Научная среда – новости о науке и технике. Выпуск #78

• Стартап получил 15 млн $ на превращение слонов в мамонтов.
• Ученые увидели, что находится под дном Северного моря.
• Палеонтологи проанализировали кожу хищного динозавра на "пернатость".
• Физики нашли фрактальные свойства в переноске чашки кофе.
• Использование литографии позволило сделать наноматериалы с разрешением в 10 нм.
• Футболка с вышивкой из нанотрубок записала электрокардиограмму.
• Блуждающих сверхмассивных черных дыр должно быть много.

Новости одной строкой

• Регулярные занятия спортом и прогулки на свежем воздухе снижают риск развития тревоги на 60%
• Роскосмос запустил 34 спутника OneWeb. Это 66-й успешный запуск подряд и 15-й в 2021 году.
• РЖД совместно с Siemens планирует выпускать водородные поезда.
• Роботы-пылесосы научились распознавать и объезжать экскременты домашних животных.
• Ученые из Йельского университета с помощью современного спектроскопического метода исследования доказали, что карта Винланда, выдаваемая за древнейшую карту Америки, является подделкой, сделанной в XX веке.

Научная среда

Блуждающих сверхмассивных черных дыр должно быть много

Черные дыры – одни из самых интересных объектов, изучаемых космологами и астрофизиками. Прямое наблюдение черных дыр осложняется тем, что они сами по себе не излучают и не отражают, – детектируемые на Земле сигналы от них исходят только при взаимодействии с чем-то еще: с аккрецирующим раскаленным газом (дающим мощные потоки электромагнитного излучения и заряженных частиц), с другой черной дырой (при слиянии порождаются гравитационные волны) или со светом, испущенным более далеким ярким источником (искривление лучей света приводит к гравитационному линзированию). Проще всего (хотя это все равно не очень просто) наблюдать за аккрецирующими сверхмассивными черными дырами в центрах галактик, где нет недостатка в газе, который можно поглотить: их много и они ярко светят. Но если даже достаточно массивная черная дыра оказалась за пределами галактического ядра (блуждает по галактике), то обнаружить ее гораздо сложнее. Тем не менее, примеры наблюдений таких дыр с массами порядка 105 масс Солнца уже есть, а значит, ученым нужно уметь оценивать их количество и другие характеристики. Компьютерная симуляция, проведенная группой американских физиков, показала, что блуждающих черных дыр может быть гораздо больше, чем считалось раньше: суммарная масса таких "странников" в обычной галактике может в настоящее время составлять около 10% от массы ее центральной сверхмассивной черной дыры.

В распределении плотности вещества в «скоплении» задавались неоднородности, которые естественным образом возникают в результате космологической эволюции. В более плотные области ученые "сажали" черные дыры с массой 10 в 6 степени M⊙, дальнейшая эволюция которых затем изучалась (это означает, кстати, что выводы исследователей относительно числа блуждающих черных дыр применимы только к сверхмассивным черным дырам, а не ко всем, – черные дыры звездных масс слишком легкие, чтобы проявить себя в такой симуляции).

Оказалось, что существенная часть "первичных" блуждающих черных дыр со временем сливается с центральной черной дырой и, таким образом, не становится полноценными "странниками". Масса заложенного в модель вещества примерно в 100 раз больше массы нашей Галактики. Этого хватает, чтобы в симуляциях получались галактики разных размеров и масс. Моделирование показало, что число блуждающих черных дыр растет примерно линейно с массой галактики.

Полную версию материала читайте по ссылке.

Ученые создали универсальный декодировщик данных

Новый чип устраняет необходимость в специальном аппаратном обеспечении для декодирования различных типов информации. Он может повысить эффективность игровых систем, сетей 5G, интернета вещей и многого другого.

Каждый бит данных, передаваемый через Интернет – от текста в электронном письме до 3D-графики в среде виртуальной реальности, – может "потеряться" из-за шума, с которым сигнал сталкивается по пути, такого как электромагнитные помехи от микроволновой печи или устройства Bluetooth. Данные кодируются таким образом, чтобы, когда они прибудут в пункт назначения, алгоритм декодирования мог устранить негативные последствия этого шума и получить исходные данные.

