Вчені виявили нову, безпрецедентну геофізичну аномалію глибоко під Бермудськими островами, що кидає виклик звичним уявленням про океанічну кору і може пояснити одну з найтриваліших загадок Північної Атлантики. Загадковість Бермудського трикутника, значною мірою перебільшена, відходить на другий план перед справжньою науковою таємницею. Дослідники, використовуючи записи сейсмічної станції на архіпелазі та аналізуючи віддалені сильні землетруси, виявили шар гірських порід завтовшки 20 кілометрів під океанічною корою, чого ніколи не спостерігалося в жодному іншому подібному шарі у світі. Провідний автор дослідження Вільям Фрейзер, сейсмолог з Carnegie Science, пояснив, що зазвичай під океанічною корою одразу очікується мантія, але під Бермудами виявлено додатковий шар, що лежить у межах тектонічної плити, пише T4. Ця гігантська “структура” може бути ключем до розуміння Бермудської хвилі — аномального підняття океанічного дна на 500 метрів. Класичні острівні ланцюги, як Гаваї, утворюються гарячими точками мантії, і їхні хвилі зазвичай спадають, коли кора віддаляється від гарячої точки. Однак, Бермудські острови, попри 31 мільйон років вулканічної бездіяльності, зберігають свою високу топографію. Відкриття свідчить про те, що під час останнього виверження, ймовірно, мантійна порода була впорскнута в земну кору, де вона застигла, створивши своєрідний «пліт», який підтримує високе положення океанічного дна. Вчені виявили нову, безпрецедентну геофізичну аномалію глибоко під Бермудськими островами, що кидає виклик звичним уявленням про океанічну кору і може пояснити одну з найтриваліших загадок Північної Атлантики. Додаткові дослідження, проведені геологинею Сарою Мацца зі Сміт-коледжу, поглиблюють унікальність цього явища. Вона виявила, що лавові утворення Бермуд мають низький вміст мінералу кремнезему, що вказує на походження з породи з високим вмістом вуглецю. Аналіз ізотопів цинку показав, що цей вуглець походить із глибин мантії, куди він, імовірно, потрапив, коли мільйони років тому утворився суперконтинент Пангея. Ця різниця в складі відрізняє Бермудські острови від тих, що утворилися в результаті гарячих точок у Тихому чи Індійському океанах, і може бути пов’язана з тим, що Атлантика є відносно молодим океаном. Фрейзер та співавтор Джеффрі Парк, професор Єльського університету, використовували сейсмічні дані, щоб отримати зображення Землі на глибині близько 50 кілометрів, виявивши, що цей надзвичайно товстий шар є менш щільним, ніж навколишні породи. Розуміння такого «екстремального» місця, як Бермудські острови, є життєво важливим для геології, оскільки воно дає вченим уявлення про те, які процеси на Землі є нормальними, а які – більш винятковими. Наразі Фрейзер досліджує інші острови у світі, щоб з’ясувати, чи справді Бермуди є абсолютно унікальною геологічною аномалією. Читайте також: Вчена назвала фрукт, вживання якого дає більшу дозу радіації, ніж рік життя на атомній електростанціїThe post В районі Бермудського трикутника виявили нову аномалію first appeared on T4 - сучасні технології та наука.

Багато хто сприймає тривалий авіапереліт, що триває майже цілу добу, як виснажливу подорож, але це ніщо в порівнянні з витривалістю звичайного стрижа. Уявіть, що ви змушені тримати руки розпростертими та залишатися в повітрі протягом десяти місяців поспіль — саме такий час без посадки здатен провести птах-рекордсмен. Хоча валлійський орнітолог Рональд Локлі ще у 1970-х роках висунув гіпотезу про таку можливість, лише у 2016 році дослідники з Лундського університету у Швеції змогли підтвердити цей феноменальний подвиг, пише T4. Для цього команда відстежувала 13 дорослих звичайних стрижів, прикріпивши до них крихітні реєстратори даних, оснащені акселерометрами для запису польотної активності та датчиками освітленості для визначення їхнього місцезнаходження. Деякі птахи перебували під наглядом протягом кількох років під час їхньої міграції зі Швеції на південь Сахари і назад. Результати підтвердили давні підозри: стрижі звичайні проводять абсолютну більшість свого життя у повітрі. Відстежувані птахи приземлялися лише на два місяці на рік, коли осідали для розмноження. Протягом решти десяти місяців, що припадали на міграцію, вони проводили у польоті понад 99,5 відсотка часу, а троє птахів взагалі залишалися в повітрі протягом усіх 10 місяців. Це особливо вражаюче досягнення, якщо врахувати, що це відносно невеликі істоти, вагою лише близько 40 грамів. Уявіть, що ви змушені тримати руки розпростертими та залишатися в повітрі протягом десяти місяців поспіль — саме такий час без посадки здатен провести стрижень. Автор фото: Derek Keats. Вчені припускають, що різниця в поведінці між птахами, які приземлялися на короткі періоди, і тими, що залишалися в повітрі, може бути пов’язана зі станом їхнього пір’я. Ті птахи, що літали безперервно, линяли та відрощували нове махове пір’я, тоді як ті, що приземлялися, цього не робили. Автор дослідження Андерс Хеденстрем пояснив, що линяння може свідчити про невеликі відмінності у загальному фізичному стані птахів або їхньому зараженні паразитами, що пояснює варіативність індивідуальної поведінки. Ключ до такого неймовірного досягнення полягає в тому, як стрижі звичайні пристосувалися до мінімізації витрат енергії під час тривалих польотів. Хеденстрем зазначив, що вони еволюціонували до надзвичайно ефективних літунів, маючи обтічні форми тіла та довгі й вузькі крила, що дозволяє їм створювати підіймальну силу з низькими енергетичними витратами. Це дозволяє їм витрачати менше енергії, хоча вони можуть швидко піднятися, щоб вловити комах, які також знаходяться в повітрі. Хоча вони перекушують у польоті, питання про те, як стрижі керують сном і відновлюють сили під час такого тривалого польоту, залишається не до кінця зрозумілим. Вчені припускають, що вони можуть, подібно до фрегатів, спати під час планування. Щодня, на світанку та в сутінках, стриж звичайний піднімається на висоту близько двох-трьох кілометрів, і, можливо, він використовує цей спад для сну під час планування. Однак, у чому дослідники впевнені, так це в тому, що безперервний політ протягом десяти місяців є надзвичайним біологічним подвигом, що заслуговує на глибоке захоплення. Читайте також: Чому найглибшу діру на Землі поспіхом запечатали: що виявили вчені перед тим, як її закрилиThe post Скільки місяців птахи можуть літати без посадки: відповідь дивує first appeared on T4 - сучасні технології та наука.

