Исследователи успешно протестировали "Киборг-астробиолог" (Cyborg Astrobiologist), предназначенный для поисков внеземной жизни.
Берлин (Германия) - Астробиологам - это ученые, которые ищут признаки жизни на других небесных телах - повезло: создан прибор, способный сократить огромный поток данных, с трудом обрабатываемых аналитиками. Исследователями была недавно представлена и успешно испытана система, которая автоматизирует первоначальный анализ, что позволит им сосредоточиться на предварительном выборе действительно интересных находок. Так называемый "Киборг-астробиолог" может быть использован в будущих миссиях, например, на Марс.
"Киборг-астробиолог" во время теста Фото: McGuire
Как отмечают исследователи из команды Патрика Мак-Гуайра (McGuire) - Свободный университет Берлина (FUB) - в сообщении на arXiv.org, система состоит из смартфона (Samsung Propel), камера которого имеет разрешение 1280 х 960 пикселей и с помощью Bluetooth связана с ноутбуком (Dell Inspiron 9300). Пока прибор держат в руках, а в будущем система должна быть интегрирована в автономный мобильный аппарат.
Камера непрерывно снимает окружающую среду и отправляет эти данные в компьютер, который сравнивает каждую новую фотографию с предыдущими и находит их сходство. По цвету и текстуре окружающей среды система вычисляет степень сходства снимков похожих скал и пород, классифицирует и распределяет их по группам. Аналогичный процесс происходит и в случае, если изображения или их детали существенно отличаются друг от друга, что свидетельствует об изменении характеристик ландшафта, обнаруженных мобильным прибором, или о попадании в поле зрения камеры интересного объекта. Если это так, то система информирует наблюдателей, которые могут детально проанализировать и дешифрировать указанные снимки.
Поиск лишайников проводился в Испании и в Скалистых горах штата Юта (США), пустынные условия которого напоминают марсианские. Двое исследователей надели скафандры и в течение двух недель жили и работали, как космонавты, используя приборы Мак-Гуайра.
Преимущество аппаратуры заключается в том, что она не должна "знать", какой вид породы анализирует. Прибор определяет, когда появляется что-то интересное. Мак-Гуайр пояснил, что инструмент пока не рассчитан на идентификацию изменений: резкого движения или процессов роста. "Система предназначена для распознавания новизны и сходства. Мы ищем странные детали пейзажа, которые выделяются из остальной среды, и сравниваем соответствующие последующие изображения с предыдущими".
Условия работы астробиологов напоминали марсианские
С помощью своей аппаратуры исследователи успешно проверили обширные угольные месторождения в Западной Вирджинии, определив с точностью до 91% сходство между изображениями. Таким образом, система может существенно снизить количество изображений, которые такой прибор должен отправить на Землю, например, с Марса, а первичная оценка многочисленных снимков может быть выполнена на месте. В заключение Мак-Гуайр заявил: «Наша технология может в будущем способствовать созданию мобильного устройства с более высокой научной автономией и оказанию помощи астронавтам в их геологических исследованиях и оценке местности".
Маттиас Бартельманн во время интервью Фото: Wissensschreiber
Темная материя играет решающую роль в развитии Вселенной. Однако пока мало что известно об этой странной субстанции. Профессор Маттиас Бартельманн (Matthias Bartelmann) - Гейдельбергский институт теоретической астрофизики - объясняет, как проводились исследования тёмной материи, отвечая на ряд вопросов журналистов.
Я понятия не имею! Пока тёмная материя не обнаружена никем. Вероятно, она состоит из тяжелых элементарных частиц. Но никто не знает, действительно ли это частицы. В любом случае, они очень отличаются от всего, что мы до этого знали.
Похоже на открытие целого нового вида животных?
Да, именно так, это хорошее сравнение.
Кто открыл темную материю и когда?
В 1933 году Фриц Цвикки (Fritz Zwicky) рассматривал движение галактик в галактических кластерах, которое зависит от общей массы скопления. Исследователь заметил, что галактики, учитывая их вычисленную массу, движутся очень быстро. Это был первый намек на темную материю. Никакой известной материей нельзя было объяснить, почему звезды в галактиках держатся вместе: они должны из-за свой высокой скорости обращения разлетаться.
Гравитационная линза Фото: Wissensschreiber
А какие еще есть доказательства?
Довольно хорошим доказательством является эффект гравитационной линзы. Далекие галактики кажутся нам искаженными, так как световые лучи отклоняются на своем пути от материи. Это напоминает взгляд через рифленое стекло. И эффект сильнее, чем он был бы, если существовала бы только видимая материя.
Как выглядит темная материя?
