Український телекомунікаційний портал

Туринська плащаниця вже сотні років залишається однією з найзагадковіших історичних реліквій. Це лляне полотно завдовжки близько 4,4 метра, на якому видно слабкий передній і задній відбиток чоловіка, що, за припущеннями багатьох віруючих, міг бути тканиною, у яку загорнули тіло Ісуса Христа після розп’яття.Нове дослідження не поставило остаточну крапку в суперечках про походження плащаниці, однак показало інше: полотно зберігає величезний пласт біологічної історії — сліди людей, мікроорганізмів, рослин і тварин, які контактували з ним протягом століть.Дослідники під керівництвом Джанні Баркаччі провели аналіз генетичного матеріалу зі зразків, офіційно взятих із плащаниці майже 50 років тому. На відміну від попередніх методів, коли вчені намагалися вибірково шукати окремі фрагменти ДНК, цього разу використали технологію, яка дозволяє прочитати весь доступний генетичний матеріал без попереднього відбору. Результати роботи опубліковані в журналі Sсіеntіfіс Rероrts.

Найбільше ДНК залишив дослідник, який працював із плащаницею

Одним із головних відкриттів стало те, що значна частина людської ДНК у зразках належала не давній людині, а сучасному досліднику.Три зразки показали чіткі людські генетичні профілі. Аналіз спорідненості вказав на їхній зв’язок із П’єрлуїджі Байма Боллоне — професором судової медицини Туринського університету, який у 1978 році збирав ці зразки. Генетичний збіг був настільки близьким, що міг відповідати або самому вченому, або його близькому родичу першого ступеня.Особливо часто виявлялася його мітохондріальна лінія К1а1b1а, яка найчастіше зустрічається серед ашкеназьких євреїв. На думку дослідників, це демонструє, наскільки сильно ДНК однієї людини може залишатися на предметі, якщо вона регулярно з ним працює.

Полотно зберегло сліди багатьох поколінь людей

Окрім ДНК Байма Боллоне, вчені знайшли й інші людські генетичні сліди. Деякі з них належали рідкісним лініям, які сьогодні переважно зустрічаються серед народів Близького Сходу, зокрема друзів. Також у зразках виявили велику кількість різних мітохондріальних сигналів. Це свідчить про те, що до тканини протягом історії торкалося багато людей.Додатковий аналіз білків підтвердив цю картину. Вчені не знайшли давніх білкових слідів, а виявили переважно кератини шкіри. На їхню думку, це більше схоже на результат тривалого контакту з людьми, а не на ізольоване зберігання тканини протягом тисячоліть.

Мікроби розповіли історію подорожей плащаниці

Не менш цікавою виявилася мікробна складова дослідження. На полотні знайшли бактерії, характерні для людської шкіри, зокрема Сutіbасtеrіum і Stарhylососсus — мікроорганізми, які живуть на руках і обличчі людей.Виявлені археї також дали підказки. Більшість із них належали до груп, які добре почуваються у дуже солоному середовищі. Це може відповідати або контакту з морським чи солоним середовищем, або давній технології обробки льону, коли волокна могли вимочувати у солоній воді. Також дослідники знайшли грибок, типовий для шкіри та волосистої частини голови. Його присутність у всіх зразках стала ще одним доказом багаторазового контакту тканини з людьми.

Рослини поставили нові запитання

Аналіз рослинної ДНК виявив несподівані результати. Найпоширенішим рослинним слідом виявилася морква — її ДНК становила майже третину всіх рослинних сигналів. Генетичні характеристики найбільше відповідали помаранчевим сортам моркви, які були виведені у Західній Європі у ХV–ХVІ століттях.Також у зразках знайшли ДНК пшениці та культур, які походять з Америки: кукурудзи, арахісу, перцю, помідорів і картоплі. Для тканини, яку багато хто пов’язує з І століттям і Близьким Сходом, ці знахідки створюють додаткові загадки, адже ці рослини не могли потрапити до Європи до епохи Великих географічних відкриттів.

Тваринні сліди вказують на Середземномор’я та Європу

Тваринна ДНК також сформувала певний географічний портрет плащаниці. Найбільше слідів належало червоному коралу — організму, який зустрічається у Середземному морі й протягом століть використовувався як прикраса та у народній медицині.Серед інших знахідок були кішки, собаки, кури, велика рогата худоба, вівці, кози, свині та коні. Також виявили ДНК щурів, мишей і кліщів, що живуть на людській шкірі. Загальна картина більше нагадує історію європейського та середземноморського артефакту, ніж тканини, яка тисячі років перебувала на Близькому Сході.

ДНК не змогла визначити вік плащаниці

Попри велику кількість інформації, генетичний аналіз не відповів на головне питання: скільки років має Туринська плащаниця і чи є вона справжньою реліквією часів Ісуса. Автори дослідження наголошують, що ДНК не може точно визначити вік тканини. Причина — пошкоджений генетичний матеріал і неповні бази даних для порівняння.Попередній радіовуглецевий аналіз 1988 року визначив вік полотна приблизно між 1260 і 1390 роками. Однак прихильники давнішого походження плащаниці досі оскаржують ці результати. Водночас нове дослідження підтвердило вік деяких ремонтних робіт. Аналіз ниток із коробки, де зберігалася плащаниця, відповідає відомим історичним подіям — пожежі 1532 року та подальшим відновленням у ХVІ–ХVІІ століттях.

Плащаниця як літопис людського контакту

Науковці підкреслюють: незалежно від того, яким є справжнє походження полотна, воно стало унікальним сховищем біологічної інформації.«Туринська плащаниця — це багатий архів генетичних даних, які накопичувалися протягом століть людської взаємодії та впливу навколишнього середовища», — зазначила професор судової науки Ноемі Прокопіо з Університету Ланкашира.Дослідження не розв’язало всі загадки плащаниці, але показало, що сучасні методи генетики можуть відкривати нові сторінки історії навіть у найдавніших предметах. Туринська плащаниця залишається не лише релігійним символом, а й своєрідним біологічним літописом — полотном, яке протягом століть накопичувало сліди людей, культур і подій, що залишили на ньому свій невидимий відбиток.

Глибоко під дном океану можуть працювати природні процеси, які мільйони років тому закладають основу для появи найбагатших золотих родовищ планети. Нове дослідження показало, що підводні вулкани можуть бути своєрідними «кухнями золота», де мантія Землі поступово концентрує дорогоцінний метал перед тим, як він потрапляє у магму.Науковці з’ясували це, вивчаючи вулканічне скло з району Кермадекської вулканічної дуги на північ від Нової Зеландії. Саме там, у зоні субдукції — місці, де одна океанічна плита занурюється під іншу, — відбуваються складні процеси плавлення мантії, які можуть вивільняти золото з гірських порід.Дослідження очолив доктор Крістіан Тімм із Центру океанічних досліджень GЕОМАR Неlmhоltz у Німеччині. За його словами, ключову роль відіграє не одне плавлення, а багатоетапний процес, під час якого мантія поступово стає дедалі багатшою на золото.

Вулканічне скло зберегло сліди давньої магми

Щоб зрозуміти, як саме золото переміщується з надр Землі у вулканічні розплави, дослідники проаналізували 66 зразків вулканічного скла, зібраних із морського дна вздовж Кермадекської дуги та сусідньої западини Хавр.Вулканічне скло формується тоді, коли лава під водою дуже швидко охолоджується. Завдяки цьому його хімічний склад майже не встигає змінитися, що дозволяє вченим отримати своєрідний «архів» умов, у яких утворилася магма.Особливу увагу приділили так званим первинним зразкам скла — тим, що зберегли характеристики магми ще до того, як у ній почали формуватися кристали. Аналіз показав, що в цих зразках концентрація золота часто у кілька разів вища, ніж у магмах, які утворюються в інших частинах океанічного дна.

Вода запускає процес, але не створює золото

Спочатку вчені припускали, що головним фактором збагачення магми золотом є вода, яка вивільняється з плити, що занурюється в мантію. Проте нові дані показали більш складну картину. Вода фактично працює як каталізатор: вона допомагає мантії плавитися сильніше. Чим більший масштаб плавлення, тим більше золота може перейти з твердих порід у рідку магму.У звичайних умовах значна частина золота в мантії пов’язана із сульфідними мінералами — сполуками, які утримують метал і не дозволяють йому легко переміщатися. Але під час дуже сильного плавлення ці мінерали руйнуються. Разом із ними вивільняється і золото, яке переходить у магму, що піднімається до поверхні.«Збагачення золотом не є результатом одного епізоду плавлення. Воно формується через багато етапів», — пояснюють дослідники.

Чому деякі вулканічні регіони багатші на золото

Острівні вулканічні дуги, такі як Кермадекська, відомі своєю здатністю формувати родовища дорогоцінних металів. Протягом мільйонів років магма, що піднімається з глибин, переносить концентровані запаси золота ближче до поверхні.Однак самі досліджені породи не містять достатньо металу для промислового видобутку. Концентрація золота все ще залишається надзвичайно малою — лише кілька нанограмів на грам породи.Щоб виникли економічно вигідні родовища, потрібні додаткові процеси вже ближче до поверхні. Наприклад, гарячі гідротермальні потоки можуть переносити мінерали через тріщини у вулканічних системах і поступово накопичувати їх у певних місцях.

Перший етап довгого шляху золота

Відкриття допомагає краще зрозуміти, чому деякі підводні вулканічні системи містять значні запаси золота та інших металів. Воно також показує, що історія дорогоцінного металу починається набагато глибше, ніж вважалося раніше.До того, як людина знаходить золоту жилу в земній корі, золото проходить складний геологічний шлях: воно вивільняється з мантії, потрапляє у магму, переноситься вулканічними процесами, а згодом може накопичуватися у родовищах.Науковці називають цей процес своєрідним «першим розділом життя золота». І хоча до повного розуміння всіх механізмів ще далеко, нове дослідження показує: справжня алхімія планети починається не на поверхні, а у темних глибинах під океаном.

Сьогодні у світі існує близько 7500 мов — усних і жестових. Однак нове дослідження припускає, що мовне різноманіття людства колись було значно більшим: у період свого розквіту на планеті могли одночасно існувати десятки тисяч мов.



Згідно з моделлю, опублікованою в науковому журналі Sсіеnсе, справжній «золотий вік» мов настав приблизно 1000–3000 років тому. Саме тоді кількість мов могла досягати максимального рівня. Після цього почався тривалий спад, який, ймовірно, розпочався ще до європейської колонізації.



