В 2024 году произошло множество знаменательных открытий и прорывных исследований, связанных с физикой, астрономией, медициной и биологией. Некоторые из них меняют наши представления о Вселенной, другие ведут к разработке перспективных технологий и новых методов лечения. «Лента.ру» представляет свою версию десяти самых примечательных событий ушедшего года в мировой науке.

У Земли временно появилась новая луна

Астероид 2024 PT5 стал временным спутником Земли на два месяца. Этот небольшой объект из группы астероидов Арджуна был предварительно изучен с помощью компьютерного моделирования, что позволило ученым предсказать его временный гравитационный захват. Астероид приблизился к нашей планете на расстояние 4,5 миллиона километров со скоростью 3540 километров в час, а его низкая геоцентрическая энергия позволила ему ненадолго остаться на земной орбите, прежде чем он вернулся к вращению вокруг Солнца.

Подобные события, известные как кратковременные захваты, происходят несколько раз за десятилетие, тогда как длительные захваты случаются крайне редко, раз в 10-20 лет. Ученые детально изучили 2024 PT5 с помощью спектроскопии, чтобы узнать больше о составе и происхождении малых тел Солнечной системы. Исследования таких мини-лун помогают глубже понять взаимодействие астероидов с Землей и гравитационные процессы в нашей планетной системе.

На Марсе обнаружили уникальные кристаллы серы

Марсоход Curiosity обнаружил кристаллы чистой серы в регионе Гедиз-Валлис, что стало уникальным открытием. Ранее на Красной планете находили лишь сульфатные соединения, образующиеся при испарении воды, но выявление элементарной серы указывает на неизвестные ранее геологические процессы. Сера была обнаружена внутри расколотого камня, который марсоход исследовал с помощью своих инструментов, фиксируя кристаллическую структуру и подтверждая отсутствие примесей. Это открытие ставит под сомнение прежние теории о химической истории Марса.

Исследование региона Гедиз-Валлис также предоставило данные о древних наводнениях и оползнях, которые сформировали местный ландшафт. Исследование камней показало следы взаимодействия с водой и измененные породы, известные как «гало», возникшие под влиянием подземных водных потоков. Эти находки не только подтверждают сложную историю воды на планете, но и указывают на активные процессы, происходившие миллиарды лет назад. Ученые планируют продолжить изучение, чтобы понять происхождение серы и глубже исследовать химическую эволюцию Марса.

Под Нью-Йорком запустили прототип квантового интернета

Исследователи из Qunnect Inc. успешно протестировали прототип квантового интернета на основе 34-километровой оптоволоконной петли GothamQ, расположенной под улицами Нью-Йорка. В ходе эксперимента ученые передавали запутанные фотоны, поляризация которых сохраняла их квантовую связь. Технология продемонстрировала устойчивость к внешним воздействиям, включая температурные колебания и вибрации, а также обеспечила время безотказной работы в 99,84 процента. Система передавала около 20 000 запутанных пар фотонов в секунду с точностью компенсации 99 процентов, что подтвердило ее готовность к дальнейшему развитию квантовых сетей.

20

тысяч в секунду

запутанных пар фотонов было передано через прототип квантового интернета

Особое внимание было уделено поляризационному дрейфу, вызванному изменениями длины волны и времени передачи, что потребовало создания системы активной компенсации. Инфракрасные фотоны, используемые в эксперименте, были совместимы с рубидиевыми атомными системами, ключевыми для квантовой памяти и процессоров. Это достижение подчеркивает готовность технологии для интеграции в будущее квантового интернета, который обеспечит беспрецедентную скорость и надежность передачи данных.

Создана первая в мире алмазная батарея

Ученые Бристольского университета и Управления по атомной энергии Великобритании (UKAEA) разработали первую в мире алмазную батарею на основе радиоактивного углерода-14, который обладает периодом полураспада 5700 лет. Батарея генерирует энергию, преобразуя электроны, выделяемые в процессе радиоактивного распада, по аналогии с работой солнечных панелей, но вместо фотонов используется радиация.