Её нельзя увидеть, так как отсутствует взаимодействие тёмной материи и электромагнитного излучения. Это означает, что она не отражает свет и не испускает никакого излучения.
А как вы тогда изучаете темную материю? Какие приборы необходимы для исследования?
Мы изучаем не конкретно темную материю, а лишь её проявления, например, эффект гравитационной линзы. Я теоретик. Собственно говоря, мне просто нужен мой компьютер, ручка и лист бумаги. Но я использую и данные больших телескопов на Гавайях и в Чили.
Можно ли изобразить темную материю?
Да, можно создать своего рода карту её распределения. Так же, как линии возвышенностей показывают на географической карте контуры горы, тут можно увидеть по плотности линий, где особенно много темной материи.
Когда она появилась?
Темная материя возникла либо непосредственно при Большом взрыве, либо 10000-100000 лет спустя. Но и это мы ещё изучаем.
Какое количество темной материи существует?
Этого никто не может точно сказать. Но, исходя из последних исследований, мы полагаем, что темной материи приблизительно в семь-восемь раз больше во Вселенной, чем видимой.
Компьютерное моделирование показывает распространение тёмной материи в виде паутины, причём её скопление мы видим на самых ярких участках Фото: Volker Springel
Есть ли зависимость между тёмной энергией и тёмной материей?
Наверное, нет. Темная энергия обеспечивает ускоренное расширение Вселенной, тогда как темная материя удерживает вместе галактики.
Откуда она взялась?
Темная материя, вероятно, повсюду, только она распространена не равномерно - так же, как видимая материя, она образует сгустки.
Каково значение темной материи для нас и нашего мировоззрения?
Для повседневной жизни она не имеет значения. Но в астрофизике очень важна, так как играет решающую роль в развитии Вселенной.
Из чего состоит наша Вселенная? 4,9 % - видимая материя, 26,8 % тёмная материя, 68,3 % - тёмная энергия Фото: Wissensschreiber
Что она вызовет в будущем?
Наверное, больше ничего. Раньше для развития Вселенной она была очень важна. Сегодня она лишь по-прежнему удерживает вместе отдельные галактики. А так как Вселенная продолжает расширяться, то новым структурам из темной материи появляться становится все труднее.
Возможно ли будет в будущем напрямую отображать темную материю с помощью приборов?
Да, это возможно. Например, можно измерять колебания, которые возникают, когда частицы темной материи сталкиваются в кристалле с атомами. Аналогично происходит и в ускорителе частиц: если элементарные частицы, казалось бы, беспричинно летят в неожиданном направлении, то виной всему может быть неизвестная частица. Тогда это было бы еще одним доказательством существования темной материи. Представьте себе: вы стоите на футбольном поле и перед вами мяч. Он вдруг улетает безо всякой видимой причины. Его должно было сбить что-то невидимое.
А что вас в вашей работе интересует больше всего?
Меня привлекает предположение, согласно которому видимая материя является лишь малой долей всего, а мы не имеем никакого представления об остатке.
Спасибо, что Вы нашли время. Мы надеемся, что Вы вскоре узнаете ещё больше о темной материи!
Норвич (Англия) - На планете Земля ещё 1,75 млрд. лет могут сохраниться условия благоприятные для существования жизни. Такой вывод сделали астробиологи из Великобритании, разработавшие модель продолжительности существования обитаемой, то есть пригодной для жизни, фазы планет.
Как объясняют в журнале Astrobiology исследователи группы Эндрю Рашби (Andrew Rushby) - Университет Восточной Англии - полученные результаты базируются на анализе обитаемой зоны - пространства, внутри которого на поверхности вращающейся вокруг центральной звезды планеты сохраняются умеренные температуры и может присутствовать жидкая вода, что является основой земной жизни.
На следующем этапе ученые использовали модели звездной эволюции. По моменту выхода планеты из обитаемой зоны астрономы определяют, сколько осталось времени для существования на ней жизни.
Обитаемая зона Земли
На Земле условия для жизни будут ещё 1,75-3,25 млрд. лет, считает Рашби. Затем наша планета выйдет из обитаемой в так называемую горячую зону, в пределах которой настолько высокая температура, что любая вода будет испаряться. С этого момента на Земле станет абсолютно не возможна любая форма жизни".
Однако, как подчеркивают исследователи, условия для пребывания людей и существования иных сложных форм жизни станут враждебными гораздо раньше. Наступление этого ускоряется влиянием деятельности человека на изменения климата. Начиная с относительно небольшого повышения температуры, он становится для нас очень жестким. И, наконец, в последних экологических нишах останутся кое-где лишь микробы, которые смогут выдержать такую жару.
