Главные достижения науки и техники за 2017 год

Обнаружены гравитационные волны от слияния нейтронных звезд

Ученые впервые зарегистрировали гравитационные волны от слияния нейтронных звезд. В наблюдениях были задействованы не только лазерные интерферометры коллабораций LIGO и Virgo, но и целый ряд космических обсерваторий и наземных телескопов, способных зарегистрировать электромагнитное излучение, порождаемое слиянием нейтронных звезд. Всего это явление наблюдали около 70 наземных и орбитальных обсерваторий по всей планете, в том числе и в нашей стране. Об открытии было объявлено 16 октября в ходе международной пресс-конференции, прошедшей одновременно в Москве, Вашингтоне и некоторых других городах.

Впервые гравитационные волны удалось зафиксировать в сентябре 2015 года, о чем коллаборации LIGO и VIRGO торжественно объявили 11 февраля 2016 года. Это событие стало одним из главных научных достижений 2016 года. Но тогда источником гравитационных волн стало столкновение черных дыр. В этот раз коллаборация зафиксировала гравитационные волны, вызванные столкновением двух нейтронных звезд — объектов, столкновение которых сотрясает пространство-время слабее, чем сталкивающиеся черные дыры.

Обнаружена звездная система с тремя землеподобными планетами

В феврале NASA сообщило об обнаружении звездной системы, в которой семь планет схожи по размеру с Землей, а три из них еще и находятся в обитаемой зоне. Существует высокая степень вероятности, что эта троица имеет условия, при которых на них возможна жизнь. На планетах, предположительно, есть жидкая вода, а сами они обладают плотной атмосферой.

Холодный красный карлик TRAPPIST -1 находится в созвездии Водолея, на расстоянии 39,5 св. лет от нас. Первые три планеты системы были обнаружены еще в 2016 году группой астрономов из Бельгии и США во главе с Микаэлем Жийоном с помощью роботизированного 0,6-метрового телескопа TRAPPIST (TRAnsiting Planets and Planetesimals Small Telescope), расположенного в обсерватории ESO Ла-Силья в Чили. Правда, открытие одной из планет — TRAPPIST-1 d — позже не подтвердилось. «Переоткрытие» планеты d (третьей от звезды в системе) и обнаружение еще четырех планет произошло позже благодаря дополнительным наблюдениям с использованием нескольких наземных телескопов и орбитального телескопа «Спитцер». Некоторые данные о системе также были получены телескопом «Кеплер».

На пресс-конференции 22 февраля ученые отметили, что это важнейшее открытие за последние годы. Значимость его не столько в самом факте обнаружения экзопланет, сколько в близости экзопланетной системы к нам и открывающихся возможностях для ее изучения и изучения возможной внеземной жизни на них.

Найдены следы древнейших микроорганизмов

Следы древнейших бактерий были обнаружены международной группой палеобиологов в скальных породах Нуввуагиттука (Канада, провинция Квебек). Возраст пород составляет до 4,3 млрд лет. Определили его в 2012 году с помощью самарий-неодимового датирования. При этом, как известно, возраст нашей планеты составляет около 4,6 млрд лет.

Найденные учеными трубкообразные структуры имеют возраст не менее 3,77 миллиарда лет. Окаменелости представляют собой гематитовые трубки и волокна, схожие по своей морфологии с нитевидными микроорганизмами из современных гидротермальных источников и окаменелостями в молодых породах. Они свидетельствуют о протекавшей здесь в далеком прошлом жизнедеятельности железобактерий. Эти бактерии способны окислять двухвалентное железо до трехвалентного, а освобождающуюся при этом энергию используют для усвоения углерода из углекислого газа или карбонатов. Жили они, как предполагается, под водой в гидротермальных источниках. Примечательно, что в это же время жидкая вода была и на Марсе. А это значит, есть все основания надеяться, что и на Красной планете в этот же период существовала жизнь. Статья с анализом находки опубликована в журнале Nature 1 марта.

Повторный запуск первой ступени

31 марта американская компания SpaceX впервые в истории повторно запустила в космос первую ступень ракеты, ранее уже побывавшую в космосе в апреле прошлого года. Тогда ракета вывела на орбиту космический корабль Dragon с грузом для экипажа МКС. Вернувшуюся из космоса ступень удалось успешно посадить на специальную платформу в океане, а после — доставить на завод.