Исследователи из Массачусетского технологического института создали первый кремниевый чип, который способен декодировать любой вид информации, независимо от его структуры, с максимальной точностью, используя универсальный алгоритм декодирования под названием GRAND. Устраняя необходимость в нескольких сложных в вычислительном отношении декодерах, GRAND обеспечивает повышенную эффективность, которая может применяться в дополненной и виртуальной реальности, играх, сетях 5G и подключенных устройствах, которые полагаются на обработку большого объема данных с минимальной задержкой.

Полную версию материала читайте по ссылке.

Стартап получил 15 миллионов долларов на превращение слонов в мамонтов

Биолог Джордж Чёрч и предприниматель Бен Ламм объявили о создании компании Colossal, которая займется "воскрешением" мамонтов – получением генетически отредактированных морозоустойчивых слонов с признаками мамонтов. На данный момент стартап получил финансирование в размере 15 миллионов долларов. Специалисты компании рассчитывают получить первых детенышей таких слонов в течение 4–6 лет.

Гарвардский генетик Джордж Чёрч (George Church) и американский предприниматель Бен Ламм (Ben Lamm) сообщили о создании компании Colossal, деятельность которой будет направлена на возвращение шерстистых мамонтов. Для этого они планируют при помощи системы CRISPR/Cas отредактировать геном азиатского слона. На сайте компании указано, что генетически отредактированный эмбрион азиатского слона будет вынашивать самка африканского слона, чтобы устранить лишнюю нагрузку на популяцию азиатского слона, охранный статус которого – вымирающий вид (Endangered).

Компания Colossal предполагает, что первые детеныши мамонта появятся в течение 4–6 лет. Специалисты Colossal намерены вернуть мамонтов на арктические просторы, восстановив с их помощью исчезнувшие тундростепи, – это должно препятствовать таянию многолетней мерзлоты, из-за которого высвобождается большое количество метана – парникового газа. Также в компании считают, что технологии, которые будут разработаны для этого проекта, можно будет использовать для возвращения других исчезнувших видов и для спасения вымирающих организмов.

Полную версию материала читайте по ссылке.

Футболка с вышивкой из нанотрубок записала электрокардиограмму

Американские ученые изготовили умную футболку, которая умеет записывать электрокардиограмму. Они скрутили нити из углеродных нанотрубок, сделали ими вышивку на груди футболки и присоединили ее к аппарату Холтера. На ощупь такая футболка не отличается от обычной, ее можно стирать в стиральной машине.

Американские материаловеды под руководством Маттео Паскуали (Matteo Pasquali) из Университета Райса создали умную футболку, в которой для мониторинга ЭКГ используются электроды на основе нитей из углеродных нанотрубок. Углеродные нанотрубки – прочный и нетоксичный материал с хорошей электропроводностью. Нити из углеродных нанотрубок авторы готовили двумя способами. В первом случае из раствора нанотрубок в хлорсульфоновой кислоте методом коагуляции растили волокна длиной около 7,5 микрометров, а затем с помощью аналога прядильной машины из этих волокон скручивали нити.

Кроме записи ЭКГ умная футболка умеет измерять скорость сердцебиения и записывать электромиограммы. Авторы полагают, что в будущем нити из углеродных нанотрубок можно будет использовать и для других компонентов умной одежды – например, антенн и светоизлучающих диодов.

Полную версию материала читайте по ссылке.

Глубинные алмазы образуются из углерода органического происхождения

Австралийские ученые на основе результатов изотопных исследований пришли к выводу, что углерод, из которого состоят алмазы, образующиеся в переходной зоне мантии, имеет органическое происхождение. Авторы предполагают, что первичным источником углерода для глубинных алмазов были обогащенные органическим веществом морские осадочные отложения, затянутые в мантию погружающимися литосферными плитами. На глубине более 400 километров эти отложения были переработаны, а содержавшийся в них углерод вошел в состав алмазов, которые затем были вынесены к поверхности плюмами – восходящими потоками мантийного вещества.

Ученые решили по изотопным данным определить источник углерода, входящего в состав алмазов всех трех групп. Результаты показали, что литосферные, сверхглубинные континентальные и глубинные океанические алмазы характеризуются различным соотношением в их составе углерода органического и неорганического происхождения. При этом, что удивительно, больше всего органического углерода оказалось в двух глубинных разновидностях

Основываясь на том, что ядра сверхглубинных континентальных алмазов имеют тот же изотопный состав, что и океанические алмазы, а также на том, что и те, и другие приурочены к местам плюмового магматизма, авторы предполагают, что алмазы этих двух групп имеют общее происхождение. Они сформировались из одного и того же органического углерода, затянутого в переходную зону мантии субдуцирующей плитой, а затем были вынесены к подножью литосферы мантийными плюмами.

