Бактерия размером с муху и марсианская магма: чем удивила наука в 2022 году
Сестра «Аполлона»
Важнейшим событием в космонавтике, безусловно, стала миссия «Артемида I». Самая грузоподъемная из современных ракет — SLS — 16 ноября успешно совершила свой первый полет. Она отправила к Луне корабль «Орион» без экипажа и европейский служебный модуль, обеспечивающий его тягой и энергией. Облетев Луну, корабль успешно приводнился на 26-й день миссии. Для «Ориона» это был всего лишь второй полет в космос и первый — за пределы околоземной орбиты.
Теперь специалистам предстоит досконально изучить вернувшийся аппарат, показания приборов и состояние манекенов, имитировавших экипаж. Если замечаний не последует, облет Луны астронавтами может состояться уже в 2024 году, а еще через год последует высадка на поверхность.
В декабре к Луне отправилась еще одна любопытная миссия. Это первый японский лунный посадочный модуль HAKUTO-R, первый арабский луноход «Рашид» и американский наноспутник для поисков воды «Лунный фонарик». Примечательно, что HAKUTO-R создан на частные средства. Если посадка пройдет успешно, Япония и ОАЭ войдут в клуб держав, чьи аппараты успешно работали на Луне.
Микроб размером с насекомое
Размер большинства бактерий — тысячные доли миллиметра. Но как минимум четыре типа бактерий — настоящие гиганты. Так, средний размер Thiomargarita namibiensis — 0,18 мм, а некоторые исключительные экземпляры этого вида достигают 0,75 мм.
Однако бактерия Thiomargarita magnifica, открытая в 2022 году, бьет все рекорды. Типичный экземпляр длиннее 9 мм и виден невооруженным глазом. Крупнейшие образчики достигают 2 см в длину.
Микроб-переросток обошел все ограничения на размер прокариот (безъядерных клеток). Чтобы обеспечить свой огромный организм АТФ — кислотой, являющейся универсальным источником энергии для всего живого, — T. magnifica синтезирует ее не только на мембране, но и во всей толще клетки. Чтобы ферменты в любой точке имели доступ к ДНК, бактерия распределила по клетке десятки тысяч копий своего генома. Не будучи способна делиться пополам, она отпочковывает небольшие дочерние экземпляры, которые вырастают уже самостоятельно.
Новое открытие размывает грань между примитивными клетками прокариот и гораздо более продвинутыми клетками эукариот, в том числе и многоклеточных. Живая природа в очередной раз оказалась слишком причудливой для простых классификаций.
Бильярд с астероидом
В уходящем году люди впервые изменили орбиту природного небесного тела. Зонд-камикадзе DART, запущенный NASA, 26 сентября врезался в 160-метровый астероид Диморф. Удар 550-килограммового зонда на скорости более 6 км/с был эквивалентен взрыву 3 т тротила. В результате орбита, по которой Диморф обращается вокруг более крупного астероида Дидима, заметно изменилась. Диморф стал ближе к своему патрону и теперь тратит на один оборот на полчаса меньше времени.
Диморф не угрожает Земле. Он просто удобная мишень для первых учений по защите планеты. Теперь специалистам предстоит тщательно изучить последствия столкновения. Для этого Европейское космическое агентство планирует запустить к паре Дидим — Диморф миссию «Гера», которая доберется до цели в 2026 году.
Собрать человека по частям
Медицина в 2022 году тоже не скупилась на яркие новости, особенно в области трансплантологии. Швейцарские врачи сообщили о пересадке человеку донорской печени, проведшей трое суток вне организма. Обычно орган приходит в негодность за считанные часы, но исследователи держали его в новом аппарате, имитирующем человеческий организм. Это время врачи использовали, чтобы довести «до кондиции» печень, изначально непригодную для трансплантации. Если эта технология станет массовой, она смягчит вечный дефицит донорских органов и подарит множеству больных шанс выжить.
Тем временем в США провели еще более новаторскую операцию, пересадив человеку сердце генетически модифицированной свиньи. Власти разрешили рискованный эксперимент, поскольку пациент почти наверняка не дожил бы до получения обычного донорского органа. К сожалению, больной все же умер, возможно, из-за занесенного в организм свиного вируса.
Наконец, исследователи из Великобритании начали первое в истории клиническое испытание эритроцитов, выращенных в лаборатории из стволовых клеток. Если новшество оправдает себя, оно поможет справиться с дефицитом донорских красных кровяных телец.
Гостья из прошлого
В уходящем году астрономы открыли галактику, находящуюся на рекордном расстоянии от Земли. Ее лучи добирались до нашей планеты более 13 млрд лет. Сейчас мы видим эту галактику такой, какой она была всего через 300 млн лет после Большого взрыва. Возможно, ее свет — это свет первых во Вселенной звезд, которых еще никто и никогда не видел.
Впрочем, объект под скромным обозначением HD1 вряд ли надолго останется рекордсменом. Инфракрасный космический телескоп «Джеймс Уэбб», запущенный под занавес 2021 года, включился в работу и сразу же обнаружил несколько сверхдалеких галактик. Уникальная чувствительность нового инструмента позволит заглянуть в древнейшее прошлое Вселенной и разгадать многие загадки ее истории.
Урожаи и посевы
В конце 2022 года ученые сообщили, что увенчался успехом эксперимент по внедрению многолетнего риса.
