Так дымно
Свидетельства рукотворного изменения климата шагают из климатических моделей в повседневную жизнь людей. В июле более 50 пожаров произошли в Швеции, пережившей самое жаркое и сухое лето за последние 100 лет. В схожей ситуации оказались Британская Колумбия (Канада) и Калифорния (США), последняя в ноябре пережила самый смертоносный пожар в истории, унесший жизни, по меньшей мере, 85 человек. Ситуация будет только ухудшаться, предупреждают эксперты Межправительственного совета по изменению климата: в течение ближайших 10 лет средняя температура на Земле может превысить температуру доиндустриальной эры на полтора градуса. К сожалению, основные страны-производители парниковых газов пока не очень продвинулись в том, чтобы остановить этот процесс, показали климатические переговоры ООН в Польше в начале декабря.
Фото: Josh Edelson/AFP/Getty
Физики не шутят
В 2018 году ученые продолжили пытаться приручить редкие и экзотические, наблюдаемые только в лаборатории материалы и явления для задач нашей повседневной жизни. Одно из таких явлений – сверхпроводимость. Дело в том, что электрический ток протекает по проводам не совсем так, как вода или нефть – по трубе. Если вода или нефть текут без потерь, только если в трубах нет повреждений, то электроэнергия по пути теряется обязательно. Виной этому – сопротивление материала, из которого сделан провод. Электрические провода, таким образом, обладают «врожденными» повреждениями, которые приводят к потерям при передаче. Электроны-переносчики «сталкиваются» с материалом провода, и в результате этого некоторая часть энергии теряется в виде тепла (кстати, возгорания проводки происходят по этой же причине – когда провод используется с нарушением технических характеристик, выделение тепла становится слишком большим, чтобы его материал это мог выдержать).
Поэтому предпочтительно использовать материалы, которые обладают меньшим сопротивлением. Так вот, оказалось, что при очень низких температурах – близко к абсолютному нулю, около –273 градуса по Цельсию, – в некоторых материалах возникает сверхпроводимость: электричество передается совсем без потерь (за разработку теории этого явления Нобелевскую премию по физике в 2003 году получил российский советский ученый Виталий Лазаревич Гинзбург). Сегодня уже существующие сверхпроводники используются для сложных научных задач, где без них не обойтись, – например, с их помощью разгоняют частицы в Большом адронном коллайдере. Однако бытовая значимость этого явления пока нулевая, потому что охлаждать провода до такой температуры значит тратить куда больше энергии, чем потеряется при передаче энергии по обычным высоковольтным линиям. Однако раз сверхпроводимость в принципе возможна, то можно пытаться изучить ее и воспроизвести при более высоких температурах.
Неожиданно такую возможность предоставил материал особой структуры – графен. Его открыли двое родившихся в России ученых – Андрей Гейм и Константин Новоселов, за свое открытие они получили в 2009 году Нобелевскую премию по физике. Возможно, супер-экзотический графен – это слой атомов углерода толщиной ровно в один атом – позволит когда-нибудь решить такую практическую задачу, как передача энергии без потерь.
В практику в 2018 году рвалась и еще одна экзотическая отрасль – квантовые технологии. Их могут использовать для особенно точного определения времени и других единиц измерения, а также для безопасной передачи данных. На развитие этих технологий ЕС выделил €1 млрд, Великобритания – £235 млн, Германия – €650 млн. Стараются не отставать от западных исследователей и российские ученые: в сентябре 2018 года специалисты из МГУ начали постройку квантового компьютера. Работа должна завершиться в 2021 году.
Фото: Пресс-служба НИТУ «МИСиС»
Генетики на гребне противоречий
Непростым выдался год в генетике. Под конец грянула очень спорная новость о рождении – впервые в истории! – двух девочек, генетически модифицированных методом CRISPR-Cas9. Собственный университет открестился от исследователя, китайский регулятор потребовал от него прекратить эксперименты. И этики, и генетики сочли эксперимент неэтичным, но некоторые из последних указали на то, что такое развитие событий неизбежно. Технология существует и опробована на самых разных системах (включая человеческие эмбрионы самых ранних стадий развития), перспективы – заманчивы. Тот, кто зайдет на эту территорию первым, получит больше шишек, чем роз, но опыт будет накапливаться.
Другие генетические новости года были более обнадеживающими: был впервые клонирован примат – это важная веха в создании животных моделей для исследования сложных болезней человека и разработки лекарств от них. Кроме того, в августе в США была одобрена первая в истории терапия, предполагающая «выключение» определенного гена. Метод называется «РНК-интерференция» и позволяет бороться с редким, но опасным заболеванием hereditary transthyretin amyloidosis, которое может вызывать поражение органов. Будущее уже здесь.
Фото: Qiang Sun and Mu-ming Poo, CAS
В космосе все по плану
Исследования космоса ширятся, и в их списке появляются новые имена, страны и небесные тела.
А некоторые из них – возвращаются! Так, в этом году NASA начало разработку концепции космической станции на окололунной орбите. Этому предшествовало принятое в 2017 году решение вернуться на Луну. В декабре месяце возвращение на Луну начал Китай – хоть и не силами астронавтов, но по-своему уникальное. Запущенный к спутнику Земли аппарат «Чанъэ-4» отметился первой значимой научной новостью юного 2019 года. 3 января 2019 года он успешно совершил мягкую посадку на обратной стороне Луны – впервые в истории человечества! Первые эффектные результаты его работы были опубликованы современно, но в китайском духе: фото обратной стороны Луны в высоком разрешении вышло в официальном аккаунте китайского космического агентства в китайской социальной сети WeChat.
Европейское космическое агентство (ESA) отправило в октябре 2018 года аппарат BepiColombo к Меркурию, NASA – в минувшем августе аппарат Parker Solar к Солнцу. Японский аппарат Хаябуса-2 успешно высадил двух роботов на астероид Рюгу, американская миссия OSIRIS-REx приземлилась на Бенну. Сразу несколько миссий работают на Марсе и его орбите, а подо льдами южного полюса планеты, кажется, найдено озеро.
А самым красивым открытием года многие назовут 3D-карту нашей Галактики – Млечного пути, – составленную европейским аппаратом Gaia. Она отражает положение, расстояния, цвета и скорости и направления движения 1,3 млрд звезд. Иногда наука – это один из видов современного искусства.
Фото: ESA/Gaia/DPAC
А новогодний подарок пришел от уже ставшего знаменитым космического аппарата «Новые горизонты» (New Horizons). Он прислал фотографию высокого разрешения астероида Крайний Туле с очень далекой окраины Солнечной системы – за орбитой Нептуна. Это первый случай, когда человечеству удается так хорошо рассмотреть настолько далекий объект, и… он оказывается похожим на снеговика!