Новости физики и космоса 

Выпуск 42 (117) 16 - 30 сентября

У земной мантии нашли необычные свойства

Ученые из Университета Техаса в Остине обнаружили необычные атомные свойства у нижнего слоя земной мантии. По мнению авторов работы, опубликованной в журнале Nature Geoscience, полученные ими результаты должны заставить ученых пересмотреть существующий взгляд на процессы, проходящие в недрах нашей планеты.

Сотрудники Университета Техаса синтезировали различные соединения, используя наиболее распространенные в нижних слоях земной мантии вещества: кислород, кремний, магний и железо. Для синтеза они использовали алмазную наковальню - устройство из двух искусственных алмазов, которое позволяет создать на образце огромное давление. Ученые пытались сымитировать условия, которые, предположительно, существуют внутри Земли. Они применяли к полученным им материалам давление порядка 1,3 миллиона атмосфер и нагревали их до температуры около трех тысяч градусов по Цельсию в течение нескольких дней.

Затем ученые с помощью мощного источника рентгеновского излучения определяли, какие изменения произошли в структуре материалов. Они установили, что под воздействием давления электроны в некоторых атомах железа "спариваются". Предыдущие исследования показали, что в нижних слоях мантии существуют зоны, где большинство электронов находятся либо в "спаренном" состоянии, либо, напротив, в "неспаренном". В своей работе американские ученые впервые получили доказательства того, что в недрах Земли должны существовать зоны, где электроны находятся в "смешанном" состоянии.

Физики научились манипулировать искривленным светом

Исследователи из Университета Сент-Эндрюс научились манипулировать микроскопическими частицами, используя искривленные лучи света. Об этом сообщается в пресс-релизе, опубликованном на сайте университета. Работа ученых появилась в журнале Nature Photonics.

Для манипуляции физики использовали так называемые лучи Эйри, названные в честь британского физика cэра Джорджа Эйри (George Airy). Эти объекты появились в работах по квантовой механике более двадцати лет назад. Тогда физиками были найдены особые решения уравнения Шредингера, описывающего поведение квантовой частицы, у которой было несколько необычных свойств. Объект носил гипотетический характер, и не было понятно, встречаются ли в природе процессы, описываемые такими уравнениями.

В 2007 году ученым при помощи лазера и специального пространственного светового модулятора (spatial light modulator - SLM) удалось получить луч, который на начальных участках траектории движения вел себя как гипотетическая частица. Схема работы состояла в следующем: луч лазера диаметром около сантиметра падал на жидкокристаллический экран SLM. Экран состоял из более чем 500 тысяч пикселей, каждый из который отдельно мог контролировать фазу отраженного света. При помощи компьютера ученым удалось добиться такой работы пикселей, что уравнения, описывающие отраженный свет, были аналогичны уравнениям квантовой частицы.

Результатом специфических особенностей квантового объекта стали необычные свойства полученного луча. Например, луч не рассеивался, то есть размер светового пятна не менялся с расстоянием. Кроме того, задание некоторых параметров луча позволяло добиться его смещения перпендикулярно направлению распространения луча, то есть искривления.

В опыте ученых из Университета Сент-Эндрюс отражающие микрочастицы располагались в специальном контейнере. Снизу на них направляи лучи Айри. Давление света заставляло подниматься частицы в воздух, но не по вертикали, а вдоль параболических линий распространения луча.

Зонд "Феникс" зафиксировал марсианский "снегопад"

Зонд "Феникс" обнаружил в марсианском грунте два минерала, наличие которых может служить косвенным доказательством того, что когда-то на поверхности этой планеты была вода, и зафиксировал "снегопад", сообщает AP.

Как рассказали в понедельник представители NASA, речь идет о карбонате кальция - основной составляющей мела и известняка, и листовых силикатах. Однако, подчеркнули они, обнаружение подобных минералов в марсианском грунте может служить лишь косвенным доказательством того, что на этой планете когда-либо существовала вода в жидкой форме, а не только в виде льда.

Кроме того, зонд "Феникс" впервые передал на Землю информацию о "снегопаде" на Марсе. "Снежинки" были зафиксированы при помощи лазера марсианского зонда на высоте около 4 километров над местом посадки зонда. "Марсианский снег" испаряется не долетая до поверхности.