В этот раз с ее помощью на орбиту был выведен телекоммуникационный спутник SES-10 принадлежащий одноименной люксембургской компании. Запуск, как и последующее возвращение на Землю, прошли успешно. Эта ракета в космос больше не полетит — она станет музейным экспонатом. Ее планируют передать в Космический центр имени Джона Кеннеди. В целом, ступени Falcon 9 предполагается использовать до 10 раз. А после основательного технического обслуживания их можно будет применять и до 100 раз, заявил Илон Маск СЕО SpaceX.

Получение изображения черной дыры

В апреле ученые из проекта Event Horizon Telescope в течение пяти дней занимались «фотографированием» черных дыр. Цель эксперимента — получение первого в истории изображения черной дыры.

Для наблюдений астрономы выбрали два объекта. Первый — Стрелец А* — компактный радиоисточник, который помимо радиоволн излучает также и в инфракрасном, рентгеновском и других диапазонах. Он находится в центре Млечного Пути, на расстоянии 26 тысяч световых лет от нас. Второй объект наблюдений — черная дыра в сверхгигантской эллиптической галактике M 87, крупнейшей в созвездии Девы. Она расположена на расстоянии около 53,5 млн св. лет от Земли.

Для получения снимков астрономы создали «виртуальный» телескоп, объединив несколько телескопов, расположенных в Мексике, Аризоне, Чили, Испании, Антарктиде и на Гавайях. Каждая из участвующих в эксперименте обсерваторий собрала по 500 Tб данных, которые уместились на 1024 жестких дисках. Сами обсерватории, конечно, не имеют возможности обработать такое количество информации на месте, поэтому данные находятся в Массачусетском технологическом институте (США) и в Радиоастрономическом институте Макса Планка (Германия). Здесь на суперкомпьютерах они и будут обработаны, в результате чего мы увидим первую в истории фотографию черной дыры. Правда, первые снимки черной дыры появятся не раньше 2018 года.

Китай запустил свой первый космический рентгеновский телескоп

15 июня с космодрома Цзюйюань в пустыне Гоби запущен первый китайский астрономический спутник. Им стала орбитальная китайская рентгеновская обсерватория Hard X-ray Modulation Telescope (HXMT), предназначенная для наблюдения черных дыр, пульсаров, гамма-всплесков и поиска новых источников рентгеновского излучения.

Проект создания телескопа предложил еще в 1993 году китайский академик Ли Тибэй. Реализовываться проект начал только с 2000 года Министерством науки и технологий КНР совместно с китайской Академией наук и Университетом Цинхуа.

Обсерватория рассчитана на четыре года службы, может работать как в режиме наблюдения выбранной точки, так и в режиме патрулирования. Телескоп обладает одним из наиболее широких полей зрения среди себе подобных, а также широким рабочим диапазоном частот и энергий. На борту орбитальной обсерватории имеются три различные группы фотоэлементов: для анализа рентгеновского излучения высокой, средней и малой энергий.

Запущен в эксплуатацию уникальный рентгеновский лазер на свободных электронах XFEL

В сентябре запущен в эксплуатацию уникальный рентгеновский лазер на свободных электронах XFEL (X-ray free-electron laser). Россия также внесла в его создание значительный вклад. Церемония запуска, на которой присутствовала российская делегация во главе с помощником президента Андреем Фурсенко, прошла на окраине Гамбурга 1 сентября. Наша страна заняла второе место после Германии по объему долевого участия в проекте: около 27%. Строительство общей стоимостью €1,22 млрд началось в 2009 году и было завершено в 2016-м.

XFEL — это, по сути, гибрид микроскопа с ускорителем. На сегодняшний день он является самым мощным и самым ярким лазером подобного типа. Его сверхпроводящий линейный ускоритель частиц длиной 1,7 км способен разогнать электроны до энергии в 17,5 ГэВ. Установка способна производить 27 тысяч вспышек в секунду, при этом длительность каждой не будет превышать 100 фемтосекунд.

Уникальные параметры лазера позволят ученым совершить новые открытия в области наночастиц. Инструмент предназначен для исследования сверхмалых структур, очень быстрых процессов и экстремальных состояний. С его помощью ученые планируют создавать новые лекарства и материалы, лазер найдет применение в исследованиях в области энергетики, электроники и химии.

