четверг, 23 мая 2019 г.

Почему Большая (и Малая) Медведица? Почему не Медведь? Только ли по-русски это так?


Потому что по-латыни и по-гречески эти созвездия называются именно медведицами, а не медведями: по-латыни Ursa Major и Ursa Minor, а по-новогречески Μεγάλη Άρκτος и Μικρά Άρκτος.
Европейские названия созвездий обычно берутся из греческих (и соответствующих римских) мифов. Как это нередко бывает, существует сразу несколько противоречивых мифов, объясняющих происхождение двух Медведиц. Согласно самому распространенному, Большая Медведица — это нимфа Каллисто (которую Зевс вознес на небо, чтобы спасти от гнева Геры), а Малая — ее сын Аркад. Однако Аркад действительно должен был бы оказаться скорее медведем. Возможно, происхождение названия «Малая Медведица» объясняется влиянием других мифов: Малая Медведица — это служанка Каллисто; обе они — критские нимфы, которых Зевс спасал от своего отца Кроноса; обе они — медведицы, помогавшие выкормить Зевса.
Вероятно, сыграло свою роль и то, что слово арктос по-гречески по умолчанию женского рода. Увидев этого зверя в лесу и не зная, самец это или самка, мы бы сказали: «медведь», а не «медведица». Если бы мы увидели нескольких разнополых зверей, мы бы сказали «медведи». А греки в таких ситуациях сказали бы «медведица» и «медведицы».
Созвездия называются Медведицами не только по-русски, по-гречески и по-латыни, но и, например, по-болгарски (Голяма мечка и Малка мечка), по-английски (в официальной терминологии английский язык просто использует латинские названия), по-французски (La Grande Ourse и La Petite Ourse), по-польски (Wielka Niedźwiedzica и Mała Niedźwiedzica). В некоторых языках, однако, созвездия становятся Медведями, например в немецком (Der Große Bär и Der Kleine Bär) и латышском (Lielais Lācis и Mazais Lācis). А вот в чешском — Большая Медведица (Velká medvĕdice), но Малый Медведь (Malý medvĕd), то есть как раз так, как полагалось бы по мифу о Каллисто и Аркаде.
elementy.ru

Ископаемые грибы возрастом миллиард лет близки к точке расхождения грибов и животных


Типичное строение клеточной стенки грибов
Рис. 1. Типичное строение клеточной стенки грибов. Снизу вверх: двойная клеточная мембрана, на ней хитин/хитозан, над которым находится аморфный матрикс с гликопротеинами. В органических остатках Ourasphaira giraldae ученые смогли увидеть все эти характерные структуры при помощи разнообразных инструментов и методов: сканирующего электронного микроскопа (аморфный матрикс и внутренняя стенка сложного строения), просвечивающего электронного микроскопа (двойная мембрана) и Фурье-инфракрасной спектроскопии (хитин). Рисунок с сайта en.wikipedia.org
Международная группа палеонтологов, обработав собранный в арктической Канаде материал из протерозойских пород возрастом около 1 млрд лет, описала микробиоту, представленную разными группами водорослей. Среди этих остатков выделились особые формы, по признакам больше напоминающие грибы. Их описали как самостоятельный вид Ourasphaira giraldae. Тщательный анализ этих остатков и обнаружение в их клеточной стенке хитина подтвердило, что это действительно грибы. Таким образом, во-первых, выясняется, что хитин может сохраняться в узнаваемом виде миллиард лет, а во-вторых, филогенетики получают данные о том, что эволюционные линии грибов и животных разошлись не позже миллиарда лет назад.
Палеонтологи продолжают поиски следов жизни в древнейших породах планеты. На этот раз исследователи из научных учреждений Бельгии, Канады и Франции описали грибы, которые на сегодняшний момент являются древнейшими представителями своего царства. Палеонтологи в течение трех лет собирали образцы в протерозойских разрезах северо-запада арктической Канады. Группа этих разрезов неплохо изучена — по крайней мере, они как следует датированы разными методами и в разных точках осадочной последовательности (рис. 2). Возраст той части, откуда были взяты образцы, составил 1013–892 миллионов лет. Что и говорить — это интересный интервал: теоретически как раз в это время шло начальное становление грибов и различных одноклеточных животных. По молекулярным реконструкциям время расхождения этих линий должно быть около 1200 млн лет.