Багато хто сприймає тривалий авіапереліт, що триває майже цілу добу, як виснажливу подорож, але це ніщо в порівнянні з витривалістю звичайного стрижа. Уявіть, що ви змушені тримати руки розпростертими та залишатися в повітрі протягом десяти місяців поспіль — саме такий час без посадки здатен провести птах-рекордсмен. Хоча валлійський орнітолог Рональд Локлі ще у 1970-х роках висунув гіпотезу про таку можливість, лише у 2016 році дослідники з Лундського університету у Швеції змогли підтвердити цей феноменальний подвиг, пише T4. Для цього команда відстежувала 13 дорослих звичайних стрижів, прикріпивши до них крихітні реєстратори даних, оснащені акселерометрами для запису польотної активності та датчиками освітленості для визначення їхнього місцезнаходження. Деякі птахи перебували під наглядом протягом кількох років під час їхньої міграції зі Швеції на південь Сахари і назад. Результати підтвердили давні підозри: стрижі звичайні проводять абсолютну більшість свого життя у повітрі. Відстежувані птахи приземлялися лише на два місяці на рік, коли осідали для розмноження. Протягом решти десяти місяців, що припадали на міграцію, вони проводили у польоті понад 99,5 відсотка часу, а троє птахів взагалі залишалися в повітрі протягом усіх 10 місяців. Це особливо вражаюче досягнення, якщо врахувати, що це відносно невеликі істоти, вагою лише близько 40 грамів. Уявіть, що ви змушені тримати руки розпростертими та залишатися в повітрі протягом десяти місяців поспіль — саме такий час без посадки здатен провести стрижень. Автор фото: Derek Keats. Вчені припускають, що різниця в поведінці між птахами, які приземлялися на короткі періоди, і тими, що залишалися в повітрі, може бути пов’язана зі станом їхнього пір’я. Ті птахи, що літали безперервно, линяли та відрощували нове махове пір’я, тоді як ті, що приземлялися, цього не робили. Автор дослідження Андерс Хеденстрем пояснив, що линяння може свідчити про невеликі відмінності у загальному фізичному стані птахів або їхньому зараженні паразитами, що пояснює варіативність індивідуальної поведінки. Ключ до такого неймовірного досягнення полягає в тому, як стрижі звичайні пристосувалися до мінімізації витрат енергії під час тривалих польотів. Хеденстрем зазначив, що вони еволюціонували до надзвичайно ефективних літунів, маючи обтічні форми тіла та довгі й вузькі крила, що дозволяє їм створювати підіймальну силу з низькими енергетичними витратами. Це дозволяє їм витрачати менше енергії, хоча вони можуть швидко піднятися, щоб вловити комах, які також знаходяться в повітрі. Хоча вони перекушують у польоті, питання про те, як стрижі керують сном і відновлюють сили під час такого тривалого польоту, залишається не до кінця зрозумілим. Вчені припускають, що вони можуть, подібно до фрегатів, спати під час планування. Щодня, на світанку та в сутінках, стриж звичайний піднімається на висоту близько двох-трьох кілометрів, і, можливо, він використовує цей спад для сну під час планування. Однак, у чому дослідники впевнені, так це в тому, що безперервний політ протягом десяти місяців є надзвичайним біологічним подвигом, що заслуговує на глибоке захоплення. Читайте також: Чому найглибшу діру на Землі поспіхом запечатали: що виявили вчені перед тим, як її закрилиThe post Скільки місяців птахи можуть літати без посадки: відповідь дивує first appeared on T4 - сучасні технології та наука.