"Жюль Верн" затоплен в Тихом океане

Грузовой космический корабль "Жюль Верн" затоплен в южной части Тихого океана, сообщается в специальном блоге на сайте ESA, посвященном спуску корабля. Не сгоревшие в плотных слоях атмосферы элементы конструкции корабля достигли воды в 17:43 по московскому времени, сообщает "Интерфакс" со ссылкой на представителя Европейского космического агентства.

Первый грузовой космический корабль, запущенный Европой, отстыковался от МКС шестого сентября. Затем "Жюль Верн" обращался вокруг нашей планеты по орбите, высота которой составила 330 километров. В понедельник, 29 сентября, в 12 часов по московскому времени грузовой корабль включил двигатели на шесть минут. Второй раз двигатели включились на 15 минут в 17 часов. После этого "Жюль Верн" вышел на "финишную прямую" – он стал падать по направлению к "кладбищу космических кораблей" в Тихом океане.

Астрономы впервые "увидели" магнетар

Астрономам впервые удалось засечь оптическое излучение магнетара – особого класса нейтронных звезд со сверхмощным магнитным полем. В Nature появилось сразу две статьи, посвященные этому событию.

В июне 2007 года орбитальная обсерватория "Свифт" (Swift) обнаружила вспышки гамма-излучения. Последующие наблюдения при помощи оптических телескопов показали, что эти события сопровождались необычайно яркими вспышками в видимом диапазоне.

Астрономы установили, что объект находится на расстоянии от 10 до 16 тысяч световых лет от Земли. Для объяснения необычайной яркости вспышек ученые предложили следующее объяснение: свет испускают ионы, разгоняющиеся в магнитном поле магнетара. До настоящего времени было известно 15 подобных объектов, но они только испускали рентгеновское и гамма-излучение.

Астрономы зафиксировали самую удаленную вспышку гамма-излучения

Спутник NASA "Свифт"(Swift) зарегистрировал самую удаленную вспышку гамма-излучения. Об этом сообщается в официальном пресс-релизе на сайте агентства.

Вспышка, получившая название GRB 080913, была обнаружена 13 сентября в районе созвездия Эридана. Основные данные об этом событии были получены при помощи рентгеновского телескопа "Свифта". Наблюдение за остаточным свечением проводилось при помощи 2,2-метрового наземного оптического телескопа, который располагается в Чили.

Для вычисления дистанции до объекта ученые использовали так называемый эффект красного смещения – эффект сдвига спектра излучения в сторону более коротких (красных) волн. Смещение вызывается динамическим расширением пространства и пропорционально расстоянию от объекта до наблюдателя (при достаточно больших расстояниях). В результате было установлено, что дистанция до объекта составляет 12,8 миллиарда световых лет.

Ученые обнаружили в межзвездном пространстве нафталин

Группа ученых из Института астрофизики на Канарских островах (Instituto Astrofísica de Canarias) обнаружила в космосе молекулы нафталина - это самые сложные молекулы из найденных до сих пор в межзвездном пространстве. Работу с подробным изложением результатов исследования они опубликовали в издании The Astrophysical Journal Letters.

Обнаружение молекулы нафталина указывает на то, что в межзвездной материи, из которой формировалась Солнечная система, могло присутствовать большое число добиологических компонентов.

Нафталин был обнаружен в области звездообразования в созвездии Персея, в направлении звезды Cernis 52. Ученые выявили положительно заряженные ионы нафталина в облаке межзвездной материи, расположенном в семистах световых годах от земли.

У больших и малых черных дыр оказался одинаковый пульс

Британские ученые из Университета Дурхама (Durham University) установили, что сверхмассивные черные дыры (как и черные дыры звездной величины) испускают рентгеновское излучение импульсами. Работа ученых опубликована в журнале Nature.

Для наблюдения ученые использовали европейскую орбитальную рентгеновскую обсерваторию XMM-Newton. Объектом изучения стала сверхмассивная черная дыра (объект, чья масса находится в пределах от 100 тысяч до 50 миллиардов солнечных масс) в центре галактики REJ1034+396, расположенной на расстоянии 500 миллионов световых лет от Земли. Наблюдения показали что излучение в рентгеновском диапазоне происходит импульсами, длительностью в несколько часов.

Ранее подобный эффект наблюдался у черных дыр звездной массы (с массой в несколько десятков солнечных). Ученые полагают, что новое открытие устанавливает взаимосвязь между двумя классами дыр.

