Головні досягнення науки і техніки за 2017 рік

2017 рік наближається до завершення, і зараз саме час підбити підсумки і розповісти про найбільш значущі події в області науки і техніки за рік.

Виявлено гравітаційні хвилі від злиття нейтронних зірок

Вчені вперше зареєстрували гравітаційні хвилі від злиття нейтронних зірок. У спостереженнях були задіяні не тільки лазерні інтерферометри колаборацій LIGO і Virgo, але і цілий ряд космічних обсерваторій і наземних телескопів, здатних зареєструвати електромагнітне випромінювання, що породжується злиттям нейтронних зірок. Всього це явище спостерігали близько 70 наземних і орбітальних обсерваторій по всій планеті. Про відкриття було оголошено 16 жовтня в ході міжнародної прес-конференції, що пройшла одночасно в Москві, Вашингтоні та деяких інших містах.

Вперше гравітаційні хвилі вдалося зафіксувати в вересні 2015 року, про що колаборації LIGO і VIRGO урочисто оголосили 11 лютого 2016 року. Ця подія стала одним з головних наукових досягнень 2016 року. Але тоді джерелом гравітаційних хвиль стало зіткнення чорних дір. Цього разу колаборація зафіксувала гравітаційні хвилі, викликані зіткненням двох нейтронних зірок – об’єктів, зіткнення яких стрясає простір-час слабкіше, ніж зіткнення чорних дір.

Виявлена ​​зоряна система з трьома землеподібними планетами

У лютому NASA повідомило про виявлення зоряної системи, в якій сім планет схожі за розміром із Землею, а три з них ще й знаходяться в зоні життя. Існує високий ступінь ймовірності, що ця трійця має умови, при яких на них можливе життя. На планетах, імовірно, є рідка вода, а самі вони мають щільну атмосферу.

Холодний червоний карлик TRAPPIST -1 знаходиться в сузір’ї Водолія, на відстані 39,5 св. років від нас. Перші три планети системи були виявлені ще в 2016 році групою астрономів з Бельгії та США на чолі з Мікаелем Жійонне за допомогою роботизованого 0,6-метрового телескопа TRAPPIST (TRAnsiting Planets and Planetesimals Small Telescope), розташованого в обсерваторії ESO Ла-Силья в Чилі. Правда, відкриття однієї з планет – TRAPPIST-1 d – пізніше не підтвердилося. «Перевідкриття» планети d (третьої від зірки в системі) і виявлення ще чотирьох планет сталося пізніше завдяки додатковим спостереженням з використанням декількох наземних телескопів і орбітального телескопа «Спітцер». Деякі дані про систему також були отримані телескопом «Кеплер».

На прес-конференції 22 лютого вчені відзначили, що це найважливіше відкриття за останні роки. Значимість його не стільки в самому факті виявлення екзопланет, скільки в близькості екзопланетних системи до нас і відкриваються можливості для її вивчення і вивчення можливого ​​позаземного життя на них.

Знайдено сліди найдавніших мікроорганізмів

Сліди найдавніших бактерій були виявлені міжнародною групою палеобіологів в скельних породах Нуввуагіттука (Канада, провінція Квебек). Вік порід становить до 4,3 млрд років. Визначили його в 2012 році за допомогою самарій-неодимовий датування. При цьому, як відомо, вік нашої планети становить близько 4,6 млрд років.

Знайдені вченими трубкоподібні структури мають вік не менше 3,77 мільярда років. Скам’янілості є гематитовими трубками і волокнами, схожими за своєю морфології з ниткоподібними мікроорганізмами з сучасних гідротермальних джерел і скам’янілостями в молодих породах. Вони свідчать про протікання тут в далекому минулому життєдіяльності залізобактерій. Ці бактерії здатні окисляти двовалентне залізо до тривалентного, а звільнену при цьому енергію використовують для засвоєння вуглецю з вуглекислого газу або карбонатів. Жили вони, як передбачається, під водою в гідротермальних джерелах. Примітно, що в цей же час рідка вода була і на Марсі. А це значить, є всі підстави сподіватися, що і на Червоній планеті в цей же період існувало життя. Стаття з аналізом знахідки опублікована в журналі Nature 1 березня.

Повторний запуск першої ступені

31 березня американська компанія SpaceX вперше в історії повторно запустила в космос першу ступінь ракети, раніше вже побувашу в космосі в квітні минулого року. Тоді ракета вивела на орбіту космічний корабель Dragon з вантажем для екіпажу МКС. Ступінь вдалося успішно посадити на спеціальну платформу в океані, а після – доставити на завод.

