10 наукових історій 2018 року, що приголомшили світ

Новий кілограм, вага всього живого та генно-відредаговані діти: Mind пропонує згадати найвражаючі наукові історії року, що минув.

Однією з найобговорюваніших подій на початку 2018 року стало «відрядження» в космос особистого електромобіля Ілона Маска – вишневої Tesla. На орбіту автівку доправила найпотужніша у світі ракета-носій Falcon Heavy висотою 70 м, діаметром 3,7 м, товщиною не менше 12 м у розгінному блоці, масою 1420 т і заявленою вантажопідйомністю до 63,8 т.

Створена американською компанією SpaceX ракета з автомобілем на борту злетіла 6 лютого з космодрому на мисі Канаверал (штат Флорида). Трансляцію цієї історичної події в прямому ефірі  дивилися 23 млн осіб. Близько 100 000 людей приїхали на мис Канаверал у день запуску, щоб спостерігати за зльотом ракети на власні очі.

Через три хвилини після відриву ракети від землі від неї успішно відокремилися два прискорювача. А ще через п'ять хвилин ці два прискорювача майже синхронно і філігранно приземлилися на посадкових майданчиках мису Канаверал. Так само акуратно мав повернутися й центральний розгінний щабель ракети-носія, але його двигун вийшов з ладу – і блок впав в океан на швидкості близько 483 км/год.

Оскільки основне завдання щодо виведення вантажу в космос Falcon виконала, її запуск можна вважати вдалим і проривним. Компанія Ілона Маска продемонструвала революційний метод, що дозволяє повертати на землю стартові щаблі ракети для повторного використання. Також SpaceX показала, що здатна виводити на орбіту габаритну космічну техніку, і може робити це відносно дешево – запуск Falcon Heavy обійшовся в $90 млн.

Як писав Mind, 14 березня на 77-му році життя помер легендарний фізик-теоретик, найвидатніший вчений Британії Стівен Хокінг. Більшу частину життя він провів у інвалідному візку через аміотрофічний склероз – невиліковну хворобу, що нищить нервові клітини і підриває здатність ходити, розмовляти, жувати і навіть дихати.

Всупереч важкому недугу, Хокінг намагався жити активним і плідним життям. Він здійснив декілька значущих відкриттів у галузі теоретичної фізики і став найвідомішим у світі популяризатором науки, здатним доносити складні поняття до широкої аудиторії. Його книги «Коротка історія Часу» (видана в 1988 році), «Світ у горіховій шкаралупі» (2001) і «Джордж і таємниці всесвіту» (2007) стали міжнародними бестселерами. Вони допомогли мільйонам дітей і дорослих зрозуміти фундаментальну теорію будови Всесвіту і зробили Хокінга знаменитістю рівня Альберта Ейнштейна.

У складі всіх організмів, що живуть на нашій планеті, міститься 550 гігатонн (мільярдів тонн) вуглецю, згідно з дослідженням, опублікованим в журналі PNAS. Воду, з якої людина складається на 70%, а медуза – на 95%, та інші компоненти вчені не брали до уваги.

Wow-ефект на інтернет-спільноту справила візуалізація даних цього дослідження. Ось ця зроблена журналом Vox інфографіка у вигляді довгої «вежі життя» стала вірусною. Зображення цієї «башти» швидко поширилися в соцмережах і змусили багатьох розмірковувати про масштаби земної біомаси і наше місце серед неї.

Згідно з дослідженням, з 550 Гт «живого вуглецю» 450 Гт, або 80%, припадає на рослини. Ще 70 Гт вуглецю (13%) входить до складу клітин бактерій, 12 (2%) – грибів. Усі тварини разом містять у своїх тілах 2 Гт вуглецю, з яких половина припадає на комах, павукоподібних і ракоподібних. Ми, люди, у перерахунку на вуглець важимо лише 0,06 Гт. Людина складається з вуглецю на 18%. Іншими основними елементами наших тіл є кисень (65%), водень (10%), азот (3%), фосфор (1%) і сірка (0,25%).

Наприкінці червня 12 гравців дитячої футбольної команди у віці від 11 до 16 років разом з 25-річним тренером зайшли всередину печери Тхам Луанг. Раптово почалася злива, що затопила проходи, і футболістам довелося підземними тунелями відступати все далі й далі від входу, аби врятуватися від води, рівень якої стрімко піднімався.

