Как известно, Земля имеет гравитационное поле, а также окружена электромагнитным полем. Эти два поля также участвуют в формировании атмосферы и самой жизни на планете. С развитием космонавтики стало понятно, что у Земли есть ещё одно ранее неизвестное электрическое поле, измерить которое удалось только недавно. Без этого поля всё на планете могло сложиться по-другому, включая появление человека.

Фотография с борта ракеты Endurance. Источник изображения: NASA

В 1968 году космические аппараты обнаружили на полюсах сверхзвуковые потоки холодных ионов, покидающих атмосферу по линиям магнитного поля планеты. Что послужило ускорителем для этих частиц, оставалось загадкой. Теоретики назвали это поле амбиполярным из-за двух действующих в разных направлениях эффектов его приложения. Солнечный свет и ультрафиолетовое излучение ионизировали атмосферный газ в ионосфере Земли, отрывая от атомов электроны и превращая ядра в положительные ионы. Гравитация должна удерживать тяжёлые частицы, а лёгкие должны улетать в космос под воздействием магнитных полей.

Таким образом, ионы как бы тянули электроны вниз, помогая гравитации, а электроны устремлялись в космос, создавая противоположный ионному вектор электромагнитного поля — это и есть амбиполярность. При этом ионы и электроны притягивались друг к другу. Этот субатомный процесс и стал механизмом возникновения планетарного амбиполярного поля. Чтобы предметно говорить об этом явлении и начать учитывать амбиполярное поле во множестве моделей — от климатических до планетарных и эволюционных, — необходимо было измерить его силу или потенциал. С конкретными цифрами в руках можно подвести под явление фундаментальную базу.

За работу взялись специалисты NASA. Для измерения амбиполярного поля был разработан прибор и подготовлена ракета для суборбитального старта. Миссию назвали Endurance в честь корабля сэра Эрнеста Шеклтона, участвовавшего в известной антарктической экспедиции 1914 года. Одноимённая ракета NASA стартовала с самого северного в мире космодрома на Шпицбергене 11 мая 2022 года. За 19 минут полёта ракета достигла высоты 768 км. Ключевое измерение амбиполярного поля было сделано на высоте 518–768 км. Измеренный потенциал поля составил 0,55 В.

«Полвольта – это почти ничто, оно [напряжение] примерно такое же по величине, как у батарейки в часах, — поясняют специалисты NASA. — Но это как раз та величина, которая объясняет полярный [ионный] ветер».

Измеренной величины заряда достаточно, чтобы ионы водорода тянулись к нему с силой в 10,6 раза выше, чем притяжение Земли. Это настоящий ускоритель для лёгких частиц, который, как из пушки, постоянно выстреливает их в космос с обеих полюсов планеты. Землю покидают не только электроны — ионы тоже улетают вдаль. Ионы кислорода, хотя они намного тяжелее ионов водорода, также ощущают давление этого ветра.

Измерения в миссии Endurance показали, что амбиполярное поле увеличивает плотность ионосферы на больших высотах на 271 % по сравнению с ситуацией, если бы этого поля не было вовсе. Всё это влияет на климат, состав атмосферы и, в конечном итоге, на биосферу планеты. Марс, Венера и другие планеты не будут исключением — там тоже когда-то будут обнаружены собственные амбиполярные поля. С конкретными цифрами в руках можно начинать делать новые открытия.

Хотя 2024 год обещает установить новый рекорд по нагреву Земли, возобновляемые источники энергии успешно справляются с возросшей потребностью в электричестве, которую раньше закрывали угольные электростанции. В США в 2024 году впервые солнечные и ветряные электростанции седьмой месяц подряд выдают больше энергии, чем угольные. Это на два месяца дольше, чем год назад, в чём помогли новые установленные мощности в сфере солнечной и ветряной энергетики.

Источник изображения: Copilot

О достижении рекордного результата сообщили в Управлении энергетической информации США (EIA). В США впервые за первые семь месяцев года было произведено больше энергии из возобновляемых источников, чем при использовании угольных электростанций. Кроме того, в течение двух месяцев подряд — в марте и апреле — выработку энергии с использованием угля превзошла одна только ветряная энергетика. Ветроэнергетические установки произвели в марте 45,9 ГВт·ч и рекордно высокие 47,7 ГВт·ч в апреле, по сравнению с произведёнными угольными электростанциями 38,4 ГВт·ч в марте и 37,2 ГВт·ч в апреле.

В США пик спроса на электрическую энергию приходится на летние месяцы и начало осени, а также на конец весны. Решающими окажутся данные за август — сможет ли возобновляемая энергетика перебить хребет ископаемой? Но поскольку в США продолжают наращивать объёмы производства чистой энергии, перелом не за горами. Так, если в прошлом году в США было введено в работу 18,4 ГВт солнечных мощностей, то в текущем году прирост составит уже 36,4 ГВт.

