Край Будущего

Международная группа астрономов применила космический телескоп Джеймса Уэбба для изучения отдаленной галактики SXDF-NB1006-2, расположенной на расстоянии около 12,9 миллиардов световых лет. Результаты, опубликованные 29 октября на arXiv, показывают, что это молодая галактика с бурным звездообразованием и мощным истечением ионизированного газа.

Обнаруженная в 2011 году, SXDF-NB1006-2 — одна из самых далеких известных галактик. Ранние наблюдения предполагали короткий период звездообразования (1–2 миллиона лет). Теперь команда во главе с Йи В. Реном из Университета Васэда (Япония) использовала NIRCam и NIRSpec JWST в рамках проекта "Реионизация и ISM/Звездное происхождение" (РИОХА), дополненного данными ALMA.

Наблюдения выявили вытянутую, комковатую морфологию ультрафиолетового континуума с хвостовидной структурой, напоминающей диск с ребрами или цепочку галактик. Излучение кислорода образует сгусток с хвостом на запад, указывая на прошлые слияния. Широкая линия кислорода протяженностью около 6000 световых лет свидетельствует о заметных потоках ионизированного газа.

Галактика наполнена молодыми звездами с возрастом около 2 миллионов лет и интенсивным радиационным полем. Скорость звездообразования — примерно 38 солнечных масс в год, металличность — 0,2 солнечных. Масса газа оценивается в 19,3 миллиарда солнечных масс, время истощения — 144 миллиона лет.

Исследователи заключают, что SXDF-NB1006-2 может "погаснуть" при красном смещении 6,5 или 5,0, став предшественницей массивных галактик при z ≈ 4–5, недавно выявленных JWST. Это подчеркивает ее роль в эволюции ранней Вселенной.

Исследователи из Института нанотехнологий (WPI-NanoLSI) Университета Канадзавы применили трехмерную атомно-силовую микроскопию (3D-АСМ) и молекулярную динамику, чтобы изучить, как вода структурируется вокруг нанокристаллов хитина при гидратации. Это помогло понять влияние на механические свойства, реактивность и взаимодействия с ферментами и реагентами.

Хитин — природный полимер с двумя кристаллическими формами: α (антипараллельные молекулы) и β (параллельные). Его наноструктура критически влияет на свойства, а гидратационная оболочка воды играет ключевую роль, хотя детали оставались загадкой.

Команда во главе с Айханом Юрцевером и Такеши Фукумой из WPI-NanoLSI, совместно с экспертами из Токийского университета (Казихо Дайчо, Цугуюки Сайто, Нориюки Изобе) и Университета Аалто (Фабио Прианте, Адам С. Фостер), использовала 3D-АСМ для 3D-визуализации поверхности и водных структур вокруг нановолокон. Метод моделирования молекулярной динамики дополнил анализ при разных pH.

Результаты, опубликованные в журнале Американского химического общества, объясняют различия в взаимодействиях хитина с ферментами и реагентами. 3D-АСМ показал высокую упорядоченность β-хитина, с нарушениями, напоминающими "частично надкусанные кукурузные початки или кирпичную кладку". Структура пронизывает волокно целиком, а не ограничивается поверхностью.

При pH 3–5 в буферных растворах уксусной кислоты кристалличность сохраняется. Ключевые открытия касаются водных слоев и водородных связей: α-хитин формирует более крупные бороздки, накапливая воду и создавая гидратационный барьер от ионов и молекул, снижая реактивность. Силы отталкивания при гидратации выше, что объясняет избирательность ферментов — некоторые реагируют только с одной формой.

β-хитин, напротив, имеет менее энергозатратную гидратационную среду, ускоряя ферментативный доступ и обмен субстрата. Эти insights открывают путь к биопротонным устройствам (на основе переноса протонов, а не электронов) и гидрогелям, где гидратационный слой влияет на диффузию ионов.

"Работа связывает наноструктуру поверхности с дизайном устойчивых биоматериалов для энергетики и медицины", — заключают авторы. Она также улучшит компьютерное моделирование взаимодействий хитина, образования кристаллосольватов и ферментативного гидролиза, стимулируя инновации в материалах будущего.

НАСА готовит запуск первой миссии с двумя спутниками к другой планете — ESCAPADE (Escape and Plasma Acceleration and Dynamics Explorers). Два идентичных аппарата, управляемые Калифорнийским университетом в Беркли, стартуют не ранее 9 ноября 2024 года с мыса Канаверал во Флориде на ракете New Glenn компании Blue Origin. Они полетят в строю, создавая первую 3D-карту магнитных полей, верхней атмосферы и ионосферы Марса — уникальной среды ближнего космоса Красной планеты.