Полную версию материала читайте по ссылке.

Использование литографии позволило сделать наноматериалы с разрешением в 10 нм

Новый метод позволяет создавать наноматериалы с точностью менее 10 нанометров. Это может проложить путь к быстрой и энергоэффективной электронике. Наиболее известный представитель наноматериалов – графен. Он прочнее, легче и лучше проводит тепло и электричество, чем любой другой известный материал.

В 2019 году мы показали, что круглые отверстия, размещенные с шагом всего в 12 нанометров, превращают полуметаллический графен в полупроводник. Теперь нам известно, как создавать круглые и треугольные отверстия. Такие узоры имеют большое значение для спинтроники. С помощью этих сверхмалых структур становится возможно создавать очень компактные устройства для использования в биотехнологии и медицине.

Питер Бёггильд, руководитель научной группы

Процесс травления, который разработали учёные в течение последних лет, удивителен – ученым удалось перейти ранее непреодолимый предел систем электронно-лучевой литографии, составляющий примерно 10 нанометров.

Полную версию материала читайте по ссылке.

"Мужской" и "женский мозг"? Пора списать диморфизм в утиль!

Тема анатомического или функционального различия мозга у мужчин и женщин давно стала популярной – в первую очередь, у разного рода популяризаторов нейронаук. Разные авторы ссылаются на разные научные статьи, однако что, если посмотреть на картину накопленных данных в целом? Исследователи из Университета Розалинд Франклин решили разобраться во всем многообразии научных статей по этому вопросу.

Прямые доказательства предвзятости публикаций получены из недавнего мета-анализа половых различий, выявленных в 179 исследованиях активации мозга с помощью фМРТ (David et al., 2018). Этот анализ не обнаружил корреляции между размером исследования и количеством очагов мозга, которые каждое исследование идентифицировало как статистически значимые различия в активности s/g. Это противоречит прогнозу о том, что более крупные исследования должны выявлять большее количество значимых очагов из-за их большей статистической мощности. Кроме того, только 12% выявленных исследований указали в своем резюме нулевые результаты s/g, что является “неправдоподобно высоким” показателем успеха, учитывая общее распределение результатов

С появлением нейровизуализации различия между мужским и женским мозгом были исчерпывающе проанализированы. Здесь мы синтезируем три десятилетия данных МРТ человека и посмертных данных, уделяя особое внимание метаанализу и другим крупным исследованиям, которые в совокупности выявляют мало достоверных различий по полу/гендеру и историю неподтвержденных утверждений. Мозг мужчин от рождения больше, чем у женщин, и стабилизируется примерно на 11 % у взрослых. Эта разница в размерах объясняет другие воспроизводимые результаты: более высокое соотношение белого и серого вещества, внутри — и межполушарные связи, а также региональные объемы коры и подкорки у мужчин. Но когда структурные и латерализационные различия присутствуют независимо от размера, пол объясняет только около 1% общей дисперсии. Различия в коннектомах и многомерное предсказание гендера в значительной степени основаны на размере мозга и плохо работают в разных популяциях. фМРТ, основанная на задачах, особенно не смогла обнаружить воспроизводимых различий в активации между мужчинами и женщинами в вербальной, пространственной или эмоциональной обработке из-за высокой частоты ложных результатов. В целом, различия между мужским и женским мозгом кажутся тривиальными и специфичными для популяции. Человеческий мозг не “сексуально диморфен".

Полную версию материала читайте по ссылке.

Физики нашли фрактальные свойства в переноске чашки кофе

Физики построили модель колебания жидкости в чашке, которую несет человек. Для этого им пришлось применить формализм нелинейных динамических систем. В результате ученые обнаружили в этом процессе фрактальные свойства. Построенные модели в будущем могут быть полезны для робототехники.