Дослідники під керівництвом історичного лінгвіста з Єльського університету Клер Боуерн наголошують: точно визначити кількість мов минулого неможливо, адже стародавні письмові джерела дуже неповні.




«Ми не маємо прямих доказів кількості мов до недавнього часу. Давні записи надто фрагментарні», — зазначила Боуерн.




Щоб відновити можливу картину минулого, вчені використали дані про 171 мобільне суспільство мисливців-збирачів і рибалок. На основі розмірів їхніх популяцій дослідники оцінили кількість етнолінгвістичних груп на початку голоцену — періоду, який розпочався після завершення останнього льодовикового періоду близько 12 тисяч років тому.



Моделювання показало, що в той час могло існувати приблизно від 4500 до 6200 мов. З розвитком сільського господарства населення зростало, нові поселення відокремлювалися одне від одного, а їхні мови поступово ставали різними. Але паралельно виникали великі суспільства, де одна мова могла об’єднувати дедалі більше людей.



За результатами моделі, мовне різноманіття поступово збільшувалося протягом більшої частини голоцену, досягнувши піку приблизно 2000 років тому. Після цього почалося швидке скорочення кількості мов.



Однією з головних причин дослідники називають появу великих держав та імперій. Коли централізовані політичні системи поширювалися, місцеві мови часто витіснялися більш потужними регіональними мовами.



Цей процес може змінити уявлення вчених про те, які мовні особливості є «природними» для людського мозку. Наприклад, якщо більшість сучасних мов мають певну спільну структуру речень, це не обов’язково означає, що саме так люди інстинктивно воліють говорити. Можливо, це лише наслідок того, що безліч інших мовних систем зникли.




«Те, що сьогодні є найпоширенішою мовною рисою, може бути результатом історичного скорочення різноманіття, а не справжнім відображенням того, що людський розум вважає природним», — пояснив еволюційний антрополог Даміан Бласі.




Втрата мов триває і нині. Попередні дослідження показують, що без активних заходів підтримки темпи зникнення мов можуть значно прискоритися. За прогнозами вчених, до кінця цього століття можуть зникнути понад 1500 мов.



Втім, на відміну від минулих епох, сьогодні людство має більше можливостей для збереження мовної спадщини: цифрові архіви, освітні програми та технології можуть допомогти громадам підтримувати свої унікальні мовні традиції. Нове дослідження нагадує, що мова — це не лише засіб спілкування, а й частина історичної пам’яті людства. Кожна зникла мова означає втрату окремого способу описувати світ.

Північна Євразія має величезне значення для клімату планети. Тут розташована приблизно п’ята частина всіх лісів Землі, які щороку поглинають сотні мільйонів тонн вуглекислого газу з атмосфери. Логічно було б припустити, що саме регіони, які нагріваються найшвидше, мають почати активніше накопичувати вуглець завдяки довшому теплому сезону.Однак нове дослідження показало, що реальність значно складніша. Найбільше значення має не швидкість потепління, а стан самих лісів — їхня продуктивність, здоров’я та здатність протистояти природним і людським загрозам. Дослідження провела команда вчених під керівництвом Ірини Мельникової з Університету Цукуби. Результати роботи опубліковані в журналі Glоbаl Віосhеmісаl Сyсlеs.

Ліси Євразії поглинають величезну кількість вуглецю

Щоб зрозуміти, як змінюється роль північних лісів у боротьбі зі зміною клімату, дослідники об’єднали дані з різних джерел: супутникових спостережень, моделей руху вуглецю в атмосфері, моделей розвитку рослинності та комплексних моделей земної системи.Попри те, що кожен із цих методів має власні обмеження, усі вони привели до схожого висновку. У період із 2001 до 2015 року екосистеми Північної Євразії поглинали приблизно 0,47 мільярда тонн вуглецю щороку. Це близько третини від усього наземного поглинання вуглецю планетою. Проте розподіл цього потенціалу виявився нерівномірним.

Найшвидше потепління — не там, де ліси найефективніші

Вчені очікували побачити іншу картину: у холодних регіонах, які швидко нагріваються, рослини мали б отримати більше можливостей для росту. Але найсильніші «поглиначі» вуглецю розташовані переважно на заході та півдні Північної Євразії.У міру просування до холодніших північно-східних районів здатність лісів накопичувати вуглець зменшується. Цікаво, що саме ці території нагріваються найшвидше на планеті. Усі використані моделі показали однакову закономірність: поглинання вуглецю зростає до певної межі, а потім починає падати.Найкращі результати спостерігалися в районах із середньорічною температурою трохи вище нуля та рівнем потепління приблизно 1,2–1,5 °С. Подальше підвищення температури вже не давало додаткового ефекту.

Чому тепліші ліси не завжди ростуть швидше?

Головна причина полягає у якості самих лісів. Північно-східні райони Євразії мають менш продуктивні лісові екосистеми. Вони сильніше потерпають від лісових пожеж, які можуть знищити накопичений за десятиліття вуглець буквально за один сезон.Крім того, значна частина потепління в цих регіонах припадає на зимовий період. Але взимку ґрунт часто залишається промерзлим, тому рослини не можуть використати додаткове тепло для активного росту. Навіть позитивний вплив підвищення рівня СО₂ частково нівелюється іншими процесами. Наприклад, під час танення вічної мерзлоти з ґрунту вивільняється більше вуглецю, а активніші мікроорганізми збільшують виділення СО₂ через дихання ґрунту.

Якість лісу важливіша за температуру

Дослідники звертають увагу на поняття, яке лісівники називають бонітетом — оцінкою продуктивності лісової ділянки. Цей показник враховує висоту дерев, обсяг деревини, кількість біомаси, характеристики ґрунту та умови середовища. Саме ліси з високим бонітетом виконують основну роботу зі збереження вуглецю. Вони мають великі запаси біомаси й краще реагують на сприятливі зміни.Натомість слабші та менш продуктивні ліси можуть майже не змінювати свою здатність поглинати СО₂ навіть за значного потепління. Іншими словами, підвищення температури саме по собі не перетворює слабкий ліс на ефективний природний «фільтр» для вуглецю.

Що це означає для майбутнього?

Нове дослідження змінює поширене уявлення про те, як ліси реагують на глобальне потепління. Регіони, які нагріваються найбільше, не обов’язково стануть головними союзниками у боротьбі зі зміною клімату. Майбутнє вуглецевого балансу залежить не лише від температури, а й від того, наскільки здоровими та продуктивними залишаться самі лісові екосистеми.Науковці наголошують: для захисту клімату недостатньо просто чекати, що природа адаптується до нових умов. Важливо підтримувати стан лісів, зменшувати ризик пожеж, захищати екосистеми та зберігати найбільш продуктивні лісові території.Адже у боротьбі зі зміною клімату вирішальним фактором може бути не те, наскільки швидко нагрівається планета, а те, наскільки добре ми збережемо її природні механізми захисту.

Нове дослідження австралійських учених показало, що боротьба з міською спекою не зводиться лише до висадки дерев і створення нових парків. Дослідники з Vісtоrіа Unіvеrsіty дійшли висновку: щоб міста справді ставали прохолоднішими під час хвиль спеки, потрібно по-іншому планувати забудову та взаємодію зелених зон із навколишнім середовищем.



Під час аналізу екстремального спекотного дня в Мельбурні, коли температура сягала 42°С, вчені вивчали, як парк Сеntrаl Gаrdеns охолоджує територію навколо себе. З’ясувалося, що парки дійсно знижують температуру, але сила цього ефекту залежить від того, які будівлі їх оточують, а також від часу доби.



Удень головну роль відіграє затінення, яке захищає людей від сонця. Вночі ж важливо, щоб накопичене за день тепло могло вільно виходити з міського середовища. Якщо навколо парку надто щільна забудова, прохолодне повітря затримується всередині зеленої зони й майже не потрапляє до сусідніх вулиць.



Учені наголошують: парк у щільному центрі міста має проєктуватися зовсім інакше, ніж парк у передмісті. У центральних районах потрібно зберігати тінь удень і покращувати циркуляцію повітря вночі. У малоповерхових районах важливо залишати відкриті вентиляційні коридори та поєднувати парки з вуличними деревами й іншими зеленими насадженнями.



Дослідники вважають, що майбутнє кліматично стійких міст — не просто в більшій кількості зелених зон, а в створенні єдиної системи, де парки, вулиці та забудова працюють разом. Саме такий підхід може зробити міста комфортнішими та безпечнішими під час дедалі частіших хвиль спеки.

У Тихому океані існує явище, яке протягом століть допомагало стародавнім мореплавцям орієнтуватися серед безкрайніх вод, але сучасна наука досі не має остаточної відповіді, що саме його спричиняє. Це tе lара — короткі підводні спалахи світла, які з’являються в темряві океану без гроз, блискавок чи інших очевидних джерел енергії.Для мешканців Полінезії ці загадкові спалахи були не просто природною дивиною. Вони могли бути своєрідними «маяками» посеред океану, які вказували напрямок до островів.

Світло з глибин, яке бачили давні навігатори

Тихоокеанське кільце вогню — зона високої сейсмічної активності, що простягається від Індонезії до узбережжя Чилі, — відоме вулканами та землетрусами. Саме в цьому регіоні моряки протягом тисяч років повідомляли про дивні світлові спалахи під поверхнею води.Те lара описують як коротку смугу світла, яка раптово виникає в океані й так само швидко зникає. Це не схоже на звичайну блискавку в небі: спалах ніби проходить крізь воду, нагадуючи промінь ліхтаря, який хтось увімкнув і одразу вимкнув.Одним із небагатьох людей, які особисто бачили це явище, була культурна антропологиня Маріанн Джордж. У 1993 році під час зустрічі з Алікі Колоко Кавеі — вождем народу Таумако з Соломонових островів — вона дізналася про традиційні методи навігації полінезійських мореплавців.Кавеі був нащадком легендарного мандрівника Лати та з дитинства навчався мистецтва пошуку шляху океаном за зірками, хвилями та природними ознаками. Свої знання він передавав через Vаkа Таumаkо Рrоjесt. За словами Кавеі, tе lара виникало поблизу прихованої землі й допомагало досвідченим навігаторам знаходити острови вночі, навіть коли небо було затягнуте хмарами.