Открытия помогут разгадать, как и когда Марс потерял атмосферу, и дадут данные о условиях, влияющих на будущих колонистов. "Понимание изменений в ионосфере критично для исправления радиопомех, необходимых для связи и навигации на Марсе", — говорит главный исследователь Роберт Лиллис из Лаборатории космических наук Беркли (SSL).

Спутники, названные Blue и Gold в честь цветов университета, прибудут на Марс в 2027 году. Управление — из центра SSL в Беркли. Приборы, антенны и компьютеры разработаны Беркли и партнерами, а аппарат — компанией Rocket Lab. Стоимость миссии — около 49 миллионов долларов, что в десять раз дешевле, чем десятилетие назад, благодаря коммерческому участию.

Марс без глобального магнитного поля и плотной атмосферы подвержен солнечным бурям. Колонисты должны защищаться от радиации, повреждающей ДНК. Лиллис отмечает: "Мы будем измерять космическую погоду, чтобы прогнозировать бури, вредные для астронавтов". В прошлом году марсоход Curiosity зафиксировал бурю, эквивалентную 100 дням фонового излучения.

ESCAPADE pioneer новую траекторию: сначала к точке Лагранжа, затем 12-месячный виток вокруг неё, возвращение к Земле и полёт к Марсу. Это позволит запускать миссии не только во время редких планетарных выравниваний каждые 26 месяцев, а в течение месяцев, облегчая будущие полёты сотен кораблей.

Беркли изучает Марс почти 60 лет: приборы для Mars Global Surveyor (1996) показали потерю глобального поля 4 миллиарда лет назад. Сейчас — для MAVEN (2013) и Emirates Mars Mission (2020), выявляющих полярные сияния и атмосферные утечки. Марс имеет локальные магнитные поля в коре, отталкивающие солнечный ветер на 1500 км.

Два спутника полетят по синхронизированным орбитам, отслеживая изменения каждые 2–30 минут — в 10 раз быстрее, чем раньше. Приборы Беркли измерят потоки ионов и электронов; NASA Goddard — магнитные поля; Embry-Riddle — плазму; Northern Arizona — пыль и сияния.

"ESCAPADE даст стереовид на атмосферные утечки, ключ к эволюции климата Марса и судьбе его воды", — добавляет Лиллис. Данные покажут, как солнечный ветер ускоряет частицы в космос, и помогут связи на поверхности.

Лиллис не рвётся на Марс: "Без скафандра кровь закипит, а жить придётся под землёй от радиации. Но люди живучи!" Миссия раскрывает тайны Красной планеты, прокладывая путь к её освоению.

Эксперименты на Большом адронном коллайдере (БАК) ежедневно генерируют миллиарды столкновений, но некоторые события — настоящие жемчужины редкости. В недавнем достижении коллаборации CMS учёные впервые наблюдали производство топ-кварка вместе с W- и Z-бозонами — процесс tWZ, который случается лишь раз в триллион протонных столкновений. Это как найти иголку в стоге сена размером с олимпийский стадион!

Этот процесс открывает двери к глубокому пониманию фундаментальных сил природы. Топ-кварк — самая тяжёлая из известных элементарных частиц — взаимодействует с электрослабым взаимодействием, переносимым W- и Z-бозонами. Изучая tWZ, физики могут лучше разобраться в механизме Хиггса, поскольку топ-кварк сильнее всех связан с полем Хиггса. Более того, это может выявить подсказки о физике за пределами Стандартной модели.

Однако наблюдать tWZ — настоящий вызов. Процесс очень похож на ttZ-производство, где Z-бозон создаёт пару топ-кварк и анти-топ-кварк, происходящее в семь раз чаще. Это создаёт огромный фоновый шум, который учёные преодолевают с помощью передовых методов, включая машинное обучение.

"Из-за редкости и сходства с ttZ наблюдение tWZ требует современных алгоритмов машинного обучения", — объясняет Альберто Бельведер из DESY, участник CMS. Их алгоритм успешно отделил сигнал от шума, и результаты опубликованы на arXiv.

Коллаборация CMS зафиксировала скорость генерации tWZ чуть выше теоретических предсказаний. Будущие данные помогут выяснить, статистическая ли это флуктуация или намёк на новые взаимодействия.

"Если задействованы неизвестные частицы, отклонение будет расти с энергией частиц — уникальный эффект для tWZ", — добавляет Роман Коглер из CMS в DESY.

Это первое наблюдение столь редкого явления напоминает о мощи БАК в раскрытии тайн Вселенной.

Анализ кристаллов полевого шпата в самых древних магматических породах Австралии раскрыл уникальные insights о мантии ранней Земли, формировании континентов и даже зарождении Луны.

Ведущий автор, аспирантка Матильда Бойс, объединилась с экспертами из Школы Земли и океанов Университета Западной Австралии (UWA), Бристольского университета, Геологической службы Западной Австралии и Университета Кертина. Их работа опубликована в журнале Nature Communications.