Досліджуючи ледь помітні спотворення форм галактик на величезній ділянці неба, вчені змогли зазирнути в приховану структуру Всесвіту. У стандартній картині Всесвіту майже все приховане від безпосереднього спостереження. Близько 95 відсотків космосу складають темна матерія та темна енергія — субстанції, які неможливо побачити напряму і які досі залишаються не до кінця зрозумілими. Попри це, вони відіграють ключову роль у формуванні Всесвіту: темна матерія впливає на утворення галактик завдяки гравітації, а темна енергія змушує розширення простору прискорюватися. Вчені вивчають ці невидимі компоненти, відстежуючи їхній вплив на видимі об’єкти. Саме таким підходом скористалися дослідники з Університету Чикаго, які проаналізували ці ефекти на новій, раніше не дослідженій ділянці неба. Картографування темного Всесвіту У період з 2013 по 2019 роки Огляд темної енергії (Dark Energy Survey, DES) збирав спостереження за допомогою камери Dark Energy Camera (DECam), встановленої на 4-метровому телескопі Бланко в Міжамериканській обсерваторії Серро-Тололо в Чилі. Використовуючи цей інструмент, науковці з високою точністю виміряли форми понад 150 мільйонів галактик, розташованих на площі близько 5 000 квадратних градусів — приблизно восьмої частини всього неба. Ця детальна карта допомагає краще зрозуміти розподіл матерії у Всесвіті та поведінку темної енергії. Дані DES також відіграли важливу роль у вивченні нещодавніх питань, пов’язаних із провідною космологічною моделлю — моделлю ΛCDM (лямбда-CDM). Деякі вимірювання ближнього Всесвіту, отримані з оглядів галактик на кшталт DES, виявляються дещо відмінними від даних про ранній Всесвіт, які походять із космічного мікрохвильового фону (CMB) — реліктового випромінювання після Великого вибуху. Окрім основної програми спостережень, DECam також робила знімки великих ділянок за межами офіційних кордонів DES. У новій серії досліджень, опублікованих у Open Journal of Astrophysics, вчені з Університету Чикаго використали ці додаткові дані, майже подвоївши кількість галактик із точно виміряними формами. Розширений набір даних охоплює тисячі квадратних градусів за межами початкової зони DES. Хоча ці спостереження спочатку не планувалися для досліджень слабкого гравітаційного лінзування, команда показала, що їх можна використати для незалежної перевірки розбіжностей у межах моделі ΛCDM. Спотворення і відстань Гравітаційне лінзування — викривлення світла масивними об’єктами — є ключовим методом для визначення кількості матерії та її розподілу у Всесвіті, а також для вивчення взаємодії темної матерії, звичайної матерії та темної енергії, пояснив Чіхвей Чан, доцент кафедри астрономії та астрофізики й керівник проєкту DECADE зі слабкого гравітаційного лінзування. У разі слабкого лінзування форма галактик, які ми спостерігаємо із Землі, здається трохи спотвореною, оскільки їхнє світло проходить крізь і повз матерію Всесвіту. Цей ефект настільки слабкий, що для його виявлення потрібен статистичний аналіз. «Вимірювання слабкого лінзування найкраще підходять для дослідження “грудкуватості” матерії», — зазначив Дхаяя Анбаджагане, аспірант з астрономії та астрофізики і провідний аналітик проєкту DECADE. — «Кількісна оцінка цієї грудкуватості проливає світло на походження й еволюцію таких структур, як галактики та їхні скупчення. Це приблизно схоже на аналіз розподілу людей у регіоні, щоб зрозуміти рельєф місцевості або вік і розташування міст». У межах проєкту команда виміряла форми понад 100 мільйонів галактик. Також було визначено їхні відстані шляхом вимірювання червоного зміщення — зсуву світла галактики до червоної частини спектра, що вказує на швидкість її віддалення. На основі цього обчислюється відстань до галактики. Використовуючи ці дані, дослідники підігнали модель ΛCDM до спостережень. Це загальноприйнята стандартна модель космології, яка включає компоненти темної енергії, темної матерії, звичайної матерії, нейтрино та випромінювання. «Це добре перевірена модель, яка витримала численні перевірки протягом останніх десятиліть, і наші дані доповнюють цю історію», — зазначив Чан. Дослідження DECADE показало, що зростання структур у Всесвіті узгоджується з передбаченнями моделі ΛCDM, підтверджуючи результати попередніх вимірювань слабкого лінзування. «Крім того, порівнюючи наші обмеження з тими, що отримані з CMB раннього Всесвіту, ми також бачимо хорошу відповідність», — додав Чан. — «Це питання було предметом дискусій протягом останніх п’яти років, і наші нові результати свідчать про відсутність напруження між даними слабкого лінзування та CMB». «Ми також змогли об’єднати вимірювання лінзування DECADE з даними DES, отримавши аналіз, що використовує найбільшу на сьогодні кількість галактик — 270 мільйонів — і охоплює найширшу ділянку неба, 13 000 квадратних градусів», — сказав Анбаджагане. — «Завдяки такому обсягу даних ми можемо дозволити собі дуже консервативні підходи до аналізу і все одно досягати достатньої точності для змістовних порівнянь із CMB». «Нетрадиційний огляд слабкого лінзування» Проєкт DECADE незалежно перевіряє узгодженість між даними CMB і слабкого лінзування на зовсім іншій, але за розмірами подібній до DES ділянці неба. Проте на початку проєкту не було очевидно, що набір даних DECADE буде достатньо якісним для космологічного аналізу, зазначив Алекс Дрліца-Вагнер, науковець Fermilab і доцент Університету Чикаго, який керував спостережною кампанією. «Ми показали, що він справді може дати надійні результати», — сказав він. «Одним із унікальних результатів цієї роботи стали наші підходи до якості зображень», — додав Анбаджагане. Зазвичай огляди, спеціально орієнтовані на слабке лінзування, роблять сотні тисяч знімків протягом багатьох років, але значну їх частину відкидають через невідповідність критеріям якості. «Проєкт DECADE унікальний тим, що повторно використовує архівні дані — зображення, зняті для найрізноманітніших наукових цілей, — і застосовує значно м’якші критерії якості. Наше дослідження показує, що надійний аналіз лінзування можливий і без спеціалізованих кампаній зі зйомки». Це може змінити підхід до майбутніх досліджень лінзування, зокрема в межах огляду Vera C. Rubin Legacy Survey of Space and Time (Rubin LSST), дозволивши використовувати більше знімків і підвищити точність космологічних вимірювань. Значною мірою успіх DECADE у використанні архівних даних став можливим завдяки ретельному аналізу зображень, який очолював аспірант з фізики Чін Ї Тан. Підсумковий каталог, об’єднаний із даними DES, охоплює близько третини неба (13 000 квадратних градусів) і містить інформацію про 270 мільйонів галактик. Цей каталог був оприлюднений для наукової спільноти восени й уже викликав значний інтерес серед космологів та астрономів. Зокрема, зображення використовуються для дослідження карликових галактик і побудови карт розподілу маси у Всесвіті. «Ми активно працюємо над застосуванням інших методів аналізу до наших даних разом із фахівцями з Інституту космологічної фізики Кавлі», — зазначив Анбаджагане. До виконання аналізу DECADE об’єднали зусилля науковці з Університету Чикаго, Fermilab та NCSA при Університеті Іллінойсу, а також дослідники з Аргоннської національної лабораторії, Університету Вісконсину в Медісоні та багатьох інших установ у світі. «Було справді особливо мати всі ці різні компоненти поруч», — підсумував Чан. — «Це дало змогу вчитися одне в одного й привело до несподіваного, але чудового результату».

Поступіться, Бермудський трикутнику: найновіша загадка Північної Атлантики прихована під цим таємничим архіпелагом. Вчені виявили дивний шар гірських порід завтовшки 12,4 милі (20 кілометрів) під океанічною корою під Бермудськими островами. Такої товщини подібного шару не спостерігали більше ніде у світі. «Зазвичай під океанічною корою одразу очікують побачити мантію, — пояснив провідний автор дослідження Вільям Фрейзер, сейсмолог з Carnegie Science у Вашингтоні. — Але під Бермудою існує ще один шар, розташований під корою всередині тектонічної плити, на якій лежить архіпелаг». Хоча походження цього шару досі остаточно не з’ясоване, він може пояснити давню загадку Бермуд, розповів Фрейзер виданню Live Science. Острови розташовані на океанічному піднятті — ділянці, де океанічна кора піднята вище за навколишні області. Водночас немає жодних ознак активного вулканізму, який би підтримував це підняття: останнє відоме виверження на Бермуді сталося 31 мільйон років тому. Виявлення нової гігантської «структури» свідчить про те, що під час останнього виверження мантійна порода могла бути втиснута в кору й там застигнути, утворивши своєрідний «пліт», який підіймає океанське дно приблизно на 1 640 футів (500 метрів). Бермуди давно мають репутацію загадкового місця, значною мірою через Бермудський трикутник — область між архіпелагом, Флоридою та Пуерто-Рико, де нібито зникла незвично велика кількість кораблів і літаків (хоча ця репутація значною мірою перебільшена). Проте справжньою загадкою залишається саме існування океанічного підняття під Бермудою. Острівні ланцюги, такі як Гаваї, зазвичай пов’язують із мантійними гарячими точками — місцями, де з глибин мантії підіймається гарячий матеріал, викликаючи вулканічну активність. Там, де гаряча точка контактує з корою, океанське дно часто піднімається. Але коли тектонічні плити зміщуються й кора віддаляється від гарячої точки, це підняття зазвичай зникає. На відміну від цього, бермудське підняття не зникло, попри 31 мільйон років відсутності вулканічної активності, зазначив Фрейзер. Існують різні гіпотези щодо процесів у мантії під островами, але на поверхні жодних вивержень не відбувається. Фрейзер та співавтор дослідження Джеффрі Парк, професор наук про Землю і планетології Єльського університету, використали записи сейсмічної станції на Бермуді, яка фіксувала потужні землетруси з усього світу. Це дозволило «побачити» структуру Землі на глибину приблизно 31 милі (50 км) під архіпелагом. Вчені проаналізували місця, де сейсмічні хвилі різко змінювали свої властивості, і саме так виявили надзвичайно товстий шар порід, менш щільний за навколишні. Результати дослідження були опубліковані 28 листопада в журналі Geophysical Research Letters. «Під Бермудою досі залишається матеріал, що зберігся з часів активного вулканізму, і він, ймовірно, допомагає утримувати цей регіон як область підвищеного рельєфу в Атлантичному океані», — зазначила геологиня Сара Мацца зі Сміт-коледжу в Массачусетсі, яка не брала участі в дослідженні. Власні дослідження Мацца, присвячені вулканічній історії Бермуд, показали, що місцеві лави мають низький вміст кремнезему — ознаку походження з порід, багатих на вуглець. Аналіз ізотопів цинку в зразках із Бермуд, опублікований у вересні в журналі Geology, свідчить, що цей вуглець походить із глибин мантії. Ймовірно, він був занурений туди під час формування суперконтиненту Пангея між 900 і 300 мільйонами років тому. Це відрізняє Бермуди від островів, утворених гарячими точками в Тихому чи Індійському океанах. За словами Мацца, така різниця може пояснюватися тим, що Атлантичний океан, який утворився після розпаду Пангеї, є відносно молодим порівняно з Тихим і Індійським океанами, що існували на її краях. «Те, що ми знаходимося в регіоні, який колись був серцем останнього суперконтиненту, на мою думку, є важливою частиною пояснення цієї унікальності», — сказала вона. Фрейзер нині досліджує інші острови світу, щоб з’ясувати, чи існують подібні шари під ними, чи ж Бермуди справді є унікальним випадком. «Розуміння таких місць, як Бермуди — екстремальних у своєму роді, — важливе для розуміння менш екстремальних регіонів, — підсумував Фрейзер. — Це допомагає відрізнити звичайні процеси, що відбуваються на Землі, від по-справжньому виняткових».