Давні моряки знали, як використовувати хвилі

Полінезійські навігатори не мали сучасних приладів, але володіли глибокими знаннями про океан. Вони аналізували напрямок хвиль, течії, поведінку птахів і навіть зміни у структурі водної поверхні.Кавеі припускав, що tе lара може бути пов’язане з взаємодією океанських хвиль. Коли хвилі з різних напрямків зустрічаються поблизу островів, вони можуть підсилювати одна одну або руйнуватися. Така взаємодія, на його думку, могла діяти як величезна природна лінза, яка фокусує світло. Це пояснення частково відповідає спостереженням навігаторів, але не розкриває природу самого світіння.

Гіпотеза про підводні електричні розряди

Одну з можливих відповідей учені шукають у незвичайних електромагнітних процесах, які відбуваються глибоко під водою. Дослідження за допомогою підводних апаратів показали, що біля гідротермальних джерел і вулканічних районів океанського дна можуть виникати стрибки напруги. Це особливо цікаво, оскільки саме такі зони мають сильну електромагнітну активність через рух тектонічних плит.На перший погляд ідея підводної блискавки здається неможливою. Морська вода є хорошим провідником електрики, адже розчинені солі утворюють іони, які легко переносять заряд. Теоретично електричний імпульс мав би швидко розсіюватися.Однак дослідники припускають, що в окремих умовах заряд може накопичуватися завдяки природним «ізоляторам». Серед можливих факторів називають:

бульбашки газу в товщі води;різкі температурні перепади;мінеральні частинки у потоках гарячої води з гідротермальних джерел.

Коли заряд досягає критичного рівня, може виникати короткий електричний розряд, який здатний створювати світловий ефект.

Чи можуть це бути живі організми?

Інша версія пов’язує tе lара з біолюмінесценцією — здатністю деяких морських організмів виробляти світло. Дослідник Гарвардського університету Джон Хут у рамках Undеrwаtеr Lіghtnіng Рrоjесt провів експеримент із динофлагелятами — мікроорганізмами, які світяться у відповідь на механічний вплив.Учений помістив воду з великою кількістю цих організмів у спеціальний резервуар, створив хвилі за допомогою рухомої приманки риби, а потім вимкнув світло. Через деякий час камера зафіксувала блакитні смуги світіння, що проходили крізь воду.Цей експеримент показав, що живі організми справді можуть створювати схожі ефекти. Проте залишається питання: чи здатні великі скупчення таких мікроорганізмів створювати настільки сильні сигнали, які фіксували підводні апарати? На думку Хута, це можливо, але малоймовірно.

Загадка, яка пережила тисячоліття

Дослідники вже знають, чим tе lара точно не є. Це не відбиття світла від зірок чи супутників, не звичайні атмосферні явища й не таке явище, як вогні Святого Ельма, які виникають через електричні розряди в повітрі. Але остаточного пояснення досі немає.«Наразі не існує чіткої відповіді щодо походження tе lара», — зазначав Джон Хут у своїй роботі 2016 року.Для розгадки феномену потрібні нові спостереження за допомогою надчутливих камер і спеціального обладнання, здатного працювати в темних глибинах океану.Можливо, таємничі спалахи, які колись були орієнтирами для полінезійських мандрівників, виявляться результатом складної взаємодії електрики, геології та живих організмів. А можливо, океан ще приховує механізм, якого наука поки не здатна пояснити.

Дослідники з Університету Мічигану продемонстрували незвичний квантовий ефект, який раніше існував лише в теорії. Їм вдалося створити напівпровідниковий пристрій, у якому лазерне світло не просто запускає рух електронів, а ще й спрямовує їх у потрібний бік — без жодного електричного поля та без традиційного джерела живлення.На перший погляд це звучить як наукова фантастика, але експеримент уже підтвердив: світло може виконувати роль своєрідного «керма» для електронів. У майбутньому така технологія може стати основою для нових оптичних сенсорів, систем зв’язку, методів візуалізації та навіть способів зберігання інформації.

Два кольори світла замість батареї

Зазвичай електрони в матеріалах рухаються під дією електричного поля. Саме так працюють більшість електронних пристроїв: поле змушує заряджені частинки дрейфувати через матеріал.У новому експерименті все відбувалося інакше. Вчені використали два лазерні промені різних кольорів, які одночасно взаємодіяли з напівпровідником. Ці промені були фазово узгоджені, тобто їхні світлові хвилі мали точно контрольоване співвідношення. Коли дослідники змінювали поляризацію світла — напрямок коливань хвиль — вони могли змінювати і напрямок потоку електронів. Старший автор роботи, фізик Стівен Кандіфф, пояснює, що це зовсім не схоже на звичну електроніку.«Світло більше не просто вмикає струм — воно ще й прицільно його спрямовує», — зазначив він.

Як працює «електронний маяк»

Кандіфф порівнює ефект із маяком, який обертається і посилає вузький промінь світла в різні боки. У цьому випадку промінь складається не зі світла, а з електронів.Ключ до роботи пристрою — явище квантової інтерференції.У напівпровіднику два кольори світла створюють різні шляхи поглинання енергії, але обидва приводять систему до одного й того самого кінцевого стану. Фотони передають енергію матеріалу, а це активує носії заряду — електрони.Далі відбувається найцікавіше: для електронів, що рухаються в одному напрямку, квантові хвилі підсилюють одна одну, а для електронів, що рухаються в інших напрямках, вони взаємно гасяться. У результаті замість хаотичного руху виникає вузький спрямований струмінь електронів.

Теорія, яка стала реальним пристроєм

Ідею такого «електронного маяка» раніше теоретично передбачив фізик Дж. Е. Сайп з Університету Торонто. Однак перетворити її на реальний пристрій вдалося лише тепер. Один із керівників проєкту, аспірант Імін Гонг, виготовив структуру в Центрі нанофабрикації Лурі. Найскладнішим завданням було створити матеріал так, щоб у ньому не виникали сторонні електричні поля.«Це була найбільша загадка для мене, тому що стандартного способу зробити таку структуру не існувало», — розповів Гонг.Команді довелося експериментувати з різними технологічними процесами, температурами та методами з’єднання матеріалів, поки вони не отримали пристрій, у якому рух електронів справді визначався лише світлом.

Чому це важливо

Поки що пристрій створений насамперед для дослідження фундаментальної фізики. Але потенційні застосування виглядають дуже перспективно.Серед можливих напрямків:

надчутливі оптичні сенсори;швидші системи передачі даних;нові методи формування зображень;енергоефективні електронно-оптичні компоненти;пристрої для кодування більшої кількості інформації.

Якщо навчитися керувати електронами за допомогою світла з високою точністю, можна буде створювати системи, де оптика та електроніка працюють як єдине ціле.

Крок до світлової електроніки майбутнього

Це відкриття не означає, що звичайні мікросхеми скоро зникнуть. Але воно показує, що межа між фотонікою та електронікою стає дедалі тоншою. Вчені фактично продемонстрували новий спосіб контролю електронів — не дротами та напругою, а квантово організованим світлом.Сам Імін Гонг після завершення роботи захистив докторську дисертацію і перейшов у сферу машинного навчання. За його словами, навички аналізу складних систем, які він здобув під час фізичних досліджень, виявилися корисними й у роботі з алгоритмами штучного інтелекту.Дослідження опубліковане в журналі Рhysісаl Rеvіеw Lеttеrs і вже привернуло увагу фізиків, які працюють на стику квантової механіки, нанотехнологій та оптичної електроніки.Можливо, у майбутньому саме такі «електронні маяки» допоможуть створити покоління пристроїв, де інформація передаватиметься не лише електричними сигналами, а й керованими потоками електронів, сформованими світлом.

Сни не випадкові: мозок створює нову реальність із наших спогадів, емоцій і досвіду.Сновидіння часто здаються хаотичними: дивні місця, незнайомі люди, нелогічні події та відчуття, ніби мозок створив власний фільм без сценарію. Однак нове масштабне дослідження показує, що сни далекі від випадкового набору образів. Вони формуються під впливом нашої особистості, якості сну, щоденного досвіду та навіть глобальних подій, які змінюють життя мільйонів людей.Вчені з’ясували, що під час сну мозок не просто відтворює минулий день. Він комбінує спогади, емоції, уявні можливості та знайомі ситуації, створюючи нові сценарії, які можуть здаватися надзвичайно реалістичними.

Тисячі снів допомогли знайти закономірності

Дослідження, проведене науковцями ІМТ Sсhооl fоr Аdvаnсеd Studіеs Luсса, охопило понад 3700 описів сновидінь і стану неспання. У роботі взяли участь 287 людей віком від 18 до 70 років.Протягом двох тижнів учасники записували свої сни та події, які відбувалися з ними протягом дня. Дослідники також аналізували їхні звички сну, риси характеру, когнітивні здібності та психологічні особливості.Такий підхід дозволив порівняти, як реальне життя людини пов’язане з тим, що відбувається у її снах. Результати дослідження опублікували в журналі Соmmunісаtіоns Рsyсhоlоgy.

Штучний інтелект допоміг «прочитати» сни

Оскільки кількість описів була дуже великою, вчені використали технології обробки природної мови (NLР) — напрям штучного інтелекту, який дозволяє аналізувати тексти, знаходити зв’язки між словами та визначати приховані закономірності. Алгоритми оцінювали не лише окремі слова у снах, а й те, як між собою пов’язані ідеї, емоції та образи.З’ясувалося, що сни мають певну структуру. Вони не є випадковою сумішшю думок, а відображають складну взаємодію між внутрішнім світом людини та зовнішніми подіями.На зміст сновидінь впливали:

схильність людини до мрійливості та роздумів;інтерес до власних снів;якість сну;емоційний стан;важливі події у суспільстві.

Мозок не копіює реальність, а перетворює її

Одним із головних відкриттів стало те, що сни не працюють як проста «записувальна камера». Мозок не бере події дня і не відтворює їх у тому самому вигляді. Натомість він змінює знайомі елементи, об’єднуючи їх із фантазіями та іншими спогадами.Наприклад, у сні може з’явитися знайоме робоче місце, школа чи лікарня, але простір навколо буде зовсім іншим. Люди з різних періодів життя можуть опинитися разом в одній сцені, а події можуть розвиватися за законами, які неможливі у реальному світі.Дослідники вважають, що таким чином мозок створює своєрідну симуляцію реальності — простір, де він обробляє минулий досвід і моделює можливі майбутні ситуації.

