Досье на Мироздание. К созданию Общей теории неуничтожимости Человечества

Ученые разработали метод защиты космонавтов от самой главной угрозы во время межпланетных путешествий - солнечной радиации и потоков частиц высоких энергий. Космические корабли оснастят "магнитным щитом", подобным магнитосфере Земли, пишет РИА "Новости" со ссылкой на журнал Plasma Physics and Controlled Fusion.

Авторы опубликованной в издании статьи - исследователи из Великобритании, Португалии и Швеции. Они провели ряд экспериментов, которые показывают возможность создать вокруг космического корабля собственную портативную магнитосферу. Она сможет стать щитом от так называемого солнечного ветра - мощных потоков заряженных частиц высоких энергий, способных уничтожить все живое.

На Земле от них защищает магнитное поле планеты. До сих пор люди выходили за пределы магнитосферы лишь на короткое время - при полетах на Луну. Но для долговременных полетов, например, 18-месячного путешествия на Марс, такая защита необходима.

Идея обсуждалась с 1960-х годов, однако ранее считалось, что размер магнитосферы, способной создать защиту от космических лучей, не может быть меньше 100 километров.

Компьютерная модель, разработанная европейскими учеными, показала, что размер "магнитного щита" может быть лишь несколько сотен метров, а мощность, необходимая для его создания, составит несколько киловатт.

"Эти первоначальные эксперименты показали, что может быть создано средство защиты астронавтов от смертельного космического излучения", - отмечает один из авторов статьи Рут Бэмфорд из британской Лаборатории Резерфорда.

Ранее российские ученые установили, что выход за пределы магнитосферы влечет за собой не только угрозу облучения, но и последствия, связанные с магнитным голоданием, в частности, психические нарушения.

'Endeavour' astronaut Shane Kimbrough makes his way toward the International Space Station's solar arrays

Astronauts fix purification equipment that will allow more crew on space station

Астрономам впервые удалось обнаружить углекислый газ в атмосфере планеты за пределами Солнечной системы, сообщает Nature News. Работа ученых будет опубликована в журнале The Astrophysical Journal.

Речь в исследовании идет о планете HD 189733b, удаленной от Земли на более чем 63 световых года. Она представляет собой газовый гигант с массой примерно равной массе Юпитера. Планета находится очень близко к своей звезде, поэтому средняя температура на ее поверхности составляет примерно 1000 градусов по Цельсию. HD 189733b уже привлекала внимание ученых: в 2007 году на ней были обнаружены водяные пары, а в 2008 году - метан. Теперь пришла очередь и углекислого газа.

Открытие было сделано при помощи системы инструментов NICMOS на борту телескопа "Хаббл" (Hubble). Чтобы вычислить спектр излучения планеты, ученые сравнивали данные о спектре излучения звезды когда планета находилась перед ней (то есть ее излучение "сливалось" с излучением звезды), и когда планета находилась за звездой (то есть было видно излучение только звезды).

Анализ спектра планеты показал, что атмосфера планеты состоит в основном из молекулярного водорода. Кроме этого в ней присутствуют углекислый газ, которого меньше водорода в 10 тысяч раз. В дальнейшем ученые надеются выяснить возможное происхождение этого газа.

Углекислый газ является одним из биомаркеров обитаемых планет. Три других - вода, кислород и метан. Из них пока только кислород не удавалось обнаружить в атмосферах экзопланет.

Находящийся на орбите Марса спутник Mars Reconnaissance Orbiter получил данные, позволившие обнаружить под загадочными каменистыми осыпями у подножия гор значительный слой льда. Ледник толщиной в сотни метров занимает площадь в тысячи квадратных километров, и его дальнейшее изучение способно дать информацию об истории марсианского климата. Как сообщается в пресс-релизе NASA, подробные результаты исследования опубликованы в журнале Science.

Ледник был обнаружен учеными NASA при радарном сканировании каменистых "фартуков" у подножия гор вдали от полярных шапок Марса. Пологие склоны, покрытые слоем камней, были обнаружены еще в 1970-х годах аппаратами Viking, и одной из гипотез их происхождения являлось соскальзывание горных пород по толстому слою льда.

