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
07-02-2017 Просмотров:6318 Новости Палеонтологии 
Антоненко Андрей
Ученые из Бристольского университета (Великобритания) обнаружили в Марокко предка моллюсков возрастом 480 миллионов лет. Это ископаемое проливает свет на эволюцию целой группы беспозвоночных, куда входят моллюски, улитки и кальмары. Исследование...
27-10-2010 Просмотров:14431 Новости Палеонтологии Антоненко Андрей
Биологи из Аргентины и Бельгии обнаружили криптоспоры (распространённые в отложениях ордовикского и силурийского периодов споры характерного строения) наземных растений, возраст которых оценивается в 473–471 млн лет. Основные исследования, посвящённые наземным...
05-07-2017 Просмотров:4962 Новости Генетики Антоненко Андрей
У кого геном больше? Как известно, одни существа имеют более сложное строение, чем другие, а раз все записано в ДНК, то и это тоже должно быть отражено в ее коде. Получается, человек с его развитой речью...
17-05-2013 Просмотров:10855 Новости Экологии Антоненко Андрей
При глобальном потеплении северные деревья могут вытеснить южные Необычный натурный эксперимент провели специалисты Института физико-химических и биологических проблем почвоведения РАН в рамках разработки модели развития экосистем на ближайшие 100 лет....
14-03-2014 Просмотров:7850 Новости Палеонтологии Антоненко Андрей
Южноамериканские ленивцы – чрезвычайно милые и забавные существа, проводящие большую часть жизни на деревьях. Но мало кто знает, что несколько миллионов лет назад ленивцы предприняли попытку завоевать морскую стихию и...
Подимперия: Внеклеточные организмы Эволюция внеклеточных организмов Появление первых клеточных организмов: более 4 млрд лет назад Рис. 1. БактериофагПервая жизнь на нашей планете возникла более 4 млрд лет назад. Эти существа не имели ни ДНК,…
Побережья арктических морей стали активно разрушаться. В среднем, по подсчетам ученых, берега отступают со скоростью 50 см в год. А на Аляске скорость разрушения достигла 8,4 метра в год. Арктика –…
Удильщики не только претендуют на звание самых жутких рыб на всей планете, но и могут похвастаться самым безумным способом спаривания из всех существующих. Самец, размером в десять раз меньше самки, вгрызается в неё, а затем буквально врастает в её тело, становясь…
Необычный ящер, обнаруженный палеонтологической экспедицией в центральной Африке, заставил ученых пересмотреть свои взгляды на историю жизни в пермском периоде. Оказывается, фауна древнего сверхконтинента Пангеи была вовсе не так однородна, как…
Ученые установили, что наиболее вероятной причиной первого массового вымирания в истории Земли были не абиотические факторы, а черви и другие беспозвоночные, уничтожившие своих менее удачливых предшественников. Представитель эдикарской биотыК такому выводу…
Древний карликовый кит, найденный в Австралии ещё в прошлом столетии, оказался весьма необычным созданием: хотя он и обладал зубами, но собирал пищу со дна словно пылесос. Довольно необычное для кита поведение…
В Японии, неподалёку от горы Фудзи, обнаружен лосось, считавшийся вымершим семьдесят лет назад. Кунимасу (вверху) и красная нерка. (Фото Sakana-kun / ANAN.) Кунимасу, он же Oncorhynchus nerka kawamurae, являющийся подвидом…
65 миллионов лел биосфера пострадала не только от метеорита, но и от вулканов. Ученые из Вашингтонского университета пришли к выводу, что незадолго перед исчезновением динозавров в океане также произошло массовое вымирание,…
Оглавление 1. Общие сведения о животных 1.1. Разделение классификации животных 2. Появление и эволюция животных 2.1. Протерозой. Довендская биота. Животный мир вендского периода (эдикария) 2.2. Фанерозой. Животный мир кембрийского периода. Кембрийский взрыв 2.3. Животный мир ордовикского периода 2.4. Животный мир силурийского периода 2.5. Животный мир…
Вверх