Выгляните из дома после сильного ливня — и на заднем дворе вы обнаружите миниатюрную копию Гранд-Каньона со сложной сетью притоков. Точные условия, при которых реки всех размеров образуют подобные системы, до сих пор остаются загадкой. Новое исследование намекает на то, что ответственность за это несут два противоположных процесса. Кто знает, вдруг это поможет нам понять реки в том числе иных миров — Титана, к примеру.
Реки Аллеганского плато (изображение Taylor Perron / MIT)После того как дождевая вода попала на наклонную поверхность вроде склона горы или холма, она течёт к низине. Поток размывает камень и почву, расширяя и углубляя впадину. Этот процесс (он называется переуглублением русла) характеризуется жестокой борьбой и даже в каком-то смысле каннибализмом: по мере углубления мелкие ручейки растут и поглощают друг друга, формируя притоки. Непосвящённый может подумать, что углубление может продолжаться бесконечно, однако существует такое понятие, как ползучесть почвы, в результате чего все впадины медленно, но верно заполняются.
Учёные вот уже более века знают обо всех этих процессах, но до сих пор не удаётся рассчитать относительную значимость каждого из них и понять, как они сочетаются, формируя в одних местах рукава, а в других — нет, поясняет ведущий автор нового исследования из Массачусетского технологического института (США).
Он и его коллеги рассудили, что должен существовать некий «переломный момент» во взаимодействии углубления и движения почвы. Ниже этого порога притоки не формируются, а выше него реки начинают захватывать потоки поменьше и создавать сеть притоков. Для проверки этой гипотезы исследователи сравнили калифорнийскую с на юго-западе Пенсильвании. Эти регионы многим схожи: площади обоих равны примерно 25 км², там тысячи речных бассейнов. В то же время калифорнийские речные системы разветвлены вчетверо сильнее. При этом ни одна из областей не имеет никакого отношения к тектоническим разломам и складкам, что позволяет измерять углубление русла и текучесть почвы без учёта прочих переменных.
Составив карты рек обоих регионов, учёные разработали математическую модель с уравнениями для ползучести почвы и переуглубления русла рек, окружённых высокими горными хребтами. Затем модель подтасовывали так и этак, пока не получили похожую на реальность картину. Оказалось, что критической точкой становится превосходство процессов углубления над движением почвы на 250−300 единиц. Выше этого значения реки поглощают друг друга, формируя притоки, а ниже его реки постепенно теряют силу, и вместо притоков появляются самостоятельные реки.
Разумеется, вне модели осталось множество факторов: количество осадков, трещины в породе, различия в типах пород и пр.
Результаты исследования опубликованы в журнале .
Источник: КОМПЬЮЛЕНТА
В конце пермского периода (около 250 млн лет назад) за какие-то сотни тысяч лет на планете до 90% всех видов.
Methanosarcina acetivorans (изображение James Ferry / Penn State University)Судя по геологической летописи, сначала жизнь медленно увядала из-за постепенного подкисления океана и сокращения кислорода в воздухе и воде. Тех, кто остался, добили извержения вулканов и метеориты. По другой теории, в атмосфере оказались залежи метана, обычно спрятанные на морском дне, что привело к глобальному потеплению. Новое исследование утверждает, что ключевую роль в катастрофе сыграли бактерии.
Дело в том, что причина метановых выбросов остаётся неизвестной. из Массачусетского технологического института (США) и его коллеги путём генетического анализа выяснили, что археи из рода приобрели способность поглощать никель и производить метан около 251 млн лет назад.
Так родилась следующая гипотеза. Сначала масштабные извержения сибирских вулканов выбросили никель в атмосферу, и тот каким-то образом попал в океан. В результате начался расцвет морских бактерий, использующих этот элемент в процессе обмена веществ, и атмосфера насытилась метаном, а в воде стало меньше кислорода (потому что бактерии добавляют молекулу кислорода к метану в ходе обмена веществ). Поскольку метан — парниковый газ, климат стал неблагоприятным для большинства форм жизни.
Комментаторы отмечают остроумность гипотезы, но указывают на ряд натяжек. Например, совершенно непонятно, как огромное количество никеля из лавовых потоков Сибири могло оказаться в океане по всему миру.
Результаты исследования были представлены на Американского геофизического союза.
