Текст книги "На стыке двух тысячелетий. Научная публицистика дипломата"

В поисках антигравитации

Современная космологическая теория исходит из того, что 14 млрд лет тому назад, в момент Большого взрыва, было равное количество обычного вещества и антивещества. Поскольку при их контакте происходит аннигиляция (взаимоуничтожение), сопровождаемая выделением огромного количества энергии, учёные до сих пор не могут дать чёткого ответа на вопрос: почему вообще возникла Вселенная и куда исчезло антивещество?

Группа физиков-экспериментаторов Калифорнийского университета Riverside в последнем номере престижного издания «Physics Review Letters» опубликовала статью, в которой утверждается, что им удалось создать стабильную пару электронов, вращающихся вокруг позитрона, то есть своеобразное искусственное антивещество. Учёные назвали его позитрониум (positronium). Полагают, что энергия излучения такого антивещества может стать причиной возникновения антигравитации.

Сохранить частицы от взаимоуничтожения удалось благодаря архиосторожной подаче дополнительной энергии каждой из элементарных частиц, чтобы обеспечить так называемое состояние Райдберга (The Rydberg states). Пока время существования позитрониума – доли пикосекунды (10–12 с). Учёные подчёркивают, что они активно работают над тем, чтобы довести стабильное существование антивещества до тысячной доли секунды. Достижение этого результата даст возможность уточнить гипотезу относительно явления антигравитации, а также установить параметры существования антивещества в нашей Вселенной.

Современная физика элементарных частиц в принципе не запрещает возможности получения антиядер всех обычных ядер. Недавно физикам удалось поймать в «ловушку» около 40 атомов антивещества и удержать их сотые доли миллисекунды. По оценкам специалистов Европейского центра ядерных исследований (ЦЕРН), в 2001 г. производство миллиардной доли грамма антивещества им обошлось примерно в 20 млн долларов.

Небезынтересно, что в знаменитом романе Дэна Брауна «Ангелы и демоны» развёртывается фантастический сюжет, когда злые силы делают попытку взорвать Ватикан, используя ничтожную частицу антивещества, украденную из ЦЕРНа.

Впервые опубликовано в «НГ – Наука» 04.03.2012

«Мегаполис галактик»

Мегаполис «Толстяк» – мощнейший из всех известных галактик поставщик рентгеновского излучения, несмотря на свою огромную удалённость от Земли

На ежегодном конгрессе Американского астрономического общества, состоявшемся 8–12 января 2012 г. в Остине (штат Техас), в центре внимания участников находилось обсуждение сенсационного открытия истекшего года – мегаполис галактик «младенческого возраста». Самый удалённый кластер галактик, получивший название «El Gordo» (в переводе с испанского «Толстяк»), был открыт учёными Atacama Cosmology Telescope, расположенного в горах Чили. Затем к наблюдениям были подключены Европейская южная обсерватория (VLJ), две космические обсерватории NASA (Chandra, Spitzer).

Общий вид El Gordo в рентгеновском спектре телескопа Chandra высвечивается в голубой тональности, в оптических снимках VLJ – в красных, зелёных и голубых тонах, а в инфракрасных измерениях Spitzer – в красном и оранжевом цветах. Рентгеновские снимки телескопа Chandra зафиксировали также наличие двух огромных «хвостов» в верхней правой части «Толстяка», что, по показаниям VLJ, свидетельствует о том, что в действительности мы наблюдаем два кластера в момент столкновения друг с другом при огромных скоростях движения – порядка нескольких миллионов миль в час.

Поражают также параметры El Gordo, получившего официальное название «ACT-CL J0102-4915». Он находится на расстоянии более 7 млрд световых лет от Земли, то есть мы наблюдаем его как бы в юном возрасте, когда Вселенная прошла только полпути существования из своих 13,7 млрд лет. «Этот кластер галактик – самый массивный по объёму и массе и самый горячий, крупнейший поставщик рентгеновского излучения», – заявил один из руководителей группы исследователей, профессор Филип Менанто из университета Нью-Джерси.

Учёные полагают, что общая масса El Gordo превышает массу нашего Солнца более чем в два квадриллиона раз (2х1015). По данным измерения рентгеновского излучения космическим телескопом Chandra, температура газообразного вещества El Gordo достигает 200 млн градусов по Цельсию. Мегаполис «Толстяк» – мощнейший из всех известных галактик поставщик рентгеновского излучения, несмотря на свою огромную удалённость от Земли. Профессор Вильям Даусон из Калифорнийского университета заявил на конгрессе, что исследование таких крупных структур Вселенной в различных этапах её развития открывает путь учёным для расширения их знаний по многим направлениям науки.