Особистість впливає на те, якими будуть сни

Виявилося, що різні люди бачать сни по-різному. Ті, хто у повсякденному житті часто занурюється у власні думки або легко відволікається на внутрішні роздуми, частіше описували сни зі швидкою зміною сцен. Їхні сновидіння були більш фрагментованими та непередбачуваними.Водночас люди, які надавали великого значення своїм снам і вважали їх важливою частиною особистого досвіду, частіше повідомляли про яскраві та деталізовані сновидіння. Такі сни містили більше описів кольорів, звуків, відчуттів і простору, через що здавалися майже реальними.Вчені наголошують: це не означає, що віра у значущість снів автоматично робить їх яскравішими. Однак існує помітний зв’язок між ставленням людини до сновидінь і тим, як вона їх переживає та запам’ятовує.

Пандемія СОVІD-19 змінила людські сни

Дослідники також порівняли сучасні дані з описами снів, які збирали італійські вчені під час карантинів через СОVІD-19.У період локдаунів у сновидіннях значно частіше з’являлися теми обмежень, замкнених просторів, перешкод і відчуття ізоляції. Це відображало реальні умови життя людей, які були змушені залишатися вдома, обмежувати контакти та жити в атмосфері невизначеності.З часом ці мотиви почали слабшати. На думку дослідників, це свідчить про те, що сни можуть змінюватися разом із психологічною адаптацією людини до нових умов.«Сни — це не просто відображення минулого досвіду. Це динамічний процес, який формується тим, ким ми є, і тим, через що ми проходимо», — зазначила Валентина Ельче, провідна авторка дослідження.

Новий спосіб вивчати свідомість

Робота також показує, що штучний інтелект може суттєво змінити дослідження сновидінь.Раніше аналізувати сни у великих масштабах було складно, адже вони дуже особисті та залежать від того, наскільки добре людина може описати власні переживання. Алгоритми штучного інтелекту змогли знаходити закономірності у текстах снів із точністю, близькою до оцінок незалежних експертів.У майбутньому такі методи можуть допомогти краще зрозуміти:

як мозок обробляє спогади;як формуються емоції;як люди реагують на стрес;як працює свідомість під час сну.

Дослідники припускають, що сни можуть бути не просто загадковими нічними образами, а важливим вікном у роботу людського мозку. Вони показують, як мозок щодня перебудовує нашу реальність — навіть тоді, коли ми спимо.

Личинки озерних мух у Східній Африці продемонстрували надзвичайну здатність виживати на глибинах, які для більшості комах вважалися б смертельними. Щодня вони занурюються на сотні метрів у глибини озера Малаві, ховаючись від хижаків, і керують своїм положенням у воді за допомогою унікальної системи повітряних мішків.Це відкриття змушує вчених переглянути одну з популярних гіпотез про те, чому комах майже немає у відкритому океані. Виявилося, що принаймні деякі види здатні витримувати значно більший тиск, ніж передбачалося раніше.

Щоденні занурення у «мертву зону» озера

Головними героями дослідження стали личинки озерної мухи Сhаоbоrus еdulіs, мільярди яких мешкають у водах озера Малаві. Ці маленькі комахи щодня здійснюють вражаючу вертикальну міграцію.Удень личинки опускаються на глибину понад 200 метрів, у ділянку озера з дуже низьким вмістом кисню. Така зона фактично є природним укриттям: багато хижаків не можуть вижити в цих умовах, тому личинки отримують захист від переслідування.Уночі вони повертаються ближче до поверхні, де харчуються. Однак під час підйому їм доводиться проходити через шари води, де на них уже чекають риби, які полюють на цих комах.Щоб вивчити ці переміщення, дослідники з Університету Британської Колумбії встановили сонарне обладнання на дні озера. Прилад дозволив спостерігати за величезними скупченнями личинок, які щодня рухаються між різними шарами води.

Власна «система баласту», як у підводного човна

Під час дослідження вчені виявили, що личинки перетворили частину своєї дихальної системи на своєрідний механізм керування плавучістю. У них є дві пари невеликих повітряних мішків, які працюють подібно до баластних цистерн у підводних човнах. Змінюючи їхній розмір, личинки можуть контролювати, чи будуть вони підніматися у воді, чи опускатися вниз.Ключову роль у цьому процесі відіграє матеріал під назвою резилін — еластична речовина, яку часто називають природною біологічною гумою. Вона міститься в багатьох комах і допомагає їм витримувати багаторазові згинання частин тіла, наприклад крил або суглобів.У випадку Сhаоbоrus резилін у стінках повітряних мішків реагує на зміну кислотності середовища. Личинки можуть змінювати рівень рН, через що матеріал розширюється або стискається. Це змінює об’єм повітряних мішків і дозволяє комасі точно регулювати глибину занурення.

Тиск, який мав би знищити комаху

Щоб перевірити межі можливостей цієї системи, дослідники помістили личинок у спеціальні камери високого тиску. Результати виявилися несподіваними: повітряні мішки витримували тиск, який відповідає глибині понад 400 метрів. Це майже вдвічі глибше, ніж звичайні щоденні занурення личинок.Раніше однією з головних причин відсутності комах у відкритому океані вважали саме тиск. На великих глибинах повітряні порожнини, необхідні для дихання і контролю плавучості, могли б просто зруйнуватися.Однак приклад Сhаоbоrus показує, що сама по собі висока глибина може бути не настільки непереборною перешкодою. Можливо, існують інші фактори, які завадили комахам колонізувати океани.

Відкриття може допомогти створити нові матеріали

Резилін давно цікавить учених завдяки своїм унікальним властивостям. Цей матеріал поєднує високу еластичність і надзвичайну витривалість, працюючи майже як ідеальна природна гума.Дослідники вважають, що механізм, відкритий у личинок озерних мух, може надихнути на створення нових «розумних» матеріалів. У майбутньому подібні системи можуть використовуватися для розробки штучних м’язів або конструкцій, які змінюють форму у відповідь на хімічні сигнали.Таким чином, маленькі комахи з африканського озера не лише відкрили нову сторінку у вивченні еволюції, а й можуть підказати інженерам, як створювати матеріали майбутнього. Дослідження показує: навіть організми, які здаються крихкими, можуть мати надзвичайно складні механізми виживання, здатні кинути виклик усталеним уявленням науки.

Канібалізм здається одним із найбільших парадоксів людської поведінки. З одного боку, майже всі сучасні суспільства сприймають поїдання людського тіла як неприйнятне та огидне явище. З іншого — археологічні знахідки та історичні джерела свідчать, що в різні періоди людської історії ця практика все ж виникала знову.Чому ж люди поверталися до канібалізму, але ніколи не робили його стабільною частиною свого способу життя? Відповідь на це питання вирішили шукати не лише історики чи антропологи, а й математики.Дослідники з Вроцлавського університету в Польщі та Карлового університету в Чехії створили математичну модель, яка порівнює потенційні переваги та ризики канібалізму. Їхній висновок виявився однозначним: хоча в окремих екстремальних ситуаціях така поведінка могла допомогти вижити, у довгостроковій перспективі вона ставала руйнівною для цілих спільнот. Результати дослідження опубліковані у науковому журналі Рrосееdіngs оf thе Nаtіоnаl Асаdеmy оf Sсіеnсеs (РNАS).

Коли канібалізм міг мати еволюційний сенс

На перший погляд може здатися, що канібалізм не має жодних переваг. Проте з біологічної точки зору людське тіло, як і будь-яке інше м’ясо, містить поживні речовини та енергію. У ситуаціях крайнього голоду — наприклад, під час тривалої облоги, катастрофи чи виживання в несприятливих умовах — споживання людської плоті могло тимчасово підвищити шанси на виживання.Модель учених показала, що існує дуже вузький сценарій, у якому така поведінка могла бути вигідною:

коли інших джерел їжі майже немає;коли людина, яку споживають, уже померла, тобто не потрібно витрачати енергію на полювання;коли м’ясо можна безпечно приготувати;коли жертва не була частиною популяції канібалів.

Саме за таких умов короткострокова користь могла перевищувати ризики. Однак щойно канібалізм ставав регулярною практикою, баланс швидко змінювався.

Головна загроза — не мораль, а хвороби

За словами дослідників, найбільшою проблемою канібалізму є не лише культурне неприйняття, а й надзвичайно високий ризик передачі інфекцій. Коли людина споживає представника іншого виду, багато збудників не можуть легко адаптуватися до нового організму. Але під час поїдання представників власного виду ситуація інша: патогени вже пристосовані до людського тіла.Особливо небезпечними стають так звані «ланцюги канібалізму», коли одна людина споживає тіло іншої, яка сама раніше практикувала канібалізм. У такій системі хвороби можуть накопичуватися та поширюватися значно швидше.«Епідеміологічні витрати від поширення невиліковних захворювань швидко переважають будь-які калорійні переваги, що зрештою призводить до занепаду спільноти», — пояснив теоретичний та еволюційний біолог Петро Туречек.Іншими словами, навіть якщо канібалізм допомагає пережити короткий період голоду, він може створити загрозу, яка з часом знищує саму групу.

Приклад із реального життя: хвороба куру

Одним із найвідоміших прикладів наслідків канібалізму є історія народу форе в Папуа-Новій Гвінеї.Представники цієї спільноти традиційно проводили ритуали поховання, під час яких родичі могли споживати частини тіл померлих. Згодом серед них поширилася смертельна неврологічна хвороба куру. Куру належить до пріонних захворювань — її спричиняють неправильно сформовані білки, які неможливо знищити звичайним приготуванням їжі.Захворювання призвело до численних смертей серед форе, а після відмови від ритуального канібалізму його поширення поступово припинилося. Цей випадок став одним із найяскравіших доказів того, що культурні заборони могли відігравати важливу роль у виживанні людських популяцій.

Табу як еволюційний захист

Дослідники вважають, що поширені у світі табу проти канібалізму могли сформуватися не випадково. З погляду еволюції суспільство, яке забороняє небезпечну поведінку, має більше шансів уникнути катастрофічних наслідків. Таким чином, моральні норми могли стати своєрідним механізмом захисту від поведінки, яка в окремих ситуаціях здається корисною, але в масштабах поколінь завдає шкоди.«Культурне табу фактично захищало наших предків від еволюційної пастки», — зазначають автори роботи.За їхніми словами, канібалізм є прикладом того, як епідеміологічні фактори можуть впливати на розвиток культури та формування стабільних соціальних правил.