Цього разу з її допомогою на орбіту був виведений телекомунікаційний супутник SES-10 який належить однойменній люксембурзької компанії. Запуск, як і подальше повернення на Землю, пройшли успішно. Ця ракета в космос більше не полетить – вона стане музейним експонатом. Її планують передати в Космічний центр імені Джона Кеннеді. В цілому, ступені Falcon 9 передбачається використовувати до 10 разів. А після ґрунтовного технічного обслуговування їх можна буде застосовувати і до 100 разів, заявив Ілон Маск СЕО SpaceX.

Отримання зображення чорної діри

У квітні вчені з проекту Event Horizon Telescope протягом п’яти днів займалися «фотографуванням» чорних дір. Мета експерименту – отримання першого в історії зображення чорної діри.

Для спостережень астрономи вибрали два об’єкти. Перший – Стрілець А * – компактне радіоджерело, яке крім радіохвиль випромінює також і в інфрачервоному, рентгенівському та інших діапазонах. Воно знаходиться в центрі Чумацького Шляху, на відстані 26 тисяч світлових років від нас. Другий об’єкт спостережень – чорна діра в надвелетенській еліптичній галактиці M 87, найбільша в сузір’ї Діви. Вона розташована на відстані близько 53,5 млн св. років від Землі.

Для отримання знімків астрономи створили «віртуальний» телескоп, об’єднавши кілька телескопів, розташованих в Мексиці, Арізоні, Чилі, Іспанії, Антарктиді і на Гаваях. Кожен з участників експериментіу  зібрав по 500 Tб даних, які вмістилися на 1024 жорстких дисках. Самі обсерваторії, звичайно, не мають можливості обробити таку кількість інформації на місці, тому дані знаходяться в Массачусетському технологічному інституті (США) і в Радіоастрономічному інституті Макса Планка (Німеччина). Тут на суперкомп’ютерах вони і будуть оброблені, в результаті чого ми побачимо першу в історії фотографію чорної діри. Правда, перші знімки чорної діри з’являться не раніше 2018 року.

Китай запустив свій перший космічний рентгенівський телескоп

15 червня з космодрому Цзюйюань в пустелі Гобі запущений перший китайський астрономічний супутник. Їм стала орбітальна китайська рентгенівська обсерваторія Hard X-ray Modulation Telescope (HXMT), призначена для спостереження чорних дір, пульсарів, гамма-сплесків і пошуку нових джерел рентгенівського випромінювання.

Проект створення телескопа запропонував ще в 1993 році китайський академік Лі Тібей. Реалізовуватися проект почав тільки з 2000 року Міністерством науки і технологій КНР спільно з китайською Академією наук і Університетом Цінхуа.

Обсерваторія розрахована на чотири роки служби, може працювати як в режимі спостереження обраної точки, так і в режимі патрулювання. Телескоп має один з найбільш широких полів зору серед собі подібних, а також широким робочим діапазоном частот і енергій. На борту орбітальної обсерваторії є три різні групи фотоелементів: для аналізу рентгенівського випромінювання високої, середньої і малої енергій.

Запущено в експлуатацію унікальний рентгенівський лазер на вільних електронах XFEL

У вересні запущений в експлуатацію унікальний рентгенівський лазер на вільних електронах XFEL (X-ray free-electron laser). Церемонія запуску пройшла на околиці Гамбурга 1 вересня. Будівництво загальною вартістю € 1,22 млрд почалося в 2009 році і було завершено в 2016.

XFEL – це, по суті, гібрид мікроскопа з прискорювачем. На сьогоднішній день він є найпотужнішим і найяскравішим лазером подібного типу. Його надпровідний лінійний прискорювач частинок довжиною 1,7 км здатний розігнати електрони до енергії в 17,5 ГеВ. Установка здатна виробляти 27 тисяч спалахів в секунду, при цьому тривалість кожного не перевищуватиме 100 фемтосекунд.

Унікальні параметри лазера дозволять вченим зробити нові відкриття в області наночастинок. Інструмент призначений для дослідження надмалих структур, дуже швидких процесів і екстремальних станів. З його допомогою вчені планують створювати нові ліки і матеріали, лазер знайде застосування в дослідженнях в галузі енергетики, електроніки та хімії.