Источник: КОМПЬЮЛЕНТА
Мы ориентируемся в пространстве с помощью особой группы нервных клеток, называемых . Это что-то вроде GPS-систем мозга: когда человек или животное движется, grid-нейроны по очереди возбуждаются, отмечая участки пространства и передавая сигнал в . Особенность grid-нейронов в следующем: они периодически возбуждаются, разбивая пространство на шестиугольные участки, и нейрон, попадая в вершину такого шестиугольника, реагирует импульсом.
Разномасштабные нейронные карты местности и их соотнесённость со «слоями памяти» в гиппокампе (фото авторов работы)Исследователи из обнаружили удивительную черту этих клеток. Оказывается, grid-нейроны собраны в модули, числом не менее четырёх, и каждый из модулей отвечает за один и тот же кусок пространства, но в разном масштабе. Иными словами, карта территории в мозгу складывается в виде «бутерброда» из нескольких карт, от самой общей к наиболее детальной. Если вспомнить о шестиугольной схеме возбуждения нейронов, то получится несколько сеток с гексагональными ячейками, наложенных друг на друга.
Если мы делаем, например, три шага, то нейроны более крупной сетки отреагируют на перемещение, скажем, всего два раза — в начале и в конце пути, в то время как нейроны более частой отзовутся пять, десять, пятнадцать раз. Впрочем, выдумывать цифры тут нет нужды. Оказалось, что масштабы пространственно-нейронных сеток соотносятся друг с другом по определённому математическому закону: бόльшая стека превосходит меньшую на 42% от частоты меньшей. (Эту закономерность особенно оценят поклонники бессмертного «Автостопом по галактике» Адамса, с его легендарным ответом на вопрос о «жизни, смерти и вообще».)
До сих пор такую модульную организацию нервных клеток находили только в тех отделах мозга, которые отвечают за восприятие информации от органов чувств и за моторику. То, что точно так же могут работать клетки, имеющие дело с довольно абстрактной информацией, исследователей весьма удивило. Хотя эксперименты ставились на крысах, авторы работы, опубликованной в , полагают, что таким же образом картографируется пространство и у других млекопитающих, включая человека. Причём модулей может быть гораздо больше четырёх: учёные полагают, что у крыс их около десяти, только пока что не все удалось увидеть экспериментально. Особенность пространственных модулей ещё и в том, что «на глаз», с помощью микроскопа, их различить невозможно: нейроны разных карт перемешаны между собой и иногда входят в несколько разных решёток. То есть можно говорить о функциональных модулях, которые работают отчасти благодаря одним и тем же клеткам.
Исследователи полагают, что такая модульная организация может быть присуща и другим функциям мозга — к примеру, памяти. Grid-нейроны, как было сказано, посылают свои импульсы в гиппокамп, один из главных центров памяти. Можно представить, что и в гиппокампе есть похожие разномасштабные функциональные решётки нейронов, только имеющие дело не с текущим положением индивидуума в пространстве, а с его воспоминаниями.
Источник: КОМПЬЮЛЕНТА
Если вы решитесь потратить деньги на то, чтобы поместить нечто на орбиту Луны, оно, скорее всего, будет битком набито научными приборами. Но НАСА соригинальничало — отправило туда не один, а два корабля, зато с одним-единственным инструментом.
Вариации силы притяжения Луны, выявленные программой Gravity Recovery and Interior Laboratory (GRAIL) в ходе первой картографической миссии с марта по май 2012 года. Высокоточные микроволновые измерения производились космическими аппаратами «Эбб» и «Флоу». (Здесь и ниже изображения NASA / JPL-Caltech / MIT / GSFC.)Несмотря на внешнюю легковесность, проект GRAIL оказался феноменально успешным, ибо позволил составить самую точную геологическую карту нашего соседа. Теперь ясно видно, что этот мир сформирован сочетанием метеоритных ударов (некоторые из них, вероятно, пробили Луну до мантии) и растяжек, свидетельствующих о расширении тела в начале его истории.
Проект GRAIL создан по образцу спутников , которые исследуют Землю. Единственный инструмент отслеживает расстояние между парными аппаратами, меняющееся из-за гравитации. Поскольку на Луне нет сколько-нибудь значимой атмосферы, а сила притяжения очень слабая, аппараты GRAIL смогли снизиться до средней высоты 55 км, в результате чего масштаб карты оказался почти втрое лучше по сравнению с предыдущими усилиями.
