Най-големите научни открития за 2024 г.

През 2024 г. бяха направени много значими открития и революционни изследвания във физиката, астрономията, медицината и биологията. Някои от тях променят нашето разбиране за Вселената, други водят до развитието на обещаващи технологии и нови методи на лечение. Lenta.ru представи десет от най-забележителни събития от изминалата година в световната наука.

Земята се сдоби с временна втора Луна

Астероидът 2024 PT5 стана временен спътник на Земята за два месеца. Този малък обект от групата на астероидите Арджуна беше изследван преди това чрез компютърно моделиране, което позволи на учените да предскажат неговото временно гравитационно улавяне. Астероидът се приближи на 4,5 милиона километра от нашата планета със скорост от 3 540 километра в час и ниската му геоцентрична енергия му позволи да остане за кратко в орбитата на Земята, преди да се върне в орбита около Слънцето.

Такива събития, известни като краткосрочни улавяния, се случват няколко пъти на десетилетие, докато дългосрочните улавяния са изключително редки и се случват веднъж на всеки 10 до 20 години. Учените са проучили подробно 2024 PT5 с помощта на спектроскопия, за да научат повече за състава и произхода на малките тела в Слънчевата система. Изследването на тези мини-луни помага за по-доброто разбиране на взаимодействията на астероидите със Земята и гравитационните процеси в нашата планетарна система.

Откриха сяра на Марс

Марсоходът Curiosity направи уникално откритие в района на Gediz Vallis - кристали от чиста сяра! Преди това на Червената планета бяха открити само сулфатни съединения, образувани от изпарението на водата, но откритието на елементарна сяра показва неизвестни досега геоложки процеси. Сярата е открита вътре в разбита скала, която марсоходът изследва със своите инструменти, записвайки кристалната структура и потвърждавайки липсата на примеси. Откритието оспорва предишни теории за химическата история на Марс.

Проучването на района Gediz-Vallis предостави доказателства за древни наводнения и свлачища, които са оформили местния пейзаж. Изследването на скалите разкрива доказателства за взаимодействие с вода и променени скали, известни като "ореоли", причинени от подземни водни потоци. Тези открития не само потвърждават сложната история на водата на планетата, но също така сочат активни процеси, протичащи преди милиарди години. Учените планират да продължат изследването, за да разберат произхода на сярата и да проучат допълнително химическата еволюция на Марс.

Пуснаха квантов интернет

Изследователи от Qunnect Inc. успешно тества прототип на квантов интернет, базиран на 34-километровата фиброоптична верига GothamQ, разположена под улиците на Ню Йорк. По време на експеримента учените предаваха заплетени фотони, чиято поляризация запазва тяхната квантова връзка. Технологията е показала устойчивост на външни влияния, включително температурни колебания и вибрации, и е осигурила 99,84% време на непрекъсната работа. Системата предава около 20 000 заплетени фотонни двойки в секунда с точност на компенсация от 99 %, потвърждавайки готовността си за по-нататъшно развитие на квантовите мрежи.

Особено внимание беше обърнато на отклонението на поляризацията, причинено от промени в дължината на вълната и времето за предаване, което изискваше разработването на активна система за компенсация. Инфрачервените фотони, използвани в експеримента, са съвместими с рубидиеви атомни системи, които са ключови за квантовата памет и процесори. Това постижение подчертава готовността на технологията да се интегрира в бъдещия квантов интернет, който ще осигури безпрецедентна скорост и надеждност на предаване на данни.

Създадоха диамантена батерия

Учени от университета в Бристол и Службата за атомна енергия на Обединеното кралство (UKAEA) разработиха първата в света диамантена батерия, използваща радиоактивен въглерод-14, чийто период на полуразпад е 5 700 години. Батерията генерира енергия чрез преобразуване на електрони, освободени по време на радиоактивен разпад, подобно на работата на слънчевите панели, но използва радиация вместо фотони.

