Научные итоги года

Фото: Коллаж PublicPost

PublicPost вспоминает главные научные события 2012 года — от подледного озера Восток до бозона Хиггса, от далекого Денисовского человека до близких экзопланет.

ЯНВАРЬ: Озеро Восток

Миллионы лет покрытое льдами антарктическое озеро Восток оставалось в глубокой изоляции от всего остального мира. Российским ученым потребовалось тридцать лет бурения льда в адских условиях, чтобы впервые достичь глубины 3769 м — и самого недоступного на Земле озера.

В 1960-е, когда появились первые данные о существовании озера Восток, разгорелись горячие споры о том, возможно ли вообще его существование под многокилометровой толщей льда. Однако со временем факты стали окончательно убедительными, и началось бурение. Сложность работ трудно передать: лед — субстанция капризная, а погода оставляет лишь короткие летние месяцы, так что работа продолжалась и весь январь 2012 года — а затем лед кончился.

Пока скважина законсервирована, чтобы ближайшим летом, которое в Антарктиде уже начинается, взять первые осторожные пробы воды заповедного озера. Никто не знает, что за жизнь там может обнаружиться.

ФЕВРАЛЬ: Обновляющиеся яйцеклетки

Развенчана прописная истина, будто одни лишь мужчины способны вырабатывать свои половые клетки постоянно, а женщины уже рождаются с определенным набором яйцеклеток и потом лишь расходуют его. Эта догма, конечно, касалась и других млекопитающих, однако оказалась ложной.

Первые свидетельства тому, что яйцеклетки продолжают формироваться и у взрослых самок, ученые получили в 2004 году в экспериментах на мышах. Тогда этих данных оказалось недостаточно, чтобы побороть устоявшиеся представления. Однако в 2012-м столь же шокирующие результаты принесли и опыты с культурами ооцитов, полученных из человеческих яичников. Показано, что примерно на 10 тысяч зрелых клеток приходится одна стволовая.

МАРТ: Денисовский человек

Кусочка фаланги пальца девочки, чудом дошедшего до нас сквозь десятки тысяч лет, оказалось достаточно, чтобы европейские генетики провели генетический анализ остатков вымершего вида людей — Денисовского человека.

Начиная с 2008 года российскими археологами в пещере на Алтае найдено уже несколько фрагментов костей, принадлежавших представителям этого таинственного племени. В митохондриальной ДНК (совпадение по которой служит генетикам важнейшим маркером близости видов) Денисовский человек отличался от нас по 385-ти позициям — получается, он почти вдвое дальний наш родственник, чем неандертальцы.

Уникальная методика уже в 2012 году позволила впервые провести полноценный анализ ядерной, "главной" части ДНК и открыла совершенно потрясающие вещи. В частности, показано, что Денисовские люди успели скреститься с предками некоторых современных народов, населяющих Юго-Восточную Азию, оставив в их геноме заметные следы. Уточнен и возраст останков, найденных в Денисовой пещере — между 74 и 82 тысячами лет.

АПРЕЛЬ: Искусственные ксенонуклииновые кислоты

ДНК — лишь инструмент для жизни: ученые синтезировали искусственные ксенонуклеиновые кислоты и показали, что те способны выполнять те же функции хранения и передачи генетической информации.

Теоретическ, когда-нибудь на этой основе могут создать полноценные живые организмы на совершенно иной биохимии, чем принято у нас на Земле. По крайней мере ничто принципиально этому не мешает, а первый шажок уже сделан: чтобы манипулировать с ксенонуклеиновыми кислотами, биологи специальным образом "доработали" ферменты живых организмов — и те успешно копировали информацию с ДНК на них или обратно.

ИЮНЬ: Венера на солнечном диске

Шестого числа самые любопытные из нас не упустили шанс в последний раз увидеть редчайшее зрелище — прохождение Венеры по солнечному диску. Соседняя планета не может закрыть сколько-нибудь заметную часть Солнца, и сквозь темное стекло предстала черной точкой, медленно шествующей по блистающему диску звезды. Все заняло не больше шести минут — но в следующий раз такая возможность появится только в 2117 году.

ИЮЛЬ: Бозон Хиггса

Столкновения протонов, разогнанных Большим Адронным Коллайдером до околосветовых скоростей, позволили впервые твердо заявить об обнаружении бозонов Хиггса. По предложенной еще в 1960-е годы теории, эти исключительно массивные частицы представляют поле, благодаря которому остальные частицы обретают массу.

Получить такую частицу или хотя бы намек на нее пытаются давно, сталкивая друг с другом другие частицы. Такие столкновения порождают целый каскад новых частиц, некоторые из которых живут доли секунды, быстро распадаясь на другие частицы. За этим процессом ученые следили, сталкивая лоб в лоб протоны, разогнанные в Большом Адронном Колайдере до околосветовых скоростей.

