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
07-11-2017 Просмотров:3472 Новости Эволюции 
Антоненко Андрей
Ученые выяснили, что млекопитающие перешли от ночного к дневному образу жизни после вымирания динозавров. Получается, именно из-за угрозы со стороны динозавров наши далекие предки десятки миллионов лет боялись показаться на...
10-08-2017 Просмотров:4137 Новости Зоологии Антоненко Андрей
Биологи нашли в языке мышей набор из особых молекул, участвующих в передаче информации о вкусе пищи в мозг, и "перемешали" их таким образом, что грызун начал считать сладкую пищу горькой, а горькую еду – сладкой, говорится...
16-05-2011 Просмотров:11400 Новости Палеонтологии Антоненко Андрей
Современные цианобактериальные маты, живущие в бедных кислородом озёрах, способны существенно обогатить этим кислородом окружающую их воду. Возможно, в древние времена предки многоклеточных животных выживали благодаря таким бактериальным сообществам. Жёлтый бактериальный мат...
27-06-2013 Просмотров:14003 Новости Генетики Антоненко Андрей
Учёные из Копенгагенского университета (Дания) вместе с коллегами из Франции, Норвегии, США, Канады и Китая совершили невозможное — секвенировали геном лошади, которая жила на Земле 560-780 тыс. лет назад. Необходимо уточнить, что...
05-03-2015 Просмотров:9454 Экспедиции Антоненко Андрей
В этот раз мы переместимся к границе Казахстана с Узбекистаном и Киргизией, где среди гор, расположено два интересных природных парка. Аксу-Жабаглинский заповедникНаше путешествие начнется с находящегося на юге Казахстана Аксу-Жабаглинского заповедника.
Международная группа ученых из России, Китая и Германии обнаружила, что отличия в строении коры больших полушарий мозга человека и шимпанзе значительнее, чем это считалось раньше, сообщает ТАСС со ссылкой на…
Поврежденные клетки кожи при солнечном ожоге выделяют большое количество деформированных молекул сигнальной РНК, которые проникают в здоровые клетки и заставляют их вырабатывать белки, вызывающие воспаление и другие характерные признаки "перезагара"…
Большеклювые вороны сумели в эксперименте сопоставить числа и абстрактные символы, нарисованные на контейнерах с едой, с её относительным количеством. Большеклювая ворона, как и другие её «коллеги» по семейству врановых, на редкость…
Замурованная в куске янтаря пара клещей показывает, как самки доисторических насекомых управлялись с любвеобильными самцами. Миллионы лет эволюции служили ареной для «войны полов» у самых разных видов животных. Каждая сторона…
Конечно, у истории нет сослагательного наклонения. Но немецкие и австралийские геологи уверены – располагайся разломы в земной коре чуть-чуть по-другому, и на месте пустыни Сахара сегодня плескался бы Сахарский океан,…
Дельфин, который из-за искривленного позвоночника стал изгоем среди своих сородичей, прибился к стае кашалотов. Несмотря на то, что дельфины являются врагами кашалотов, те не стали прогонять больное животное и приняли…
Климат Земли не расстилал красный коврик первой многоклеточной жизни. Кембрийскому взрыву предшествовал криогений, во время которого лёд, возможно, дважды сковывал всю планету целиком. Кембрий, напротив, превратил Землю в теплицу: атмосферная концентрация углекислого газа…
Хотя у дельфиновых разных видов и родов есть несколько общих сигналов, в целом диалекты этих млекопитающих отличаются. Однако удивительно: когда в море встречаются дельфины двух видов, они пытаются договориться, изменяя…
Скелет примитивного гадрозавра, обнаруженный американскими палеонтологами в штате Алабама, указал ученым на место происхождения всех утконосых динозавров. Им оказался древний субконтинент Аппалачия, располагавшийся в мезозое на месте восточной части современных…
Вверх