Астрофизики надеются, что наблюдения за такой гигантской структурой, как El Gordo, как раз в период её расширения с непосредственным участием мистического тёмного вещества, внесут определяющую ясность для выяснения роли гравитации тёмного вещества и ещё более непонятной субстанции – тёмной энергии. Последняя, видимо, несёт главную «ответственность» за расширение Вселенной. Как полагают учёные, тёмная энергия составляет 73 % массы и энергии Вселенной, тёмное вещество – 23 % и лишь 4 % – видимая материя, атомы, из которых состоят все живые существа, планеты и звёзды.

Впервые опубликовано в «НГ – Наука» 25.01.2012

Моделируя эволюцию Андромеды

Звёздное скопление помолодело на несколько миллиардов лет

Интернациональная группа учёных-астрофизиков, занимающаяся моделированием возникновения ближайшего соседа Млечного Пути – галактики Андромеда, пришла к совершенно неожиданным выводам. Дело в том, что среди астрофизиков, включая крупных специалистов по галактикам, существовала практически одна гипотеза – Андромеда возникла в результате слияния других галактических структур. Но эта гипотеза никогда не была аргументированно доказана, и тем более не существовало даже приблизительной датировки такого предположения.

В только что вышедшем авторитетном научном издании «The Astrophysical Journal» европейские астрономы утверждают, что Андромеда возникла в результате столкновения двух других, меньших по размерам, галактик и это произошло примерно 9 млрд лет тому назад. Нынешнюю «расплавленную» форму Андромеда приняла значительно позже – 5,5 млрд лет назад.

Руководитель группы Франсуа Хаммер из Парижской обсерватории заявил в интервью ВВС, что, хотя современные учёные активно занимаются исследованиями очень отдалённых от нас галактик чуть ли на окраинах Вселенной, мы нередко упускаем из виду тот факт, что в наших познаниях о ближайших к нам галактиках имеется очень много белых пятен. Так называемая локальная группа галактик (The Local Group) включает около 40 галактик, среди которых крупнейшие – наш Млечный Путь и Андромеда.

«Результаты исследований, проведённых нашей командой, – заявил профессор Хаммер, – кардинально изменяют наши прежние представления относительно происхождения ближайших к нам галактик (The Local Group) и одновременно вносят некоторую ясность относительно роли и поведения тёмной материи во всей системе галактик».

Учёные разработали специальную программу моделирования для суперкомпьютеров, куда были внесены около 8 млн ячеек – данных, симулирующих звёзды, газ и тёмную материю. Таким образом, астрономы смогли внести в эту компьютерную программу все основные компоненты галактики Андромеда: объём, размеры, огромный тонкий «диск», включая гигантские кольца газа и пыли, массивную выпуклую центральную часть галактики, толстый гигантский «диск» гигантских размеров, а также огромный объём испарения газа от старых звёзд.

Вся эта большая работа была осуществлена в двух точках планеты – в Китае и Франции: на суперкомпьютерах Национальной астрономической обсерватории Китая и Парижской обсерватории. «Эти исследования, – заключил доктор Хаммер, – открывают прямой путь в тайны формирования и нашей галактики». Это вовсе не означает, что Млечный Путь был сформирован именно таким путём, как Андромеда (хотя это вполне возможно), но если предположить именно так, то наша галактика возникла значительно раньше.

В заключение хочу подчеркнуть, что современная астрофизика и космонавтика на стыке веков выдвинулись на самый передний край науки, намного опередив даже ядерную физику. Поучительно также, что NASA и Европейское космическое агентство, крупные обсерватории Европы и Америки, в отличие от наших научных центров ведут непрерывную активную работу в СМИ по рекламе своих достижений, порой даже никак не подтверждённых в научном плане и эмпирическим опытом. Всё это крайне важно с точки зрения выбивания государственных финансовых ресурсов для продолжения исследований в той или иной сфере!

Ещё один штрих. Различные методы астрофизических наблюдений последних пяти лет привели учёное сообщество к единому выводу о том, что давно привычные для нас атомы составляют лишь 6 % массы Вселенной. Остальную часть материи Вселенной составляют тёмная материя (24 %) и тёмная энергия (70 %).

