Учёные из Потсдамского и Берлинского университетов использовали современный метод — криоэлектронную микроскопию высокого разрешения — чтобы подробно изучить работу важного фермента CODH/ACS. Этот фермент помогает древним микроорганизмам превращать углекислый газ в полезные вещества, например, в молекулу ацетил-КоА, которая нужна для жизни.

До того, как Земля стала насыщена кислородом, на ней жили микроорганизмы, которые не нуждались в кислороде. Они использовали процесс, называемый анаэробной фиксацией углерода, чтобы получать энергию. Фермент CODH/ACS существует у таких организмов уже более 3,5 миллиардов лет и играет ключевую роль в их обмене веществ. Сегодня этот фермент важен и в некоторых современных экосистемах, например, в болотах или в кишечнике животных.

Внутри фермента есть специальные металлические части — кластеры из никеля и железа. Они помогают превращать углекислый газ в ацетил-КоА через несколько этапов, ускоряя химические реакции. Благодаря этому ферменту можно эффективно использовать углекислый газ, что очень интересно для создания биотоплива.

С помощью криоэлектронной микроскопии учёные смогли увидеть, как фермент меняет свою форму и как движутся разные части внутри него во время работы. Они получили изображения шести разных состояний фермента с очень высокой точностью — настолько, что можно было рассмотреть, как молекулы взаимодействуют с металлическими центрами фермента.

Это помогло понять, как фермент точно управляет реакциями, чтобы не терять важные промежуточные вещества и не допускать побочных реакций. Такие знания важны для того, чтобы в будущем использовать этот древний фермент для биотехнологий, например, для преобразования углекислого газа в полезные продукты и топлива.

В 2023 году в Африке был обнаружен метеорит возрастом около 2,35 миллиарда лет с уникальным химическим составом, который значительно расширяет наши знания о вулканической истории Луны.

Результаты анализа этого метеорита, известного как Северо-Западная Африка 16286, были представлены на конференции Гольдшмидта в Праге. Исследование, проведённое учёными из Манчестерского университета (Великобритания), проливает свет на внутренние процессы Луны и подтверждает, что её вулканическая активность продолжалась в несколько фаз благодаря длительному выделению тепла внутри недр спутника Земли.

Изотопный анализ свинца показал, что порода образовалась примерно 2,35 миллиарда лет назад — в период, когда на Земле сохранилось лишь немного лунных образцов. Это делает метеорит самым молодым из известных базальтовых лунных метеоритов, найденных на нашей планете. Его редкий геохимический профиль существенно отличается от образцов, доставленных предыдущими лунными миссиями, и указывает на то, что порода сформировалась из лавового потока, затвердевшего после выхода из глубин Луны.

Доктор Джошуа Снейп из Манчестерского университета отметил, что, в отличие от образцов, собранных в местах посадки космических аппаратов, лунные метеориты могут происходить из различных участков поверхности Луны, выброшенных в результате ударов астероидов. Таким образом, этот метеорит случайно упал на Землю и открывает новые тайны лунной геологии.

Порода представляет собой оливинофировый базальт — разновидность лунного вулканического базальта, содержащего крупные кристаллы минерала оливина, умеренное количество титана и высокое содержание калия. Изотопный состав свинца в образце свидетельствует о происхождении из источника в недрах Луны с необычно высоким соотношением урана и свинца, что помогает понять механизмы выделения внутреннего тепла на Луне.

Возраст метеорита особенно важен, поскольку заполняет значительный пробел в хронологии лунной вулканической активности. Он моложе базальтов, доставленных миссиями «Аполлон», «Луна» и «Чанъэ-6», но старше пород, привезённых китайской миссией «Чанъэ-5». Это подтверждает, что вулканическая активность на Луне продолжалась в течение длительного времени, вероятно, благодаря распаду радиогенных элементов и длительному выделению тепла.

Метеорит весом 311 граммов является одним из 31 официально зарегистрированных лунных базальтов, найденных на Земле. Его структура с расплавленными стекловидными включениями и прожилками указывает на то, что порода была выброшена с поверхности Луны в результате удара астероида или метеорита, прежде чем упасть на Землю. Этот удар усложняет точное определение возраста породы, но учёные оценивают его с погрешностью около 80 миллионов лет.

Полный отчёт с результатами исследования планируется опубликовать в рецензируемом научном журнале в ближайшее время.