Похожие тенденции происходят также в сфере ветровой генерации. По сообщению Scientific American, производство энергии силой ветра в США выросло примерно на 8 % по сравнению с прошлым годом. По состоянию на июнь 2024 года было добавлено около 2,5 ГВт ветровой мощности, и ожидается, что еще 4,5 ГВт будут введены до конца 2024 года. Представители техасского и калифорнийского операторов энергосистем отметили, что вопреки рекордной жаре этого лета системы впервые ведут себя стабильно, за что они благодарят солнечную и ветряную энергетику, а также резервные (батарейные) системы хранения энергии.

Символично, что погубивший динозавров астероид прибыл из мрака и холода окраин Солнечной системы. В этом учёные убедились совсем недавно, проведя анализ изотопов рутения в пограничных мел-палеогеновых слоях. Астероид был углеродистым — такие тела образуются за орбитой Юпитера. И он поставил точку в судьбе многотонных рептилий, открыв дорогу млекопитающим и человеку.

Источник изображений: tweaktown.com

Ещё раз выяснить происхождение и тип «астероида Судного дня» взялись учёные во главе с Марио Фишером-Гёдде (Mario Fischer-Gödde) из Кёльнского университета. Объектами их интереса стали изотопы рутения, обнаруживаемые в породах на границе раздела мелового и палеогенового периодов. Во-первых, по соотношению тех или иных изотопов в веществе можно судить о возрасте образцов, а также о том, как далеко от Солнца сформировалось небесное тело. Во-вторых, изотопы рутения земного происхождения отличаются от изотопов, пришедших из космоса.

Вызвавшее массовое (не менее 76 %) вымирание земной фауны около 66 млн лет назад падение 10-км астероида сопровождалось настолько колоссальным выбросом вещества, что его следы находятся по всему миру. Учёные не стали ехать в Мексику к кратеру Чиксулуб — месту падения астероида, а взяли образцы пород в Европе: в Дании, Италии и Испании. Спектральный анализ помог отделить одни изотопы от других, а также земные изотопы рутения от космических.

Согласно сделанным учёными выводам, «динозавровый» астероид был углеродистым или C-типа (точнее CC — из углеродистых хондритов). Такие астероиды явно отличаются от астероидов скалистого типа (S) и образуются во внешней части Солнечной системы. Сегодня мы не можем точно сказать, из какой точки прибыл убивший динозавров астероид. Но теперь учёные с уверенностью говорят, что он прилетел из-за орбиты Юпитера и это точно не комета. Потенциально Юпитер перехватывает смертельные для Земли астероиды, но иногда они прорываются. По прикидкам учёных, такое происходит примерно каждые 250–500 млн лет, но это будет уже другая история.

В журнале Science появилась статья, в которой учёные из Гарвардского университета публично отказались от проведения первого научно обоснованного эксперимента по искусственному охлаждению Земли. Тщательно проработанный план опыта разбился о протесты лидеров коренных народов Швеции — саамов. Их не поставили в известность, а когда информация всплыла, это вызвало бурную реакцию протеста против этого и других экспериментов по геоинженерии.

Источник изображения: ИИ-генерация Кандинский 3.0/3DNews

Эксперимент SCoPEx (Stratospheric Controlled Perturbation Experiment) был задуман в Гарварде ещё в 2017 году. Известно, что выброшенные вулканами частички диоксида серы в верхних слоях атмосферы отражают часть солнечного света обратно в космос и, тем самым, не дают нагреваться Земле — фактически охлаждают её. Подобные частицы или аэрозоли могут быть рукотворными, что позволит обратить вспять процесс глобального потепления. Эксперимент SCoPEx должен был подвести под такие геоинженерные проекты научную базу — помочь собрать данные для уточнения климатических моделей воздействия на среду.

Как планировалось, в воздух над Швецией должен был подняться воздушный шар, с которого был бы произведён выпуск отражающих свет аэрозолей. Оборудование на шаре должно было изучить взаимодействие частиц друг с другом и окружающим воздухом — ничего сверхъестественного или необратимого. Более того, первый запуск в 2021 году планировался чисто технический — без распыления аэрозоля. Но само известие о запланированном опыте вызвало негодование местных национальных лидеров. Именно этот момент за многие годы планирования эксперимента учёные не учли.

В свежей статье в журнале Science внимание уделено именно этому обстоятельству — необходимости диалога с людьми при обсуждении геоинженерных проектов. Коллектив Гарварда не справился с «интересом прессы к опыту и не знал, как согласовать вопрос с представителями коренных народов», поэтому в марте 2024 года было объявлено о сворачивании программы SCoPEx.

