К концу года принято подводить итоги. Влиятельные научные журналы - американский Science и европейский Nature - не стали исключением и подготовили сразу ряд чартов. Какие достижения и разочарования были признаны самыми важными, а какие события привлекут мировое внимание в 2020 году?
Первое в истории изображение черной дыры
Несмотря на размер черных дыр, которые в некоторых случаях сопоставимы с нашей Солнечной системой, их никто никогда не видел, вплоть до апреля. Весной международная команда радиоастрономов продемонстрировала изображение «тени» черной дыры, которое стало, по сути, фотографией года.
На ней изображена сверхмассивная черная дыра в центре галактики Мессье 87, которая находится в созвездии Девы на расстоянии 55 000 световых лет от Земли и обладает массой, в 6,5 миллиардов раз превышающей массу Солнца.
До этого момента немногие ученые в принципе представляли, что это возможно. Область пространства-времени очень мала по космическим меркам, а когда вырастает до гигантской массы, как это происходит в центрах галактик, воронка из газа, пыли и звезд создает дополнительный барьер для изучения.
Астрономы в течение 10 дней собирали информацию с помощью Телескопа горизонта событий (Event Horizon Telescope, EHT), который представляет собой единую сеть из восьми радиотелескопов, расположенных на четырех континентах Земли. Объединение данных позволило смоделировать телескоп планетарного масштаба, способный выявлять самые отдаленные объекты. Конечный результат получили только спустя 2 года – столько потребовалось 200 ученым на калибровку и обработку данных.
Наука воссоздала портрет денисовца
Новый способ определения физических характеристик из ДНК позволил ученым реконструировать внешность денисовца – одного из подвидов человека, который обитал в Азии примерно 50 000 лет назад, примерно в то же время, что неандертальцы и Homo sapiens. Согласно исследованиям, следы денисовцев остаются в ДНК живых людей по всей Азии, что говорит о том, что когда-то эта группа была широко распространена и смешивалась с неандертальцами и современными людьми. Сегодня идентифицированы лишь несколько фрагментов, которые принадлежали этому вымершему подвиду – в основном зубы и мелкие кости. Поэтому то, как выглядели денисовцы, оставалось загадкой.
Впервые удалось воссоздать их внешний облик на примере девочки, чьи останки были найдены в Денисовской пещере. Исследователи применили новый метод анализа к ее геному – они проследили химическую модификацию ДНК (метилирование), которая приводит к подавлению генов. Затем эту информацию объединили с базой данных, описывающей, как отсутствующие или дефектные гены влияют на анатомию у живых людей.
Результаты позволили реконструировать особенности строения её скелета: было выделено 56 уникальных черт, не характерных для других представителей рода Homo. Например, широкий таз, покатый лоб и выпуклая нижняя челюсть. Но у нее было более широкое лицо, чем у современных людей или неандертальцев, и более длинный свод зубов вдоль ее челюстной кости.
Поминутная расшифровка вымирания динозавров
Палеонтологи не устают исследовать причины и последствия массового вымирания, произошедшего около 66 миллионов лет назад, когда 76% видов всего живого в мире, включая крупных динозавров, исчезли с лица Земли. Одной из распространенных версий, почему это произошло, является падение на планету гигантского астероида. Метеорит упал в Мексиканский залив, образовав кратер Чиксулуб в районе побережья Юкатана, ширина которого на сегодня составляет 193 метра. Международная экспедиция в рамках программы по исследованию океана попыталась восстановить ход событий и узнать, что именно произошло после удара, и сколько потребовалось времени на восстановление экосистемы.
Исследователи пробурили холмы кратера и извлекли керн длиной 835 метров, в том числе 130 метров породы, образовавшейся в день падения астероида. И хотя сам отбор произошел в 2016 году, его экспертиза была опубликована только в этом. Она обеспечила реконструкцию произошедшего, подчас практически поминутную.
Цунами, лесные пожары, глобальное похолодание и темнота. Такова была картина постапокалиптического прошлого. Но жизнь восстановилась быстрее, чем ожидалось. Папоротники и млекопитающие, размерами не больше крыс, пережили удар. Деревья вернулись в течение 1000 лет, морская экосистема на месте кратера восстановилась и заработала в течение 30 000 лет, млекопитающие удвоились в размерах и разнообразии в течение первых 100 000 лет, через 700 000 лет ряд животных превысил по массе 50 кг.