Тепло під контролем: як вчені навчилися «збільшувати» об’єкти для тепловізорів Тепло — одна з найскладніших речей для керування. На відміну від світла чи звуку, його не можна легко сфокусувати, відбити або «сховати» лінзами чи екранами. Воно повільно розтікається в усі боки, розмиваючи температурні межі. Саме тому теплові сліди об’єктів так важко маскувати або, навпаки, змінювати. Довгий час інженери покладалися лише на грубу ізоляцію, масивні радіатори або великі пасивні конструкції. Але нове наукове дослідження показало: теплову «картинку» можна обманути набагато витонченішим способом. Маленький об’єкт, великий тепловий слід Вчені створили пристрій, який змушує невеликий об’єкт поводитися так, ніби він у дев’ять разів більший — принаймні з точки зору поширення тепла. Фізичні розміри при цьому не змінюються. Секрет у тому, що система активно додає і відводить тепло вздовж спеціально розрахованої межі навколо об’єкта. Через це тепло «обтікає» його так, ніби перед ним значно більша перешкода. У результаті компактний предмет залишає тепловий відбиток, який відповідає габаритам у багато разів більшої структури. Цей ефект дослідники назвали тепловим надрозсіюванням (thermal superscattering). Чому тепло так важко «перехитрити» Існує ціла галузь науки — термотика, яка вивчає керування тепловими потоками за допомогою спеціальних матеріалів. Її більш просунута частина, трансформаційна термотика, дозволяє математично «переписати» шляхи, якими рухається тепло. Ідея проста: не змінювати сам об’єкт, а змусити тепло поводитися навколо нього так, ніби об’єкт має іншу форму або розмір. Проблема виникає, коли потрібно зробити маленький об’єкт «великим». Теорія вимагає матеріалів з негативною теплопровідністю — таких, що змушують тепло йти від холодного до гарячого. А це вже пряме порушення законів термодинаміки. Саме через це теплове надрозсіювання роками залишалося лише на папері. Активна межа замість «неможливих» матеріалів У новій роботі вчені пішли іншим шляхом. Вони відмовилися від ідеї пасивної оболонки й використали активну теплову метаповерхню. Простіше кажучи, це межа з керованих нагрівальних і охолоджувальних елементів. Замість неіснуючого матеріалу з «мінусовою» теплопровідністю система використовує мікроскопічні теплові насоси. Вони локально додають або забирають тепло, точно імітуючи ефект, який теорія вимагала від неможливого матеріалу. Оскільки ці елементи споживають електроенергію, фізичні закони не порушуються. Як це перевірили на практиці Для експерименту дослідники взяли мідну пластину з постійним температурним градієнтом. У центрі розмістили маленький теплоізольований диск радіусом лише 10 мм. Навколо нього, на відстані 30 мм, встановили кільце з 10 термоелектричних модулів, здатних як нагрівати, так і охолоджувати. Коли система виходила на стабільний режим, її знімали тепловізором. Для порівняння вчені дослідили чотири варіанти: однорідну мідну пластину, маленький ізольований диск без активної системи, великий ізольований диск радіусом 90 мм, маленький диск з активним кільцем. Результат виявився вражаючим: теплове поле в останньому випадку майже повністю збігалося з полем від великого об’єкта. Маленький диск «прикидався» у дев’ять разів більшим. Для чого це може знадобитися Це відкриття серйозно розширює можливості керування теплом. У перспективі така технологія може: змінювати теплові сигнатури для інфрачервоного камуфляжу, допомагати ефективніше відводити або перерозподіляти тепло в компактній електроніці, керувати тепловими потоками в енергетичних системах і теплових колекторах. Надалі дослідники планують підвищити ефективність системи, працювати зі складнішими формами та розширити підхід на інші теплові режими. Дослідження опубліковане в журналі Advanced Science і може стати основою для нового покоління «розумних» теплових технологій.