Канібалізм мав і соціальні причини

Водночас учені визнають, що не всі випадки канібалізму можна пояснити лише виживанням. У деяких культурах ця практика могла бути пов’язана з ритуалами, демонстрацією влади, залякуванням ворогів або підтвердженням статусу.Наприклад, порушення сильного соціального табу саме по собі могло мати символічне значення для певних груп. Однак такі соціальні мотиви складніше описати математично, тому вони не були включені до поточної моделі.

Чому дослідження важливе сьогодні

Канібалізм у сучасному світі є надзвичайно рідкісним явищем, але його вивчення допомагає краще зрозуміти, як люди приймають рішення в умовах кризи. Нове дослідження показує, що навіть поведінка, яка може мати короткострокову користь, здатна стати небезпечною для всієї популяції, якщо її наслідки накопичуються з часом.Математика у цьому випадку не виправдовує канібалізм і не оцінює його з моральної точки зору. Вона лише показує механізм, через який людські суспільства могли поступово відмовитися від практики, що колись допомагала виживати, але зрештою створювала надто великі ризики. Дослідження опубліковане в журналі РNАS.

Гігантські секвої вважалися майже невразливими до вогню. Ці дерева переживали посухи, зміни клімату та природні пожежі протягом тисяч років завдяки товстій корі й особливій будові. Проте масштабні лісові пожежі в Каліфорнії у 2020–2021 роках показали, що навіть найстійкіші дерева планети можуть не витримати нової епохи екстремального вогню.Нове дослідження вчених з Каліфорнійського університету в Девісі показало: найефективнішим способом захистити секвої можуть бути регулярні контрольовані пожежі.Дослідники проаналізували близько 26 400 гігантських секвой у 19 гаях, які постраждали від пожеж Саstlе Fіrе та КNР Соmрlех Fіrе. Виявилося, що дерева, які раніше були оброблені плановими низькоінтенсивними підпалами, мали майже в чотири рази більше шансів вижити. Результати роботи опубліковані в журналі Nаturе Соmmunісаtіоns.

Дерева, які еволюціонували разом із вогнем

Гігантські секвої (Sеquоіаdеndrоn gіgаntеum) є одними з найбільших і найдовговічніших організмів на Землі. Окремі дерева можуть жити понад 3000 років, досягати величезних розмірів і важити більше, ніж десятки синіх китів. Вони ростуть лише на західних схилах гір Сьєрра-Невада в Каліфорнії, де протягом тисячоліть природні пожежі були невід’ємною частиною екосистеми.Невеликі регулярні займання допомагали лісу: вони очищали землю від сухої рослинності, повертали поживні речовини в ґрунт і створювали умови для появи молодих секвой. Самі дерева пристосувалися до такого середовища. Їхня кора може бути товщиною понад пів метра, а крони розташовані високо над землею, що дозволяє переживати більшість звичайних пожеж.Але ситуація змінилася через десятиліття придушення природних загорянь і накопичення великої кількості сухого палива в лісах.«Ці дерева живуть так довго, що вони пережили величезну кількість кліматичних змін і різних пожеж. Але загибель такої кількості секвой лише за два роки була безпрецедентною», — зазначив провідний автор дослідження Ден Діксон.

Чому вогонь став загрозою для секвой

У 2020 році пожежа Саstlе Fіrе охопила території з великою кількістю стародавніх секвой. Наступного року КNР Соmрlех Fіrе завдала ще одного удару по цим лісам.Полум’я було настільки потужним, що навіть дерева, яким було кілька століть або тисячоліть, загинули. Вчені пояснюють це тим, що сучасні екстремальні пожежі відрізняються від природних: вони гарячіші, швидші та мають більше доступного палива.Саме тут свою роль відіграли контрольовані підпали. Національні парки Секвойя та Кінгс-Каньйон проводять програми планових пожеж ще з 1960-х років. У результаті сформувався своєрідний природний експеримент: одні ділянки лісу регулярно очищали вогнем, а інші залишалися без втручання десятиліттями. Це дозволило дослідникам порівняти, як різна історія пожеж вплинула на виживання дерев.

Контрольований вогонь зменшує смертність майже на 80%

Вчені використали супутникові знімки високої роздільної здатності, лазерне сканування лісів (лідар) та комп’ютерне моделювання, щоб оцінити стан секвой до і після пожеж.Результати виявилися переконливими:

секвої після контрольованих пожеж мали приблизно на 77% нижчий ризик загибелі;дерева на оброблених територіях виживали майже в чотири рази частіше, ніж у місцях без таких заходів;попередні планові підпали, за оцінками моделей, врятували близько 1900 секвой;якби всі уражені гаї отримали аналогічний догляд, могли б вижити ще приблизно 3900 дерев.

За словами дослідників, це один із найпереконливіших доказів того, що повернення вогню в природний цикл може стати ключовим інструментом збереження стародавніх лісів.

Вогонь як інструмент захисту, а не лише руйнування

Ідея використовувати пожежі для боротьби з пожежами може здаватися суперечливою, але лісові екологи давно вважають контрольовані займання важливою частиною управління природними територіями.Такі пожежі проводять за спеціальних умов: коли температура, вологість і швидкість вітру дозволяють контролювати полум’я. Їхня мета — не знищення лісу, а зменшення кількості сухого матеріалу, який може перетворити майбутню пожежу на катастрофу.«Це дослідження особливо важливе на тлі історії придушення природних пожеж у цих лісах і сучасного збільшення масштабів робіт зі зменшення пожежної небезпеки», — сказала професорка Юфан Джін, одна з авторів роботи.

Майбутнє найстаріших дерев планети

Зміна клімату створює дедалі більший тиск на стародавні екосистеми. Тривалі посухи, підвищення температури та екстремальні пожежі ставлять під загрозу навіть види, які тисячоліттями були пристосовані до вогню.Дослідження секвой показує важливий принцип: іноді для збереження природи потрібно не повністю усувати природні процеси, а правильно ними керувати. Контрольовані пожежі можуть стати своєрідним захисним щитом для гігантських секвой, дозволяючи цим символам довголіття пережити нову епоху кліматичних викликів.

Група дослідників із Китаю зробила важливий крок у розвитку сучасного матеріалознавства. Науковці вперше у світі змогли отримати лантаноїдний МХеnе — новий двовимірний матеріал, який одночасно має властивості напівпровідника та феромагнетика. Результати роботи були опубліковані в одному з найавторитетніших наукових журналів світу — Nаturе.Над дослідженням працювали фахівці Інституту матеріалознавства та інженерії Китайської академії наук у Нінбо спільно з ученими із Чжецзянського університету та лабораторії Yоngjіаng.

Що таке МХеnе і чому це важливо

МХеnе — це сімейство двовимірних матеріалів, які складаються з шарів перехідних металів, вуглецю та азоту. Вони давно привертають увагу науковців завдяки високій електропровідності та можливості змінювати свої поверхневі властивості.Сьогодні МХеnе вважають перспективними для використання у:

системах накопичення енергії;захисті від електромагнітного випромінювання;каталізаторах;сенсорах;електроніці нового покоління.

Втім, майже всі відомі представники цього класу матеріалів створювалися на основі титану, ванадію, ніобію та інших перехідних металів. Через це вони поводилися переважно як метали, що суттєво обмежувало можливості їх застосування у складніших електронних системах.

Новий матеріал відкриває нові можливості

Головною особливістю нового лантаноїдного МХеnе стало те, що він поєднав одразу дві важливі характеристики. З одного боку, матеріал працює як напівпровідник, тобто може контролювати проходження електричного струму. З іншого — він демонструє феромагнітні властивості, тобто здатний зберігати впорядковану магнітну структуру.Саме такої комбінації фізичних характеристик давно прагнули досягти розробники електроніки та спінтроніки — напрямку, який використовує не лише заряд електрона, а й його спін для передавання та обробки інформації.

Незвичайний підхід до синтезу

Щоб отримати новий матеріал, команда застосувала власну методику, яку вони називають стратегією «хімічних ножиць». Дослідники звернули увагу, що однохлоридні сполуки лантаноїдів мають шарувату структуру, дуже схожу на ту, яку необхідно отримати для нового МХеnе після видалення окремих атомних шарів.На практиці процес нагадує складання конструктора на атомному рівні: окремі шари можна вибірково видаляти, замінювати або перебудовувати, створюючи зовсім нові матеріали із заздалегідь заданими властивостями.

Як проходив експеримент

Новий матеріал вдалося отримати у два етапи. Спочатку лантаноїдний метал вступав у реакцію з хлоридом міді, у результаті чого формувалася необхідна проміжна сполука.Далі цей матеріал змішували з графітом та нагрівали до високої температури. Під час реакції електрони між шарами починали активно переміщуватися, що дозволяло вуглецевим атомам зайняти строго визначені позиції всередині кристалічної структури. У результаті формувався абсолютно новий тип МХеnе із характерною багатошаровою будовою.

Перспективи для електроніки майбутнього

Випробування показали, що новий матеріал дійсно поєднує властивості напівпровідника та магніту — комбінацію, яку раніше було надзвичайно складно реалізувати в одному двовимірному матеріалі.Це відкриває перспективи для створення:

надекономних логічних мікросхем;швидкісних систем бездротового зв’язку;високочутливих магнітних сенсорів;компонентів для квантових комп’ютерів;нових поколінь спінтронних пристроїв.

Метод можна застосувати і до інших матеріалів

Науковці вважають, що запропонована технологія має універсальний характер. У майбутньому її можна буде використовувати для синтезу інших двовимірних матеріалів на основі різних перехідних металів. Якщо це вдасться реалізувати, сімейство МХеnе може значно розширитися, а розробники отримають новий набір матеріалів із характеристиками, які сьогодні ще неможливо отримати традиційними методами.Відкриття демонструє, що керування структурою матеріалів буквально на рівні окремих атомів поступово переходить із теоретичних моделей у практичну площину. Саме такі технології можуть стати основою електроніки наступного покоління, де швидкість, енергоефективність і нові принципи обробки інформації відіграватимуть ключову роль.