Учёные сосредоточились на анортозитах возрастом 3,7 миллиарда лет из региона Мерчисон в Западной Австралии — это старейшие породы австралийского континента и одни из древнейших на планете.

"Временные рамки и темпы роста земной коры в ранней истории Земли остаются предметом споров из-за дефицита очень древних пород", — объясняет Бойс. "Мы применили методы мелкомасштабного анализа, чтобы изолировать свежие фрагменты кристаллов плагиоклазового полевого шпата, сохранивших изотопный 'отпечаток' древней мантии".

Результаты указывают, что континенты начали формироваться относительно поздно — около 3,5 миллиарда лет назад, то есть через миллиард лет после рождения Земли. Исследование также сравнило данные с лунными анортозитами, собранными миссиями NASA "Аполлон".

"Анортозиты редки на Земле, но доминируют на Луне", — подчёркивает Бойс. "Наше сравнение подтверждает: Земля и Луна имели идентичный исходный состав примерно 4,5 миллиарда лет назад. Это укрепляет теорию гигантского столкновения — удар крупной планеты (Теи) с молодой Землёй, который породил Луну в вихре высоких энергий".

Такое открытие переписывает хронологию эволюции нашей планеты и её спутника.

Китайские учёные представили инновационную технологию, которая выявляет источники дефектов в производстве микрочипов и сокращает ошибки на 99% — настоящий прорыв для отечественной полупроводниковой отрасли.

Ключевой этап создания чипов — фотолитография, где свет "печатает" крошечные схемы на кремниевых пластинах, подобно проявке микрофотографии. Устройства наносят фоторезист (светочувствительную жидкость), экспонируют его через трафарет ультрафиолетом, затем химически проявляют: одни области растворяются, образуя защитный слой для травления. Но процесс не идеален — частицы слипаются в крошечные сгустки, вызывая дефекты вроде мостиков или разрывов. Даже 30-нанометровая частица (1/3000 толщины волоса) может испортить чип, особенно при нормах 5 нм и ниже, приводя к убыткам. До сих пор это было "чёрным ящиком" — производители не видели, что происходит внутри жидкости.

Команда профессора Пэн Хайлиня из Пекинского университета, Университета Цинхуа и Гонконгского университета применила крио-электронную томографию (крио-ET), обычно используемую в биологии для изучения клеток. После экспонирования и проявления они мгновенно заморозили жидкость до –175°C, остановив процессы, и сделали 3D-снимки на молекулярном уровне.

Анализ раскрыл тайну: молекулы фоторезиста спутываются в "спагетти" из-за гидрофобных связей, образуя 30–40 нм частицы. Около 70% молекул не растворяются, скапливаясь на границе жидкость-воздух, и при промывке оседают обратно, вызывая дефекты.

На основе этого учёные предложили два простых решения, совместимых с существующими линиями. Первое: слегка повысить температуру отжига после экспонирования, чтобы снизить спутывание. Второе: изменить промывку, улавливая полимеры на границе и меняя поток жидкости. Тестирование на 30,5 см пластинах сократило дефекты более чем на 99%, достигнув почти идеальной литографии.

Этот метод превратил догадки в точный контроль, открывая путь к бездефектному производству чипов.

Старение влияет на все органы тела, и новые исследования из Университета Цукубы показывают, что этот процесс может регулироваться через кровоток. Молекула CtBP2 выступает как главный сигнал старения, ускоряя или замедляя его по всему организму.

Изначально CtBP2 изучали в связи с ожирением и метаболизмом. Она действует как сенсор метаболических изменений: её активность падает у людей с ожирением, способствуя метаболическому синдрому, но стимуляция улучшает обмен веществ.

Дальнейшие эксперименты раскрыли, что активированная CtBP2 выходит из клеток в кровь, поддерживая здоровый метаболизм. Нарушение её работы запускает системное старение, подтверждая, что старение — это взаимосвязанный процесс, а не изолированные события.

Учёные разработали метод анализа CtBP2 в крови и обнаружили: уровни снижаются с возрастом, остаются высокими у долгожителей и падают у пациентов с осложнениями диабета. Это делает CtBP2 потенциальным биомаркером для оценки биологического возраста и общего здоровья.

Открытие открывает путь к мониторингу старения и персонализированным стратегиям. В будущем врачи смогут использовать CtBP2 для оценки статуса и разрабатывать способы безопасного повышения её секреции, чтобы замедлить возрастные изменения и улучшить самочувствие.

Исследование поддержано Японским обществом содействия науке, агентством медицинских исследований и развития, а также научными фондами.

В 2025 году геронтология фокусируется на биомаркерах старения. Ранее идентифицировали теломеры и эпигенетические часы, но циркулирующая CtBP2 предлагает свежий подход к оценке и замедлению процесса.