Учёные из Университетского колледжа Лондона (UCL) и Кембриджского университета провели новое исследование, в котором показали, что «космический лед» содержит крошечные кристаллы и не является полностью аморфным, как считалось ранее.

Аморфный лед низкой плотности — самая распространённая форма льда во Вселенной. Он встречается в кометах, на ледяных спутниках и в межзвёздных облаках. Ранее предполагалось, что этот лёд полностью неупорядочен, поскольку низкие температуры не дают молекулам воды достаточно энергии для формирования кристаллической структуры.

В новом исследовании с помощью компьютерного моделирования и экспериментов учёные показали, что аморфный лед низкой плотности содержит небольшие кристаллы размером около трёх нанометров, встроенные в неупорядоченную структуру. При этом структура льда частично сохраняет «память» о своём происхождении, что подтверждается изменениями кристаллической структуры после рекристаллизации образцов, полученных разными способами.

Это открытие имеет значение для понимания космологических процессов — формирования планет, эволюции галактик и перемещения материи во Вселенной. Также оно влияет на гипотезу панспермии, согласно которой строительные блоки жизни могли быть доставлены на Землю с помощью аморфного льда комет. Частично кристаллическая структура льда уменьшает объём свободного пространства для хранения молекул, важных для жизни, но аморфные области всё ещё могут выполнять эту функцию.

Исследование также поднимает вопросы о природе аморфных материалов в целом, которые широко применяются в технологиях, например, в оптоволокне. Наличие микрокристаллов в таких материалах может влиять на их свойства, и их удаление способно улучшить эффективность.

Для работы использовали две модели воды, охлаждая виртуальные образцы до −120 °C с разной скоростью, что приводило к разному соотношению кристаллического и аморфного льда. Экспериментально создавали аморфный лёд разными способами, затем нагревали его для рекристаллизации, наблюдая вариации в структуре.

Аморфный лёд низкой плотности был впервые обнаружен в 1930-х годах, а более плотные формы — в 1980-х. В 2023 году учёные нашли аморфный лёд средней плотности, близкий по плотности к жидкой воде.

Результаты исследования расширяют понимание воды и её аномалий, а также подчёркивают важность изучения различных форм льда для космических технологий и астрофизики.

Учёные из Инновационной Академии точных измерений и технологий (APM) Китайской академии наук сделали важное открытие в области преобразования метана — основного компонента природного газа. Они нашли способ с помощью особого фотокатализатора на основе диоксида титана (TiO2), украшенного очень маленькими кластерами молибдена (MoOx), эффективно превращать метан в полезные органические вещества, не образуя при этом много углекислого газа (CO2).

Почему это важно? Метан — газ, который в природе встречается часто, но он химически очень устойчив и его сложно превратить в более ценные вещества, такие как метанол или формальдегид. Обычно для этого нужны высокие температуры и давление, а процесс часто сопровождается образованием большого количества CO2 — нежелательного побочного продукта.

Фотокатализ — метод, при котором для реакции используется свет, часто солнечный, — более экологичная альтернатива. Но сделать процесс одновременно эффективным и избирательным (чтобы получались нужные продукты, а не CO2) сложно.

Ранее для улучшения фотокатализа использовали дорогие металлы, например золото, что делает технологию дорогой и менее доступной. Поэтому учёные ищут более дешёвые варианты, например, с использованием металлов, как никель или кобальт, но пока добиться хорошего баланса активности и селективности не удавалось.

В этом исследовании команда создала фотокатализатор с очень маленькими (0,6 нанометра) кластерами молибдена, нанесёнными на TiO2. Такой катализатор при содержании 0,5% MoOx показал отличные результаты: за два часа реакции он дал большое количество нужных органических продуктов с почти 100% селективностью — то есть практически без образования CO2. Кроме того, катализатор сохранял свою эффективность и стабильность в течение 30 часов непрерывной работы.

Учёные выяснили, что кластеры MoOx помогают активировать кислород, создавая специальные активные частицы (Mo−OO и Mo−OOH), которые «включают» метан, делая его более реакционноспособным. Это помогает избежать образования вредных радикалов, которые обычно приводят к переокислению и образованию CO2. Также фотоэлектроны, возникающие при освещении, способствуют удалению формальдегида с поверхности катализатора, не давая ему дальше окисляться.