Через 1750 млн. лет Земля превратится в пустыню Фото: Corbis
Если заглянуть назад примерно на такой же отрезок времени, то легко заметить, что тогда существовала лишь клеточная жизнь. Насекомые появились тому назад где-то 400 млн. лет. Динозавры воцарили спустя 100 млн. лет, а цветы расцвели только через 130 млн. лет. Анатомически современный человек населяет Землю около 200 тысяч лет. Эта хронология показывает, сколько времени требуется на создание разумной жизни.
Астробиологи придают особое значение времени пребывания планеты в зоне обитаемости. На примере Земли, по нему можно определить, могла ли, вообще, возникнуть на планете сложная и разумная жизнь.
По мнению исследователей, эволюция не исключает момент случайности. Они полагают, тем не менее, что разумная жизнь не может появиться всего за несколько миллионов лет, поскольку на Земле с момента рождения планеты до её появления прошло 75 процентов времени. На других планетах, вполне вероятно, происходит так же.
Потенциально обитаемые планеты
До сих пор астрономически точно идентифицированы планеты (около 1000) вне пределов Солнечной системы. Часть из них были также изучены учеными из Норвича. "Здесь мы сравнили Землю и восемь других планет, которые (пока) находятся в их обитаемой фазе - в числе их и, Марс. Нами обнаружено, что планеты, обращающиеся вокруг звезд, имеющих меньшую массу, чем наше Солнце, как правило, имеют более продолжительное время обитаемости".
Обитаемая зона планеты Кеплер 22b
Одна из планет, изученных группой Рашби с помощью моделирования, - Кеплер 22b. Она имеет обитаемую фазу 4,3-6,1 млрд. лет. Однако еще более удивительна обитаемая фаза планеты Gliese 581d, составляющая 42,4-54,7 млрд. лет.
Обитаемая зона планеты Gliese 581d
Пока не обнаружена планета, которую можно считать близнецом Земли, подчеркнули в заключение исследователи. Но вполне возможно, что от нас землеподобные планеты всего в 10 световых годах. Однако, чтобы долететь туда, при современном уровне техники, потребовалось бы несколько тысяч лет. "Поэтому, если нам когда-нибудь придется покинуть Землю, Марс был бы лучшим выбором. Он довольно близко и даже тогда останется в обитаемой зоне, когда примерно через 6 млрд. лет истечет время жизни нашего Солнца".
Астрономы обнаружили самое большое количество шаровых скоплений в галактическом кластере Abell 1689. С помощью снимков космического телескопа Хаббл исследователи продемонстрировали, что эти старые скопления звезд помогут в изучении распределения темной материи, имеющейся, вероятно, во всех галактиках и галактических скоплениях.
"Мы показали зависимость шаровых скоплений и темной материи от удалённости от центра галактического кластера", - пояснила Карла Аламо-Мартинес (Karla Alamo-Martinez) - Центр радиоастрономии, Национальный автономный университет, Морелия, Мексика. "Иными словами, если мы знаем, сколько шаровых скоплений существует на известном расстоянии, то можно определить количество темной материи".
Шаровые звездные скопления и тёмная материя Вселенной
Шаровые скопления, считающиеся свидетелями образования галактик, включают в себя от нескольких сотен тысяч звезд до многих миллионов. Они содержат старейшие звезды Вселенной, и, в основном, возникли после Большого Взрыва через 1-2 миллиарда лет. В Млечном Пути - в гало галактики - также есть такие древние шаровые скопления.
Изучение популяций шаровых скоплений может раскрыть некоторые тайны ранней фазы развития Вселенной, которой была присуща высокая интенсивность возникновения новых звезд и формирования галактик. Темная материя играла в этих процессах большую роль. Это тот таинственный компонент Вселенной, о котором мы сейчас лишь знаем, что он должен существовать, чтобы объяснить некоторые наблюдения. Однако никому не известно, что такое тёмная материя.
Наблюдения космического телескопа Хаббл
Астрономы, использовавшие детальные наблюдения центра скопления галактического кластера Abell 1689, произведённые космическим телескопом Хаббл, заметили свечение около 10000 шаровых скоплений. Часть из них имеют светимость, соответствующую лишь миллиардной части яркости звезды, которую мы видим невооруженным глазом.
Учитывая это, астрономы полагают, что на участке диаметром 2,4 миллиона световых лет может быть, в общей сложности, больше 160000 шаровых скоплений. "Хотя мы заглядываем в кластер очень глубоко, нам все еще видны только самые яркие из шаровых скоплений и лишь те, которые находятся недалеко от центра Abell 1689, куда проник взглядом Хаббл", - уточнил руководитель команды, Джон Блейкслей (John Blakeslee) - Радиоастрофизическая обсерватория, Виктория, Канада.