Характер отражения радиолокационного импульса полностью подтвердил это предположение. Исследователи обнаружили, что радиоволны проходят сквозь тонкий "фартук" из камня и отражаются от лежащей на значительной глубине поверхности, не встречая на своем пути значительных препятствий. Единственное объяснение полученных данных - толстый слой водяного льда без каких-либо посторонних включений.

Прикрывший лед каменный "фартук" защитил ледник от испарения (в разреженной атмосфере лед сразу испаряется даже при низких температурах) и тем самым сберег для будущих научных миссий фрагмент закрывавшего планету во время периода похолодания ледяного щита. Найденный на необычно низкой широте ледник, по мнению ученых, станет не только источником воды для будущих обитаемых баз, но и источником информации о климатической истории планеты.

Французским астрономам под руководством Энн-Мари Лагранж (Anne-Marie Lagrange) из Гренобльской обсерватории (Observatoire de Grenoble) удалось получить изображение экзопланеты, расположенной к своей родительской звезде ближе, чем какая-либо иная планета на других подобных снимках. Речь идет об уже хорошо изученной звезде - Бете Живописца (второй по яркости в созвездии Живописца), находящейся от нас на расстоянии около 63 световых лет. Нужно, впрочем, отметить, что реальных снимков экзопланет пока насчитывается очень немного (около пяти) и к тому же новообнаруженный объект корректнее называть кандидатом в планеты, поскольку еще предстоит подтвердить, что это не коричневый карлик (звезда-недомерок) и не фоновая звезда. Последнее, впрочем, почти исключено, поскольку вероятность того, что посторонний объект окажется столь близким (спроецируется на орбиту, соответствующую орбите нашего Сатурна, 8 а.е.), чрезвычайно мала.

О том, что эта молодая звезда (ее возраст составляет примерно 12 миллионов лет) обладает массивной планетой, астрономы подозревали уже давно. С тех самых пор, как им удалось зарегистрировать присутствие обширного протопланетного диска, состоящего из пыли и обломков, которые появляются в результате столкновений планетных "зародышей".

Новые свидетельства наличия подобной планеты появились в 2006 году, когда стало известно о существовании у Беты Живописца второго пылевого диска меньшего размера, плоскость которого имеет небольшой наклон по отношению к плоскости основного диска. Появление такого диска проще всего объяснить космическим катаклизмом. Сформировавшаяся некогда планета массой от одной до двадцати масс Юпитера могла быть выброшена из основного диска в ходе гравитационных взаимодействий с другими небесными телами.

Французские астрономы, возможно, нашли теперь искомую планету. Открытие было совершено в ходе повторного анализа инфракрасных снимков окрестностей звезды, сделанных еще в 2003 году Очень Большим Телескопом (Very Large Telescope) Южной европейской обсерватории (ESO) в Чили. Для их получения была задействована система адаптивной оптики, включающая в себя зеркало переменной формы, которое компенсирует искажения, возникающие из-за турбулентности земной атмосферы. Согласно оценкам, масса новооткрытой планеты должна составить около 8 юпитерианских масс.

На иллюстрации вверху:
Фотография экзопланеты у Беты Живописца (светлое пятнышко левее и выше центра). Фото ESO/A.-M. Lagrange et al. с сайта ESO

Астрономам удалось обнаружить планету в опасной близости красного гиганта, сообщает информационное агентство ANI. Гиганты являются поздним этапом эволюции звезд, чья масса лежит в пределах от половины до пяти-шести солнечных. Считается, что превращение Солнца в красного гиганта положит конец существованию Солнечной системы через 5,4 миллиарда лет.

Как показали наблюдения, вокруг звезды HD 102272, расположенной на расстоянии 1200 световых лет от Земли в созвездии Льва, вращается планета с массой в шесть юпитерианских. По словам исследователей, эта планета располагается к своей звезде ближе, чем любая другая из известных на сегодняшний день.