Рис. 2. Датировки формаций арктической Канады

Рис. 2. Слева — датировки формаций арктической Канады, откуда происходят изученные образцы. Обсуждаемая работа посвящена образцам из интервала формации Grassy Bay. Звездочками обозначено датирование уран-свинцовым методом(черные и белые звездочки соответствуют датировкам по разным минералам), белыми кружочками — рений-осмиевое датирование. Схема из обсуждаемой статьи в Precambrian ResearchСправа — карта северных районов территории Нунавут иСеверо-Западных территорийкрестиком отмечено место забора образцов Ourasphaira giraldae. Изображение из обсуждаемой статьи в Nature
Образцы, собранные в ходе экспедиций, отправились в Льежский университет, где с ними начала работать Марселла Жиральдо (Marcella Giraldo), опытный препаратор-палинолог. Она растворила все образцы в смеси плавиковой и соляной кислот, как это обычно делается, когда из камней хотят выделить пыльцу и споры растений, а также любые другие органические остатки. В результате из сотни килограммов камней получилось несколько драгоценных препаратов с остатками организмов, живших миллиард лет назад. Жиральдо проделала колоссальную и кропотливейшую работу и за свою преданность делу удостоилась чести, чтобы ее именем назвали древнейший на планете гриб — Ourasphaira giraldae, найденный в этом материале (рис. 3).

Рис. 3. Древнейший известный гриб Ourasphaira giraldae

Рис. 3. Древнейший известный гриб Ourasphaira giraldae, на фото A — голотип. В изученных образцах оказалось много остатков этих организмов, которые были исследованы учеными. Стрелки указывают на септы. Изображение из обсуждаемой статьи в Precambrian Research
Кроме O. giraldae в этом материале оказалось довольно много и других органических фоссилий: около десятка различных форм микроводорослей и акритархов. Как же ученые смогли отнести O. giraldae к грибам, отделив от разного рода водорослей?
Для начала, по морфологии. O. giraldae представляли собой клеточные образования с двойной стенкой, которые слагаются в длинные нити, разделенные плотными септами (см. мицелий) и имеющие редкие Т-образные ветвления. На концах нитей были округлые образования, напоминающие споры. Эти признаки присущи не только грибам, но и некоторым нитчатым водорослям, поэтому их пока маловато для отнесения остатков к грибам. Еще один аргумент — микроструктура оболочки концевых вздутий, имеющая характерный вид переплетенных микрофибрилл в грибных спорах (рис. 4).
Рис. 4. Микрофибриллы в оболочке спороподобного вздутия O. giraldae
Рис. 4. Микрофибриллы в оболочке спороподобного вздутия O. giraldae (слева) и современного гриба Pleurotus eryngii (справа). Длины масштабных отрезков — 100 нм (слева) и 200 нм (справа). Фото из обсуждаемой статьи в Nature и из статьи S. Ifuku et al., 2011. Preparation of Chitin Nanofibers from Mushrooms
А если скептикам и микрофибрилл недостаточно, то ученые приберегли еще один козырь (собственно, ради него и затеяна статья в Nature). Им удалось выяснить молекулярный состав ископаемых остатков с помощью Фурье-инфракрасной микроспектроскопии (Фурье-ИКС, Fourier-transform infrared spectroscopy, FTIR).