Вчені із Інституту Солка (США) зробили відкриття, яке може наблизити появу нових методів боротьби зі старінням. Вони виявили, що фермент кисла церамідаза (асіd сеrаmіdаsе) робить так звані «клітини-зомбі» значно вразливішими до особливого типу клітинної загибелі — фероптозу. Це відкриває перспективи для створення терапії, яка допоможе довше зберігати здоров’я у літньому віці.Результати дослідження опубліковано в журналі Сеll Dеаth аnd Dіsеаsе.

Чому «клітини-зомбі» становлять проблему

З віком в організмі накопичуються старі клітини, які вже не здатні ділитися, але й не відмирають. Через це їх часто називають «клітинами-зомбі». Вони виділяють речовини, що підтримують хронічне запалення та можуть сприяти розвитку артриту, серцево-судинних захворювань, онкології, а також хвороб Альцгеймера і Паркінсона.Науковці давно шукають спосіб безпечно позбавлятися таких клітин, не пошкоджуючи здорові тканини.

Новий механізм боротьби зі старими клітинами

Під час експериментів із клітинами легеневої тканини людини дослідники з’ясували, що старі клітини виробляють значно більше ферменту кислої церамідази. Саме він робить їх особливо чутливими до фероптозу — процесу загибелі клітин, який виникає через накопичення пошкоджених жирів.На відміну від інших механізмів фероптозу, цей шлях не пов’язаний зі змінами рівня заліза чи антиоксиданта глутатіону. Натомість він впливає на жировий обмін усередині клітини, що стало несподіваним відкриттям для науковців.

Старі клітини заражають сусідів своєю слабкістю

Ще одним важливим відкриттям стало те, що клітини-зомбі здатні передавати свою підвищену чутливість до фероптозу сусіднім клітинам. Це може пояснювати, чому навіть невелика кількість старих клітин із часом негативно впливає на великі ділянки тканин та прискорює вікові зміни в організмі.На думку авторів роботи, блокування цього механізму або його правильне використання може одночасно позбавляти організм старих клітин і захищати здорові.

Уже існують препарати, які можуть допомогти

Особливо перспективним відкриття робить той факт, що препарати, здатні впливати на кислотну церамідазу, вже розробляються для лікування інших захворювань.Це означає, що вченим не доведеться створювати все з нуля. У майбутньому вже наявні розробки можуть стати основою для створення ліків, спрямованих на боротьбу зі старінням та віковими захворюваннями.

Попереду дослідження на тваринах і людях

Наразі результати отримані лише в лабораторних умовах на людських клітинах. Наступним етапом стануть експерименти на тваринах, після чого, у разі успіху, можливий перехід до клінічних випробувань за участю людей.Дослідники наголошують, що їхня мета полягає не у збільшенні тривалості життя будь-якою ціною, а в продовженні періоду здорового життя. Якщо подальші дослідження підтвердять ефективність нового підходу, фермент кисла церамідаза може стати однією з ключових мішеней для майбутніх препаратів, здатних уповільнювати вікові зміни та знижувати ризик розвитку хронічних захворювань.

Група європейських дослідників представила незвичайну технологію, яка відкриває нові можливості для зберігання та обробки інформації за допомогою світла. Вчені створили оптичне волокно з «замороженим» ядром, яке при наднизькій температурі не лише продовжує передавати світло, а й значно посилює його взаємодію зі звуковими хвилями. Це відкриття може стати важливим кроком до появи енергоефективних фотонних комп’ютерів нового покоління.



Дослідження провели фахівці Інституту науки про світло Макса Планка, Університету Лейбніца в Ганновері та Інституту фотонних технологій Лейбніца. Вони охолодили спеціальне оптичне волокно з рідким ядром до температури -196 °С за допомогою рідкого азоту. У результаті рідина всередині перетворилася на тверду речовину, але при цьому волокно не втратило здатності проводити світло.



Найцікавіше полягає в тому, що заморожене ядро також ефективно передає надвисокочастотні звукові хвилі. Саме це дозволило значно посилити взаємодію між світлом і звуком через явище, відоме як розсіювання Бріллюена—Мандельштама. За словами дослідників, ефективність такого зв’язку виявилася більш ніж у 1000 разів вищою, ніж у традиційних оптичних волокнах.



Саме ця особливість дала змогу реалізувати так звану оптоакустичну пам’ять. Її принцип полягає в тому, що інформація спочатку переноситься швидким світловим сигналом, потім тимчасово «зберігається» у вигляді повільнішої звукової хвилі, після чого знову перетворюється на світло. Такий підхід може суттєво скоротити енергоспоживання майбутніх фотонних процесорів, які розглядаються як одна з перспективних альтернатив сучасним електронним комп’ютерам.



Автори роботи зазначають, що нова технологія не обмежується лише створенням швидкої пам’яті. Надзвичайно сильна взаємодія світла та звуку відкриває перспективи для розвитку квантових обчислень, мікрохвильової фотоніки, нейроморфних систем штучного інтелекту та високоточних оптичних сенсорів.



На думку дослідників, використання замороженого рідкого ядра створює абсолютно нову фізичну платформу, яка поєднує високу ефективність, простоту реалізації та широкий спектр потенційних застосувань. Якщо технологію вдасться масштабувати, вона може стати основою для нового покоління фотонних пристроїв, здатних працювати швидше та споживати значно менше енергії, ніж сучасні електронні системи.

Протягом десятків мільйонів років клімат Землі залишався придатним для життя, попри масштабні природні зміни. Нове дослідження показало, що наша планета має своєрідний природний механізм саморегуляції, який підтримував баланс температури завдяки взаємодії океану, рівня моря та вуглецю.Міжнародна група вчених дійшла висновку, що ключову роль у цьому процесі відіграє фосфат — поживна речовина, без якої не можуть існувати морські організми. Саме він виявився відсутньою ланкою, яка допомагає пояснити, як Земля утримувала кліматичну рівновагу протягом останніх 60 мільйонів років. Результати роботи опубліковано в журналі Рrосееdіngs оf thе Nаtіоnаl Асаdеmy оf Sсіеnсеs.

Рівень моря керував кількістю вуглецю в атмосфері

Дослідники встановили, що зміни рівня Світового океану безпосередньо впливали на кількість фосфатів у морській воді.Коли рівень моря був дуже високим, значна частина фосфатів накопичувалася в донних відкладах мілководних шельфів. Через це у відкритому океані бракувало поживних речовин, морські організми розмножувалися повільніше, а менше органічної речовини осідало на дно. У результаті в атмосфері накопичувався вуглекислий газ, що сприяло подальшому потеплінню планети.

Падіння рівня моря запускало природне охолодження

Ситуація кардинально змінювалася, коли рівень моря знижувався. Тоді більше фосфатів потрапляло у відкритий океан, стимулюючи активний розвиток планктону та інших морських організмів. Після їхньої загибелі органічні рештки осідали на морське дно, де поступово перетворювалися на осадові породи.Під час цього процесу значна кількість вуглецю назавжди «консервувалася» під морським дном, а концентрація вуглекислого газу в атмосфері зменшувалася. Це сприяло поступовому охолодженню клімату.

Вчені знайшли оптимальні умови для роботи «термостата»

Аналіз геологічних даних показав, що природний механізм працював найефективніше лише за певних умов.Максимальне накопичення органічного вуглецю відбувалося тоді, коли рівень моря перевищував сучасний приблизно на 10–40 метрів. Саме за такого сценарію в океані формувалися великі ділянки з низьким вмістом кисню, які дозволяли органічним решткам накопичуватися на дні протягом мільйонів років, не руйнуючись повністю. Таким чином атмосфера поступово втрачала частину вуглекислого газу, що допомагало стримувати глобальне потепління.

Чому Земля залишалася придатною для життя

Дослідники пояснюють, що цей природний цикл діяв як своєрідний кліматичний регулятор.Якщо концентрація СО₂ починала зростати й планета нагрівалася, змінювався рівень моря, а разом із ним — доступність фосфатів та швидкість поховання органічного вуглецю. З часом це призводило до поступового зниження концентрації парникових газів і стабілізації температури. Саме така система зворотного зв’язку, ймовірно, допомогла Землі уникнути екстремальних кліматичних сценаріїв протягом останніх десятків мільйонів років.

Нові дані допоможуть точніше прогнозувати зміни клімату

Для дослідження науковці використали геологічні дані за останні 60 мільйонів років, аналіз ізотопів вуглецю, накопичення фосфору в океанічних відкладах і сучасний метод визначення рівня кисню в давніх морях за співвідношенням йоду та кальцію в мікроскопічних морських організмах.Автори роботи вважають, що відкритий механізм дозволить значно точніше моделювати кліматичні процеси минулого та прогнозувати майбутні зміни. Дослідження також демонструє, наскільки тісно пов’язані між собою океани, атмосфера та геологічні процеси, які разом підтримували кліматичну стабільність Землі протягом мільйонів років.

Археологи зробили рідкісне відкриття неподалік знаменитого храму Артеміди в Ефесі (сучасна Туреччина). У давній гробниці віком близько 1200 років дослідники виявили останки двох немовлят, які, ймовірно, були недоношеними близнюками. Особливість знахідки полягає не лише у віці поховання, а й у незвичайному місці, де його облаштували, а також у виявленні рідкісної генетичної особливості в одного з дітей.Дослідження, присвячене цій знахідці, опублікували у науковому журналі Сhіldhооd іn thе Раst. Його авторами стали археологиня Ліллі Забрана з Австрійської академії наук та біоархеологиня Каролін Партіот.

Незвичайна могила на території храму Артеміди

Поховання виявили під час дослідження кам’яної гробниці, яку, ймовірно, створили у VІІІ–ІХ століттях — у період Середньої Візантійської епохи. Проте місце поховання було далеко не типовим.Могила розташовувалася всередині старого каналізаційного тунелю, який раніше був частиною римської споруди. Цей об’єкт належав до комплексу, пов’язаного з одеоном — будівлею для музичних вистав, зведеною ще у І столітті на території священної зони храму Артеміди.Раніше знайдені поховання в Ефесі зазвичай розташовувалися на спеціальних кладовищах за межами храмової території. Саме тому нова знахідка стала несподіваною для дослідників.«Це поховання було здійснене у незвичайному та винятковому місці», — зазначила Ліллі Забрана.На думку вчених, попри нетипове розташування, це не було випадковим захороненням. Навпаки, облаштована кам’яна могила свідчить про бажання родини захистити дітей навіть після смерті.