Обычный рис, как и пшеница и другие зерновые культуры — однолетнее растение. Каждый год его приходится высаживать заново, расходуя много труда и денег. Поэтому более двух десятилетий назад исследователи начали работу над созданием многолетних сортов. Они скрестили однолетний культурный рис из Азии с многолетним диким африканским рисом и упорно повышали урожайность этого гибрида, пока не получили сорт PR23. В 2018 году китайские земледельцы впервые высадили этот рис. Недавно ученые подвели итоги эксперимента.
Оказалось, что PR23 можно высаживать раз в пять лет. Он дает столько же зерна, сколько однолетний рис, но в каждый «беспосадочный» сезон экономит 77 человеко-дней на гектар. Фермеры все активнее внедряют новинку. В прошлом году на юге Китая многолетним рисом было засажено более 15 000 га, что в четыре раза больше, чем в 2020 году. Тем временем селекционеры разрабатывают новые сорта многолетнего риса, подходящие для менее плодородных почв.
Жар и трепет
Уходящий год стал знаковым для миссии «Инсайт», посвященной внутреннему строению Марса. Так, 4 мая 2022 года зонд зафиксировал мощнейшее из 1319 марсотрясений, зарегистрированных за все четыре года работы. Магнитуда толчков достигла 4,7. Обработав данные о множестве сотрясений Марса, ученые выделили несколько десятков, которые, похоже, связаны с геологической активностью, а не с остыванием коры или метеоритными ударами. Более того, похоже, что сейсмические волны проходили сквозь жидкую магму. Если это так, то на Красной планете есть не только давно потухшие, но и временно уснувшие вулканы. И они могут проснуться в любой момент.
«Инсайт» мог бы рассказать еще много интересного о Марсе, но в декабре с ним пропала связь. По всей видимости, марсианская пыль окончательно засыпала солнечные батареи зонда и оставила его без энергии. Так закончилась история миссии, перевернувшей наши знания о строении Марса.
Возвращение гиганта
В 2022 году Большой адронный коллайдер вернулся в строй после более чем трехлетнего перерыва на модернизацию. Его характеристики улучшились, и теперь мы можем ждать от него новых открытий.
БАК ускоряет пучки протонов или ионов и посылает их навстречу друг другу. Большинство «снарядов» пролетает мимо друг друга, но некоторые сталкиваются. В этих столкновениях рождаются новые частицы. Наблюдая, сколько и каких частиц образовалось, физики разбираются в законах, управляющих материей.
После модернизации число столкновений существенно вырастет. Например, на детекторе LHCb — втрое, а на детекторе ALICE и вовсе в 50 раз. Значит, ученые смогут увидеть редкие явления, которые раньше ускользали. Энергию столкновений протонов тоже увеличили, доведя ее до рекордных 13,6 тераэлектронвольта. Кроме того, в строй вступили новые детекторы FASER и SND@LHC, специально предназначенные для поиска эффектов, не укладывающихся в господствующие теории.
Тем временем волнующие новости приходят и с ускорителей поменьше. На американском Тэватроне точно измерили массу W-бозона. И полученное значение существенно отклонилось от предсказаний Стандартной модели (теоретическая конструкция в физике элементарных частиц, описывающая электромагнитное, слабое и сильное взаимодействие всех элементарных частиц. — Forbes). Надежность результата, если только физики ее не переоценили, составляет целых семь сигм при «золотом стандарте» открытия в пять сигм. Если этот результат подтвердится, ученым придется разрабатывать новые теории, чтобы его объяснить.
Мастодонты в Гренландии
Уходящий год отметился новым рекордом в деле расшифровки древней ДНК. В вечной мерзлоте Гренландии ученые обнаружили ДНК возрастом около 2 млн лет и прочитали ее. Гены были извлечены не из остатков древних организмов, а из окаменевших почв. Туда попала ДНК самых разных существ, от тополей и туй до леммингов и мастодонтов. В те времена в Гренландии было довольно тепло, и все же никто не ожидал, что на северном острове водились эти родственники слонов.
Предыдущий рекорд был установлен в 2021 году. Он принадлежал ДНК возрастом 1,2 млн лет, извлеченной из зубов мамонта. Новое достижение вселяет надежду, что палеогенетики вскоре доберутся до отметки в 2,6 млн лет, когда появилась сама вечная мерзлота.
Великое закрытие
Не обошлось в 2022 году и без громких «закрытий». Два года назад мир облетела волнующая новость: наконец-то достигнута сверхпроводимость при комнатной температуре! Пусть на краткий миг и под давлением в 2,6 млн атмосфер, но она оказалась возможной. Стоило сделать следующий шаг, получив ее при атмосферном давлении, и мечты о летающих поездах, электропередаче без потерь и сверхбыстрой электронике могли бы стать реальностью.
Результаты громкого исследования были опубликованы в самом престижном в мире научном журнале Nature. Однако ни одна научная группа не смогла повторить этот эксперимент. Более того, представленные данные показались многим экспертам странными, а методы их обработки — некорректными. Под давлением критики журнал в сентябре 2022 года отозвал резонансную статью.
Этот казус еще раз продемонстрировал, что даже самый престижный журнал не гарантирован от ошибок, и окончательным судьей любого научного результата может быть только широкое сообщество специалистов.