По словам исследователей, новое открытие поможет лучше понять воздействие красных гигантов на прилежащие планеты. Основываясь на эмпирических данных, полученных из других источников, они высказывают гипотезу, что в окрестности этих гигантских звезд существует некая "зона отчуждения", граница которой проходит на расстоянии в 0,6 астрономических единиц (расстояний от Земли до Солнца) от звезды. Все обнаруженные до настоящего времени планеты "старательно избегают" эту зону. Современные теории не предсказывают существования подобных регионов.

Кроме этого у ученых есть "подозрения" о наличии второй планеты в системе HD 102272. По их собственным словам, у них пока недостаточно данных, чтобы однозначно прояснить этот вопрос. Если открытие подтвердится, то звездная система HD 102272 станет первой, состоящей из нескольких планет, вращающихся вокруг красного гиганта.

Для обнаружения планет астрономы использовали косвенные методы (совсем недавно появилась информация о том, что экзопланеты впервые удалось сфотографировать). Дело в том, что гравитационные силы, которые заставляют планету вращаться вокруг звезды, действуют и на саму звезду, заставляя ее вращаться вокруг общего центра масс системы. В случае, когда масса планеты достаточно велика (обычно несколько юпитерианских), эти колебания можно обнаружить. В частности, это можно заметить, наблюдая за спектральными характеристиками излучения звезд. При удалении от наблюдателя спектр излучения звезды смещается в красную область, при приближении - в синюю. По амплитуде и периоду смещения астрономы определяют массу и радиус орбиты планеты. Наблюдения были выполнены астрономами при помощи телескопа Hobby-Eberly Telescope, расположенного в Техасе.
Источник: Lenta.Ru

Международная группа астрономов из американского Университета штата Пенсильвания (Pennsylvania State University - Penn State) и польского Университета имени Николая Коперника (Uniwersytetu Mikołaja Kopernika - UMK) обнаружила новую планету, которая обращается в опасной близости (0,61 астрономической единицы) от своей звезды - красного гиганта HD 102272 спектрального класса K0. Звезда находится на расстоянии в 1200 световых лет от Земли в созвездии Льва, имеет огромные размеры, но сравнительно небольшую массу (1,9 солнечной). Она значительно старше нашего Солнца и находится на заключительном этапе своей эволюции. Масса новонайденной планеты как минимум в 5,9 раза превышает массу Юпитера - крупнейшей планеты в нашей Солнечной системе. Один оборот вокруг звезды она совершает за 127,5 суток. Открытие совершено методом измерения колебаний радиальной скорости родительской звезды (за счет доплеровского эффекта) с помощью спектрометра 9,2-метрового телескопа Хобби-Эберли (Hobby-Eberly Telescope - HET) Обсерватории Макдоналда (McDonald Observatory).

Группа первооткрывателей включает в себя пенсильванского профессора астрономии польского происхождения Александра Вольцшана (Alexander Wolszczan) - знаменитого астронома, с помощью радиотелескопа в Аресибо в 1992 году открывшего первую планету за пределами Солнечной системы (у пульсара PSR B1257+12). В эту группу входит также профессор астрономии и астрофизики Эван Пью (Evan Pugh) - директор Центра экзопланет и миров, пригодных для жизни, при Университете штата Пенсильвания (Center for Exoplanets and Habitable Worlds at Penn State) - и Анджей Недзельски (Andrzej Niedzielski), руководитель польских астрономов.

Результаты, которые будут опубликованы в следующем выпуске "Астрофизического журнала" (Astrophysical Journal - ApJ) и уже доступны на arXiv.org, способны дать ответ на очень важный вопрос: каким именно образом стареющие звезды могут влиять на соседние планеты. От ответа на этот вопрос зависит и судьба нашей планеты. Дело в том, что по мере выгорания ядерного топлива звезды, похожие на наше светило, многократно "разбухают", поглощая ближайшие планеты. Земля, вероятно, также будет со временем "проглочена" Солнцем (это случится через несколько миллиардов лет). Однако что будет происходить незадолго до этого поглощения, пока в точности неясно. Новообнаруженный объект интересен тем, что расположен ближе к красному гиганту, чем любая другая известная нам планета.