Для изготовления батареи была применена технология плазменного осаждения, позволяющая выращивать искусственные алмазы. Углерод-14 безопасно заключен в структуру алмаза, что исключает утечку радиации, обеспечивая экологическую чистоту и долговечность устройства.

Такие батареи имеют широкий потенциал применения: от медицинских приборов, где они могут значительно снизить потребность в замене источников энергии, до использования в экстремальных условиях, таких как космос или глубокие океаны. Это изобретение обещает революционизировать подход к автономным источникам питания.

Получен снимок далекой и старой звезды в коконе

Астрофизики из Университета Андреса Бельо в Чили и Института радиоастрономии Макса Планка в Германии получили уникальный снимок далекой звезды WOH G64, расположенной в Большом Магеллановом Облаке на расстоянии 160 000 световых лет от Земли. Эта звезда, классифицируемая как красный сверхгигант, имеет колоссальный размер, превышающий солнечный в 2000 раз, и находится на завершающем этапе своей жизни, выбрасывая пыль и газ перед превращением в сверхновую.

Для исследования ученые использовали инструмент GRAVITY, входящий в состав Очень Большого Телескопа (VLTI) Европейской Южной Обсерватории. Благодаря современному оборудованию удалось получить более четкие изображения WOH G64, выявив изменения, которые ранее не фиксировались. В частности, выяснилось, что за последние 10 лет звезда заметно потускнела. Также было обнаружено, что вокруг звезды формируется пылевой кокон яйцевидной формы, что не соответствует традиционным моделям, предсказывающим более симметричные структуры.

По мнению исследователей, необычная форма кокона может быть связана либо с хаотическими выбросами материала, либо с влиянием звезды-компаньона, которая пока не обнаружена. Эти данные проливают свет на сложные процессы эволюции красных сверхгигантов и их подготовку к финальной стадии — взрыву сверхновой.

Обнаружена новая группа крови

Ученые разгадали 50-летнюю загадку антигена AnWj, связанного с одной из редких групп крови, что привело к открытию новой системы групп крови, названной MAL. Антиген AnWj был впервые описан в 1972 году, но его молекулярная природа оставалась неизвестной. У людей с отрицательным AnWj-фенотипом могут возникнуть тяжелые иммунные реакции, если им перелить кровь, содержащую этот антиген.

Оказалось, что антиген AnWj переносится белком Mal, при этом у людей с AnWj-отрицательным фенотипом выявлены гомозиготные делеции в гене MAL, которые блокируют синтез этого белка. Эксперименты подтвердили, что клетки, в которые вводили нормальный ген MAL, проявляли реакцию на антитела AnWj, что не наблюдалось в клетках с мутациями в гене MAL. Это доказало, что белок Mal необходим для экспрессии антигена AnWj и его связи с иммунной системой.

Кроме того, оказалось, что подавляющее большинство людей — более 99,9 процента — обладают AnWj-положительным фенотипом, поскольку их эритроциты экспрессируют белок Mal. Однако отсутствие белка Mal у небольшой группы людей связано с редкими генетическими вариациями, что требует особого подхода при переливании крови. Открытие открывает путь к разработке новых диагностических тестов, способных идентифицировать редких доноров с AnWj-отрицательным фенотипом. Это значительно снизит риски несовместимости при переливании крови и обеспечит более эффективное и безопасное лечение для таких пациентов.

Впервые определена точная форма фотона

Ученые из Университета Бирмингема предложили новую теорию взаимодействия света и материи на квантовом уровне и впервые описали точную форму отдельного фотона. Это открытие закладывает основы для более глубокого понимания природы света и его роли в квантовых системах.

Фотон, как частица света, испускается атомами или молекулами и взаимодействует с окружающей средой. Исследователи сконцентрировались на описании этого процесса и определении механизма распространения энергии через пространство. Ключевым достижением стало создание модели, объединяющей взаимодействие фотона с источником и процесс передачи энергии в «дальнее поле», область, удаленную от излучателя.

