Ученые увидели, что происходит внутри Земли
В рамках исследования ученые построили экспериментальную установку, которая имитировала то, как магнитное поле Земли может влиять на внутренние планетарные потоки. На основе показаний своей разработки они объяснили расхождения между теоретическими предсказаниями и спутниковыми наблюдениями за Землей.
Внутреннее ядро Земли обычно представляют как горячий металлический шар. Внешнее ядро, находящееся под мантией, состоит из более холодного жидкого металла. Поскольку оба ядра вращаются, генерируется электрический ток, который, в свою очередь, приводит к генерации магнитного поля. По словам ученых, модели, описывающие потоки внутри Земли, обычно не включают в себя то, как на них влияет магнитное поле. Физики захотели разобраться в этом подробнее, поэтому построили аппарат, который точно имитирует внутренний механизм планеты.
Эскиз структуры Земли с жидким внешним ядром и твердым внутренним ядром (справа); эксперимент «Маленькая Земля», а также ее вращающееся полушарие, заполненное серной кислотой, охлаждающий бак и другие части (слева).
Команда описала созданный аппарат как модель Земли, в которой используется бак, частично заполненный серной кислотой и установленный внутри сильного магнитного поля. Для измерения возникающих потоков использовали лазер. Чтобы создать сильное магнитное поле, эксперты поместили свой аппарат в магнитное поле, созданное массивным магнитом внутри Лаборатории сильного магнитного поля в Гренобле во Франции. Аппарат позволял поместить большой вращающийся бак внутри еще большего магнитного поля.
Чтобы лучше имитировать реальные условия, исследователи нагревали резервуар от центра, а также придали верхней полусфере плоское дно и установили на нее бак, наполненный водой. Эта сложная конструкция отвечала за охлаждение. Последним шагом было добавление крошечных стеклянных частиц в жидкость, чтобы лазер мог видеть и измерять динамику процесса.
Ученые использовали прибор для определения направления движения жидкостей и их скорости в двух основных точках внутри резервуара. Они обнаружили, что их установку можно использовать для разработки новых теорий, описывающих движение потоков внутри Земли более точно, чем это делалось в прошлом.
Ранее эксперт рассказал, когда Земля прекратит свое существование.
Ученые назвали «самые вредные почвы на Земле»
Кислые сульфатные почвы оказались еще большей проблемой, чем думали специалисты.
Ученые из Университета Линнея провели масштабное исследование кислых сульфатных почв вдоль шведского побережья, оценив их воздействие на окружающую среду. Эти почвы, которые нередко называют «самыми вредными на Земле», отличаются своим характерным оранжевым оттенком и способностью убивать растительность и рыбу, тем самым ухудшая качество воды и экосистем.
Кислые сульфатные почвы образуются, когда богатые сульфидами осадочные породы, которые часто встречаются районах побережья, окисляются под действием кислорода. Это может происходить как в результате природных процессов, так и по причине человеческой деятельности, например, из-за осушения территорий для сельского хозяйства. При доступе кислорода запускаются химические реакции, которые ускоряются благодаря микробным сообществам, живущим в этих почвах. В ходе таких реакций почва постепенно становится все кислее, а в окружающую среду выделяются токсичные металлы.
«Когда выпадает дождь или тает снег, кислоты, которые были накоплены в почве, а также растворенные в ней металлы смываются в ближайшие водоемы, что может привести к массовой гибели растений и рыбы,» — отмечает автор работы Андерс Джонсон. Так, один из недавних эпизодов массовой гибели рыбы на севере Швеции был связан именно с загрязнением от кислых сульфатных почв.
В Швеции и Финляндии больше всего бореальных кислых сульфатных почв. Исследование от 2002 года в Финляндии показало, что они выделяют в окружающую среду больше кислот и металлов, чем все финские промышленные предприятия вместе взятые. Несмотря на значительный объем проведенной работы, в Швеции еще предстоит оценить, какие по размерам площади занимают такие почвы.
В южной части Швеции, как показало исследование, несмотря на меньшие размеры участков с кислыми сульфатными почвами, их кислотность часто выше, что увеличивает выбросы кислот и металлов в окружающую среду. Проблема будет только усугубляться в будущем из-за более частых засух и продолжающегося осушения болот для сельскохозяйственных нужд.