Астрономы выяснили подробности столкновения планет в созвездии Овна

Американские астрономы установили, что столкновение планет возможно вокруг "пожилых" звезд с уже давно сформировавшимися планетарными системами. Подобное событие, вероятно, произошло вокруг звездной системы BD+20 307 в созвездии Овна на расстоянии 300 световых лет от Земли. Об этом сообщается в пресс-релизе на сайте Калифорнийского университета (UCLA), сотрудники которого принимали участие в исследовании. Работа ученых появится в журнале The Astrophysical Journal в декабре.

В 2005 году звездная система BD+20 307 уже привлекала внимание ученых. Тогда вокруг нее было обнаружено аномально большое количество теплой пыли, которая находилась достаточно близко к звезде: примерно на том же расстоянии, что и Земля от Солнца. Обычно из этого района мелкие частицы уносятся солнечным ветром - потоком заряженных частиц, испускаемых звездой. Тогда ученые предположили, что наличие пыли вызвано недавним (несколько сотен тысяч лет назад) столкновением двух скалистых планет размером примерно с Землю. Данные, полученные на тот момент, указывали на то, что планетарная система довольно молода – "всего" несколько сотен миллионов лет.

В мае 2008 года в The Astrophysical Journal появилась статья астронома Алисии Вайнбергер (Alicia Weinberger) из Института Карнеги в Вашингтоне, в которой приводились неожиданные результаты: BD+20 307 оказалась двойной системой. Этот факт заставил астрономов провести повторное исследование этой звезды.

Ученые собирали данные о звездной системы при помощи орбитальной рентгеновской обсерватории "Чандра" (Chandra X-ray Observatory) и одного из автоматических телескопов Университета Теннеси, расположенного в штате Аризона. В результате им удалось установить, что система представляет собой две звезды, размером и температурой похожие на Солнце, вращающиеся вокруг общего центра масс с периодом 3,43 дня. При этом возраст системы оказался не несколько сотен миллионов, а несколько миллиардов лет.

Орбитальный зонд обнаружил на Марсе "природный водопровод"

Марсианский орбитальный зонд Mars Reconnaissance Orbiter обнаружил на поверхности Красной планеты систему трещин и разломов, которая в прошлом служила “водопроводом” для подземных вод. Об этом сообщается в пресс-релизе на сайте NASA.

Снимки поверхности, на которых трещины хорошо видны, были получены зондом при помощи камеры HiRISE. Этот инструмент способен получать фотографии высокого разрешения.

Изучавшиеся разломы находятся в кратере Капен (Capen), который располагается на семь градусов севернее экватора планеты. Его ширина составляет примерно 65 километров. Разломы образовались в результате деформации слоев пористого камня под поверхностью планеты. По словам ученых, внешний вид и цвет породы указывают на то, что в прошлом по этим разломам интенсивно текла вода.

Подобные структуры встречаются и на Земле. Они оказывают существенное влияние на распределение подземных вод. Обычно эти разломы не видны – их скрывает слой почвы. На Марсе они открылись в результате многолетней эрозии.

Лед оказался способен существовать в недрах Земли, Нептуна и Урана

Компьютерное моделирование показало, что в недрах некоторых планет Солнечной системы может существовать водный лед. Работа, выполненная сотрудниками Национальной лаборатории Лоренса Ливермора (Lawrence Livermore National Laboratory), опубликована в журнале Proceedings of the National Academy of Science.

Целью исследования было изучение зависимости температуры таяния льда от давления в экстремальных условиях. Ученым удалось установить, что при давлении от 100 до 400 тысяч атмосфер лед ведет себя как кристаллическое тело с молекулярной связью. Это означает, что в узлах кристаллической решетки располагаются специальным образом ориентированные молекулы.

Когда давление становится больше 450 тысяч атмосфер, лед превращается в суперионное твердое тело. Это состояние можно представлять себе следующим образом: в узлах кубической кристаллической решетки находятся почти неподвижные атомы кислорода, а вокруг них с большой скоростью вращаются атомы водорода. Лед с подобной структурой называю льдом VII.

Ученые выбрали места для поиска жизни на Марсе

Ученые выбрали на Марсе три места для поисков жизни. На основании рекомендации группы из 150 астрономов, геологов и биологов NASA решит, где именно должен сесть аппарат Mars Science Laboratory (MSL - Марсианская научная лаборатория). Ученые выбрали три района, где с наибольшей вероятностью могут присутствовать следы живых организмов, с помощью голосования, сообщает журнал New Scientist.