Команда науковців запропонувала нову концепцію — Radiolytic Habitable Zone (RHZ). Це області в надрах Марса, Європи й Енцелада, де галактичні космічні промені створюють достатньо хімічної енергії, щоб підтримувати мікробне життя. Моделювання показало: радіоліз може бути реальним джерелом енергії навіть там, де повна темрява та екстремальні умови. Нова модель: життя без світла, тепла і навіть газових джерел У роботі, опублікованій в International Journal of Astrobiology, науковці проаналізували, як галактичні космічні промені (GCR) взаємодіють із поверхнями Марса, Європи та Енцелада. Коли заряджені частинки проникають у ґрунт чи лід, вони ініціюють радіоліз — розщеплення молекул води та утворення реактивних частинок, включно зі солватованими електронами. Саме ці електрони можуть виконувати роль «палива» для мікробів — подібно до того, як земні бактерії в глибоких шахтах живляться продуктами радіоактивного розпаду. Radiolytic Habitable Zone: де життя отримує енергію від космічних променів Автори моделювали процеси за допомогою пакету GEANT4 і вперше окреслили потенційні зони, де енергії радіолізу достатньо для метаболізму мікроорганізмів. Ключові висновки: Енцелад показав найвищий потенціал для утримання біомаси. Марс посів друге місце завдяки проникності GCR у породи. Європа теж має сприятливі зони, але енергетично бідніші. У цих умовах радіоліз може забезпечувати десятки мільйонів молекул АТФ на грам матеріалу щосекунди — цього достатньо для рівня метаболізму, подібного до екстремофільних бактерій. Паралель із земним життям На Землі існує вид Desulforudis audaxviator — мікроорганізм, який живе на глибині майже 3 км і використовує хімічну енергію, створену радіолізом води. Саме він став «моделлю» для розуміння можливих екосистем на інших тілах Сонячної системи. Що це означає для пошуку життя? Дослідники вважають, що місії наступного покоління мають: досліджувати мілкий підповерхневий шар, де очікується пік радіолізу; вимірювати потоки електронів та хімічний склад; шукати сліди органіки, утвореної під впливом радіації. Енцелад і Європа вже стоять у черзі на орбітальні й посадкові апарати. Для Марса перспективними є райони полярних льодових шапок.

Космічний вибух, зафіксований цього літа, тривав кілька днів поспіль і став найдовшим та водночас найдивнішим гамма-спалахом з усіх, які будь-коли спостерігали астрономи. Гамма-спалахи вважаються найпотужнішими вибухами у Всесвіті. Зазвичай вони тривають лише секунди або хвилини й виникають під час колапсу масивних зір або зіткнення надщільних «мертвих» зір — нейтронних. Однак цей конкретний випадок, що отримав позначення GRB 250702B, повністю зруйнував звичні уявлення. Вибух уперше зафіксували 2 липня супутники, зокрема телескопи NASA Fermi та Swift, а також прилади на інших космічних апаратах. Жодна обсерваторія не змогла простежити подію від початку до кінця, тож ученим довелося об’єднати дані з різних джерел, щоб відтворити повну картину спалаху. Дослідники припускають, що цей рекордно тривалий вибух може вказувати на зовсім новий механізм того, як чорні діри знищують зорі — процес, не описаний чинними теоріями. Саме це робить GRB 250702B унікальним явищем. «Це безперечно спалах, аналогів якому ми не бачили за останні 50 років», — зазначила у заяві Елайза Найтс, дослідниця NASA з Університету Джорджа Вашингтона. Подальші спостереження показали, що джерело спалаху розташоване в галактиці приблизно за 8 мільярдів світлових років від Землі — отже, вибух стався задовго до появи нашої планети. Знімки з космічного телескопа Джеймса Вебба та інших обсерваторій зафіксували випромінювання, яке пробивалося крізь щільні шари космічного пилу, відкривши рідкісну можливість детально вивчити галактику-господаря. І це справді галактика, хоч і доволі дивна, каже Ендрю Леван, професор астрофізики з Університету Радбауда (Нідерланди), який очолював дослідження за допомогою телескопа «Габбл». За його словами, це або дві галактики, що зливаються, або одна надмасивна галактика з темною пиловою смугою, яка розтинає її центр. За оцінками вчених, під час вибуху вивільнилася енергія, еквівалентна світінню тисячі Сонць протягом 10 мільярдів років, сконцентрована всього в кількох днях. Початковий імпульс енергії тривав щонайменше сім годин, що більш ніж удвічі перевищує попередній рекорд для гамма-спалахів. «Роздільна здатність телескопа Вебба просто неймовірна, — зазначила у заяві Хуей Сірс, дослідниця з Університету Ратґерса, яка керувала частиною спостережень. — Ми настільки чітко бачимо, як спалах світиться крізь пилову смугу, що перетинає галактику». Більшість учених сходяться на думці, що затяжний спалах виник у момент, коли чорна діра поглинула зорю. Водночас не відкидаються ще два сценарії. За одним із них, чорна діра середньої маси — у тисячі разів важча за Сонце — розірвала «блукаючу» зорю, розтягнувши й зруйнувавши її гравітацією перед поглинанням. Інша версія передбачає меншу чорну діру, що оберталася поруч із зоряним компаньйоном. З часом вона відтягувала газ із цієї зорі, а зрештою врізалася в неї та швидко поглинула. В обох випадках зіркова речовина утворювала навколо чорної діри перегрітий акреційний диск. Падаючи всередину, матерія запускала вузькі струмені енергії, спрямовані майже зі швидкістю світла, — саме вони й стали джерелом гамма-випромінювання, зафіксованого із Землі. Подія зламала й інші усталені правила. Рентгенівське випромінювання з’явилося за добу до основного спалаху й продовжувало фіксуватися ще два дні після нього — такого раніше ніколи не спостерігали у випадку гамма-спалахів. Крім того, астрономи не виявили характерної наднової, яка зазвичай залишається після вибуху масивної зорі. Усі ці дивні особливості підсилюють припущення, що вчені стали свідками нового типу космічного вибуху. Однак, щоб остаточно розгадати цю загадку, необхідно зафіксувати ще більше подібних подій.