Иногда создаётся впечатление, что астрофизики в поисках тёмной материи и тёмной энергии чуть ли не хотят перехватить инициативу у физиков-ядерщиков, группирующихся вокруг Большого адронного коллайдера в ЦЕРНе в поисках так называемого тяжёлого бозона Хиггса, отвечающего за массу элементарных частиц.

Астрофизики в погоне за раскрытием сущности тёмной материи и физики-ядерщики в поисках бозона Хиггса, как мне кажется, «вращаются» вокруг одной и той же оси, отталкиваясь или продвигаясь к ней с разных сторон и позиций понимания сложнейшей структуры нашего мироздания.

Опубликовано в «НГ – Наука» 08.12.2010

Дантовский ад и Антарктида

Европейские астрофизики обнаружили «землеподобную» планету в соседней галактике

В кулуарах международной конференции, посвящённой поискам обитаемых планет, состоявшейся в Барселоне в сентябре, несколько учёных-астрономов дали сознательную утечку информации СМИ относительно предварительных итогов проекта Европейского космического агентства (The European Space Agency, ESA) «Поиски твёрдых планет за пределами Солнечной системы». В ближайшее время, точнее 22 октября 2009 г., они планируют опубликовать свои исследования по этому проекту в специальном выпуске престижного научного журнала «Астрономия и астрофизика». Специальный выпуск журнала будет носить следующее название: «The CoRoT–7b Planetary System: Two Orbiting Super-Earths».

Дело в том, что учёные наконец-то подтверждают: обнаруженная ими в прошлом году за пределами нашей Солнечной системы планета CoRoT–7b по ряду важнейших параметров (плотность, каменистая «почва») близка к геологическому строению Земли. Впрочем, астрофизики назвали её весьма осторожно – «землеподобной» (Earthlike).

В кратком официальном заявлении Европейской Южной обсерватории говорится, что они впервые зарегистрировали планету CoRoT–7b в начале 2008 г. и провели почти годичные исследования, чтобы прийти к заключению, что она имеет структуру, близкую к строению Земли. Астрономам удалось определить размеры планеты. Планета оказалась весьма «удобной» для проведения подобных астрофизических операций: находится на сравнительно близком от нас расстоянии – всего 500 световых лет. К тому же она – достаточно яркое «светило». Всё это в совокупности дало возможность провести необходимые измерения.

Масса этой планеты в пять раз превышает массу Земли, хотя по объёму разница между ними составляет не более двух раз. Это самая маленькая планета, зафиксированная астрономами за пределами Солнечной системы. «Когда мы вычислили плотность этой планеты, были поражены результатами: плотность её очень близка к плотности трёх планет Солнечной системы – Меркурия, Венеры и Земли», – заявил немецкий астроном Хатце, один из ведущих учёных проекта.

Но на этом, пожалуй, сходство кончается. Учёные были шокированы тем, что эта твёрдая, стабильная планета (в отличие от газообразных гигантов Солнечной системы – Юпитера и Сатурна) находится на очень близком расстоянии от своей звезды. Небезынтересно и то, что CoRoT–7b движется вокруг своей звезды в семь раз быстрее, чем Земля вокруг Солнца. Ещё более поразительно: она в 23 раза ближе к своей звезде, чем Меркурий к Солнцу!

Над этим проектом работали свыше 40 учёных в 17 научных институтах и обсерваториях трёх континентов. Главный «инструмент» их научного творчества – 30-сантиметровый телескоп, запущенный в космос в декабре 2006 г. ESA. Он специально предназначен для «поиска твёрдых планет за пределами Солнечной системы». Это очень дорогое удовольствие, но чрезвычайно нужное для науки и прогресса.

Как уже отмечалось, планета находится на очень близком расстоянии от своего «солнца» – звезды, вокруг которой она стремительно вращается. «Дневная» температура на её поверхности превышает 2000 градусов по Цельсию, а на «ночной стороне» – минус 200 градусов», – заявил корреспонденту CNN руководитель проекта Дидье Куело. Дело в том, что планета всегда смотрит на звезду одной стороной, а другая сторона закрыта от лучей звезды. «Горячая сторона» планеты, по данным учёных, представляет расплавленную литую поверхность. Холодная, видимо, покрыта толстым слоем льда, нечто подобное Антарктиде. Если, конечно, на планете имеется вода (это ещё надо доказать!). Сейчас учёные полагают, что на планете нет атмосферы, способной перераспределить тепло по всей поверхности CoRoT–7b.