Первые признаки долгожданной находки в районе энергий 125-126 гигаэлектронвольт (что соответствует массе в тысячи раз больше массы протона) появились в 2011 году, но лишь работа 2012 года сделала их полновесными свидетельствами. Данные, собранные двумя крупнейшими детекторами коллайдера — ATLAS и CMS — принесли достаточную статистику, подтверждающую надежность находки.

АВГУСТ: Марсоход Curiosity

Curiosity прибыл на Марс, совершив потрясшую весь мир посадку: преодолев 567 миллионов километров, зонд затормозил и плавно спустился точно в "яблочко", так что отклонение от идеального места посадки составило не больше 2 километров. За драматическим событием в прямом интернет-эфире следили сотни тысяч зрителей.

Аппарат размерами с микролитражный автомобиль представляет уже третье поколение американских марсоходов и несет беспрецедентное количество бортовых инструментов, среди которых — российский детектор нейтронов DAN, предназначенный для поиска льда и воды, возможно, скрытых под поверхностью планеты.

С тех пор Curiosity набрал тысячи последователей на Twitter, обновил бортовое программное обеспечение, включил приборы и начал движение. Он наблюдал солнечное затмение и нашел следы древнего ручья. Детектор DAN показал, что воды в почве в несколько раз меньше, чем ожидалось, а другие приборы провели успешные минералогические исследования. Встреченная ими порода очень напоминает обычный вулканический туф, однако обещанных сенсационных находок пока не сделано.

Кстати, питание марсоходу обеспечивает радиоизотопный термоэлектрический генератор, работающий на российском ядерном топливе. В России произведен и двигатель РД-180, установленный на ракетах Atlas-5, одна из которых отправила Curiosity в полет.

СЕНТЯБРЬ: Тает лед

Предсказанное еще несколько лет назад стремительное таяние Арктики стало твердой реальностью. Летом 2012 года площадь приполярных льдов установила очередной антирекорд, сократившись до 24% площади Северного Ледовитого океана. На 16 сентября она составила не более 3,4 миллионов кв. км — на 760 000 кв. км меньше предыдущего минимума. Впервые за историю наблюдений таяние охватило всю Гренландию.

С сокращением поверхности льда, прекрасно отражающего солнечное излучение, Арктика темнеет и поглощает больше энергии, нагреваясь все сильнее. С какого-то момента процесс таяния ускоряется все больше и становится необратимым. Кажется, момент этот ближе, чем кто-либо мог предполагать: лед может исчезнуть вовсе.

У нас в стране принято относиться к этому положительно: считается, что доступными станут природные богатства севера, откроется постоянная морская навигация, да и вообще станет потеплее. К сожалению, климатические процессы столь сложны, что пока такие оптимистические прогнозы вряд ли надежны. К примеру, в сентябре 2012 года появилось исследование, показавшее, что глобальное потепление чревато локальными похолоданиями, и в наших краях оно оборачивается особенно суровыми и бесснежными зимами.

ОКТЯБРЬ: Google Maps для генома

В свободный онлайн-доступ выложены первые результаты работы масштабного проекта ENCODE, который должен стать чем-то вроде бета-версии Google Maps для человеческого генома. Главный объект интереса — "мусорная" ДНК.

В самом деле, последовательность цепочки нашей ДНК была выяснена в ходе работы над проектом "Геном человека". Оказалось, что 95% его составляет ДНК, вообще не кодирующая генов и, вроде бы, лишняя. Однако чем лучше мы понимаем работу хромосом — тем яснее становится, какую важную роль играют в ней многообразные механизмы регуляции, для которых, в частности, и нужна эта "мусорная" ДНК.

Пока что работа с проектом ENCODE далека от завершения, ведь предстоит установить предназначение каждого из примерно трех миллиардов азотистых оснований, составляющих ДНК человека. Лишнего здесь не так много: показано, что постоянную биохимическую активность проявляют не менее 80% из этих оснований.

ДЕКАБРЬ: Пять новых планет в Тау Кита

В "далеком созвездии" Тау Кита, воспетом Владимиром Высоцким, обнаружились планеты — сразу пять штук. На самом деле, Тау Кита — однв мз ближайших к нам звезд: до нее всего 11,9 световых лет. Четвертая планета находится чуть ближе к ней, чем Венера к Солнцу, однако Тау Кита почти вдвое тусклее Солнца, так что на планете вполне может иметься жидкая вода.

Несколькими месяцами ранее нашлись планеты и еще ближе — в 4,3 световых годах от Земли, у знаменитой Альфы Центавра. Это тройная система, у второй из звезд которой обнаружился горячий двойник Земли: при чуть большей массе планета α Центавра Bb раскалена выше 1200 по Цельсию и, видимо, вся покрыта океаном расплавленной лавы.

Впрочем, настоящим героем поиска далеких планет в очередной раз стал космический телескоп Kepler. Среди его многочисленных находок за 2012 год — самые небольшие из всех, известных на сегодня, планет, включая KOI-961.03 размерами втрое меньше Земли — примерно с Марс. В ноябре успешная миссия спутника была продлена еще на четыре года.