Попытки разобраться в деталях переноски чашки с жидкостью, например, горячим кофе начались сравнительно недавно. Ученые уже успели выяснить, что существует две стратегии переноса кофе без пролива: синхронная – когда жидкость в чашке колеблется в фазе с колебаниями самой чашки – и асинхронная – когда элементы системы колеблются в противофазе. Выяснилось даже, что первый режим реализуется при низких частотах колебаний, в то время как второй преобладает при высоких, однако детали перехода между ними до недавнего времени изучены не были.

Для начала авторы вслед за своими предшественниками моделировали чашку с жидкостью с помощью полусферической емкости с ручкой, внутри которой катается шарик. С точки зрения механики такая модель описывается через систему "тележка + маятник". Положение и скорость тележки вместе с угловым положением и угловой скоростью маятника образуют четырехмерное фазовое пространство такой системы. Воздействие руки человека при этом учитывается с помощью внешней периодической силы. Физики не учитывали трение, а также артефакты нервной системы, вносящие искажения в периодичность. Последнее наблюдается, например, в ситуации, когда, пытаясь бороться с расплескиванием в чашке, человек пытается подгадать свои движения рукой, но делает только хуже (проблема излишнего контроля).

Повышая амплитуду, авторы обнаружили режим бистабильности на границе переходного и синхронного режимов. На практике это означает, что в зависимости от начальных условий система может прийти как к одному, так и к другому режиму. Физики подробно описали обнаруженную бистабильность на языке аттракторов и их бассейнов. В частности, они увидели, что границы бассейнов имеют фрактальную структуру.

Полную версию материала читайте по ссылке.

Палеонтологи проанализировали кожу хищного динозавра и выяснили, что у карнотавра была чешуйчатая кожа без перьев

Исследователи проанализировали и реконструировали остатки кожи, сохранившиеся со скелетом карнотавра (Carnotaurus sastrei). Скелет необычного динозавра был найден еще в 1984 году в провинции Чубут, Патагония. Самой важной частью этого экземпляра оказалась хорошо сохранившаяся кожа.

Глядя на кожу плеч, живота и хвоста, мы обнаружили, что кожа этого динозавра была более разнообразной, чем ранее считалось. Она состояла из больших и беспорядочно расположенных конических шипов, окруженных сетью небольших удлиненных, ромбовидных или субкруглых чешуек.

По словам ученых, чешуя и шипы Carnotaurus sastrei напоминали кожу ящерицы молоха, которая обитает в Австралии. Исследователи также не нашли следов перьев на коже динозавра. Хотя ученые считали, что почти у всех динозавров мелового периода были перья.

Полную версию материала читайте по ссылке.

Ученые увидели, что находится под дном Северного моря

Используя технологию объемного сейсмического отражения, геофизики смогли "увидеть" породы под дном Северного моря, которые хранят память о прошлых ледниковых периодах.

Так называемые туннельные долины, погребенные на сотни метров под дном Северного моря, являются остатками огромных рек, которые были "водопроводной системой" древних ледяных щитов – через них шел отток талых вод при таянии. Происхождение этих каналов оставалось неразрешенным более века. Новое исследование поможет ученым лучше понять продолжающееся отступление современных ледников в Антарктиде и Гренландии.

В новой работе геофизики использовали технологию 3D-сейсмического отражения. По этой методике звуковые волны позволяют создавать подробные трехмерные изображения древних ландшафтов, погребенных глубоко под поверхностью Земли, аналогично тому как магнитно-резонансная томография может визуализировать структуры внутри человеческого тела. Новый метод геофизики позволил исследователям получить изображения объектов размером всего в несколько метров, которые находятся под поверхностью Земли, даже если их покрывают сотни метров отложений.

Полную версию материала читайте по ссылке.

Научные видео

Основные источники:

• neuronovosti.ru
• popmech.ru
• nplus1.ru
• elementy.ru

Спасибо за внимание, и помните, что никогда не поздно "Учиться, учиться и еще раз учиться!"

Прошлый выпуск рубрики:

• "Камера" размером с молекулу позволяет наблюдать за химическими реакциями в режиме реального времени.
• "Хаябуса-2" нашла признаки пыли на астероиде Рюгу.
• В новом сверхпроводнике электроны начали течь как вода в трубе.
• Глютен и когнитивные функции: новый удар по "глютенофобии".
• Хаббл перевернул представления ученых о белых карликах.
• 7000 шагов в день добавляют "годы жизни".

Источник