Батерията е произведена чрез технология за плазмено отлагане, която позволява отглеждането на изкуствени диаманти. Carbon-14 е безопасно капсулиран в диамантената структура, елиминирайки изтичането на радиация, осигурявайки екологичност и издръжливост на устройството.

Такива батерии имат широк спектър от потенциални приложения, от медицински устройства, където биха могли значително да намалят нуждата от подмяна на източници на енергия, до използване в екстремни среди като космоса или дълбокия океан. Това изобретение обещава да революционизира подхода към автономните източници на енергия.

Заснеха далечна стара звезда в "пашкул"

Астрофизици от университета Андрес Бело в Чили и Института за радиоастрономия Макс Планк в Германия получиха уникално изображение на далечната звезда WOH G64, разположена в Големия магеланов облак на разстояние 160 000 светлинни години от Земята. Класифицирана като червен свръхгигант, звездата е колосална, 2000 пъти по-голяма от Слънцето и е в последния етап от живота си, изхвърляйки прах и газ, преди да стане супернова.

Благодарение на модерното оборудване беше възможно да се получат по-ясни изображения на WOH G64, разкриващи промени, които не са били отбелязвани преди това. Оказа се, че през последните 10 години звездата забележимо помръква. Около нея се е образувал прашен пашкул във формата на яйце, което е в противоречие с традиционните модели, които предвиждат по-симетрични структури.

Според изследователите необичайната форма на пашкула може да бъде свързана или с хаотични емисии на материал, или с влиянието на звезда-компаньон, която все още не е открита. Тези данни хвърлят светлина върху сложните процеси на еволюция на червените свръхгиганти и тяхната подготовка за последния етап - експлозия на свръхнова.

Определиха точната форма на фотона

Учени от университета в Бирмингам предложиха нова теория за взаимодействието на светлината и материята на квантово ниво и за първи път описаха точната форма на отделен фотон. Това откритие полага основите за по-задълбочено разбиране на природата на светлината и нейната роля в квантовите системи.

Фотонът, като частица светлина, се излъчва от атоми или молекули и взаимодейства с околната среда. Изследователите се фокусираха върху описанието на този процес и определянето на механизма, чрез който енергията се разпространява в пространството. Ключово постижение беше създаването на модел, който съчетава взаимодействието на фотон с източник и процеса на пренос на енергия към „далечното поле“, регион, отдалечен от излъчвателя.

Полученият модел елиминира несигурностите, които преди това се третираха като шум, и представи фотона в изчислима и визуализирана форма. Това стана възможно чрез опростяване на сложни математически изчисления и вземане под внимание на геометрията и оптичните свойства на средата, които влияят на формата, цвета и вероятността за съществуване на фотон. Така учените успяха да покажат, че характеристиките на фотоните зависят не само от източника, но и от околната среда.

Създадоха ефективно лекарство срещу ХИВ

Американската компания Gilead Sciences, Inc. обяви създаването на лекарство срещу човешкия имунодефицитен вирус (HIV) с почти 100% ефективност. След приема на новото лекарство ленакапавир нито една от няколкото хиляди жени в проучването не се е заразила с ХИВ.

Ленакапавир е инхибитор на разцепването на капсида, протеиновата обвивка, която защитава вирусния генетичен материал и подпомага транспортирането му в заразената клетка. След като влезе в клетката, капсидът се отделя, вирусният геном се освобождава в цитоплазмата на клетката и вирусът започва да използва ресурсите на клетката, за да се репликира.

Първоначалните дози от лекарството се дават като перорални таблетки и инжекции за бързо достигане на терапевтични нива, след което са необходими инжекции на всеки шест месеца за поддържане на неоткриваеми ниски нива на вируса в тялото. Инжекциите и таблетките Sunlenca ще струват 42 250 долара за първата година от лечението и 39 000 долара за всяка следваща година. Въпреки това Gilead Sciences, Inc. обещава да направи лекарството по-достъпно в бъдеще.