Безпрецедентна за складністю пошукова операція тривала 18 днів. Вона привернула увагу всього світу і стала однією з найдраматичніших і приголомшливих історій 2018 року.

Протягом перших 10 днів десятки дайверів, які приїхали з різних країн, шукали футболістів, а рятувальники, аби підвищити шанси дітей на виживання, відкачували воду з печери за допомогою надпотужних насосів і закачували в сухі ділянки печери кисень. Коли дітей було знайдено, рятувальники випробували декілька способів їхнього визволення.

Спочатку спробували пробурити гору зверху вниз і витягнути людей з печери на канатах. Однак скельні породи виявилися дуже міцними, і бурильні установки, закинуті на місце вертольотами, рили колодязь повільно, а прискорити їхню роботу мікровибухами влада не наважилася через острах обвалити стелю печери на людей. Паралельно рятувальники намагалися осушити Тхам Луанг, відводячи вбік воду з водоспаду і осушуючи озеро під ним. Зробити це не вдалося, але рівень води знизився і полегшив роботу дайверам.

З інженерними пропозиціями до тайців звернувся глава компанії SpaceX Ілон Маск. Мільярдер привіз до Таїланду спеціальну міні-субмарину, здатну, за його словами, пропливати у вузьких проходах печери з дитиною всередині. Іншою ідеєю Маска було створення 4-кілометрового підводного тунелю з нейлонової труби.

У результаті ідеї відомого винахідника були зі скандалом відкинуті, а дітей по одному витягли дайвери. Кожен хлопчик плив у супроводі двох рятувальників. Перший просувався попереду з балоном із повітрям, що надходило в маску до дитини, другий був супроводжуючим.

Є питання, що мучить фізиків протягом десятиліть: чому зовнішня частина атмосфери Сонця в сотні разів гарячіша за його поверхню? Це не логічно, але це так. Щоб знайти відповідь і краще підготуватися до сонячних штормів, американське космічне агентство NASA запустило до поверхні зірки зонд.

12 серпня 2018 року зонд злетів з мису Канаверал. І до 2025 року цей апарат повинен наблизитися до Сонця на відстань 6 млн км. Якщо уявити, що Земля і Сонце рознесені на 1 м, то зонд має підлетіти до нашої зірки на відстань лише 4 см.

Апарату доведеться мати справу з немислимою температурою до 1400 °С. Це гарячіше, ніж температура лави в жерлі вулкана. Однак зонд не розплавиться, бо весь час польоту буде повернений до Сонця термоекраном з вуглепластика діаметром 2,4 м і товщиною 11 см. За цим захисним щитом температура становитиме комфортні для обладнання 30 °С.

Зонд повинен облетіти зірку по орбіті 24 рази. При цьому він фотографуватиме, вимірюватиме напруженість електричних і магнітних полів, реєструватиме частинки сонячного вітру (іони гелію, електрони і протони), визначаючи їхню швидкість, щільність і температуру.

У березні 2013 року світові ЗМІ зробили знаменитим харизматичного 17-річного голландського юнака Бояна Слата, який на конференції TEDx розповів про проблеми засмічення океану пластиком, а через півроку кинув навчання і заснував фонд Ocean Cleanup з метою будівництва очисної споруди.

Протягом 5,5 року безліч людей стежило за тим, як команда Бояна Слата тестує і вдосконалює океанські сміттєзбірники. Десятки тисяч інтернет-користувачів з усього світу брали участь у рекордних за масштабами кампаніях зі збору коштів – якось за 100 днів Ocean Cleanup залучив $2 154 282 від 38 000 осіб зі 160 країн.

Нарешті 8 вересня 2018 року відбулася найважливіша подія в історії проекту. Сконструйований за $20 млн вловлювач пластику System 001 у повній 600-метрової збірці було спущено на воду в гавані Сан-Франциско і відбуксовано в океан. За задумом, ця конструкція із загнутої в U-подібну форму плавучої міцної труби і щита, що йде від неї на 3 м вниз під воду, мала самостійно переміщатися поверхнею океану, наздоганяти і «з'їдати» пластик подібно Пакману, персонажу культової відеогри. Однак експеримент завершився невдало: вловлювач виявився неефективним, і його знову доведеться переробляти.

Міжурядова група ООН опублікувала доповідь, в якій повідомила, що через викиди парникових газів до 2030 року температура поверхні Землі досягне критичного порогу в 1,5 °С вище від доіндустріального рівня. Це викличе незворотні катастрофічні зміни в усьому світі.