Глибоко всередині Землі дослідники бачать ознаки того, що тверде внутрішнє ядро може бути впорядковане у кілька хімічних шарів. Експерименти з високим тиском на сплавах заліза, стиснених на синхротроні PETRA III у Німеччині, відтворюють загадкові відмінності у швидкості поширення сейсмічних хвиль, зафіксовані по всьому світу. Дослідження очолила професорка Кармен Санчес-Вальє, яка у Мюнстерському університеті вивчає хімію глибин планет. Внутрішнє ядро Землі розташоване приблизно за 3 200 миль під нашими ногами. Це тверда металева куля, оточена рідким залізом. Стискальні сейсмічні хвилі, відомі як P-хвилі, поширюються приблизно на 3–4 відсотки швидше вздовж полярних напрямків, ніж екваторіальних. Науковці називають цей ефект сейсмічною анізотропією — напрямною різницею швидкостей хвиль залежно від того, в якому напрямку вони проходять крізь тверде металеве середовище. Як науковці моделюють внутрішнє ядро Щоб перевірити цю можливість, команда створила крихітні зразки заліза з домішками невеликих кількостей кремнію та вуглецю, імітуючи сплави внутрішнього ядра. Ймовірно, ці легші елементи співіснують із залізом у ядрі, адже чисте залізо зробило б Землю надто щільною. Попередні комп’ютерні моделі та експерименти з високим тиском показували, що ці елементи змінюють поведінку заліза, однак реалістичні суміші для внутрішнього ядра раніше не тестувалися. Нові зразки звужують цю прогалину, оскільки їхній склад наближений до значень, передбачених геофізичними дослідженнями для найглибших шарів планети. Імітація тиску внутрішнього ядра Сплави помістили у пристрій, відомий як комірка з алмазними ковадлами — прес, що стискає зразки між двома протилежно розташованими алмазами. Така установка створює тиск у мільйони разів більший за атмосферний, подібний до умов поблизу внутрішнього ядра Землі. Після цього зразки нагріли приблизно до 820 градусів Цельсія (близько 1 500 °F), щоб сприяти їх деформації. На пучковій лінії PETRA III в Гамбурзі зосереджені рентгенівські промені досліджували зразки під час стискання та нагрівання. Підказки з кристалічних структур У процесі деформації мікроскопічні кристали в сплавах почали орієнтуватися у переважних напрямках, утворюючи так звану орієнтацію ґратки — тонкий візерунок узгоджених кристалічних напрямків. Команда використала радіальну рентгенівську дифракцію — метод, що фіксує, як кристалічні площини перебудовуються навколо осі стискання, — щоб розшифрувати цю орієнтацію. З дифракційних зображень дослідники визначили, наскільки легко сплав деформується, та кількісно оцінили межу текучості — напруження, за якого метал починає пластично плинути. «Нам вдалося розшифрувати орієнтацію ґратки за допомогою рентгенівської дифракції, перпендикулярної до осі стискання», — зазначив доктор Ефім Колесников, перший автор дослідження. Як текстура впливає на хвилі Знаючи, як кристали вирівнюються під тиском, дослідники змоделювали поширення звукових хвиль у сплаві за таких умов. Вони розрахували швидкість стискальних хвиль у різних напрямках і порівняли ці значення з попередніми вимірюваннями для чистого заліза за аналогічних екстремальних умов. Сплав із кремнієм та вуглецем продемонстрував більший контраст між напрямками, тобто сильнішу сейсмічну анізотропію, ніж чисте залізо. Це означає, що навіть помірні кількості легких елементів можуть суттєво змінювати те, як внутрішнє ядро спрямовує сейсмічні хвилі з часом. Хімічні шари внутрішнього ядра Внутрішнє ядро Землі, ймовірно, не є хімічно однорідним: легші елементи можуть бути більш поширеними ближче до його верхньої частини, тоді як глибші зони переважно складаються із заліза. Використовуючи дані про деформацію, команда дослідила, як поступове зростання вмісту заліза з глибиною впливає на швидкість хвиль у різних напрямках. Результати показали, що така шаруватість здатна відтворити спостережувану різницю між зовнішніми та внутрішніми частинами анізотропії ядра. У цій моделі внутрішнє ядро складається з вкладених оболонок із трохи різним хімічним складом — своєрідної «цибулинної» структури. Наслідки такої шаруватості Хімічно шарувате внутрішнє ядро свідчило б про те, що тверде металеве ядро формувалося не миттєво, а еволюціонувало протягом мільярдів років. Зони, багатші на кремній і вуглець поблизу верхніх шарів, можуть зберігати сліди ранніх етапів кристалізації, тоді як глибші області відображають більш пізній ріст. Така шаруватість також може відображати спосіб, у який тепло виходить із рідкого зовнішнього ядра, нерівномірно передаючи енергію у мантію протягом тривалих проміжків часу. Ці теплові процеси впливають на швидкість охолодження ядра та на те, як довго воно здатне підтримувати глобальне магнітне поле планети. Регіони внутрішнього ядра Сейсмологи