Есть подозрение, что вокруг HD 102272 вращается не одна, а по крайней мере две планеты, однако данные пока не позволяют однозначно разрешить этот вопрос. Если вторая планета существует, то эта система стала бы также и первой мультипланетной системой, обнаруженной у звезды - красного гиганта.

Особенно интересно то, что по мере разбухания красных гигантов может смещаться и так называемая "зона жизни", зона, где в планетной системе может существовать вода в жидком виде. В нашей собственной Солнечной системе "эстафета жизни" может со временем перейти к планетам-гигантам. Когда Солнце увеличится в размерах и станет красным гигантом, например, растает лед на Европе - спутнике Юпитера. Тогда вся Европа превратится в единый теплый океан, где могла бы зародиться привычная нам жизнь. На спутниках гигантских планет HD 102272 в настоящее время тоже могут существовать условия, подходящие для жизни.

Справка

Способы обнаружения планет у других звезд

Для обнаружения экзопланет используется сразу несколько способов. Первоначально по вариациям в излучении пульсара удалось зафиксировать присутствие планет размером с Землю, затем с помощью доплеровской спектроскопии и наземных телескопов ученые научились измерять небольшие "смещения" в спектре звезды, вызванные воздействием гравитации вращающейся вокруг нее планеты-гиганта. Третий путь открылся вместе с точными астрометрическими наблюдениями, принцип во многом схож с доплеровской спектроскопией, однако ведется уже поиск периодических "колебания" в позиции родительской звезды на небесной сфере. Сравнительно недавно в ход пошел четвертый вариант, набирающий популярность не только среди астрономов-профессионалов, но и среди любителей: фотометрические измерения прохождений искомых планет по диску близкой звезды. А позже наряду с методом гравитационного микролинзирования открылась и еще одна возможность - непосредственным образом улавливать свет (инфракрасное излучение) от инозвездной планеты (можно хотя бы обнаружить специфическую "примесь" в спектре самой звезды), правда, это пока касается поистине гигантских планет, масса которых сближает их с коричневыми карликами, да и в качестве родительских звезд в основном фигурируют экзотические "малыши", в свете которых планеты уже не затеряются.

Транзитные "мини-затмения" позволяют получить записи кривых интенсивности звездного излучения и таким образом восстановить информацию не только о массе, но и о размерах затмевающего тела (и даже о его форме). А зная массу и диаметр планеты, можно оценить ее среднюю плотность и таким образом высказывать обоснованные предположения об ее общем составе. Однако для того, чтобы перевести плотность в конкретный состав, необходимо запастись точными моделями внутрипланетной структуры и ее эволюции. Ситуация осложняется тем, что в настоящее время информации о поведении материи в условиях высокого давления явно недостает (а давление внутри гигантских планет более чем в миллион раз превосходит атмосферное давление на Земле). Из девяти "транзитных" планет, известных до апреля 2006 года (HD 209458, OGLE-TR-56, OGLE-TR-113, OGLE-TR-132, OGLE-TR-111, OGLE-TR-10, TrES-1, HD 149026, HD 189733), только у самой "маломассивной" получалось более-менее удовлетворительно оценить общий состав и строение: внутри нее выделяли массивное ядро из тяжелых элементов (приблизительно в 70 раз превышающее массу Земли) и оболочку из водорода и гелия (40 земных масс). Из оставшихся восьми планет шесть считались состоящими главным образом из водорода и гелия, наподобие Юпитера и Сатурна (с невыявленными параметрами ядра), ну а две крупнейшие вообще не поддавались описанию посредством простых моделей

Астрономы нашли самую древнюю и самую далекую из всех известных на сегодняшний момент планет. Она движется по орбите вокруг двойной квазизвездной системы в созвездии Скорпиона на расстоянии 5 600 световых лет от Земли. Новое открытие дарит нам надежду, что и в нашей Галактике формирование планет, возможно, началось гораздо раньше, чем о том говорят современные теории, а своими планетными системами при этом обладают едва ли не все звезды.