Следует сказать, что формально небольшие по масштабу геоинженерные опыты никем не запрещены. Более того, ещё в 2010 году, когда соответствующий комитет ООН наложил мораторий на проведение геоинженерных проектов, речь шла исключительно о глобальных проектах. Небольшие компании и научные коллективы вольны проводить эксперименты в сфере геоинженерии, если они носят крайне локальный характер. Например, один из стартапов позволил себе поднять в небо воздушные шары для распыления диоксида серы, а учёные из Университета Вашингтона поставили натурный опыт по осветлению морских облаков, и ничего им за это не было.

Но если речь идёт о глобальных проектах, то даже палящее в шею Солнце не должно подталкивать к самодеятельности. Геоинженерные проекты должны в обязательном порядке обсуждаться в общественном пространстве, поскольку последствия могут затронуть всех и каждого, не говоря о будущих поколениях. И начинать надо с оформления межгосударственных договорённостей и диалога между властями разных стран. Только так можно создать условия для потенциального влияния на климат Земли.

Китайское национальное космическое управление (CNSA) сообщило, что в 2030 году проведёт свои первые учения по защите Земли от астероида. Это будет эксперимент сродни миссии NASA DART по ударному воздействию на астероид Диморф. Своей целью китайцы выбрали 30-м астероид 2015 XF261. Он почти в шесть раз меньше Диморфа и попасть в него будет намного труднее.

Источник изображения: Don Davis/NASA

Создание планетарной обороны — это самое благородное, что можно ожидать от космической гонки. Оставляя за скобками возможность контролировать околоземной пространство космическими силами той или иной страны, защита Земли от опасных астероидов когда-то может спасти жизнь каждому жителю планеты.

В Китае построят эксперимент по ударному воздействию на астероид на более прочном основании, чем это сделали в NASA, когда планировали миссию DART. В некотором смысле в NASA действовали наудачу, не располагая точными данными об объекте воздействия. Это привело к тому, что целевой астероид повёл себя непредсказуемым образом, поскольку его верхний слой оказался из пыли и щебня. А точное воздействие на объект станет известно только в 2026 году, когда к поражённом астероиду доберутся ещё не запущенные зонды миссии «Гера».

Китай предварительно отправит к целевому астероиду исследовательский зонд для всесторонней оценки его состава, формы и геологии. Радары, спектрометры, камеры и датчики зонда на орбите астероида будут изучать объект 2015 XF261 в течение нескольких месяцев подряд. Лишь после этого по астероиду будет совершён удар зондом-камикадзе. Исследовательский аппарат на орбите астероида после этого проведёт ещё до 12 месяцев, изучая произведённое на него воздействие. Китайский эксперимент окажется более точным и, вероятно, более зрелищным, поскольку сможет в режиме реального времени произвести с близкого расстояния фото- и видеофиксацию удара по астероиду.

Учёные из Швейцарии при поддержке NASA впервые создали наиболее полную модель изменения скорости Земли и дрейфа полюсов в зависимости от множества факторов. Эта работа была бы невозможной без использования машинного обучения, что позволит в будущем давать наиболее точный прогноз о положении Земли в космическом пространстве. Это важно для космических полётов, ведь каждый сантиметр ошибки на старте обернётся сотнями метров отклонения от цели путешествия.

Замедление скорости вращения Земли делает дни длиннее. Источник изображения: ИИ-генерация Кандинский 3.0/3DNews

По предыдущим работам мы уже знаем, что таяние полярных льдов ведёт к оттоку воды к экватору. Это собирает там массу и как бы утолщает Землю, что похоже на действия фигуриста, который замедляет своё вращение волчком с помощью вытянутых в стороны рук. С помощью ИИ учёные из Высшей технической школы Цюриха (ETH Zurich) выяснили, что подобное климатическое воздействие на поведение Земли намного глубже, чем предполагалось.

Изменение центра масс нашей планеты также ведёт к смещению оси вращения Земли (к дрейфу полюсов) и к процессам в мантии, ядре и жидком металлическом слое, обволакивающем внутреннее ядро Земли. Влияние человека на климат оказывает комплексное воздействие на планету, с чем нам теперь придётся жить. И даже на её положение в космическом пространстве. Более того, со временем антропогенное климатическое воздействие человека на скорость вращения Земли окажется выше, чем воздействие на этот параметр Луны, которая виновна в приливном торможении нашей планеты.

Согласно астрономическим наблюдениям с начала прошлого века, ось вращения Земли понемногу смещается. За сто лет полюса сместились примерно на 10 м. Представленная швейцарцами модель в точности соответствовала результатам наблюдений, что обещает работать также в случае прогнозов. В будущем это поможет планировать запуски космических аппаратов к далёким и не очень уголкам Солнечной системы. Ведь ошибка в несколько сантиметров на старте, например, обернётся промахом в сотни метров при посадке на Марсе.