Аномалии БугеПервая стадия проекта стартовала в марте с. г. и завершилась в мае. Зонды смогли различить образования величиной около 13 км. Получено более 99,99% возможных данных с учётом разрешающей способности аппаратуры.
Что мы видим на Луне, тó там и есть — вот в чём её прелесть. Авторы одной из трёх статей о проекте, опубликованных журналом Science, отмечают, что более 98% локальных изменений гравитационного притяжения — продукт топографии поверхности. Иными словами, кратеры и хребты, которые мы видим на поверхности Луны, производят основную долю сигналов, принятых GRAIL. Ничего подобного на других изученных нами объектах нет. Земля, Венера, Марс, Меркурий обладают большой внутренней изменчивостью, которая, как правило, становится результатом тектонических процессов.
Хотя Луна пережила несколько вулканических извержений, большинство деталей рельефа сформировано метеоритными ударами. Взгляните на карты: места столкновений отличаются высокой плотностью в центральной области (где материал сжался и нагрелся), окружённой раздробленным материалом с низкой плотностью. Причём ударов было так много, что кора ноздревата и относительно однородна. То есть метеориты в каком-то смысле сыграли роль кухонного комбайна. Кстати, данные GRAIL говорят о том, что лунная кора, возможно, тоньше, чем предсказывалось.
Этот момент очень важен. «Наиболее сильные удары могли пробить тонкую кору насквозь и достигнуть мантии», — пишут авторы. Моделирование позволяет предположить, что у двух зон воздействия толщина внутренней части стремится к нулю (Море Москвы и Море Кризисов), тогда как у трёх других она близка к нулю (Море Гумбольдта, кратеры Аполлон и Пуанкаре).
Градиенты силы тяжестиВ одной из статей рассказывается, почему иногда не было сигналов от очевидных деталей рельефа. Это те самые 2%, которых не хватало несколькими абзацами выше и которые приходятся на внутренние, скрытые от глаз причины. Среди них наиболее заметны длинные линии, отдельные из которых простираются почти на тысячу километров. Эти образования относительно глубоки: они начинаются примерно в 5 км от поверхности и уходят вниз по меньшей мере на 70 км. Это очень древние структуры, поскольку их прерывают крупные ударные кратеры, появившиеся на заре лунной истории.
Градиенты силы тяжести с выделенными линейными аномалиямиАвторы видят в них аналог земных групповых даек, то есть мест, в которых тектонические разломы пропустили в кору расплавленный материал с большой глубины. Хотя тектоники плит на Луне никогда особенно не было, считается, что нагрев от удара, создавшего Луну, привёл к возникновению океана магмы под лунной корой. Вот откуда мог взяться расплавленный материал. Но что стало причиной разлома?
Исследователи обращают внимание на то, что в моделях ранней Луны её слоистая структура состоит из относительно прохладного интерьера, расплавленного океана и подостывшей коры. Эта структура должна была нагревать интерьер одновременно с охлаждением внешней оболочки, что приводило к расширению Луны. Предполагается, что в первые миллиарды лет радиус нашего соседа увеличился на 0,6–4,9 км, после чего вновь сократился. По мнению авторов, этого могло быть достаточно для появления огромных трещин в коре, которые заполнила магма.
Линейная гравитационная аномалия на обратной стороне Луны протяжённостью 500 км.В целом данные GRAIL способны рассказать очень много о первобытной истории Луны и наложить ограничения на модели её формирования. Кроме того, они намекают на условия во внутренней Солнечной системе вскоре после её образования, проливая свет на столкновения, которые переживали все тела, несмотря на то что время могло скрыть их следы. Неплохо для одного-единственного инструмента?
Результаты исследования опубликованы в журнале в . Посмотреть лунную карту можно .
Линейная гравитационная аномалия, пересекающая Море Кризисов на видимой стороне Луны.
Дайка на Земле (справа) и лунная дайка с более высокой силой притяжения по сравнению с окружающей областью (слева вверху она отмечена полосой в центре карты градиентов, а слева внизу приведены данные об аномалии).
Крупнейшие лунные дайки. Их длина может достигать 480 км, а ширина — 40 км.
Градиенты силы тяжести более крупным планом.
Поле силы тяжести Луны по данным программы Lunar Prospector. На проекции Меркатора обратная сторона расположена в центре, а видимая — по бокам.