Рис. 5. Сравнение спектров Фурье-ИКС хитина из микрофоссилии Ourasphaira giraldae

Рис. 5. Сравнение спектров Фурье-ИКС хитина из микрофоссилииOurasphaira giraldae со стандартами для альфа-хитина грибов и хитозана. Хорошо видно, насколько они схожи. Рисунок из обсуждаемой статьи в Nature
Удивительно, но в составе появился четкий сигнал присутствия хитина или его производного хитозана (рис. 5)! И это после миллиарда лет «хранения». Хитин очень мало изменился за это долгое время, и это заставляет задуматься, как органические остатки становятся фоссилиями и что такое палеонтологическая летопись в целом. Так или иначе, но хитин — это обязательный компонент грибной стенки, у водорослей его быть не может. Таким образом, и морфология, и микроструктура оболочек, и химический состав говорят о грибной природе Ourasphaira giraldae. Бесспорно — это грибы.
И эти грибы дают надежную калибровочную точку для определения времени расхождения эволюционных линий грибов и животных: никак не позже 890 млн лет назад. Теперь дело за биоинформатиками, которым нужно пересмотреть реконструированное по молекулярным данным время расхождения грибов и животных в соответствии с новыми находками.
Во всех этих рассуждениях о древнейшей грибной биоте остается единственное сомнение: а вдруг это загрязнение? Ясно, что речь не идет о современной контаминации, так как хитин все же изменен. Но, может быть, эти грибы проникли в осадочную породу уже сильно после ее формирования? Для подобных микроископаемых это — самое главное и при этом самое трудноразрешимое сомнение. Авторы работы отмечают, что против гипотезы о позднейшем прорастании грибных гифов свидетельствует расположение нитей по слоистости, а не сквозь нее, как это было бы, если бы нити прорастали через уже оформленный пласт. Ну что же, такой аргумент выглядит вполне логично, хотя соответствующих иллюстраций и не приведено, а прорастание сквозь пласт может быть и в условиях неконсолидированного осадка.
Напомню читателям, что в 2008 году «Элементы» рассказывали о находке грибов примерно того же возраста из восточной Якутии (Грибы, которым миллиард лет, «Элементы», 19.12.2008). К сожалению, авторы обсуждаемых работ о грибах из Канады не объяснили, почему они не относят к грибам восточноякутские формы (тем более, что в протерозое эти территории составляли единый палеобассейн). А было бы интересно узнать мнение экспертов на эту тему.
Источники:
1) Corentin C. Loron, Robert H. Rainbird, Elizabeth C. Turner, J. Wilder Greenman, Emmanuelle J. Javaux. Organic-walled microfossils from the late Mesoproterozoic to early Neoproterozoic lower Shaler Supergroup (Arctic Canada): Diversity and biostratigraphic significance // Precambrian Research. 2019. V. 321. P. 349–374. DOI: 10.1016/j.precamres.2018.12.024.
2) Corentin C. Loron, Camille François, Robert H. Rainbird, Elizabeth C. Turner, Stephan Borensztajn & Emmanuelle J. Javaux. Early fungi from the Proterozoic era in Arctic Canada // Nature. 2019. DOI: 10.1038/s41586-019-1217-0.