Люди смотрят на миллиарды световых лет вглубь Вселенной и почти не понимают процессов в каких-то 5000 км под своими ногами. Там находится сверхплотное железо-никелевое ядро нашей планеты размером на 1/3 меньше Луны. Это ядро как гироскоп влияет на стабильность и период вращения Земли, что определяет буквально всё на этой планете. Теперь учёные получили неопровержимые доказательства, что ядро замедляет своё вращение.

Источник изображений: USC

Сразу всех успокоим, катастрофы не произойдёт, но понять происходящее важно. День и ночь могут изменить продолжительность на 1/1000 секунды. В масштабах человеческой цивилизации это не будет ощущаться. Разве что придётся учитывать изменения в тонких физических экспериментах, когда они могут повлиять на результат, например, на квантовом уровне. Такие выводы сделали учёные из Университета Южной Калифорнии (USC), статья которых на днях опубликована в журнале Nature.

«Когда я впервые увидел сейсмограммы, которые намекали на это изменение, я был озадачен, — поделился впечатлениями учёный Джон Видейл (John E. Vidale) из USC. — Но когда мы обнаружили еще два десятка наблюдений, свидетельствующих о той же закономерности, результат был неизбежен. Внутреннее ядро замедлилось впервые за многие десятилетия. Другие учёные недавно приводили аргументы в пользу похожих и отличающихся моделей, но наше последнее исследование даёт наиболее убедительное доказательство».

Внутреннее ядро Земли представляет собой сверхгорячий, сверхплотный шар из железа и никеля, который, как считается, составляет около двух третей размера Луны. Расположенный более чем в 4800 км под нашими ногами объект крайне сложно изучать, хотя полученные в этом процессе данные могли бы много рассказать об истории нашей планеты.

В этом исследовании учёные проанализировали показания 121 повторяющегося землетрясения (происходящих в одном месте и примерно с одинаковой магнитудой), зарегистрированных в период с 1991 по 2023 год вокруг Южных Сандвичевых островов в Южной Атлантике. Также в исследование включены данные нескольких ядерных испытаний. После объединения всех данных стало ясно, что ядро Земли начало отклоняться от своего положения примерно в 2010 году. Это увеличило воздействие на внутреннее ядро гравитационных и магнитных сил, что привело к его замедлению.

«Танец внутреннего ядра может быть даже более живым, чем мы думали до сих пор», — признаются авторы работы. По крайней мере, за этим необходимо продолжить следить. В то же время другие учёные придерживаются иных мнений. Российские исследователи говорят об аномальном ускорении вращения Земли, китайские учёные объявили о почти полной остановке вращения ядра, а третьи вообще обвиняют в замедлении вращения планеты глобальное потепление.

Во вторник 14 мая 2024 года в 19:51 по московскому времени на Солнце достигла пика мощнейшая в текущем 11-летнем цикле вспышка, сила которой по 10-бальной шкале достигла значения X8.7. Вспышку в рентгеновском диапазоне породило крупное пятно AR3664, уже отличившееся в конце прошлой недели. Но в этот раз впечатляющих полярных сияний ждать не стоит — потенциальный коронарной выброс массы ушёл в сторону от Земли.

Источник изображений: NOAA

До того как уйти за западный край Солнца, пятно AR3664 — локальная область переключения линий магнитного поля звезды, испустило три вспышки экстремального уровня: X1.7, X1.3 и колоссальную X8.7. Последняя вспышка привела к сбою коротковолновой связи почти везде на дневной стороне Земли. Не исключено, что пятно AR3664 могло породить и более интенсивные вспышки, но оно ушло за край горизонта и стало недоступно для наблюдений.

В ночь с 10 на 11 мая из-за случившихся днями ранее коронарных выбросов массы в сторону Земли — прицельных облаков солнечной плазмы, ускоряющих друг друга по причине малых интервалов между выбросами, на планете даже в южных районах наблюдались красочные полярные сияния. В интернете полно роликов и фотографий, где полярные сияния видели даже в Краснодарском крае, что случается очень и очень редко. Поскольку Солнце приближается к очередному пику активности, а это может произойти даже раньше обычного — уже нынешней осенью — подобных событий может стать намного больше и они будут ещё ярче.

В начале недели и вчера на Солнце произошли мощнейшие за последний год вспышки, которые сопровождались выбросами коронарной массы звезды. По нашей планете одновременно ударила очередь из пяти выбросов солнечной плазмы и возникшая вчера поздно вечером рентгеновская вспышка. «Спутники Starlink под ударом, но пока держатся», — написал в сети Х Илон Маск. Также под ударом оказались энергетические сети на земле.