Все три места, которые, возможно, в прошлом были обитаемы, - это кратеры, в которых когда-то присутствовала вода. Выбор ученых пал на кратер Гейла (Gale Crater), кратер Холдена (Holden Crater) и кратер Эберсвальде (Eberswalde Crater). Ученые считают, что на месте кратера Гейла в прошлом было изолированное озеро, на месте кратера Холдена - озеро, в которое впадало и из которого вытекало несколько рек, а там, где сейчас находится кратер Эберсвальде когда-то была дельта реки.

В настоящее время на Марсе нет жидкой воды, поэтому астрономы сделали вывод о "мокром" прошлом выбранных мест, исходя из косвенных доказательств. Так, все три кратера богаты филлосиликатами - минералами, которые образуются из магматических пород при их длительном контакте с водой. В кратере Гейла было обнаружено большое количество сульфатов, являющихся источником энергии для многих земных бактерий.

Марсоход Mars Science Laboratory планируется запустить на Марс в период между 15 сентября и 4 октября 2009 года. Предположительную последовательность событий во время и после посадки MSL на Марс можно увидеть здесь. Аппарат будет заниматься фотографированием местности, оценкой уровня радиации и отбором проб грунта и скальных пород. Основной задачей MSL будет поиск веществ, которые могли бы указывать на то, что в прошлом Марс был обитаемым. Для земных организмов (а других ученые пока не встречали) критическим условием для существования является вода. Именно поэтому для места будущего исследования были выбраны именно эти три района. Первое прямое доказательство наличия в почве Марса воды получил зонд "Феникс".

Кольца Сатурна скрывали от ученых свой возраст

Команда ученых из Университета Колорадо пришла к выводу, что кольца Сатурна старше, чем принято считать. Ученые сделали это заключение, основываясь на результатах компьютерного моделирования столкновений между частицами колец друг с другом и с астероидами. О своих результатах астрофизики доложили на Европейском конгрессе по планетологии в Мюнстере. Коротко результаты ученых приведены на портале Science News.

Ученые смоделировали столкновения между 100 тысячами частиц камней и льда, которые формируют кольца Сатурна. Компьютерное моделирование позволило исследователям "проследить" изменения самих частиц и их орбит со временем и, кроме того, оценить, какое количество солнечного света задерживают кольца (этот метод традиционно используется в астрономии для определения количества вещества в кольцах). Астрономы сравнили полученные данные с данными наблюдений зонда Cassini и заключили, что до сих пор ученые недооценивали массу колец Сатурна примерно на треть.

Авторы работы также утверждают, что смогли понять, почему предыдущие измерения оказались ошибочными. Созданная ими модель показала, что частицы колец "предпочитают" объединяться в скопления, а не равномерно передвигаться по своим орбитам. Немалая часть света проходит сквозь пустое пространство между скоплениями, "обманывая" ученых, которые считают, что в кольцах содержится меньше частиц, чем на самом деле.

Из результатов компьютерного моделирования исследователи также заключили, что астрономы ошибались и в возрасте колец. Ученые из Университета Колорадо считают, что на орбитах вокруг Сатурна постоянно происходят два процесса. Первый - объединение отдельных частиц в группы, второй - разрушение групп из-за столкновений с астероидами. Большая, чем считалось, масса колец свидетельствует о том, что кольца существуют в состоянии динамического равновесия уже несколько миллиардов лет.

До настоящего времени многие астрономы придерживались мнения, что Сатурн "обзавелся" кольцами недавно (по астрономическим меркам) - от 10 до 100 миллионов лет назад. На эту мысль ученых наталкивал внешний вид колец. Лед, являющийся основным материалом, из которого сделаны частицы, исходно является светлым. Во время столкновений с астероидами образуется пыль, которая покрывает поверхность частиц, делая их более темными. Кольца Сатурна выглядят светлыми, поэтому ученые считали, что они образовались недавно. Авторы данного исследования считают, что "запылившиеся" части ледяных частиц "смотрят" внутрь скоплений.