Сатурнианская миссия зонда «Кассини» завершена

15 сентября космический аппарат «Кассини» завершил свою 20-летнюю миссию. Автоматическая межпланетная станция, названная в честь итальянского астронома Джованни Кассини, была отправлена в космос в октябре 1997 года. В задачи «Кассини» входило исследование системы шестой от Солнца планеты Сатурн: самой планеты, ее спутников и колец, а также доставка спускаемого аппарата «Гюйгенс» на Титан — крупнейший спутник Сатурна. Станция прибыла к планете только в июне 2004 года и стала ее первым искусственным спутником.

Проведя в системе Сатурна 13 лет, «Кассини» сделал около 400 тысяч фотографий и переслал на Землю свыше 600 Гб данных. По результатам его наблюдений было написано свыше 4000 научных статей. Снимки аппарата позволили ученым открыть новое кольцо Сатурна — кольцо Януса-Эпиметея. Зонд изучил малоисследованные спутники Сатурна. Это такие спутники, как Полидевк, Паллена, Анфа, Мефон, Эгеон и Дафнис.

Чтобы избежать столкновения аппарата со спутниками планеты, на которых потенциально возможна жизнь, космический аппарат был направлен в атмосферу Сатурна, где и сгорел в облаках газового гиганта. Последние минуты жизни зонда NASA транслировало в прямом эфире.

Ученые создали генно-модифицированных свиней

Как известно, свиньи гораздо лучше других животных подходят для того, чтобы стать донорами органов для человека. Их геном достаточно похож на человеческий, внутренние органы схожи по размеру, а кроме того, этих животных легко разводить в больших количествах. Но на пути к возможному использованию органов есть еще много препятствий.

Группе ученых из американской биотехнологической компании eGenesis удалось сделать важный первый шаг на пути к заветной цели. Ученые смогли с помощью технологии CRISPR-Cas9 успешно изъять из ДНК подопытных свиней 25 различных эндогенных ретровирусов. Как выяснилось, эти вирусы имели способность заражать человеческие клетки.

Затем с помощью технологии клонирования — подобной той, что использовалась при создании овечки Долли, — отредактированный генетический материал был помещен в яйцеклетки обычной свиньи, из которых образовались эмбрионы. В результате ученым удалось получить 37 здоровых поросят.

«Это первые свиньи, не имеющие свиных эндогенных ретровирусов, и наиболее генетически модифицированные животные, имеющиеся на сегодняшний день», — пояснили в eGenesis. Но все же успешное удаление свиных ретровирусов — это решение только половины проблем, необходимых для ксенотрансплантации — межвидовой трансплантации органов. Даже органы, пересаженные от человека человеку, то есть при внутривидовой трансплантации, вызывают иммунную реакцию, приводящую к отторжению органа. Теперь ученые решают и эту задачу и пытаются понять, какие еще генетические модификации нужно провести, чтобы иммунная система человека более охотно принимала свиные органы. Результаты эксперимента были опубликованы в журнале Science в сентябре этого года.

Рекордный успех технологии блокчейн

Рекордный рост биткоина в этом году (а он за год вырос почти в 16 раз) — событие не только из мира финансов, но и из мира технологий. За год суммарная капитализация всех криптовалют выросла с 17 млрд долларов в январе 2017 года до почти 500 млрд долларов в середине декабря. Одновременно переживает бум и рынок первичных размещений в криптовалюте (ICO), сравнить его можно только с эпохой доткомов конца прошлого века. Кроме того, и сам биткоин во второй половине года пережил уже четыре форка: Bitcoin Cash, Bitcoin Gold, Bitcoin Diamond и Super Bitcoin — все хотят себе свой биткоин. Пожалуй, ни одно другое применение криптографических методов не имело такого успеха ранее.

Блокчейн, технология, на которой основан биткоин и другие криптовалюты, может применяться и для других целей: проведения выборов и голосований, управления децентрализованными организациями, сбора средств и так далее — то есть везде, где нет доверия между людьми и нужно избежать посредников.

Эксперты склоняются к тому, что блокчейн — это будущее цифровой экономики. Наблюдаемые в этом году рост цены биткоина и альткоинов, форки и бум ICO говорят, что в следующем году нас ожидает еще много интересного. И даже если биткоин, как пророчат некоторые эксперты, лопнет как пузырь, то очередные успехи технологии блокчейн однозначно будут в списке итогов уже 2018 года.