Солнце 10 мая 2024 года через ультрафиолетовые фильтры. Источник изображения: NOAA

Солнце продвигается к очередному пику своей 11-летней активности, который в этот раз может произойти раньше — не к середине 2025 года, а уже осенью 2024 года. Этот период характеризуется частым появлением пятен на Солнце, которые провоцируют сильнейшие вспышки в рентгеновском диапазоне, а также могут сопровождаться выбросами коронарной массы — облака плазмы вещества звезды.

Каждое из этих явлений по-своему влияет на магнитосферу нашей планеты, вызывая в общем случае перебои коротковолновой радиосвязи, наведение постоянного тока в линиях электропередач и в протяжённых металлических конструкциях — трубопроводах и железнодорожных рельсах. В качестве утешения человечеству остаётся наблюдать красочные полярные сияния, которые по мере увеличения активности Солнца смещаются всё дальше и дальше к южным районам Земли.

Полярное сияние в небе 10 мая 2024 года в штате Мичиган. Источник изображения: Adam Gumbrecht

Ночью 11 мая магнитная буря на Земле достигла экстремального уровня мощности G5, что обещает стать самым серьёзным событием такого рода с октября 2003 года. Тогда это привело к перебоям в подаче электроэнергии в Швеции и повреждению трансформаторов в Южной Африке, поясняют в Bloomberg. Возможно, в этот раз тоже произойдут сбои. Пока же Илон Маск в социальной сети X (бывшая Twitter) посетовал, что спутники интернет-связи Starlink находятся под давлением, хотя пока держатся. Магнитная буря очевидным образом может нарушить связь с ними и вызвать сбои в системах ориентирования.

Также велика опасность, что раздувшаяся под воздействием магнитных возмущений ионосфера будет сильнее тормозить спутники на низкой орбите, что приведёт к их сходам с орбиты и падением на Землю. В прошлом такое уже случалось как раз со спутниками сети Starlink.

По данным Института прикладной геофизики РФ (ИПГ), уровень бури достиг показателя G5 в два подряд трехчасовых периода с 00:00 до 06:00 мск. Поскольку в пятницу на Солнце произошли новые вспышки экстремальной интенсивности, магнитная буря на Земле продлиться все выходные и может захватить первые дни новой недели. Но сильнее всего учёных поразила серия последовательных как из пулемёта коронарных выбросов массы, прогнозировать воздействие которых на Землю тяжело вследствие их плотного взаимодействия друг с другом. Такое явление встречается очень редко и поэтому плохо изучено.

Методы супрамолекулярной химии позволяют создавать причудливые молекулярные связи из сложных молекул. Только настройка реакций для синтеза сложна и непредсказуема. Однако в случае удачи можно добиться невероятного результата, который, например, получила группа химиков из Великобритании и Китая, создавшая первую в своём роде молекулу для эффективного поглощения парниковых газов и не только.

Источник изображения: ИИ-генерация Кандинский 3.0/3DNews

Свою молекулу учёные из Университета Хериот-Ватт в Эдинбурге назвали «клеткой из клеток». Это своего рода каркас из каркаса, сборка которого происходит сама собой в ходе серии последовательных химических реакций. Сначала собираются молекулы, по виду напоминающие призмы, а затем эти «призмы» собираются в тетраэдры. Получается глубоко пористый материал, молекулы которого способны организовывать устойчивые связи с молекулами углекислого газа и, в принципе, с другими летучими органическими соединениями.

Например, новый материал показал способность абсорбировать «запах» синтетики от новых вещей, что предотвратит появление не всем приятных запахов от нового салона автомобиля или телевизора. Но больше всего учёных поразила способность синтезированной молекулы поглощать гексафторид серы (SF₆). Этого парникового газа сравнительно мало в атмосфере, но он способен накапливаться где угодно и сохраняться там свыше 3 тыс. лет. За 100 лет, например, парниковый эффект от SF₆ будет в 23 500 раз сильнее, чем от выбросов CO₂.

Источник изображения: Nature Synthesis

«Это захватывающее открытие, — поясняют учёные, — потому что нам нужны новые пористые материалы, которые помогут решить самые большие проблемы общества, такие как улавливание и хранение парниковых газов».

Синтезированная молекула, что важно, не боится влаги, что позволит новому материалу абсорбировать парниковые газы непосредственно из промышленных выбросов, часто представляющих собой водяной пар или стоки. Открытое вещество хорошо показало себя в лаборатории, но когда оно выйдет на простор коммерческого использования — это отдельный и не до конца понятный вопрос, а полный текст статьи в журнале Nature Synthesis можно найти по ссылке.