elementy.ru

Луна могла сформироваться из выплеснувшейся на орбиту земной магмы


Моделирование формирования Луны при столкновении Земли с Тейей
Рис. 1. Моделирование формирования Луны при столкновении Земли, покрытой океаном магмы, с гипотетической планетой ТейяТемно-серым обозначено ядро Земли,желтым — мантия, красным — океан магмы, светло-серым — ядро Тейи, синим — ее мантия. Также указано время в часах после столкновения. Рисунок из обсуждаемой статьи в Nature Geoscience
Принято считать, что Луна образовалась в результате столкновения с Землей другого небесного тела размером с Марс. Однако в рамках этой популярной гипотезы невозможно объяснить сходство изотопного состава земных и лунных пород, указывающее на происхождение их по большей части из одного материала. Построенная японскими учеными модель, основанная на предположении о том, что в момент столкновения поверхность Земли была не твердой, а покрытой океаном магмы, снимает это противоречие. Результаты численного моделирования говорят о том, что при столкновении жидкая магма, покрывающая Землю, частично выплескивается на орбиту и составляет большую часть вещества, из которого затем сформируется Луна.
Согласно наиболее популярной гипотезе, Луна образовалась примерно 4,5 млрд лет назад в результате столкновения с Землей гипотетической протопланеты Тейя. Впервые эта гипотеза была сформулирована в 1975 году американскими астрономами Уильямом Хартманном и Дональдом Дэвисом (W. K. Hartmann, D. R. Davis, 1975. Satellite-sized planetesimals and lunar origin). Ее часто так и называют — гипотезой гигантского столкновения (Giant-impact hypothesis). Наблюдаемый сейчас угловой момент системы «Земля — Луна» говорит о том, что удар приходился по касательной.
Расчеты показывают, что при таком столкновении Луна должна была бы на 60% состоять из материала Тейи, однако на самом деле вещество Луны (по крайней мере то, которое доступно ученым для изучения) имеет очень близкое сходство с материалом Земли. В частности, в лунных образцах, доставленных на Землю в рамках миссии «Аполлон», соотношение изотопов кислорода почти такое же, как у вещества земной мантии, а изотопные отношения титана полностью совпадают с земными.
Это несоответствие — главная причина неприятия гипотезы гигантского столкновения многими учеными-планетологами. В то же время эта гипотеза лучше любых других (например, гипотезы одновременного формирования Луны и Земли или гипотезы множественных столкновений) объясняет физические и геохимические характеристики системы «Земля — Луна»: угловой момент, наклон земной оси, а также размер Луны и ее состав. Объясняет она и отсутствие у Луны богатого железом ядра: в рамках этой гипотезы предполагается, что спутник Земли сформировался в основном из выброшенного при ударе более легкого вещества мантии Земли и столкнувшегося с ней тела, в то время как тяжелое ядро этого тела погрузилось и слилось с ядром Земли. В итоге возникает противоречие между механикой гигантского столкновения и изотопными подписями в химическом составе двух небесных тел.
Группа японских ученых во главе с Нацуки Хосоно (Natsuki Hosono), математиком и планетологом из Агентства морских и геологических наук и технологий Японии (Japan Agency for Marine-Earth Science and Technology), создала новую компьютерную модель гигантского столкновения, снимающую это противоречие. Результаты моделирования опубликованы в журнале Nature Geoscience.
Авторы исследования показывают, что всё встает на свои места, если допустить, что на момент столкновения поверхность Земли не была твердой (а именно из этого исходили ученые, строившие модели катаклизма до этого; см., например, R. M. Canup, 2004. Simulations of a late lunar-forming impact и W. Benz et al., 1986. The origin of the moon and the single-impact hypothesis I), а была полностью покрыта океаном расплавленной магмы. Ударное же тело (Тейя) было при этом полностью твердым. Проведенное моделирование показало, что при таком допущении — даже в случае столкновения по касательной — именно жидкая магма земного происхождения составит основной объем материала, выброшенного в околоземное пространство (рис. 2).
Рис. 2. Сравнение моделей формирования Луны в ходе гигантского столкновения Земли и Тейи