Місія зонда «Кассіні» завершена

15 вересня космічний апарат «Кассіні» завершив свою 20-річну місію. Автоматична міжпланетна станція, названа на честь італійського астронома Джованні Кассіні, була відправлена ​​в космос в жовтні 1997 року. До завдань «Кассіні» входило дослідження шостої системи від Сонця планети Сатурн: самої планети, її супутників і кілець, а також доставка апарату “Гюйгенс”, який спустився на Титан – найбільший супутник Сатурна. Станція прибула до планети тільки в червні 2004 року і стала її першим штучним супутником.

Провівши в системі Сатурна 13 років, «Кассіні» зробив близько 400 тисяч фотографій і переслав на Землю понад 600 Гб даних. За результатами його спостережень було написано понад 4000 наукових статей. Знімки апарату дозволили вченим відкрити нове кільце Сатурна – кільце Януса-Епіметея. Зонд вивчив малодосліджені супутники Сатурна. Це такі супутники, як Полідевк, Паллена, Анфа, Мефона, Егеон і Дафніс.

Щоб уникнути зіткнення апарату з супутниками планети, на яких потенційно можливе життя, космічний апарат був направлений в атмосферу Сатурна, де і згорів в хмарах газового гіганта. Останні хвилини життя зонда NASA транслювало в прямому ефірі.

Вчені створили генно-модифікованих свиней

Як відомо, свині набагато краще за інших тварин підходять для того, щоб стати донорами органів для людини. Їх геном досить схожий на людський, внутрішні органи схожі за розміром, а крім того, цих тварин легко розводити в великих кількостях. Але на шляху до можливого використання органів є ще багато перешкод.

Групі вчених з американської біотехнологічної компанії eGenesis вдалося зробити важливий перший крок на шляху до заповітної мети. Вчені змогли за допомогою технології CRISPR-Cas9 успішно вилучити з ДНК піддослідних свиней 25 різних ендогенних ретровірусів. Як з’ясувалося, ці віруси мали здатність заражати людські клітини.

Потім за допомогою технології клонування – подібної до тієї, що використовувалася при створенні овечки Доллі, – відредагований генетичний матеріал був поміщений в яйцеклітини звичайної свині, з яких утворилися ембріони. В результаті вченим вдалося отримати 37 здорових поросят.

«Це перші свині, які не мають свинячих ендогенних ретровірусів, і найбільш генетично модифіковані тварини, наявні на сьогоднішній день», – пояснили в eGenesis. Але все ж успішне видалення свинячих ретровірусів – це рішення тільки половини проблем, необхідних для ксенотрансплантації – міжвидовий трансплантації органів. Навіть органи, пересаджені від людини людині, тобто при внутрішньовидовій трансплантації, викликають імунну реакцію, що призводить до відторгнення органу. Тепер вчені вирішують і цю задачу і намагаються зрозуміти, які ще генетичні модифікації потрібно провести, щоб імунна система людини більш охоче приймала свинячі органи. Результати експерименту були опубліковані в журналі Science в вересні цього року.

Рекордний успіх технології блокчейн

Рекордне зростання біткоіна в цьому році (а він за рік виріс майже в 16 разів) – подія не тільки зі світу фінансів, а й зі світу технологій. За рік сумарна капіталізація всіх криптовалюта зросла з 17 млрд доларів в січні 2017 року до майже 500 млрд доларів в середині грудня. Одночасно переживає бум і ринок первинних розміщень в криптовалюта (ICO), порівняти його можна лише з епохою доткомів кінця минулого століття. Крім того, і сам біткоін в другій половині року пережив вже чотири форки: Bitcoin Cash, Bitcoin Gold, Bitcoin Diamond і Super Bitcoin – всі хочуть собі свій біткоіни. Мабуть, жодне інше застосування криптографічних методів не мало такого успіху раніше.

Блокчейн, технологія, на якій заснований біткоіни і інші криптовалюта, може застосовуватися і для інших цілей: проведення виборів і голосувань, управління децентралізованими організаціями, збору коштів і так далі – тобто всюди, де немає довіри між людьми і потрібно уникнути посередників.

Експерти схиляються до того, що блокчейн – це майбутнє цифрової економіки. Спостережувані в цьому році зростання ціни біткоіни і альткоінов, форк і бум ICO кажуть, що в наступному році нас очікує ще багато цікавого. І навіть якщо біткоіни, як пророкують деякі експерти, лопне як бульбашка, то чергові успіхи технології блокчейн однозначно будуть в списку підсумків вже 2018 року.