Астрономы омолодили марсианскую воду

Отдельные районы Марса были покрыты водой существенно дольше, чем считалось до сих пор. В пресс-релизе, размещенном на сайте Института планетоведения, его сотрудники сообщают, что, по их мнению, на Красной планете можно было найти воду еще 3-3,7 миллиарда лет назад. Детально выводы исследователей опубликованы в журнале Geophysical Research Letters.

Ученые исследовали фотографии марсианской поверхности, сделанные камерой HiRISE орбитального аппарата Mars Reconnaissance Orbiter. Ее оптика позволяет увидеть объекты, размер которых не превышает одного метра. Особое внимание ученые уделили гигантской системе каньонов, известной как Долина Маринера. Они заметили, что светлые отложения внутри и снаружи каньонов заметно отличаются друг от друга по внешним характеристикам (яркости, цвету, следам эрозии).

По мнению авторов работы, эти отличия свидетельствуют, что вода существовала снаружи Долины Маринера дольше, чем внутри. Ученые считают, что отложения на внешней стороне образовались после высыхания водяных потоков. Дополнительным фактом, подтверждающим гипотезу исследователей, стало обнаружение неподалеку от каньонов системы долин, которые, предположительно, были созданы текущей водой.

Долины Маринера сформировались в Гесперианскую эру (она закончилась от 3,5 до 1,8 миллиарда лет назад), которая следует за Ноевой (исчисляется от момента образования планеты до 3,5-3,8 миллиарда лет назад) на геологической шкале Марса. Таким образом, вода также присутствовала на поверхности планеты уже после окончания первой геологической эпохи.

NASA выбрало проект нового спутника Марса

NASA выбрало проект нового орбитального аппарата, который проведет комплексное исследование атмосферы Марса, сообщается на сайте агентства. Аппарат MAVEN (Mars Atmosphere and Volatile EvolutioN, что можно перевести как "атмосфера Марса и изменчивая эволюция") стоимостью 485 миллионов долларов планируется запустить в 2013 году. Associated Press сообщает, что из-за конфликтов, возникших при отборе проектов, решение было задержано на девять месяцев. Задержка стоила NASA 10 миллионов долларов и переноса старта на два года.

Аппарат MAVEN был выбран из 20 проектов, представленных на конкурс, объявленный NASA в 2006 году. Основным критериями отбора было максимальное количество научных исследований, которые можно провести с помощью аппарата, а также его минимальная уязвимость. Разработчиками MAVEN являются сотрудники Лаборатории физики атмосферы и космоса в Университете Колорадо в Боулдере. Университет получит шесть миллионов долларов на разработку плана миссии и основных технических деталей аппарата.

Предварительный план работы MAVEN предполагает, что аппарат достигнет орбиты Марса осенью 2013 года. С помощью своих двигателей MAVEN выйдет на эллиптическую орбиту, высота которой будет изменяться от 145 до 6228 километров над поверхностью Марса. Приборы орбитального аппарата будут проводить измерения в течение одного земного года, который примерно эквивалентен половине марсианского. Также MAVEN должен совершить "нырок" на высоту около 129 километров над поверхностью Марса и взять пробы из верхних слоев атмосферы планеты. После того как орбитальный аппарат закончит свою научную миссию, он может быть использован в качестве средства связи с Землей для находящихся на Марсе зондов и марсоходов.

Китайский космонавт впервые вышел в открытый космос

времени (12:45 по московскому) впервые вышел в открытый космос. Тайконавт Чжай Чжиган (Zhai Zhigang) провел за бортом корабля "Шэньчжоу VII" на высоте 343 километров над Землей около 15 минут, сообщает агентство AFP.

Китай стал третьей после России и США страной, чей космонавт вышел в открытый космос. По данным телевидения КНР, операция прошла успешно. "Я чувствую себя достаточно хорошо. Я приветствую китайский народ и все народы мира", - передает первые слова тайконавта в открытом космосе телеканал Sky News. Космонавт помахал в безвоздушном пространстве китайским флагом и установил оборудование на внешней стороне корабля. Между тем, первый выход китайцев в открытый космос оказался короче запланированного: предполагалось, что он продлится от 20 до 30 минут.

Космонавт облачен в скафандр марки "Фэйтянь", который изготовлен с использованием российских технологий. В связи с этим выход в космос контролировали и специалисты из РФ, уточняет РИА Новости, которые находятся в центре управления полетами на космодроме Цзюцюань на северо-западе КНР.