Ученые получили новые доказательства существования океанов на Марсе в далеком прошлом, сообщает New Scientist. Это открытие стало возможным благодаря данным, собранным космическим аппаратом Mars Odyssey.

До настоящего момента основным подтверждением существования океанов служили геологические образования, напоминающие береговую линию, которые отделяют крупные равнины в северной части Марса от боле неровного и возвышенного окружения. Всего на Марсе обнаружено две группы таких "берегов". Из этого ученые заключили, что в прошлом на Красной планете существовало два крупных океана: площадь одного превышала площадь Средиземного моря в 20 раз, а площадь второго - в 10 раз. У многих специалистов, однако, сохранялись сомнения.

В своем исследовании ученые построили карту распределения железа, калия и тория в северном полушарии Марса. Это было сделано при помощи гамма-спектрометра, установленного на борту Mars Odyssey. Устройство регистрирует гамма-излучение, испускаемое поверхностью Красной планеты под воздействием космических лучей - потоков заряженных частиц. Анализ излучения и позволяет установить концентрацию тех или иных элементов в грунте на глубине до 30 сантиметров.

Совместив карту распределения элементов с геологической картой, ученые обнаружили, что концентрация железа, калия и тория выше на предполагаемом дне древнего океана. По мнению исследователей, это объясняется тем, что данные элементы вымывались из почвы водой и скапливались донных отложениях.

Ученые считают, что океаны были относительно короткоживущими образованиями на марсианской поверхности: они возникали в периоды повышенной вулканической активности. В это время температура на планете поднималась и лед таял, превращаясь в воду. Океаны жили от нескольких сотен до нескольких тысяч лет.
Источник: Lenta.Ru

Земля уходит под лёд

Уже через 10 тысяч лет Земля вступит в фазу оледенения, к которой шла 50 миллионов лет. Россию покроет вечный лёд, а Африку с Антарктидой соединит ледовый мост. Правда, антропогенные выбросы CO₂, которые учёные не включили в модель, могут существенно изменить картину будущего.

Обеспокоенность глобальным антропогенным изменением климата вполне понятна. Все очевиднее становится факт, что человечеству придется еще не раз споткнуться о собственную недальновидность, прежде чем стать полноправным хозяином своей «колыбели». Многие учёные полагают, что и текущий экономический кризис – следствие излишней уверенности в возможности экспоненциального роста мирового хозяйства в условиях ограниченности природных ресурсов.

Сверяясь с десятизначными суммами на банковском счету, трудно поверить, что существуют силы, способные разом уничтожить все основы мирового порядка. Томас Кроули, специалист по наукам о земле из Эдинбургского университета в Шотландии, и Уильям Хайд, физик из канадского Университета Торонто, показали, что такие силы есть и они вот-вот себя проявят. Анализируя динамику оледенений и оттепелей Земли за последние 3 миллиона лет, ученые показали, что

наша планета стоит на пороге резкого оледенения, которое покроет ледниками практически всю территорию Евразии и соединит ледовым мостом Африку с Антарктидой.

Впрочем, согласно весьма осторожным формулировкам публикации в последнем номере Nature, будущие земляне, если они к этому времени не сгинут, будут иметь шанс противостоять космическим силам.

В своей модельной работе Кроули и Хайд оттолкнулись от истории динамики мирового климата, которая оказалась надежно записана в донных отложениях кальциевых солей, содержащих в себе различные изотопы кислорода. Анализ содержания тяжелого изотопа ¹⁸O показал, что в ранней плейстоценовой эпохе, примерно 3 миллиона лет назад, оледенения Земли происходили регулярно с периодичностью в 41 тысячу лет. Согласно современным представлениям, такая периодичность вариаций земного климата связана с небольшими колебаниями угла наклона земной оси.

Примерно 900 тысяч лет назад амплитуда колебаний мирового климата заметно усилилась, а их период возрос до 100 тысяч лет. Этот феномен ученые связывают с тем, что решающую роль в формировании климата на определенном этапе понижения фоновой концентрации углекислого газа в атмосфере Земли стали играть колебания формы орбиты планеты вокруг Солнца, которая то чуть-чуть вытягивается, то становится более круглой.