Оспориха съществуващите теории за болестта на Алцхаймер

Учени от университета Емори в САЩ направиха ново откритие, което оспорва съществуващите теории за произхода на болестта на Алцхаймер. Традиционно се смята, че натрупването на бета-амилоид в мозъка причинява увреждане на мозъчните клетки и когнитивен спад. Нови изследвания обаче показват, че амилоидните плаки служат просто като скеле за натрупването на други протеини със сигнални функции, които може да са отговорни за увреждането на мозъчните клетки.

Бяха анализирани повече от 8000 протеина в мозъците на хора с болестта на Алцхаймер и подобни протеини в мишки, които моделират болестта. Учените са идентифицирали повече от 20 протеина, които се натрупват заедно с бета-амилоида както при хора, така и при мишки. Оказа се, че два от тях, мидкин и плейотрофин, насърчават амилоидната агрегация и могат да играят ключова роля в увреждането на мозъка. Тези протеини могат да ускорят патологичния процес, което ги прави потенциални молекулярни цели за нови лечения за болестта на Алцхаймер.

Това откритие може да доведе до нови подходи за лечение на други заболявания, свързани с натрупването на амилоид, тъй като този патологичен процес е идентифициран при повече от 30 различни заболявания, засягащи тъкани и органи в цялото тяло.

Планетата Вулкан се оказа космическа илюзия

Астрономи от колежа Дартмут в САЩ обявиха, че планета, за която се смята, че обикаля около звездата 40 Еридани А, всъщност е илюзия, причинена от активността на звездата. Планетата е наречена Вулкан на тази от филма "Стар Трек", която се намира в същата система.

Откриването на кандидат планетата HD 26965 b беше обявено още през 2018 г., но пет години по-късно учените вече имаха съмнения дали е реална. В последната си работа по темата астрономите направиха прецизни измервания на радиалната скорост на звездата HD 26965, която характеризира скоростта на промяна на разстоянието между обекта и наблюдателя и се определя въз основа на ефекта на Доплер. Ако се потвърдеше съществуването на Вулкан, това щеше бъде супер-Земя на 16 светлинни години от Слънцето, междинен размер между Земята и Нептун. Периодът ѝ на въртене около звездата се оценява на 42 земни дни.

Учените анализираха светлина с различни дължини на вълната, излъчвана от различни слоеве на външната обвивка (фотосферата) на звездата. Оказа се, че техните доплерови смени са много различни, което може да се обясни с конвекцията на мантията на звездата и наличието на тъмни и светли зони на повърхността. И двата фактора могат значително да изкривят светлинния сигнал, създавайки илюзията за съществуването на планета.

Откриха нова кръвна група

Учените разрешиха 50-годишна мистерия за антигена AnWj, свързан с рядка кръвна група, което доведе до откриването на нова система за кръвни групи, наречена MAL. Антигенът AnWj е описан за първи път през 1972 г., но неговата молекулярна природа оставаше неизвестна. Хората с отрицателен AnWj фенотип можеше да получат тежки имунни реакции, ако получат кръвопреливане, съдържащо този антиген.

Оказа се, че AnWj антигенът се носи от Mal протеина и хората с AnWj-негативен фенотип имат хомозиготни делеции в MAL гена, които блокират синтеза на този протеин. Експериментите потвърждават, че клетките, на които е даден нормален MAL ген, отговарят на AnWj антитела, но това не е така при клетки с мутации в MAL гена. Това демонстрира, че Mal протеинът е от съществено значение за експресията на AnWj антигена и неговата комуникация с имунната система.

Освен това се оказа, че по-голямата част от хората - повече от 99,9 процента - имат AnWj-положителен фенотип, тъй като техните червени кръвни клетки експресират Mal протеина. Отсъствието на протеин Mal при малка група хора обаче се дължи на редки генетични вариации, което изисква специален подход при кръвопреливане. Откритието отваря пътя към разработването на нови диагностични тестове, способни да идентифицират редки донори с AnWj-отрицателен фенотип. Това значително ще намали рисковете от несъвместимост при кръвопреливане и ще осигури по-ефективно и по-безопасно лечение на такива пациенти.

Прочети цялата публикация