вже багато років дискутують про те, чи має внутрішнє ядро окремі області, зокрема про існування «найвнутрішнішого» ядра та про півкульні відмінності. Попередні дослідження показали, що P-хвилі поширюються приблизно на три відсотки швидше вздовж осі обертання Землі, що свідчить про певний масштабний порядок у металі. Деякі команди пояснювали це вирівнюванням кристалів заліза, інші ж пропонували хімічні відмінності, часткове плавлення або різний розмір зерен. Нові експерименти посилюють ідею хімічної шаруватості, пов’язуючи конкретні властивості сплавів із реалістичними моделями анізотропії, не відкидаючи при цьому інших структурних особливостей. Попереду ще багато питань Попри досягнутий прогрес, експерименти охоплюють лише одну суміш заліза, кремнію та вуглецю, тоді як реальне внутрішнє ядро, ймовірно, містить і інші елементи. Подальші дослідження мають перевірити, як кисень, водень і сірка впливають на кристалічну структуру та швидкість поширення хвиль за подібних екстремальних умов. Сейсмологи також продовжують уточнювати глобальні каталоги землетрусів, шукаючи тонкі зміни в шляхах хвиль, які могли б перевірити нові прогнози шаруватої будови ядра. «Існувало кілька гіпотез щодо походження цієї анізотропії», — зазначила професорка Санчес-Вальє. — «Тепер, з новими результатами, ідея хімічно шаруватого внутрішнього ядра набуває нового значення».

Пояснення просторових відбиттів — чи то світла, чи звуку — досить інтуїтивні. Електромагнітне випромінювання у вигляді світла або звукових хвиль відповідно вдаряється об дзеркало чи стіну й змінює напрямок руху. Саме тому наші очі бачать відображення, а вуха — луну початкового сигналу. Однак уже понад 50 років учені теоретизують про існування в квантовій механіці іншого типу відбиття, відомого як часове відбиття. Цей термін може викликати асоціації з ядерним DeLorean або певною поліцейською будкою (яка всередині більша, ніж зовні), але насправді науковці мають на увазі дещо інше. Часові відбиття виникають тоді, коли все середовище, яким поширюється електромагнітна хвиля, раптово змінює свої властивості. У результаті частина хвилі розвертається у зворотному напрямку, а її частота перетворюється на іншу. Оскільки часові відбиття потребують рівномірних змін у всьому електромагнітному полі, вчені вважали, що для їхнього спостереження знадобиться надто багато енергії. Проте дослідники з Advanced Science Research Center при CUNY Graduate Center (CUNY ASRC) у Нью-Йорку змогли успішно зафіксувати часові відбиття. Для цього вони передавали широкосмугові сигнали в металеву смугу, заповнену електронними перемикачами, під’єднаними до резервуарних конденсаторів. Це дало змогу вмикати перемикачі у потрібний момент, подвоюючи імпеданс уздовж смуги. Така раптова зміна призвела до того, що сигнали сформували успішну копію, відбиту в часі. Результати дослідження були опубліковані в журналі Nature Physics. «Надзвичайно складно змінити властивості середовища достатньо швидко, рівномірно й з необхідним контрастом, щоб отримати часові відбиття електромагнітних сигналів, адже вони коливаються дуже швидко», — пояснив у пресрелізі Ген’ю Сюй, співавтор роботи та постдокторант CUNY ASRC. — «Наша ідея полягала в тому, щоб не змінювати властивості базового матеріалу, а натомість створити метаматеріал, у якому додаткові елементи можна різко додавати або вилучати за допомогою швидких перемикачів». Часові відбиття також поводяться інакше, ніж просторові. Оскільки такий «часовий відлуння» відображає останню частину сигналу першою, дослідники зазначають: якби ви подивилися в дзеркало часу, то побачили б свою спину, а не обличчя. В акустичному сенсі це було б схоже на прослуховування плівки в режимі перемотування назад — тобто швидко й на підвищених тонах. Зсув частоти, якби його могли сприймати наші очі, виглядав би як раптова зміна кольору світла, наприклад, перехід червоного в зелений. Саме ця дивна й неінтуїтивна природа часових відбиттів довгий час ускладнювала їхнє вивчення. «Було надзвичайно захопливо побачити це на власні очі, зважаючи на те, як давно передбачили цей неінтуїтивний феномен і наскільки інакше поводяться хвилі, відбиті в часі, порівняно з просторовими відбиттями», — зазначив у заяві провідний автор дослідження Андреа Алу, професор фізики та директор фотонної ініціативи CUNY ASRC. Головне запитання: навіщо вчені прагнули відтворити це теоретичне часове відбиття в лабораторії? Річ у тім, що більш точний контроль над електромагнітними хвилями може значно поліпшити бездротовий зв’язок і навіть сприяти розвитку енергоефективних обчислювальних систем, заснованих на хвилях. Інакше кажучи, надзвичайно корисно знати все про електромагнітні хвилі — як у прямому, так і у зворотному напрямку.