Созданная модель позволила устранить неопределенности, ранее трактуемые как шум, и представить фотон в вычислимой и визуализируемой форме. Это стало возможным благодаря упрощению сложных математических расчетов и учету геометрии и оптических свойств среды, влияющих на форму, цвет и вероятность существования фотона. Таким образом, ученые смогли показать, что характеристики фотонов зависят не только от источника, но и от окружающей среды.

Создано эффективное лекарство против ВИЧ

Американская компания Gilead Sciences, Inc. заявила о создании препарата против вируса иммунодефицита человека (ВИЧ) с почти стопроцентной эффективностью. После приема нового препарата ленакапавир ни одна из нескольких тысяч женщин, участвовавших в исследовании, не заразились ВИЧ.

стоит однократная доза препарата Sunlenca против ВИЧ в первый год лечения

42 250

долларов

Ленакапавир является ингибитором расщепления капсида — белковой оболочки, которая защищает вирусный генетический материал и помогает транспортировать его в заражаемую клетку. После попадания в клетку капсид сбрасывается, вирусный геном высвобождается в цитоплазму клетки и вирус начинает использовать ресурсы клетки для собственного копирования.

Начальные дозы препарата назначаются в виде пероральных таблеток и инъекций для быстрого достижения терапевтического уровня, после чего для поддержания неопределяемого низкого уровня вируса в организме необходимо делать инъекции каждые шесть месяцев. Инъекции и таблетки Sunlenca будут стоить 42 250 долларов в первый год терапии и 39 000 долларов в каждый последующий год. Однако Gilead Sciences, Inc обещают сделать препарат более доступным в будущем.

Брошен вызов существующей теории о болезни Альцгеймера

Ученые Университета Эмори в США сделали новое открытие, бросающее вызов существующим теориям о происхождении болезни Альцгеймера. Традиционно считалось, что накопление бета-амилоида в мозге вызывает повреждение клеток мозга и снижение когнитивных способностей. Однако новое исследование предполагает, что амилоидные бляшки лишь служат каркасом для накопления других белков, обладающих сигнальными функциями, которые могут быть ответственны за повреждение клеток мозга.

Было проанализировано более 8000 белков в мозге человека с болезнью Альцгеймера и аналогичных белков у мышей, моделирующих это заболевание. Ученые идентифицировали более 20 белков, которые накапливаются вместе с бета-амилоидом как у людей, так и у мышей. Оказалось, что два из них — мидкин и плейотрофин — способствуют агрегации амилоида и могут играть ключевую роль в повреждении мозга. Эти белки, возможно, ускоряют патологический процесс, что делает их потенциальными молекулярными мишенями для новых методов лечения болезни Альцгеймера.

Это открытие может привести к новым подходам в лечении других заболеваний, связанных с накоплением амилоидов, поскольку этот патологический процесс был выявлен при более чем 30 различных расстройствах, поражающих ткани и органы по всему телу.

Планета Вулкан объявлена звездной иллюзией

Астрономы Дартмутского колледжа в США объявили, что планета, которая, как считалось, вращается вокруг звезды 40 Эридана А, на самом деле является иллюзией, вызванной активностью звезды. Это планета была прозвана Вулканом в честь планеты из франшизы «Звездный путь», где та находилась в той же системе.

Об открытии планеты-кандидата HD 26965 b было объявлено еще в 2018 году, однако спустя пять лет у ученых появились сомнения, является ли она реальной. В новой работе астрономы провели точные измерения лучевой скорости звезды HD 26965, которая характеризует скорость изменения расстояния между объектом и наблюдателем и определяется на основе эффекта Доплера. Если бы существование «Вулкана» подтвердилось, то это была бы суперземля на расстоянии 16 световых лет от Солнца, по размеру занимавшая промежуточное положение между Землей и Нептуном. Ее период вращения вокруг звезды был оценен в 42 земных дня.

Ученые проанализировали свет на различных длинах волн, испускаемых разными слоями внешней оболочки (фотосферы) звезды HD 26965. Оказалось, что их допплеровские сдвиги сильно отличаются, что может объясняться конвекцией мантии звезды и присутствием темных и ярких областей на поверхности. Оба фактора могут значительно искажать световой сигнал, создавая иллюзию присутствия планеты.