Двоє недоношених немовлят, які могли бути близнюками

Коли археологи відкрили кам’яну гробницю, вони побачили два маленькі скелети, поховані поруч один із одним. За розміром кісток дослідники встановили, що діти могли народитися приблизно на 33–34 тижні вагітності. Для порівняння, сучасна повна вагітність зазвичай триває близько 39–40 тижнів.Вчені припускають, що немовлята були близнюками через однаковий вік на момент смерті та те, що їх поховали разом у безпосередньому контакті. Однак остаточно підтвердити це можна буде лише після проведення аналізу давньої ДНК.«Підтвердити, чи справді вони були близнюками, дозволять лише майбутні генетичні дослідження», — пояснила Каролін Партіот.

Рідкісна додаткова кістка у одного з дітей

Ще однією унікальною рисою знахідки стала незвичайна кісткова особливість. У одного з немовлят археологи виявили додаткове шийне ребро — рідкісну анатомічну варіацію, яка формується біля основи шиї.Така особливість зустрічається приблизно у 1% людей і зазвичай не створює проблем зі здоров’ям. Проте у немовлят наявність шийного ребра може бути пов’язана з порушеннями розвитку, зокрема змінами у роботі генів Нох, які відповідають за формування частин тіла під час розвитку ембріона.Дослідники зазначили, що раніше не було відомо про жоден археологічний випадок, коли шийне ребро виявляли у ймовірних близнюків.

Чому дітей поховали не на звичайному кладовищі?

Одне з головних питань, яке виникло у вчених, — чому немовлята опинилися саме в цьому місці.Дослідники припускають, що причиною могла бути їхня передчасна смерть. У Візантійський період християнські традиції поховання мали важливе значення, але існували певні відмінності у ставленні до дітей, які померли до хрещення.За словами авторів дослідження, це могло бути своєрідним компромісом між релігійними правилами та місцевими звичаями. Також археологи не знайшли поруч останків матері дітей. Вона могла померти під час пологів, але це неможливо підтвердити. У той час як дитяча, так і материнська смертність були дуже високими.

Поховання, яке розповіло історію родини

Попри незвичайне місце, сама структура могили показує, що дітей не просто позбулися після смерті. Кам’яна гробниця зберегла останки понад тисячу років і свідчить про турботу та повагу.На думку дослідників, ця знахідка відкриває не лише історію двох немовлят, а й розповідає про ставлення давніх людей до втрати дітей. Поховання біля храму Артеміди стало рідкісним свідченням того, що навіть у часи високої дитячої смертності родини прагнули зберегти пам’ять про своїх дітей і забезпечити їм гідне місце у світі мертвих.

У 1898 році археологи досліджували гробницю Па-ді-Імена в некрополі Саккара в Єгипті. Серед численних знахідок вони виявили невеликий дерев’яний артефакт, який згодом отримав назву «птах із Саккари». На перший погляд він нагадував сучасний планер, і саме це породило одну з найвідоміших археологічних загадок ХХ століття. Дехто навіть припустив, що стародавні єгиптяни могли володіти знаннями про аеродинаміку задовго до появи авіації.Однак сучасні наукові дослідження значно змінили погляд на цю знахідку.

Незвичайний артефакт віком понад 2200 років

Після розкопок дерев’яний виріб передали до Єгипетського музею в Каїрі. Артефакт, виготовлений із деревини сикомори, датується приблизно 200 роком до нашої ери.Його характеристики виглядають досить незвично:

розмах крил — близько 18 сантиметрів;вага — приблизно 39 грамів;голова нагадує сокола з характерним дзьобом і очима;крила мають плавну форму, яка звужується до кінців.

Саме через ці особливості багато дослідників порівнювали знахідку з моделлю планера. При цьому на виробі відсутні пір’я, лапи чи декоративне розфарбування, що лише підігрівало інтерес.

Теорія про стародавню авіацію

До кінця 1960-х років артефакт майже не привертав уваги. Ситуація змінилася завдяки єгиптологу та ентузіасту авіамоделювання Халілу Мессіхі.У 1980 році він опублікував дослідження, у якому стверджував, що форма виробу свідчить про знання принципів польоту. На його думку, корпус мав аеродинамічний профіль, а сама конструкція могла бути моделлю літального апарата.Ця гіпотеза швидко стала популярною серед прихильників альтернативної історії. Згодом ентузіасти навіть створили копію «птаха із Саккари» з легкої бальзової деревини. Виявилося, що така модель здатна певний час планерувати, особливо якщо додати горизонтальне хвостове оперення. Саме цей експеримент ще більше зміцнив легенду про можливі авіаційні знання стародавніх єгиптян.

Експерименти поставили під сумнів сенсацію

Однак наступні дослідження дали зовсім інші результати. У 2002 році було створено максимально точну копію оригінального артефакта — без будь-яких додаткових деталей. Випробування показали, що така конструкція практично не здатна до стабільного польоту. Фахівець із планерів Мартін Грегуар після тестів дійшов висновку, що знахідка набагато більше схожа на:

дитячу іграшку;декоративний елемент;або навіть флюгер.

Він зазначив, що артефакт навряд чи може бути доказом існування високих авіаційних технологій у Стародавньому Єгипті.

Комп’ютерне моделювання поставило крапку

Найдетальніше дослідження провели вже у 2023 році із використанням сучасного комп’ютерного моделювання. Інженери проаналізували поведінку моделі у повітряному потоці й отримали однозначний результат:

конструкція має нестабільний баланс;центр ваги розташований невдало;підйомна сила розподілена нерівномірно;під час польоту модель швидко починає неконтрольовано обертатися.

Таким чином дослідники дійшли висновку, що «птах із Саккари» не міг літати як планер, а його форма не підтверджує наявність у стародавніх єгиптян знань сучасної аеродинаміки.

Якщо не літак, то що?

Попри це питання призначення артефакта остаточно не закрите. Існує кілька найбільш імовірних версій:

декоративний флюгер, який встановлювали на човнах;стилізований бумеранг;культовий предмет, пов’язаний із богом Гором;дитяча іграшка.

Жодна з цих гіпотез поки що не має остаточного підтвердження, однак усі вони виглядають значно реалістичніше за припущення про існування стародавніх літаків.

Артефакт, який і досі захоплює дослідників

Історія «птаха із Саккари» демонструє, як одна незвичайна археологічна знахідка може породити десятиліття дискусій. Попри ефектний зовнішній вигляд, сучасна наука не знайшла доказів того, що цей дерев’яний виріб є моделлю літального апарата чи свідченням давніх знань про польоти. Втім, загадковий артефакт і сьогодні залишається одним із найвідоміших предметів Стародавнього Єгипту. Він нагадує, що навіть невелика дерев’яна фігурка може надихати науковців і любителів історії на нові дослідження та відкриття.

Нове дослідження показало, що період відносної стабільності зимового арктичного льодового покриву завершився. Після кількох років, коли темпи скорочення льоду здавалися уповільненими, зими 2025 та 2026 років принесли рекордно низькі показники.За словами вчених, ці результати змінюють уявлення про останні два десятиліття спостережень за Арктикою. Виявилося, що тривала «пауза» у зменшенні площі морського льоду була не ознакою стабілізації кліматичної системи, а лише тимчасовим ефектом природних коливань.Арктичний лід відіграє важливу роль не лише для полярного регіону. Він працює як своєрідний теплоізоляційний щит між відносно теплим океаном і холодною атмосферою. Коли льоду стає менше, океан віддає більше тепла та вологи в повітря, що може впливати на атмосферну циркуляцію, тиск і погодні процеси далеко за межами Арктики.

Десятилітня пауза виявилася тимчасовою

На початку 2020-х років науковці помітили незвичайну тенденцію. Хоча площа арктичного льоду залишалася значно меншою, ніж у 1980-х роках, швидкість його скорочення начебто сповільнилася.Одне з досліджень, опубліковане у 2025 році, навіть показало відсутність статистично значущого зниження площі вересневого льоду після 2005 року. Тоді вчені припустили, що природні зміни океанічних течій та атмосферної циркуляції могли тимчасово приховати довгостроковий вплив глобального потепління.Однак кліматолог Дуо Чан із Саутгемптонського університету вирішив перевірити ці висновки після додавання нових даних за зими 2025 і 2026 років. Результати показали, що уповільнення втрати зимового льоду завершилося.«Короткострокові природні коливання можуть тимчасово приховувати довгострокову кліматичну тенденцію, але додаткові спостереження з часом знову роблять її помітною. Скорочення зимового арктичного льоду не припинилося», — зазначив Чан.

Рекордне падіння площі льоду

Дослідники розділили зимовий період на дві частини: місяці активного утворення льоду в Арктичному океані та період лютого-березня, коли площа льодового покриву зазвичай досягає максимуму.У період між зимами 2024 і 2025 років середня площа льоду під час сезону наростання скоротилася приблизно на 280 тисяч квадратних миль. А в лютому-березні втрати становили близько 360 тисяч квадратних миль — приблизно 5,8% від середнього довгострокового показника.Це стало найбільшим однорічним падінням за майже 50 років супутникових спостережень. Наступна зима не принесла суттєвого відновлення. Льодовий покрив залишався на рекордно низькому рівні, а наприкінці сезону 2026 року показники стали лише трохи кращими, посівши друге місце серед найнижчих за всю історію спостережень.Особливо сильно постраждала Атлантична частина Арктики. У Баренцовому морі останні дві зими площа льоду була близькою до історичних мінімумів. Раніше вчені пов’язували це з надходженням тепліших водних мас із півдня через Атлантичні течії.

Кліматичні моделі підтвердили небезпечну тенденцію

Щоб зрозуміти, чи була зима 2025 року випадковою аномалією, дослідники звернулися до глобальних кліматичних моделей, які використовуються для міжнародних оцінок зміни клімату. Вчені шукали періоди, коли в умовах подібного рівня арктичного потепління відбувалися такі ж різкі втрати зимового льоду.Подібні випадки у моделях існували, але вони були дуже рідкісними. Водночас ці сценарії показали важливу закономірність: після різких падінь площа льоду зазвичай не поверталася до попередніх значень. За словами дослідників, у найближчі роки зимовий арктичний лід, найімовірніше, буде коливатися навколо нового, нижчого рівня, а не відновлюватися до показників початку 2020-х років.