То же самое, но по данным GRAIL.
Толщина лунной коры по данным GRAIL и топографическая карта, составленная зондом Lunar Reconnaissance Orbiter.
Источник: КОМПЬЮЛЕНТА
03-02-2011 Просмотров:10827 Новости Микробиологии 
Антоненко Андрей
Проведённые биологами из Швеции и Сингапура эксперименты на мышах показали, что микробиота пищеварительного тракта влияет на развитие мозга и поведение млекопитающих. Сравнение результатов, показанных обычными (им соответствуют белые точки и столбцы)...
22-01-2011 Просмотров:11346 Новости Палеонтологии Антоненко Андрей
Группа палеонтологов из Китая и Великобритании представила описание самки птерозавра Darwinopterus. Скелет самки птерозавра (фото Lü Junchang, Institute of Geology, Beijing) Останки летающей рептилии, первая научная характеристика которой появилась в конце...
28-09-2018 Просмотров:3188 Новости Палеонтологии Антоненко Андрей
Палеонтологи проследили эволюцию позвоночника млекопитающих, сообщается в Science. Первым, еще у рептилий, изменился шейный отдел, затем у цинодонтов, предков млекопитающих, появился грудной отдел, а самым последним — уже у млекопитающих — дифференцировался поясничный отдел. Хорошо известно, чем млекопитающие...
27-08-2014 Просмотров:7876 Новости Микробиологии Антоненко Андрей
Метициллин-резистентный золотистый стафилококк штамма СА (CA-MRSA), поражающий людей в Европе, на Ближнем Востоке и в Северной Африке, произошел от одного предка — бактерии, пришедшей из региона к югу Сахары. CA-MRSA...
19-03-2011 Просмотров:11889 Новости Зоологии Антоненко Андрей
Человек живёт долго вовсе не оттого, что стареет медленнее. Как оказалось, по скорости дряхления мы не отличаемся от других приматов. Мартышка мона (фото Max Milligan) Мало кто из животных может поспорить...
Португальские и испанские биологи открыли животное, обитающее в 1980 метрах ниже поверхности земли. Прописано это чемпионское создание в самой глубокой пещере в мире, а питается оно грибами и разложившейся органикой. Новое…
Группа палеонтологов Виргинского политехнического института описала остатки гигантского крокодилоподобного существа, терроризировавшего окрестности Нью-Мексико в позднем триасе, около 212 млн лет назад. Vivaron haydeni. Реконструкция Matt Celeskey.Это животное, принадлежащее к редчайшей группе…
Можно ли назвать планету Земля родиной земной жизни? Палеонтолог Санкар Чаттерджи из Техасского технологического университета (США) стоит на том, что зародыши жизни упали с неба и проросли уже здесь — в горниле…
Пурпурные бактерии — группа протеобактерий, умеющих фотосинтезировать на бактериохлорофилле без вовлечения в процесс воды и, следовательно, выделения кислорода. По всей видимости, появилась эта группа в жуткой древности, настолько седой, что…
Группа палеонтологов под руководством Моргана Тернера (Morgan Turner) из университета Брауна (США), возможно, нашла останки первого существа, которое передвигалось, стоя на четырех ногах, сообщается на официальном сайте университета. Им стала древняя рептилия Bunostegos…
На примере первичной зубатой моли японские исследователи показали, что видообразование далеко не всегда происходит за счёт смены меню. Первичная зубатая моль Micropterix imperfectella (фото EduardoMarabuto Photography) Чешуекрылые (они же бабочки, мотыльки…
Шерстистые мамонты могли умереть с голоду, когда изменения в климате отобрали у них любимое лакомство — цветковые растения. Плиоцен в Арктике (рисунок Mauricio Anton). Может быть, кому-то покажется странным, что, несмотря на…
Самое грозное оружие пауков долгое время оставалось скрытым от человеческих глаз. Лишь теперь немецкие и швейцарские учёные установили, что одним из важнейших охотничьих адаптаций, приобретённых восьминогими хищниками в ходе эволюции,…
Где можно увидеть жизнь такой, какой она была в момент своего рождения? Известный кинорежиссер Джеймс Кэмерон убежден, что это можно сделать, опустившись на дно Марианской впадины. Экосистемы, которые обнаружил там…
Вверх