Рис. 2. Сравнение моделей формирования Луны в ходе Гигантского столкновения Земли и Тейи. На симуляции А Земля покрыта океаном магмы, на симуляции B — твердой оболочкой. Темно-серым цветом обозначено ядро Земли, желтым — мантия,красным — океан магмы, светло-серым — ядро Тейи, синим — ее мантия. Указано время (в часах) после столкновения. Рисунок из обсуждаемой статьи в Nature Geoscience
Гипотезы о том, что на ранних этапах своего становления Земля была полностью покрыта океаном магмы, выдвигались и раньше (см. L T. Elkins-Tanton, 2012. Magma Oceans in the Inner Solar System и L. Schaefer, L T. Elkins-Tanton, 2018. Magma oceans as a critical stage in the tectonic development of rocky planets), однако геологических подтверждений того, что в истории Земли действительно был такой период, не сохранилось. А провести моделирование, чтобы хотя бы численно проверить возможность образования Луны из «жидкой» Земли, до недавнего времени было проблематично из-за отсутствия алгоритма и необходимых компьютерных мощностей.
Заслуга группы Нацуки Хосоно в том, что они, используя для моделирования (так же как и их предшественники) принцип гидродинамики сглаженных частиц(вычислительный метод, используемый для моделирования динамики жидкости и газов, построенный на делении жидкости на дискретные элементы, называемые «частицами»), написали специальный код для моделирования градиента плотности вещества, а также предложили алгоритм использования внешних вычислительных устройств, позволивший существенно ускорить вычисления.
Из результатов моделирования видно, что после столкновения «частицы» магмы нагреваются и, частично переходя в газообразное состояние, увеличиваются в объеме гораздо сильнее, чем твердые «частицы», образовавшиеся при разрушении Тейи, и именно они составляют основной объем выброшенного на орбиту Земли материала. Это, по мнению исследователей, хорошо объясняет, почему по геохимическим признакам состав нашего спутника гораздо ближе к земному материалу, чем к материалу ударного тела. Предыдущие же модели не учитывали разную степень нагрева и объемного расширения вещества Земли и Тейи при столкновении.
При этом, как показывают результаты моделирования, со временем масса «частиц» земного материала в выброшенном облаке будет только увеличиваться, и к моменту оформления на орбите Земли протопланетного облака Луны (через 40 часов после столкновения) соотношение в нем массы земного вещества и вещества Тейи составит примерно 80/20 (рис. 3).
Рис. 3. Изменение состава протопланетного диска Луны со временем в рамках обсуждаемой модели
Рис. 3. Изменение состава протопланетного диска Луны со временем в рамках обсуждаемой модели. По горизонтали — время после столкновения (в часах); по вертикали — масса диска (в единицах массы Луны). Серый — вещество ядра Земли,красный — расплавленное вещество мантии Земли и океана магмы, синий — вещество Тейи. Резкий обвал синей полосы в районе отметки 40 часов соответствует падению на Землю крупнейшего осколка Тейи. Рисунок из обсуждаемой статьи в Nature Geoscience
Авторы отмечают, что разработанная ими модель не только подтверждает гипотезу гигантского столкновения, но и освобождает ее от многих ограничений, связанных со скоростью ударного тела и углом столкновения, которые необходимо было закладывать в предыдущие модели гигантского столкновения для получения необходимых параметров механики столкновения.
Объясняет новая модель и обогащенность лунной коры железом по сравнению с земной корой (при том что в целом железа в составе Земли намного больше, чем на Луне, — оно сконцентрировано в земном ядре): поскольку столкновение произошло на самой ранней стадии формирования Земли, когда мантия еще находилась в расплавленном состоянии и процессы дифференциации вещества в ней еще не завершились, то в океане магмы, покрывавшем поверхность планеты, железа было значительно больше, чем сейчас.
Несмотря на то что новая модель предполагает наличие в составе материала, из которого сформировалась Луна, до 80% земного вещества, даже этого может оказаться недостаточно, поскольку изотопный состав кислорода в породах Земли и Луны настолько близок, что допускает лишь минимальное присутствие в составе Луны какого-то другого материала, кроме земного. Так что вопросы еще остаются.
Источник: Natsuki Hosono, Shun-ichiro Karato, Junichiro Makino, Takayuki R. Saitoh.Terrestrial magma ocean origin of the Moon // Nature Geoscience. 2019. DOI: 10.1038/s41561-019-0354-2.