Чому зимовий лід Арктики важливий

Влітку арктичний лід відбиває значну частину сонячного світла назад у космос, допомагаючи охолоджувати планету. Але взимку, коли в регіоні панує полярна ніч, головна функція льоду інша — він утримує тепло океану. Без льодового покриву тепло швидше переходить із води в атмосферу. Це може посилювати випаровування, збільшувати кількість вологи в повітрі та впливати на формування штормів.Дослідження Антарктики 2024 року показало, що в районах значного скорочення зимового льоду втрати тепла океаном в атмосферу могли майже подвоюватися. Хоча Арктика має іншу географічну структуру, вчені очікують подібний напрямок змін.Додаткове тепло в атмосфері не залишається лише на півночі. Воно може впливати на атмосферні потоки та поведінку струменевої течії, яка визначає зимову погоду у Північній Америці, Європі та Азії.

Що чекає на Арктику далі

Нові дані змушують переглянути попередню картину. Скорочення зимового арктичного льоду фактично не припинялося — воно лише було приховане природними коливаннями клімату приблизно протягом десятиліття.Для науковців це означає, що Арктика не перейшла у новий стабільний стан. Навпаки, довгострокова тенденція втрати льоду знову стала очевидною. Наслідки вже помітні. У Баренцовому та Беринговому морях відкриті водні ділянки взимку зберігаються довше, а хвилі досягають узбереж, які раніше більшу частину року були захищені льодом.Тонший зимовий лід також швидше тане навесні, залишаючи Арктику більш вразливою перед літнім сезоном танення. Одне з головних питань, яке дослідники планують вивчити далі, — чи вплине рекордно низький зимовий лід на літню ситуацію, зробивши його ще більш нестійким.За прогнозами кліматичних моделей, у найближчі кілька років арктичний лід може залишатися поблизу нових мінімальних значень. Дослідження опубліковане в науковому журналі Рrосееdіngs оf thе Nаtіоnаl Асаdеmy оf Sсіеnсеs (РNАS).

Міжнародна група дослідників зробила відкриття, яке може змінити уявлення про природу тертя. Виявилося, що світло здатне створювати силу опору навіть тоді, коли між поверхнями немає жодного фізичного контакту. Новий ефект пов’язаний не з механічною взаємодією матеріалів, а з квантовими процесами, які відбуваються на рівні електронів.

Тертя без дотику — як це можливо?

Зазвичай тертя виникає тоді, коли дві поверхні стикаються одна з одною. Саме завдяки цьому явищу автомобільні шини утримують зчеплення з дорогою, працюють гальма, а взуття не ковзає по підлозі.Проте сучасні дослідження дедалі частіше демонструють, що існують і зовсім інші механізми виникнення сили опору. Ще кілька років тому науковці встановили, що між водою та вуглецевими нанотрубками можуть виникати електромагнітні взаємодії, які створюють надзвичайно слабке тертя без участі нерівностей поверхні. Нове дослідження показало ще більш незвичайний ефект.

Світло несподівано сповільнило рух нанотрубок

Команда фізичного хіміка Себастьяна Крусса з Рурського університету в Бохумі (Німеччина) досліджувала поведінку графенових нанотрубок у водному середовищі.Під час експерименту нанотрубки освітлювали світлом різної інтенсивності та спостерігали за швидкістю їхнього руху. Здавалося б, яскравіше світло мало б нагрівати систему, а отже збільшувати швидкість хаотичного руху частинок. Саме так працює дифузія: чим більше теплової енергії, тим швидше рухаються молекули.Однак результати виявилися протилежними. Зі збільшенням інтенсивності освітлення графенові нанотрубки не прискорювалися, а навпаки — рухалися повільніше. Це означало, що виникла додаткова сила, яка гальмувала їхній рух.

Причиною стали екситони

Ключ до відкриття приховувався в особливих властивостях графену — матеріалу, який складається лише з одного шару атомів вуглецю. Попри товщину всього в один атом, графен приблизно у 200 разів міцніший за сталь і майже не має поверхневих нерівностей. Саме тому традиційне механічне тертя тут практично неможливе.Під дією світла електрони в графені переходили у збуджений стан, утворюючи так звані екситони — пари, що складаються зі збудженого електрона та позитивно зарядженої “дірки”, яка залишається після його переходу. Хоча екситони не мають сумарного електричного заряду, вони створюють локальні електричні коливання всередині матеріалу.Саме ці коливання взаємодіяли з молекулами води на межі графену та рідини, передаючи їм імпульс і створюючи новий вид тертя. Чим яскравішим було освітлення, тим більше виникало екситонів, а отже — сильніше проявлявся ефект гальмування.

Вчені підтвердили відкриття експериментально

Для перевірки своєї теорії дослідники використали терагерцову спектроскопію, яка дозволяє спостерігати поведінку електронів у матеріалах. Експерименти показали, що коли утворення екситонів припинялося, загадкове тертя повністю зникало. Це підтвердило, що джерелом сили опору були саме квантові електронні процеси, а не будь-які механічні фактори.

Які перспективи відкриває новий ефект?

Відкриття може стати основою для створення принципово нових технологій керування наночастинками. Науковці припускають, що за допомогою світла можна буде точно регулювати швидкість руху мікроскопічних об’єктів у рідині без будь-якого фізичного впливу.Подібна технологія може знайти застосування у кількох перспективних сферах:

керування нанороботами всередині людського організму;прискорення або уповільнення хімічних реакцій;створення нових методів доставки ліків;розробка високоточних мікромеханічних систем;дослідження важкодоступних середовищ, зокрема глибоководних або біологічних.

Квантове тертя може виявитися значно поширенішим

Автори роботи припускають, що подібний механізм може існувати й в інших матеріалах, де виникають екситони або сильні електронні коливання.Якщо ця гіпотеза підтвердиться, фізика отримає новий клас явищ, що дозволить по-іншому поглянути на взаємодію світла, рідин і наноматеріалів. Дослідження не лише розширює фундаментальні знання про природу тертя, а й відкриває шлях до технологій, у яких рухом нанорозмірних об’єктів можна буде керувати буквально за допомогою світла.

Вчені запропонували нове пояснення походження найпоширеніших метеоритів, які регулярно падають на Землю. Згідно з дослідженням, опублікованим у журналі Sсіеnсе Аdvаnсеs, хондрити можуть бути не просто уламками астероїдів, а залишками невеликих супутників, що утворилися навколо молодих планет понад 4,6 мільярда років тому.Якщо ця гіпотеза підтвердиться, вона суттєво змінить уявлення про формування Сонячної системи та допоможе краще зрозуміти будову астероїдів, які в майбутньому людство може намагатися відхилити від Землі або використовувати для видобутку ресурсів.

Таємниця хондритів, яку не могли розгадати понад століття

Хондрити становлять близько 85% усіх метеоритів, що потрапляють на нашу планету. Їхня головна особливість — наявність великої кількості хондр, маленьких округлих кульок із застиглої породи, які колись були розплавленими.Саме ці структури вже понад сто років залишаються загадкою для науковців. Дослідники не могли пояснити, що саме розплавило космічний пил у холодному космосі та чому хондри виявилися настільки щільно зібраними всередині астероїдів.Попередні роботи показували, що батьківські астероїди сформувалися дуже рано, однак не відповідали на питання, чому майже всі хондрити мають однаковий склад незалежно від місця їхнього походження.

Відповідь могли дати гігантські зіткнення молодих планет

Автори нового дослідження вважають, що ключ до розгадки прихований у ранній історії Сонячної системи, коли молоді планети активно стикалися між собою.За словами планетолога Гела Левісона із Південно-Західного дослідницького інституту (SwRІ), саме ці масштабні зіткнення могли породити величезні кільця уламків навколо планет, що формувалися.Після ударів у космос викидалися розплавлені й тверді фрагменти породи. Частина матеріалу залишалася на орбіті навколо планети, утворюючи диск із уламків, схожий на кільця. Саме в цьому диску краплі розплавленої породи швидко охолоджувалися, перетворюючись на знайомі хондри.

Маленькі супутники стали джерелом майбутніх астероїдів

Згодом хондри та інші уламки почали об’єднуватися у більші тіла. Комп’ютерне моделювання показало, що таким способом могли формуватися невеликі супутники, які оберталися навколо молодих планет.За своїми розмірами та внутрішньою будовою вони дуже нагадують сучасні хондритові астероїди. Дослідники зазначають, що цей процес схожий на формування супутників Марса — Фобоса та Деймоса.

Більшість супутників не пережила хаос ранньої Сонячної системи

У ті часи простір був надзвичайно нестабільним. Молоді планети регулярно зближувалися одна з одною, а їхня гравітація могла буквально виривати супутники з орбіти.Моделювання показало, що від 60 до 95% таких маленьких супутників зрештою залишали свої планети та переходили на самостійні орбіти навколо Сонця. Саме вони, на думку авторів роботи, стали батьківськими тілами хондритових астероїдів.Протягом наступних мільярдів років ці об’єкти неодноразово стикалися між собою в поясі астероїдів, поступово руйнуючись. Частина уламків під дією сонячного випромінювання змінювала орбіту й зрештою потрапляла до внутрішньої частини Сонячної системи, де деякі з них падали на Землю як метеорити.

Чому це відкриття важливе

Нове дослідження має значення не лише для розуміння історії Сонячної системи. Хондритові астероїди є найпоширенішими навколоземними об’єктами. Якщо вони справді є уламками стародавніх супутників, їхня внутрішня структура може суттєво відрізнятися від того, що припускали досі.Це безпосередньо впливає на майбутні місії із планетарного захисту. Ефективність відхилення потенційно небезпечного астероїда залежить від того, наскільки міцним є його внутрішній каркас. Також ці дані можуть бути важливими для майбутнього видобутку корисних копалин на астероїдах.

Остаточну відповідь дадуть нові космічні місії

Автори наголошують, що поки що їхня модель базується на комп’ютерному моделюванні. Вона демонструє, що такий сценарій є фізично можливим і добре пояснює властивості хондритів, однак ще потребує експериментального підтвердження.Перевірити гіпотезу допоможуть зразки, доставлені на Землю з астероїдів Бенну та Рюгу. Їхній аналіз дозволить з’ясувати, чи справді найпоширеніші метеорити є уламками давно втрачених супутників молодих планет.Якщо ця теорія підтвердиться, звичайні на перший погляд метеорити виявляться безцінними свідками епохи, коли формувалися планети земної групи, а кожен хондрит стане своєрідним фрагментом стародавнього світу, який існував понад 4,5 мільярда років тому.