По мнению авторов публикации, такое поведение колебаний климата может указывать на то, что

система приближается к точке бифуркации – крайне неустойчивому состоянию, в котором малейшее внешнее воздействие будет иметь решающее значение для дальнейшего поведения системы.

После пересечения этой точки на Земле должно произойти формирование стабильного климата.

Бифуркация
Приобретение нового качества в движениях динамической системы при малом изменении ее параметров. Знание основных бифуркаций позволяет существенно облегчить исследование реальных систем (физических, химических, биологических и др.), в частности предсказать характер новых движений, возникающих в момент перехода системы в качественно другое состояние, оценить их устойчивость и область существования.

Рассматривая последние несколько миллионов лет развития земных экосистем как переходный период между двумя различными климатическими состояниями Земли ученые прибегли к моделированию для того, чтобы предсказать развитие событий в ближайшем по геологическим меркам будущем.

Кроули и Хайд применили так называемую модель связанного энергетического баланса, учитывающую объем ледяного покрова планеты. Эта модель состоит из четырех компонент, предсказывающих потоки ледников, баланс массы, контролируемый осадками, температуру и осаждение горных пород. Ряд параметров этой модели считается постоянным, такие же параметры, как интенсивность осадков и динамика температур, рассчитываются из статистических данных. Модель имеет пространственное разрешение до 0,5ºx0,5º (по широте и долготе), а по времени рассчитана с разрешением от 40 до 2,5 тысяч лет, в зависимости от этапа развития климатической системы. В качестве параметра, определяющего состояние системы, в модели используется интенсивность солнечной радиации, напрямую связанная с параметрами колебаний земной орбиты и оси вращения планеты.

Чтобы определить все характеристики модели, учёные подставили в ней данные за последние 3 миллиона лет и меняли неизвестные параметры до тех пор, пока не добились совпадения расчётного поведения климата и данными изотопного анализа. Когда это удалось, они позволили модели считать поведение земного климата дальше.

По этим расчётам, оледенение, начало которого намечено на ближайшие 10–100 тысяч лет, может стать куда более глобальным, чем все оледенения за последние 50 миллионов лет.

Земля быстро покроется ледниками, а сезонный снежный покров обоих полушарий сместится в область более низких широт на 1,5–2 тысячи километров. Это значит, что большая часть России, и без того лишь ненадолго оттаивающей каждое лето, покроется вечными ледниками, лишь кавказские республики и Краснодарский край будут летом выглядывать из-под снега.

Более того, если прежде в северном полушарии под слоем льда оказывались существенно большие площади, чем в южном, то грядущее оледенение будет очень симметричным. И как результат, полагают учёные, стабильным на протяжении нескольких миллионов лет, пока вулканы вновь не насытят атмосферу углекислым газом.

Впрочем, ни нам, ни нашим потомкам унывать не стоит: процессами оледенения и оттепели можно управлять.

Насыщение атмосферы углекислым газом могут взять на себя и люди, и пока они с этой задачей успешно справляются.

Ослабление колебаний климата - к резкому его изменению
Как перед бурей часто бывает затишье, так и ослабление климатических колебаний может быть предвестником грядущего резкого изменения климата. Палеоклиматические данные, накопленные в ледниковых шапках и...

Модельная работа Кроули и Хайда основывалась на том, что в течение последних трех миллионов лет концентрация атмосферного углекислого газа определялась только природными процессами и медленно снижалась с уровня в 360 объемных миллионных долей до 240. Работа не учитывала резкое увеличение концентрации СО₂ в атмосфере за последние полвека. В конечном счете, именно она ответственна за медленное изменение средней температуры Земли в последние миллионы лет, а космические факторы – колебания орбит и осей – лишь факторы, раскачивающие лодку.

Повышение концентрации атмосферного углекислого газа может вовсе остановить дрейф климата и не допустить бифуркации. Правда, точка бифуркации тем и опасна, что даже ничтожные факторы способны радикально изменить направление всего будущего развития. Если мы хотим быть настоящими хозяевами планеты, углекислый газ все-таки придется укротить.