Космическая обсерватория «Джеймс Уэбб» снова продемонстрировала свои удивительные возможности, предоставив учёным данные для составления карты погоды далёкой экзопланеты. И это не абстрактные знания. Это и другие подобные наблюдения помогут нам улучшить климатические модели Земли, а нам ведь на ней ещё жить, да жить.

Художественное представление горячего юпитера у звезды. Источник изображения: NASA

Экзопланета WASP-43b — горячий юпитер массой 1,78 от нашего Юпитера — уже не раз привлекала к себе внимание астрономов. Очень уж удачно она расположена у своей звезды, что делает экзопланету WASP-43b идеальным объектом для изучения: она обращается вокруг звезды за 19,5 ч и расположена не так уж далеко от нас. Ранее наблюдения WASP-43b с помощью телескопов «Хаббл» и «Спитцер» позволили заподозрить на ней наличие облаков. Появление «Уэбба» не могло пройти мимо поклонников WASP-43b, и они провели суточное наблюдение за ней, фиксируя показания в среднем инфракрасном диапазоне каждые 10 секунд.

На основании полученных данных и климатических моделей, подобных климатическим моделям Земли, был сделан вывод о наличии на ночной стороне экзопланеты сильной облачности. Надо заметить, WASP-43b находится на удалении всего 2 млн км от своей звезды, которая хоть и слабее Солнца, но достаточно горяча и массивна, чтобы удерживать экзопланету в состоянии приливного захвата. Иначе говоря, WASP-43b постоянно обращена к своему светилу одной стороной.

Яркость объекта на ночной стороне имеет больший провал, чем показывает моделирование

Согласно моделированию, ночная сторона экзопланеты должна была быть горячее, тогда как измерения этого не выявили. Подобное несоответствие с большой долей вероятности можно объяснить плотной облачностью, которая не позволяет экзопланете нагреваться с ночной стороны. Вещество в атмосфере WASP-43b — это силикаты и оксиды, поднятые вверх с разогретой до 1250 °C дневной стороны. На ночной стороне температура составляет 600 °C.

В атмосфере экзопланеты «Уэбб» обнаружил водяной пар и совсем не нашёл метана, который там должен формироваться в таких условиях. По этим данным учёные заключили, что на WASP-43b сильные ветра, достигающие на экваторе скорости 8000 км/ч. За счёт быстрого перемещения масс на ночной стороне не успевают проходить химические процессы и атмосфера экзопланеты в целом однородна. На освещённой стороне, похоже, всегда ясно.

В конце 2023 года учёные из Массачусетского технологического института (MIT) буквально огорошили научный мир, открыв явление испарения воды без нагрева. Бесчисленные века человечество видело туманы, облака, дымку и прочее, что позже учёные связали с процессами испарения при нагреве воды. Но оказалось, что при испарении важна не только температура, но и сам свет (фотоны), который способен испарять воду и даже эффективнее, чем нагрев. И это оказалось важным.

Источник изображения: Bryce Vickmark/MIT

На днях в журнале PNAS вышла статья исследователей из MIT, которые продолжили эксперименты с «фотомолекулярным эффектом», как они назвали открытое явление. Учёные провели 14 опытов, доказывающих и проясняющих ряд моментов воздействия света на воду, в ходе которого молекулы воды отрывались от её поверхности и превращались в пар. Например, ещё в прошлом году было замечено, что наиболее сильное воздействие на эти процессы — на отрыв кластеров молекул воды от её жидкой поверхности — оказывал зелёный свет. В новых опытах учёные изменяли наклон освещения и поляризацию света.

Исследования показали, что сильнее всего испарение шло при освещении под углом 45°. Поляризация также оказывала влияние на интенсивность испарения, но этот момент ещё предстоит уточнить. Самое забавное, что учёные пока не понимают до конца, как объяснить данное явление, при котором зелёный свет под углом 45° начинает интенсивно поглощаться водой в состоянии пара и приводить к ощутимому эффекту испарения жидкой воды.

Лабораторные установки исключали всякую передачу тепла пару или воде, обеспечивая освещение светодиодами. Тем не менее, испарение при освещении воды светом начиналось и продолжалось, пока был свет. В темноте явление отсутствовало.

Собственно говоря, климатологи давно ломали копья в спорах о степени поглощения света облачной массой Земли и о влиянии всего этого на климат планеты. Данные были противоречивы и демонстрировали заметные расхождения между наблюдениями и моделями. С открытием фотомолекулярного эффекта всё может встать на свои места. Модели обретут недостающие контуры и будут соответствовать наблюдениям, а понимать эти процессы не просто важно, а принципиально необходимо, ведь на этом строится климатическая повестка со всеми вытекающими.