Галактический кластер Abell 1689 (слева) и деталь центральной области (справа) с маленькими точками - шаровыми скоплениями. Точки больших размеров - галактики. Фото: NASA, ESA, J. Blakeslee
Число шаровых скоплений, которые содержит Abell 1689, намного превышает количество популяций, найденных на сегодняшний день при других исследованиях. Например, только в Млечном Пути имеется 150 шаровых скоплений. Из всех до сих пор изученных галактических кластеров система Abell 1689, находящаяся в созвездии Девы, является самой удалённой. Расстояние до неё 2,25 миллиарда световых лет .
Наблюдения Хаббла показывают, что большинство шаровых скоплений Abell 1689 сформировались вблизи центра кластера - там, где должна быть наибольшая часть темной материи. Соответственно, чем дальше от центра, тем меньше встречается шаровых скоплений. Количество темной материи Abell 1689 известно по предыдущим исследованиям. К тому же, кластер содержит многочисленные гравитационные линзы, искажающие свет галактик, расположенных за ними, что позволяет оценивать распределение масс галактического скопления.
Выводы исследователей
"Шаровые скопления являются остатками древнейшего звездообразования Abell 1689, и наше исследование показывает, что они могли с большой интенсивностью возникать в центре скопления, там, где регионы с высокой плотностью темной материи, - подчеркнул Блейкслей. - Наши результаты согласуются с результатами других исследований шаровых скоплений, находящихся в галактических кластерах, и расширяют наши знания о плотности темной материи".
О своих исследованиях астрономы сообщают в Astrophysical Journal, пишет .
В течение 30 лет считалось, что "Дон Кихот", несмотря на его кометоподобную орбиту, всё же астероид (3552). Затем астрономы рассмотрели глыбу, имеющую диаметр около 19 километров, при помощи инфракрасного космического телескопа Spitzer и сделали открытие: предполагаемый астероид имеет кому (диффузную газовою оболочку, окружающую ядро кометы) и хвост.
С момента открытия этого небесного тела в 1983 году (3552) "Дон Кихот" считался астероидом - хотя его орбита очень походила на орбиту комет. Используя инфракрасный космический телескоп Spitzer, планетологи Германского аэрокосмического центра (DLR) подошли к разгадке его тайны: слабый хвост и кома из газа и пыли "Дон Кихота" чётко показывает, что относится к активным кометам.
"Это открытие можно было сделать только чувствительным инфракрасным телескопом Spitzer - телескопов на Земле для этого не достаточно", - сказал проводивший исследования докторант DLR, Майкл Моммерт (Michael Mommert) - Университет Северной Аризоны (NAU). Использование метода поможет, вероятно, определить, не являются ли кометами и другие астероиды.
В течение достаточно долгого времени "Дон Кихот" занимал одно из первых мест в списке астероидов, имевших кометное происхождение. "Его орбита похожа на орбиту комет, кроме того, у него очень темная поверхность, что выдает в нём комету - до сих пор отсутствовали лишь физические доказательства", - объясняет планетолог DLR, профессор Алан Харрис (Alan Harris). Таким образом, предполагалось, что астероид является неактивной, мертвой кометой.
Представленные доказательства его кометной активности были получены также отчасти случайно. Снимок инфракрасного телескопа был сделан со слишком длительной выдержкой. Поэтому на фото вокруг "Дон Кихота" был виден лишь слабый кометный хвост и кома из газа и пыли. Планетологи обратили на это внимание и снова тщательно проанализировали инфракрасные изображения небесного тела.
Пока "Дон Кихот" с его 19 километровым диаметром в каталогах планетологов третий по величине из всех околоземных астероидов. "Эта классификация, весьма вероятно, изменится", - предполагает Харрис. Решение принимает Международный астрономический союз (МАС).
"Дон Кихот", полагают планетологи Университета Северной Аризоны и DLR, является влажным небесным телом и, как все активные кометы, имеет большое количество углекислого газа и водного льда. Результаты, появившиеся в рамках проекта NAU, представлены в этом году на Европейском конгрессе планетарных наук в Лондоне.
По их оценкам, пять процентов всех околоземных астероидов изначально были кометами, давно потерявшими летучие вещества, определили ученые из команды Майкла Моммерта в предыдущем исследовании. Как и "Дон Кихот", "мертвые", околоземные кометы могут иметь углекислый газ и водяной лёд. "С помощью наблюдений в инфракрасной области мы узнали, что этот метод годится, чтобы исследовать и другие объекты в космосе", - подчеркнул исследователь астероидов, профессор Харрис, пишет .