Пищевая добавка, которая поможет истощенным детям
В этом году была разработана пищевая добавка, призванная помогать детям, которые продолжительное время страдали от недостатка питания. Она должна справиться с такими последствиями острого недоедания, как задержка роста и низкий иммунитет. Десятилетние исследования показали, что причина болезней, которые не прекращаются даже после нормализации питания, кроется в том, что кишечные микробные сообщества (или микробиомы) не созревают. Ученые определили 15 типов бактерий, которые характеризуют зрелый кишечный микробиом, и типы продуктов, способствующие размножению полезных бактерий. Недорогая и легкодоступная добавка, содержащая нут, бананы, соевую и арахисовую муку, стимулирует восстановление кишечника и нормализует здоровье.
Среди других научных достижений Science выделил успехи физиков из компании Google в работе над созданием 53-кубитного квантового компьютера. По их утверждению, в результате эксперимента он провел вычисления за 200 секунд, при этом суперкомпьютеру на решение аналогичной задачи понадобится 10 000 лет.
Прорывом года в области генотерапии стал препарат под названием Трикафта для эффективного лечения большинства случаев муковисцидоза, одобренный Министерством здравоохранения и социальных служб США. Он устраняет последствия наиболее распространенной мутации, вызывающей данное заболевание легких. Для 90% всех пациентов лекарство станет спасением – оно позволит перейти от прогрессирующего заболевания к более управляемой хронической стадии.
Разочарования года
В то же время издание Science, выпускаемое Американской ассоциацией содействия развитию науки, отметило ряд серьезных неудач.
Возвращение «детской чумы»
Среди самых острых проблем - вспышка кори. Несмотря на то, что существует высокоэффективная вакцина, только в 2018 году вирус убил 142 300 человек. По данным ВОЗ, к началу ноября текущего года организация получила более 440 000 подтвержденных сообщений о случаях кори, что вдвое больше, чем в 2017 году. И это только официальные данные, реальные цифры намного больше - сообщается менее чем об одном из 10 случаев заражения. Эксперты объясняют вспышку принципиальным нежеланием делать вакцины, нищетой и миграцией.
Бездействие властей в борьбе с изменением климата
Среди неудач года научное сообщество называет и изменение климата. Причем ответственность в этом Science возлагает, прежде всего, на политиков. По мнению журнала, правительства многих стран отказываются предпринимать серьезные шаги по предотвращению экологической катастрофы. Загрязнение экосистемы привело к 30%-ному сокращению количества птиц в США в сравнении с 1970 годом, в Австралии бушуют лесные пожары, в Тихом океане наблюдают обесцвечивание кораллов, а в Европе из-за беспрецедентной жары погибают люди. Обнародование и обсуждение этих и других подобных фактов привело к тому, что сегодня уже 57% американцев считают изменение климата «главной угрозой» для своей страны, по сравнению с 40% в 2013 году. Однако это не привело к ожидаемым действиям со стороны политиков.
Так, администрация Трампа приняла решение выйти из Парижского климатического пакта и снизить предельные значения выбросов для электростанций и автомобилей, а новый президент Бразилии Жаир Больсонаро и вовсе сократил бюджет на охрану окружающей среды.
Если текущие тенденции сохранятся, рост выбросов парниковых газов продолжится, и реального прогресса в сдерживании потепления достичь не удастся.
Кстати, ситуация в Бразилии заслужила отдельное упоминание среди провалов года. Под прицелом - бушующие пожары, количество которых увеличилось на 44% по сравнению с 2018 годом. В уничтожении тысяч квадратных метров лесов многие обвиняют все того же Жаира Больсонаро, который настоял на развитии сельского хозяйства на Амазонке. В результате фермеры стали вырубать и продавать ценные породы деревьев, затем сжигать оставшийся лес и на освободившемся месте высаживать сельскохозяйственные культуры.
Миссии на Марс и новый коллайдер
Европейский журнал Nature подготовил анонс предстоящих в 2020 году событий, которые привлекут внимание всего человечества.
В 2020 году сразу несколько космических кораблей направятся на Красную планету, причем три из них совершат посадку. НАСА запустит марсоход Mars 2020. Он соберет образцы горных пород, которые будут возвращены на Землю в будущей миссии. Не отстают и Россия с Китаем: отечественная ракета доставит на планету марсоход Европейского космического агентства (ЕКА), а Поднебесная в рамках своей первой миссии на Марс запустит собственный планетоход. Планы Объединенных Арабских Эмиратов несколько «скромнее» - они отправят орбитальный аппарат.
Ну и наконец, скорее всего, нас ожидает строительство нового мега-коллайдера. Окончательное решение о его финансировании будет принято в мае на заседании совета Европейского центра ядерных исследований. 100-километровый аппарат должен стать в шесть раз мощнее Большого адронного коллайдера и стоить около 21 миллиарда евро (23,4 миллиарда долларов США).