Наконец, открытие испарения без нагрева — это путь к новым и эффективным опреснителям и технологическим процессам сушки при производстве всего: от продуктов до древесины, бумаги и даже электродов литиевых аккумуляторов. Учёные, кстати, уже начали получать запросы на разработку фотомолекулярных сушилок от тех или иных представителей промышленности. Так что дело может быстро набрать ход.

Европейское космическое агентство (ЕКА) сообщило, что 13 апреля 2029 года астероид Апофис (Apophis) размером 375 метров окажется ближе к Земле, чем телекоммуникационные спутники на геостационарной орбите — на расстоянии менее 32 тыс. километров. Он будет виден в ночном небе невооружённым глазом из большей части Европы, Африки и Азии. Столкновения с планетой пока что не предвидится.

Источник изображений: Европейское космическое агентство

Апофис был открыт 19 июня 2004 года астрономами Национальной обсерватории Китт-Пик в США. Вскоре он был объявлен одним из самых потенциально опасных известных человечеству астероидов. Первоначальные расчёты прогнозировали столкновение астероида с Землёй в 2029, 2036 или 2068 годах, поэтому его назвали именем египетского бога хаоса и разрушения. Вероятность столкновения в 2029 году оценивалась в 2,7 %, вследствие чего Апофис достиг самого высокого за всю историю рейтинга по «Туринской шкале» — методу, используемому для оценки угрозы, которую астероид представляет для Земли. Используя дополнительные наблюдения за астероидом, астрономы смогли исключить риск столкновения в 2029 или 2036 году, однако вероятность столкновения в 2068 году была опровергнута сравнительно недавно.

Прохождение Апофис в гравитационном поле Земли в апреле 2029 года должно значительно изменить его орбиту. Именно это послужило основанием для опасений в возможном столкновении астероида с нашей планетой. Однако радиолокационные наблюдения, проведённые NASA в марте 2021 года, позволили астрономам окончательно исключить любую вероятность такого события как минимум в ближайшие 100 лет. Апофис был исключён из «Списка рисков», составленного Управлением планетарной защиты Европейского космического агентства (ЕКА) 26 марта 2021 года.

Приближение Апофис к Земле в 2029 году станет самым близким прохождением астероида такого размера мимо нашей планеты, что представляет уникальную возможность для научных исследований. Во время сближения на астероид будет существенно влиять притяжение Земли. Гравитационные приливные силы могут вызвать деформацию небесного тела, провоцируя землетрясения и оползни, и, возможно, изменят скорость и направление вращения астероида.

Апофис в настоящее время входит в группу астероидов Atens, вращающихся вокруг Солнца и пересекающих орбиту Земли. Встреча с Землёй увеличит высоту орбиты астероида, вследствие чего с апреля 2029 года он станет членом группы Apollo — семейства астероидов, которые также пересекают орбиту Земли, но вращаются вокруг Солнца по орбитам более высоким, чем Земля.

Сейчас ЕКА рассматривает несколько вариантов космических миссий для исследования астероида Апофис. Миссия Rapid Apophis for Security and Safety (RAMSES) сможет повторно использовать технологии и опыт миссии ESA Hera, что сведёт к минимуму время и стоимость её разработки. RAMSES развернёт на орбите вокруг астероида два небольших спутника с усовершенствованным набором научных инструментов. Другой вариант, рассматриваемый ЕКА, — менее масштабная миссия Satis, также предусматривающая запуск на орбиту Апофис микроспутника.

NASA перепрофилирует свою существующую миссию OSIRIS-Rex, которая собирала образцы с астероида Bennu. Экспедиция, которая получит новое название OSIRIS-APEX, прибудет на Апофис уже после его сближения с Землёй. OSIRIS-APEX приблизится к поверхности астероида и направит на него выхлоп своих двигателей, чтобы «поднять» верхний слой космической пыли с поверхности Апофис и дать учёным возможность проанализировать её состав.

Поскольку OSIRIS-APEX немного «опоздает» с изучением Апофис, важно будет объединить полученные результаты с наблюдениями миссии ЕКА, что даст полную картину «жизни» астероида во время расхождения с Землёй. Хотя Апофис не представляет опасности для Земли, подготовка космического корабля для перехвата Апофис является хорошей практикой для консультативной группы планетарной обороны ЕКА (SMPAG), которая служит форумом для мировых космических агентств и координирует их совместные действия.

Возможность запуска других исследовательских миссий к Апофис в настоящее время рассматривается космическими агентствами других стран. Мировое сообщество исследователей астероида соберётся 22–24 апреля 2024 года на семинар «Апофис: научные возможности для планетарной защиты», который пройдёт на площадке ЕКА ESTEC в Нидерландах.