elementy.ru

четверг, 16 мая 2019 г.


Топ-10 необычных научных фактов, о которых вы могли не знать


О большинстве научных открытий мы впервые узнаем еще на школьных уроках физики, химии или, например, биологии. Но не обо всех преподаватели успевают рассказать подробно. Ниже — десять необычных научных фактов, о которых вы раньше могли не догадываться.

Фото: Fotolia/ lightpoet
Изображение использовано в качестве иллюстрации. Фото: Fotolia/ lightpoet

Вода может кипеть и замерзать одновременно

Это явление называется «тройная точка». Оно возникает при определенных значениях температуры и давления (273,16 К и 610 Ра), при которых вода может одновременно существовать в твердом, жидком и газообразном состояниях. Смотрите, как это выглядит:
0:00/ 1:01

Если яйцо треснет под водой, то оно не разобьется

Яйцо с треснувшей скорлупой почти наверняка разобьется при соприкосновении с твердой поверхностью — но не на глубине 18 метров под уровнем океана, когда на него оказывается давление в 181.877 кПа. Благодаря последнему белок и желток удерживаютсявместе, как будто еще находятся в скорлупе.

Как еще можно проверить теорему Пифагора

Теорема Пифагора гласит, что сумма квадратов катетов в прямоугольном треугольнике равняется квадрату длины его гипотенузы. Вот как это можно проверить с помощью жидкости:

Хрустеть костяшками пальцев не обязательно опасно для здоровья

В некоторых медицинских работах утверждается, что хруст костяшек пальцев может в старости привести к проблемам с суставами — но это не обязательно так. Один исследователь даже провел эксперимент на себе: почти 60 лет хрустел суставами только на левой руке — но в результате никакой разницы с правой не обнаружил.

Почему кошки всегда приземляются на четыре лапы

Падая, кошки сразу же начинают выравнивать тело относительно земли — в этом им помогает хороший вестибулярный аппарат. Сперва животное поворачивает голову, после — шею и туловище, чтобы они оказались на одной линии с головой.
При падении кошки также прижимают лапы и хвост к туловищу, ускоряя вращение. Как только коту получается занять положение лапами вниз, он отводит их в стороны — вращение прекращается, при этом скорость падения начинает снижаться.

Белого медведя почти невозможно обнаружить тепловизором

Тепловизоры — устройства, определяющие объекты по излучаемому им теплу. Но благодаря толстому слою подкожного жира и массивной шкуре, изолирующей тепло, белых медведей достаточно сложно обнаружить даже с использованием подобных специализированных приборов.

Фото: pixabay.com
Фото: pixabay.com

Желудочный сок способен растворить нержавеющую сталь

Благодаря едкой соляной кислоте с высоким содержанием pH (водородного показателя) — от двух до трех — наш желудок переваривает пищу. В это же время кислота действует и на слизистую оболочку желудка, которая быстро восстанавливается и полностью обновляется раз в четыре дня.

У младенцев больше костей, чем у взрослых

В составе скелета взрослого человека 205−207 костей, а у младенцев — 270. Это происходит из-за того, что у малышей многие кости очень маленькие. Благодаря этому скелет ребенка получается более гибким, что помогает ему легче пройти через родовой канал и быстрее расти. Но по мере взросления некоторые из этих костей начинают срастаться.

Фото: pixabay.com
Фото: pixabay.com

На Земле больше деревьев, чем звезд в галактике

В NASA предполагают, что в галактике Млечный Путь находится от 100 до 400 миллиардов звезд. При этом деревьев на Земле сейчас больше — порядка 3,04 триллиона, пишетжурнал Nature.

Фото: pixabay.com
Фото: pixabay.com

Эйфелева башня может вырастать летом на 15 сантиметров

Башня высотой в 300 метров была построена с температурными компенсаторами, благодаря которым сталь может расширяться и сжиматься без каких-либо повреждений.
При нагреве сталь начинает расширяться и занимать больший объем. Этот эффект называется тепловым расширением. И наоборот — падение температуры приводит к уменьшению объема. Таким образом, в жару башня «растет».

Эйфелева башня. Фото: Reuters
Эйфелева башня. Фото: Reuters
tut.by

Читать полностью: https://42.tut.by/637910

Читать полностью: https://42.tut.by/637910


Читать полностью: https://42.tut.by/637910