Знание-сила, 2007 № 11 (965)

НОВОСТИ НАУКИ

Кольцо из «темной материи» найдено в космосе коллективом американских, европейских и израильских исследователей при помощи орбитального телескопа Hubble. Расстояние до объекта — около 5 миллиардов световых лет, диаметр — 2,6 миллиона световых лет.

Поскольку «темная материя» не испускает и не поглощает электромагнитное излучение, наблюдать ее непосредственно невозможно. Но она участвует в гравитационных взаимодействиях, и о ее существовании свидетельствуют результаты наблюдений за искривлением световых лучей, проходящих мимо скоплений «темной материи».

Само открытие было сделано случайно еще в августе 2006 года во время нанесения на карты областей распределения «темной материи» в скоплении галактик Cl 0024+17 (ZwC10024+1652). Поначалу кольцо даже приняли за ошибку в методике обработки и представления данных. Затем выяснилось, что образование появилось в результате столкновения двух звездных скоплений примерно 1-2 миллиарда лет назад. Согласно компьютерной модели, «темная материя» после столкновения начала падать в центр скопления, а затем разошлась оттуда кругами, подобно тому, как расходится вода от брошенного в нее камешка.

На тосканской равнине, в нескольких километрах от Пизы, пролегли в форме гигантского прямого угла два туннеля, внутри которых проходит лазерный луч. Туннели образуют обсерваторию Virgo, предназначенную для наблюдений за гравитационными волнами. Она создана итальянскими и французскими специалистами и недавно приступила к сбору информации. Ученые рассчитывают с ее помощью зарегистрировать отзвуки далеких космических катастроф, неуловимое эхо пространственно-временных деформаций, произошедших на расстоянии миллионов световых лет в результате взрыва сверхновой звезды или коллизий двухкомпонентной звездной системы. Вместе с тремя установками-«близнецами», которые находятся в Соединенных Штатах, Virgo стала частью огромной «суперантенны». Она должна открыть дорогу новому типу астрономии.

Гравитационные волны, существование которых было предсказано Эйнштейном, являются «складками» в пространственно-временном континууме, появляющимися в результате ускорения тел, обладающих огромной массой. Существование гравитационных волн было доказано косвенным образом в 1974 году, но до нынешнего момента их никто не наблюдал напрямую.

Проблема заключается в том, что, несмотря на масштабность событий, в результате которых они появились, гравитационные волны настолько мало взаимодействуют с материей, что способность обнаруживать их следы стала одним из научных и технологических вызовов современной физики. Достаточно подчеркнуть, что прохождение гравитационной волны между лазерными пучками Virgo должно привести к их смещению порядка 10^—18 метра. Это потребовало создания интерферометра невероятной чувствительности, оснащенного сверхстабильными лазерами, полностью изолированного и защищенного от любых внешних воздействий. Калибровка инструмента потребовала четырех лет проверок сотен различных параметров.

В организационном плане Virgo управляется консорциумом EGO (European Gravitational Observatory), цель которого — продвижение европейских исследований в области гравитации, но границы научного сотрудничества намного шире. Данные, полученные на Virgo, будут передаваться в Ligo, американскую обсерваторию National Science Foundation, являющуюся второй частью гигантской антенны. Virgo и Ligo, оснащенная тремя интерферометрами (два в штате Вашингтон и один в Луизиане), будут действовать как единая обсерватория. Только так можно будет определить место, где произошла катастрофа, породившая обнаруженные гравитационные волны.

Посреди Атлантического океана, на полпути между Островами Зеленого Мыса и Карибами, британские ученые обнаружили уникальное место — там отсутствует кора Земли. Поверхность площадью свыше тысячи квадратных километров представляет собой непосредственно земную мантию. (Напомним, что в мантии находится большая часть вещества Земли.) Необычная поверхность находится на глубине в три километра.

Открытие ставит перед учеными сразу несколько вопросов. Как подчеркивает геолог Крис Маклеод, загадочный участок похож на «открытую рану» планеты. Теперь предстоит выяснить, насколько давно он возник и произошло это вследствие глобального природного катаклизма либо естественным образом.

Чтобы попытаться ответить на этот вопрос, Маклеод и другие ученые готовят экспедицию в район загадочного места. Экспедиция также станет испытательной для нового британского исследовательского судна «Джеймс Кук». Ученые намереваются использовать локаторы для изучения морского дна, а затем с помощью робота взять с него образцы минералов. Они позволят сделать выводы о том, как устроена земная мантия — обычно она находится под толщей коры в несколько десятков километров.

Группа американских ученых под руководством Маркуса Дэвиса из Университета Чикаго провела генетическое исследование, которое объяснило, каким образом жившие миллионы лет назад рыбы смогли трансформировать свои плавники в лапы и выйти из моря на сушу. Удалось установить, что некоторые виды рыб всегда имели генетическую предрасположенность к трансформации своих конечностей в соответствии с требованиями окружающей экосистемы.

Объектом наблюдения исследователей стали гены HOX, которые регулируют развитие различных частей тела в организме. У сухопутных животных (четвероногих, или тетрапод) в процессе развития конечностей наблюдается две фазы экспрессии или «работы» генов HOX. У аквариумной рыбки данио, излюбленного объекта молекулярных биологов, вторая фаза, при которой, в частности, происходит формирование пальцев, отсутствует. На основании этих данных считалось, что формирование конечностей при выходе позвоночных на сушу потребовало возникновения новой генетической базы.

Однако вторая фаза экспрессии генов была обнаружена при наблюдении за развитием другого вида рыб, веслоносов, представителей примитивного отряда осетрообразных, строение которых больше напоминает ископаемых рыб. Таким образом, как считают ученые, древние рыбы всегда имели генетическую возможность при изменении окружающей среды, например, обмельчании водоема, «ответить на эволюционный вызов». Наличие генов, необходимых для развития конечностей, предоставляло естественному отбору материал для быстрого формирования ног, позволявших выйти на сушу в поисках новых мест обитания.

Исследование началось после того, как в 2004 году было обнаружено так называемое «недостающее звено» в эволюции между плавниками и лапами — ископаемая крокодилоподобная рыба Tiktaalik roseae. Конечности этой, жившей 380 миллионов лет назад, рыбы были приспособлены для жизни как в воде, так и на суше. (На эту тему — еще в заметке «Робот заступился за Дарвина» в рубрике «Понемногу о многом».)