Исследователи из Университета Нотр-Дам (University of Notre Dame) создали эффективное покрытие для обычных оконных стёкол. Оно блокирует инфракрасный и ультрафиолетовый свет и полностью пропускает видимое излучение. С таким фильтром на окне в комнате будет светло и прохладно, что важно для стран с жарким климатом, где охлаждение помещений требует огромных расходов энергии. Удивительно, но в создании фильтра помог ИИ и квантовые расчёты.

Источник изображения: University of Notre Dame

По словам учёных, они создали первый в отрасли широкоугольный спектральный фильтр. Благодаря этому достигается полосовая селективность, что позволило сохранить максимум света в оптическом диапазоне, и вырезать из него ультрафиолетовый и несущий тепло инфракрасный свет в ближнем диапазоне этих волн. Более того, впервые в отрасли создана плёнка, которая одинаково хорошо пропускает и фильтрует свет вне зависимости от угла падения солнечных лучей. Иными словами: утром, днём и вечером.

Базовый поиск необходимых оптических материалов осуществлялся с помощью интерактивного машинного обучения и с использованием квантового компьютера. В частности, использовался так называемый квантовый отжиг или нахождение оптимальных значений для набора из множества параметров.

Квантовые алгоритмы и ИИ сузили выбор базовых материалов с необходимыми оптическими селективными характеристиками до кремнезёма, оксида алюминия и титана. Для отражения инфракрасного излучения поверх всех трёх плёнок на стекле добавили кремниевый полимер, который также повысил прочность покрытия. Эксперименты показали, что предложенная плёнка при сохранении прозрачности снижает температуру в помещении на 5,4–7,2 °C. Охлаждающий эффект пленки сохранялся независимо от угла пропускания света снаружи.

Источник изображения: Cell Reports Physical Science

Для стран с жарким климатом, подчёркивают исследователи, предложенный оконный фильтр может снизить годовой расход энергии на охлаждение примерно на 97,5 МДж/м². Для дома средней площади в США это может вылиться в экономию до трети потребляемой в год электрической энергии, о чём исследователи подробно рассказали в статье в журнале Cell Reports Physical Science.

Многие климатологи считают, что глобальное потепление наступает быстрее прогнозов. Для его сдерживания годятся любые доступные средства, но арсенал не так уж богат. Поэтому необходимо расширять спектр инструментов для воздействия на климат, раз уж человечество не может в короткие сроки отказаться от грязной ископаемой энергетики. Одним из таких перспективных инструментов по сдерживанию нагрева Земли может стать осветление морских облаков.

Концепция корабля для осветления облаков. Источник изображения: Interesting engineering

Нетрудно понять, что чем больше соли в облаках, тем сильнее отражается от них солнечный свет. Соль находится в избытке в земных океанах. Если запустить по ним специальные установки по разбрызгиванию морской воды в небо, то можно рассчитывать на увеличение солёность низких облаков. Теоретически всё должно работать, но на практике остаётся множество вопросов: от глобальных — как это повлияет на климат в отдельно взятых частях света, до сугубо технических — это оптимальный размер капли, концентрация соли, сила распыления и другое. Наконец, распыляющие установки должны работать максимально эффективно и желательно на возобновляемых источниках энергии.

Предлагающие метод осветления морских облаков учёные не призывают немедленно внедрять эту технологию, но считают важным подготовиться к такому шагу, если вдруг он будет признан насущным и неотложным. Власти США и ЕС, кстати, также рекомендуют направить усилия исследователей на геоинженерные методы решения проблемы глобального потепления, но и они призывают относиться к ним с осторожностью.

Установка для экспериментального распыления солёных аэрозолей. Источник изображения: www.nytimes.com

Недавно группа исследователей из США под руководством учёных из Университета Вашингтона впервые испытала технологию осветления морских облаков на практике. Это произошло в заливе Сан-Франциско на палубе авианосца Hornet, давно превращённого в музей на воде. Специальная установка распыляла солёный аэрозоль, а система датчиков дальше по палубе собирала информацию о поведении и состоянии аэрозольного шлейфа. Полученный набор данных будет подвергнут анализу, чтобы вычислить наиболее оптимальные режимы распыления соленой воды.

«Цель программы ОМО — понять, возможно ли вообще предсказуемо и надёжно осветлить низкие морские облака, и если да, то как это в разных регионах земного шара повлияет на температуру, осадки и климат как в глобальном, так и в локальном масштабе, а также [оценить влияние] на любые другие возможные побочные эффекты, — заявили участники проекта. — Как учёные-атмосферники, мы считаем критически важным, чтобы у общества были ответы на эти вопросы, прежде чем принимать какие-либо решения о том, действительно ли использовать осветление морских облаков в попытке снизить климатические риски».