В заключение следует подчеркнуть, что на фоне крупных политических (войны на Ближнем и Среднем Востоке) и технологических катастроф нынешнего года (экономический ущерб от аварии на Саяно-Шушенской ГЭС, некоторые западные эксперты приравнивают 0,5 Чернобыля) открытие астрономами «землеподобной» планеты в соседней галактике действительно является полноценным свежим глотком кислорода.

Независимая газета, НГ – Наука, 14.10.2009

Жизнь на Землю, возможно, была «занесена» из космоса

Весомый аргумент в пользу этой гипотезы высказала группа американских учёных из калифорнийского университета и государственного университета штата Аризона. В последнем номере престижного американского издания «Ведомости Национальной Академии Наук» («Proceedings of the National Academy of Sciences») опубликованы исследования химического состава метеорита, обнаруженного в 1995 г. во льдах Антарктиды, и вошедшего в Мировой Каталог по названию местности Grave Nunataks и под номером 95229.

Химический анализ порошка, извлечённого из упомянутого метеорита, показывает изобилие в нём молекул аммиака, а также наличие молекул углеводорода. Как известно, в аммиаке неизменно содержится азот, который является составной частью протеина и ДНК, формирующих жизнь на Земле.

Руководитель группы исследователей профессор Сандра Пицарелло (Sandra Pizzarello) заявила, что чуть раньше при химических анализах метеорита, упавшего в 1969 г. на австралийский континент, они также обнаружили богатое количество органических веществ, в частности, изобилие молекул углеводорода, который безусловно является необходимым «материалом» для более поздних этапов формирования жизни.

На ранних стадиях развития нашей планеты, подчёркивает проф. Сандра Пицарелло, метеориты подвергали Землю интенсивной «бомбардировке», видимо, снабжая её необходимыми ингредиентами, по крайней мере, «для запуска» примитивных форм жизни. К тому же астрофизики установили, что так называемая астроидная зона между Марсом и Юпитером, находящаяся вне пределов высоких температур и давления, могла обеспечить всю Солнечную систему «поставками» достаточного объёма органических компонентов вещества, в том числе азота и углеводорода.

Крупный эксперт по метеоритам из знаменитого лондонского музея истории естествознания доктор Каролина Смит утверждает, что обнаружение в антарктическом метеорите такого важного для жизни элемента, каким является азот, следует считать существенным научным открытием, что, конечно, требует, дополнительного подтверждения при изучении других метеоритов.

Безусловно, никакие биологические процессы высшего порядка без участия азота не могут происходить, к тому же у нас нет научных данных, свидетельствующих о наличии значительного объёма аммиака на ранних стадиях существования нашей планеты. Следовательно, аммиак и азот, возможно и углерод, откуда-то были занесены», – отмечает доктор Смит.

В этой связи небезынтересно отметить, что задолго до упомянутых экспериментов американских учёных выдающийся русский учёный профессор ИО РАН Олег Сорохтин, издавший более десятка монографий по этой тематике, в том числе опубликованных в США, пришёл к аналогичным выводам. Скажу больше – в более чётких определениях и даже в категорической форме.

Вот что он пишет относительно анализа химического состава первозданной Земли в своей последней книге «Жизнь Земли» (Москва-Ижевск, 2007. – 450 с.), изданной между прочим и в США на английском языке.

«Такие соединения, как метан, аммиак и другие благородные газы, по-видимому, были практически полностью выметены из области формирования планет земной группы и поэтому вообще не попали на Землю». Далее он предусмотрительно отмечает, что «позже в первичной атмосфере мог накапливаться азот (спрашивается: как и откуда?), который относится к умеренным активным элементам».

Любопытен также вывод профессора О. Сорохтина о том, что «первые, наиболее примитивные, азотфиксирующие бактерии, вероятно, появились как раз в период зарождения жизни на Земле, что свидетельствует о связывании этого газа в органическом веществе».

Что именно подтолкнуло к началу жизни на Земле, всё ещё остаётся глубокой тайной. Пока мы лишь можем подтвердить, что внеземное пространство имело значительную возможность для активного участия в этом процессе. Внеземные космические «материалы» могли благоприятным образом соприкасаться с окружающей средой древнейшей стадии нашей планеты (вулканы, вода и т. д.), чтобы как-то ускорить происходящие события, – заявила профессор Пицарелло.