Специалисты из Университета Линнея изучают не только химические, но и микробиологические процессы, происходящие в кислых сульфатных почвах, чтобы предложить эффективные стратегии смягчения их негативного воздействия. В наши дни такие земли обрабатывают известняком для нейтрализации кислотности или повторно затапливают для замедления окислительных процессов, но эти методы дороги и не всегда эффективны.
Один из подходов включает наблюдение за изменениями в микробных сообществах почв при различных воздействиях, что может дать новые идеи по ограничению кислотных выделений. Однако, для разработки действенных решений потребуется больше исследований.
«Наиболее эффективная стратегия, которую мы знаем на сегодняшний день, — это предотвращение окисления таких почв с самого начала. Как только процесс начался, его очень, очень трудно остановить,» — подчеркивает Джонсон.
Ранее стало известно, что США накрыла экстремальная засуха.
Ученые создали уникальные рецепторы на основе ДНК коронавируса: зачем они нужны?
Коронавирусы заражают клетки с помощью шиповидного белка на своей поверхности, который связывается с белком-рецептором на клетке-хозяине, что позволяет вирусу проникать внутрь и вызывать инфекцию. Например, для SARS-CoV-2, возбудителя COVID-19, основным рецептором является белок ACE2, расположенный на клеточных мембранах человека. Схожие механизмы заражения могут быть у множества коронавирусов, циркулирующих в природе, и их потенциальная опасность для человека вызывает озабоченность ученых и медиков.
Для создания условий для безопасного и глубокого изучения коронавирусов и их свойств важно найти способ искусственного воспроизведения процесса инфицирования. Однако работа с активными вирусами в лаборатории сопряжена с рисками, поэтому исследователи сосредоточились на изучении их геномов. Это позволяет создавать лабораторные образцы шиповидного белка, идентичные природным, но без опасности работы с реальными вирусами. Главная сложность при этом заключалась в отсутствии клетки, обладающей подходящим рецептором для имитации естественного процесса заражения.
Специалисты поставили перед собой амбициозную задачу: создать рецептор, который мог бы имитировать взаимодействие с коронавирусами, чтобы использовать его для изучения и противодействия различным вариантам вируса, если они смогут мутировать. Для этого они создали так называемые «каркасы», взяв за основу структуру уже известных рецепторов, таких как ACE2. На основе этих каркасов ученые разработали рецепторы, повторяющие ключевые участки, ответственные за связывание с шиповидным белком вируса, что позволило создать молекулы, способные эффективно взаимодействовать с вирусными белками.
Эксперименты проводились с использованием псевдовирусов, чтобы проверить работу созданных рецепторов. Псевдовирусы — это безопасные модели вирусов, которые могут имитировать некоторые характеристики реальных патогенов, но не способны вызвать инфекцию. В ходе работы ученые выявили, что созданные ими рецепторы с высокой точностью воспроизводят поведение настоящих рецепторов, таких как ACE2. В результате команда разработала 12 уникальных искусственных рецепторов, которые оказались эффективными для моделирования взаимодействий коронавируса с клетками.
Созданные рецепторы станут основой для проведения исследований по разработке новых методов профилактики и лечения коронавирусных инфекций. Они позволят изучать, как изменяются механизмы проникновения вируса в клетку при мутациях, а также как можно блокировать эти процессы с помощью лекарств или антител. Это открытие особенно важно для разработки универсальных противовирусных средств, способных бороться с будущими эпидемиями коронавирусов.
Эксперты подчеркивают, что их подход может применяться не только для изучения SARS-CoV-2, но и других потенциально опасных коронавирусов, циркулирующих среди животных и людей. По мере дальнейших исследований и улучшения технологии, разработка искусственных рецепторов позволит делать более точные прогнозы о возможности передачи вирусов человеку и разрабатывать более целенаправленные меры защиты.
Ранее ученые сделали неожиданное открытие: оказалось, что пандемия коронавируса изменила температуру Луны.
Свежие комментарии