Як показує інтерактивна карта, до 2100 року рівень води у світовому океані підніметься на 48 см, повені будуть завдавати шкоди на $10,2 трлн щорічно, і світовий дохід у перерахунку на одиницю населення впаде в середньому на 8%.

Автори доповіді закликали всі держави вжити «безпрецедентних» заходів зі зменшення на 45% викидів вуглекислого газу до 2030 року порівняно з 2010-м. Якщо цього не зробити, температура може підвищитися на кілька градусів від доіндустріального рівня. У разі її збільшення на 2 °С океан підніметься на 56 см, повені будуть завдавати шкоди на $11,7 трлн, а доходи населення впадуть на 13%.

Досі у кілограма були прості визначення з прив'язкою до фізичних об'єктів. З 1795 року його масу визначав літр води, потім платинова гиря, а з 1879 року і досьогодні – відлитий з іридію і платини циліндр під назвою Le Grand K, який дбайливо зберігається під декількома скляними ковпаками у Франції.

Однак ера цього нестабільного через втрату атомів еталона добігає кінця. 16 листопада на сесії 26-ї Генеральної конференції з мір і вимірів у Версалі (Франція) представники країн усього світу проголосували за те, щоб відмовитися від цього визначення кілограма і декількох інших одиниць виміру.

З 20 травня 2019 року маса кілограма визначатиметься фундаментальною константою природи, відомої як Постійна Планка. Також нові визначення отримають ампер (одиниця електричного струму), кельвін (одиниця виміру температури) і моль (одиниця для кількості речовини). Їх прив'яжуть до заряду електрона, сталої Больцмана і числу Авогадро, які однакові скрізь у Всесвіті.

За твердженням вчених-метрологів, відбулася дуже важлива зміна парадигми. Новий еталон кілограма дозволить у будь-якій точці Всесвіту вимірювати маси з високою точністю, що може бути корисно для таких завдань, як отримання мікроскопічних кількостей речовин для виготовлення фармацевтичних препаратів.

Під кілометровим шаром льодовика Гайавата в Гренландії є кратер діаметром 31 км і глибиною 300 м. Така воронка в Землі утворилася внаслідок удару потужністю, яку можна порівняти з 47 млн ядерних бомб, що впали на Хіросіму. Судячи з усього, в Гренландію врізався залізний метеорит діаметром 1 км.

Гляціологи, що вимірювали товщину гренландських льодів радарами, випадково виявили кратер три роки тому, але донедавна дослідження цієї знахідки трималися в секреті. Поки що вчені не можуть сказати, коли саме стався удар метеорита, але з упевненістю стверджують, що він призвів до катастрофічних наслідків у масштабах всієї планети. Можливо, саме цей удар викликав глобальне похолодання – екстремальний період, що почався 12 800 років тому і завершився 11 700 років тому.

Китайський учений Хе Цзянькуй опублікував відео, в якому оголосив про створення ним перших на планеті людей зі штучно зміненими генами. За його словами, він допоміг ВІЛ-інфікованому батькові, що впав у відчай, зачати здорових дітей. У процесі штучного запліднення з ембріонів методом генної хірургії CRISPR/Cas9 був видалений один ген під назвою CCR5.

Ці ембріони були підсаджені дружині ВІЛ-інфікованого донора, яка після успішного перебігу вагітності народила в китайському місті Шеньчжень живих і здорових дівчаток-близнят Лулу і Нану. Дівчатка завдяки генній модифікації захищені від вірусу імунодефіциту людини. У разі потрапляння інфекції в організм вони не будуть носіями ВІЛ і у них не розвинеться СНІД.

За твердженням Хе Цзянькуя, його робота пов'язана зі створенням людей, які не страждатимуть від хвороб, а не зі створенням «дизайнерських дітей» з певним кольором очей або високим IQ. Однак декларація благих цілей не захистила вченого від шквалу критики. Представники наукової спільноти накинулися на нього зі звинуваченнями в порушенні медичної етики, професійних стандартів, китайських законів і правил. Обговорюючи прецедент, фахівці сходяться на думці, що заява Хе Цзянькуя про народження здорових генно-відредагованих дівчаток цілком правдоподібна, і що цей експеримент навряд чи єдиний і вочевидь не останній.