Еженедельник РАН «Поиск», № 24, 2011

Конкуренция за орбиты

На совещании, состоявшемся в Неаполе (Италия) на уровне министров по науке 20 стран Европейского союза, утверждена программа финансирования космических исследований под эгидой Европейского космического агентства (ESA). На предстоящие три-четыре года намечено потратить на эту деятельность 10 млрд евро, что практически соответствует уровню докризисного периода.

Надо сказать, не все страны ЕС являются членами ESA. Так, например, только что вошедшая в ESA Польша стала 20-й страной. Бюджет ESA формируется главным образом за счёт взносов четырёх ведущих экономик ЕС – Германии (2,6 млрд евро), Франции (2,3 млрд евро), Великобритании (1,5 млрд евро) и Италии (1,1 млрд евро). Стало быть, всего – 7,5 млрд евро; остальные 2,5 млрд ESA «зарабатывает» через коммерческие проекты.

В целях сохранения конкурентоспособности ESA перед NASA на совещании было принято решение об усовершенствовании основного европейского ракетоносителя «Ариан-5», прежде всего его последней ступени. Цель – к 2017 г. поставить на «вооружение» ESA ракету «Ариан-6», детали разработки которой будут рассмотрены в ближайшее время.

Министры ЕС высказались за сотрудничество с NASA в разработке нового космического корабля «Орион», с тем чтобы возобновить полёты европейских космонавтов. Такое сотрудничество будет стоить ЕС почти 600 млн долларов, причём инициаторами здесь выступили англичане. Их поддержали Берлин и Париж. При этом профессор Ян Вернер из ФРГ призвал англичан принять более активное участие в проектах ESA, в частности в важной программе International Space Station.

В то же время прагматичные англичане весьма активно используют коммерческие возможности ESA в интересах укрепления безопасности государства.

Так, например, чрезвычайно насыщенная в научно-практическом плане телекоммуникационная программа Skynet была запущена ещё шесть лет тому назад. Рассчитанная на 20 лет программа стоимостью порядка 4 млрд фунтов стерлингов осуществляется через ESA компанией Astrium по заказу Министерства обороны Великобритании. Обслуживают эту систему всего четыре спутника, первый из которых был запущен 20 лет тому назад, два спутника – в 2007–2008 гг. Последний, четвёртый, спутник был запущен 18 декабря 2012 г. Спутниковая платформа весом 5,5 тонны, напичканная сложным оборудованием, была отправлена на орбиту с помощью ракетоносителя «Ариан-5». Небезынтересно также, что «вторым пассажиром» этого же полёта была мексиканская спутниковая платформа весом 3 тонны. Всё это было за 36 минут выведено на стационарную орбиту на высоте 36 тыс. км.

Руководитель программы Skynet Ван Одеда отметил, что на всех упомянутых четырёх спутниках установлено самое современное оборудование, значительная часть которого работает на сверхвысоких частотах (Ultra High Frequency). Это даёт возможность полностью обеспечить английские войска в любой точке планеты всеми видами коммуникации (радиотелефонная связь, TV, Интернет и т. д.). В частности, последний спутник покрывает весь регион Южного полюса, чем заинтересовались и американцы, заявил представитель Минобороны Великобритании Симон Кершоу. Более того, подчеркнул представитель Минобороны, система из четырёх спутников покрывает коммуникационные потребности Великобритании в любой точке земного шара, если даже один или два спутника по той или иной причине выйдут из строя.

На четвёртом спутнике имеется запасное оборудование, которое автоматически подключается в случае необходимости. Skynet рассчитан до 2020 г., и при необходимости можно продлить этот срок. В нём имеется система защиты от возможного лазерного нападения на спутники.

В этой связи возникает вопрос: почему ГЛОНАСС, наша национальная гордость последних лет – глобальная навигационная система, состоящая из 24 спутников, не может обеспечить потребности Минобороны РФ из-за плохой работы одного из 24 спутников (см. «НГ» от 29.12.12)? Англичанам достаточно для этих целей два из четырёх спутников. Стало быть, всё зависит от «начинки» спутников. Неужто мы так сильно отстали и в этой сфере? Может быть, есть и другие причины, но, как говорится, за державу обидно. К тому же потрачены огромные средства государственного бюджета.

Независимая газета, НГ– Наука, 13.02.2013