоровом испытуемом в 50 опытах. Оказалось, что мозг легко адаптируется к совместной работе искусственных и естественных конечностей. Человек быстро улучшает старые и приобретает новые двигательные функции.
Пластичное воображение
Результаты: нейрофизиология
Открытая статья
И. Иванов
Ученые изучили, как мечтательное состояние и неторопливое размышление проявляют себя на уровне нейронов и влияет на обучение и память, иными словами, на пластичность мозга. В опытах мышам многократно показывали два изображения мозаик черно-серых квадратов. За несколько дней паттерны нейронной активности при просмотрах менялись, отличались друг от друга все более и, наконец, становились уникальным набором нейронов. Схема активности, зафиксированная при первых нескольких воспоминаниях об изображении, давала возможность предсказывать, какой она станет, когда мышь вновь посмотрит на изображение. Ученые сделали вывод, что воспоминания формируют реакцию мозга на то, что он увидит в будущем. Исследователи рекомендуют уделить время моментам тихого бодрствования, которые способствуют полету воображения.
Нарушение сна и деменция
Результаты: нейрофизиология
Открытая статья
И. Иванов
Группа ученых изучила связь между сном людей в среднем возрасте и их психическим здоровьем. В исследовании приняли участие 526 человек средним возрастом 40 лет, среди которых примерно половину составляли женщины и темнокожие. Участников эксперимента наблюдали 11 лет. Статистика, скорректированная на возраст, пол, расу и образование, показала, что люди с самым плохим сном более чем в два раза чаще испытывают сильные психические расстройства в сравнении с теми, у кого сон наименее нарушен. Оказалось, что для когнитивного здоровья в среднем возрасте наибольшее значение имеет не длительность, а качество сна.
Сюрприз, сюрприз
Результаты: нейрофизиология
Открытая статья
И. Иванов
До сих пор нейрофизиологи почти не исследовали эволюцию реакции мозга на сюрпризы и то, как она меняется в разных его областях по мере взросления. В экспериментах с мышами ученые записывали активность мозга, к которой приводила особая череда звуков. В ней между серией одинаковых тонов регулярно звучал неожиданный тон. Исследователи выяснили сроки развития зрелых реакций на него в разных участках слухового тракта, заканчивающегося в коре головного мозга. Интересно, что зрелость первичной слуховой коры мозга мышей в человеческих годах соответствует началу третьего десятилетия жизни. Ученые надеются проследить найденные закономерности на мозге человека.
Мозг, язык, чат-бот
Результаты: нейрофизиология
Открытая статья
И. Иванов
Нейрофизиологи Массачусетского технологического института с помощью больших языковых моделей вроде ChatGPT выяснили характеристики фраз и типы предложений, которые сильно возбуждают языковую кору. Исследователи выбрали тысячу разных фраз и попросили пятерых участников эксперимента читать их во время измерения активности мозга методом магнитно-резонансной томографии. Затем ученые сопоставили паттерны возбуждения мозга с паттернами активации языковой модели в ответ на ввод каждого из этих предложений. На данных этих соответствий они обучили специальный алгоритм ИИ, чтобы он мог адекватно отображать активацию нейронов центральной нервной системы. Неожиданные предложения вызывали более сильные реакции, поскольку понимать их труднее. К самым активным реакциям приводили слегка необычные по грамматике или смыслу фразы, которые требуют усилий для понимания.
Учебник физики — розовые мечты
Спросите учителя
Полуоткрытая статья
Л.А. Ашкинази
Инженер скажет, что создание любого объекта, от скрепки до ракеты, требует наличия критериев качества и проведения испытаний. Физик скажет, что разработка любой теории, от предела устойчивости стержня при продольном сжатии до запредельности Стандартной модели, предполагает наличие критериев качества (согласование с экспериментом, корректность процессов вывода, минимальность предположений) и проверки степени их выполнения. Ужас педагогики состоит в том, что с образованием проделать это не получится. Под качеством образования в целом можно понимать отдаленные результаты — но чего?
Снежная кальмаролева
Фантастика
Открытая статья
Людмила Тюсенкова
Рассветная звезда показала свой огромный бледно-голубой край над сероватым гребнистым горизонтом, брызнула ослепительными лучами на острые изломы торосов, сделав их тут же ярко‑белыми, лениво заглянула в узкие и длинные дворцовые окна, похожие на древние бойницы. Тонкий покров инея на полу и стенах комнаты заблестел, заиграл на высоких колоннах искорками мутновато-зеленого и розового льда. Над бархатистым снежным холмиком ровно посередине помещения стала заметна тонкая струйка пара, исходившая из маленькой протаявшей дырочки...
Рост мяса
Короткие заметки
Открытая статья
А. Мотыляев
Зима 2024 года характерна массовыми выступлениями фермеров стран ЕС. Причина — снижение госдотаций. Не знают они, что в совсем недалеком будущем могут лишиться вообще каких-либо денег за свою продукцию, которая станет не нужна. А дело в том, что технология изготовления искусственного мяса непрерывно совершенствуется.
Сложные связи
Короткие заметки
Открытая статья
С. Анофелес
Казалось бы, ничто не связывает рюмку текилы и летучих мышей. А связь есть, и этот сюжет в очередной раз показывает, сколь сложно всё переплетено.
Как Паша продал душу дьяволу
Нанофантастика
Открытая статья
Юлия Романова
Тим ткнул карандашом в Пашино предплечье и спросил:
— А так?
Паша помотал головой:
— Не-а, я и иголкой тыкал — ничего не чувствую. Демон сказал, что если договор устный, то он ставит невидимую печать на теле человека, и она остается, пока договор не будет выполнен...

Также, как всегда, в номере: "Пишут, что...", "Короткие заметки", "Книги".

Разные разности
Светящаяся петуния
Что вы скажете по поводу петунии, чьи цветки светятся в темноте подобно светлячкам? Скажете — небывальщина? Нет. Такие петунии уже появились на рынке. И появились они благодаря российской биотехнологической компании «Планта».
«Царица полей» против мышьяка
У кукурузы как кормовой культуры есть масса достоинств. Недавно ученые обнаружили у нее еще одно необычное свойство. И связано оно с мышьяком.
Живая музыка против консервированной
Музыка — это великолепный инструмент, который при умелом использовании позволяет нам перенастраивать свой мозг, регулировать состояние нервной системы, быстро переключиться и давать мозгу возможность отдохнуть. Но здесь возникает вопрос. Если сл...
Пишут, что...
…ИИ, пишущий по заданию текст или рисующий картинку, выделяет в сотни раз меньше диоксида углерода, чем люди, выполняющие те же задачи… …дальний ультрафиолет (222 нм), безобидный для человека, обезвреживает в помещении больше 99% ...