2024 год в науке: важнейшие открытия и события, которые всколыхнули мир

Плодный год науки

Этот год был очень богат научными открытиями. Ученые совершили несколько прорывов в термоядерной энергетике, обнаружили неизвестные ранее виды вымерших людей, наконец-то разгадали главную тайну тихоходов, а также объявили начало солнечного максимума, удивив все ученое сообщество. 24 Канал собрал самое интересное.

Смотрите также Самые громкие события и открытие мира технологий в 2024 году

Проблемы с водой

В течение всего года разные команды ученых говорили о проблемы водного баланса на Земле. Выяснилось, что круговорот воды вышел из равновесия впервые в современной истории. Исследователи заявили, что мы больше не можем полагаться на осадки.

Изменение климата и нерациональное использование водных ресурсов столь повредили мировой водной системе, что теперь больше половины мирового производства пищи находится под угрозой краха в ближайшие 25 лет. Почти 3 миллиарда человек теперь находятся в районах, которым грозит засуха и неурожай. Все это обойдется нам в 8% мирового ВВП к 2050 году.

Ученые также обнаружили, что запасы пресной воды на поверхности быстро сокращаются по всей планете, так же как и подземных вод. Глобальное потепление приводит к тому., что атмосфера содержит больше водяного пара, вместо того, чтобы выпадать дождем. Это накопление впоследствии приводит к более экстремальным осадкам., когда за один раз выпадает огромное количество воды, вместо того, чтобы выпадать постепенно порциями. Хотя общее годовое количество дождя и снега может не измениться кардинально., длинные периоды между осадками позволяют почве высыхать и становиться более сжатыми. Это уменьшает количество воды, которую земля может поглотить во время дождя. Вода просто стекает вместо того, чтобы впитываться и пополнять запасы подземных вод.

Эксперты видят, что рост температуры увеличивает испарение воды с поверхности в атмосферу, а также повышает водоудерживающую способность атмосферы., увеличивая частоту и интенсивность засушливых условий.

Все это приводит к общему осушению планеты., вызванного изменением климата Засушливость уже влияет на 40% сельскохозяйственных угодий мира, угрожая усилением лесных пожаров, упадком сельского хозяйства и миграцией. К 2100 году от этого может пострадать пять миллиардов человек.

Термоядерная энергетика продолжает развитие

В этом году у нас было очень много интересных прорывов в сфере термоядерной энергетики, которая может дать нам фактически безграничный источник энергии– дешевой, экологической, безопасной.

• Прежде всего, крупнейший в мире термоядерный реактор ITER наконец завершено, однако он не заработает еще лет 15. Проблема в том, чтобы обеспечить необходимые давление и температуру, для чего ученым нужны еще дополнительные исследования.
• Летом выяснилось, что ограничение термоядерного синтеза, которое считали законом, было ошибкой. Дело в том, что так называемая граница Гринвальда была измерена на конкретном реакторе, показывавший определенные предельные результаты. Но теперь оказалось, что этот предел отодвигается, в зависимости от характеристик реактора. Таким образом, на другом реакторе границу Гринвальда превзошли в десять раз.
• В апреле южнокорейский термоядерный реактор разогрел плазму до 100 миллионов градусов. смог удерживать ее рекордно долгое для такой температуры время. Использование вольфрамовых диверторов позволило повысить эффективность и добиться лучших результатов., чем на других установках. Ученые смогли удерживать плазму в течение рекордных 48 секунд. Предыдущий рекорд принадлежал этому же реактору– он продержался 31 секунду.
• В в другом случае на реакторе во Франции плазму разогрели на 50 миллионов градусов по Цельсию, удерживая ее в течение шести минут.
• Тем временем британский реактор побил рекорд производства энергии– 69, 26 мегаджоуля, что превышает предыдущий рекорд этой же установки в 59 мегаджоулов.
• Ученые также открыли новый метод контроля плазмы, который повышает безопасность реактора, и изобрели мощные высокотемпературные магниты, улучшающих работу реакторов.

ITER во Франции уже достроен / Фото ITER

Археология

Не сидели, сложа руки, и археологи. Вот несколько важных открытий, о которых они объявили в 2024 году:

• Прежде всего, В этом году искусственный интеллект помог найти место захоронения древнегреческого философа Платона. Он смог прочесть текст на обугленном папирусе, найденном в Геркулануме. Также археологи считают, что нашли виллу, где скончался первый император Рима. Оказалось, что это здание, описание которой содержится в древних записях, расположена недалеко от Везувия. Там Август скончался за 62 года до извержения вулкана.
• Этот год также принес нам множество реконструкций древних лиц. Ученые применяли совокупность разных методов– от цифрового сканирования до ручной лепки– чтобы воспроизвести внешность неандертальцев, мумии древнего египтянина и более современных людей, среди которых были как простолюдины, так и знатные особы. Буквально почти каждый месяц мы получали одну-две реконструкции от разных команд ученых.
• Была найдена самая древняя в мире резная фигурка коня, которой 35 000 лет. Она создана в эпоху верхнего палеолита.
• В Средиземном море обнаружили один из самых старых известных кораблей, ему более 3000 лет.
• Рядом с Ватиканом раскопали древний сад римского императора Калигулы в возрасте 2000 лет.
• Новые раскопки в Помпеях показали, что извержение Везувия было не единственной катастрофой в тот момент, ведь его сопровождали сильные землетрясения, потерявшие часть жителей города, заваливая их обломками прямо в домах.
• Осенью ученые объявили о невероятном эксперименте: тысячелетние семена, которое нашли в Иудейской пустыне, проросло и стало деревом, которое упоминается в Библии, но сегодня вымерли.

Но важнейшим открытием стало то, что ученые, кажется, поняли, как построили не только первую египетскую пирамиду, а и как их строили в целом в более поздние периоды. Хотя загадка разгадана не полностью, археологи говорят, что отыскали ключевой ее элемент. Они нашли высохший рукав реки Нил под названием Ахрамат., что протекало наряду с более чем 30 пирамидами между 4700 и 3700 годами назад. Эта река позволяла транспортировать блоки в места строительства. Это объясняет, почему 31 пирамида была построена заметной цепочкой вдоль ныне негостеприимной пустынной полосы в долине: просто раньше там была река, позволявшая людям выживать и транспортировать. Но поскольку она исчезла, люди веками придумывали разные теории о том, как же строились пирамиды.

На самом строительстве, возможно, работала "современная гидравлическая система", состоявшая из дамбы, водоочистной станции и гидравлического грузового лифта, питавшихся энергией реки. Ученые нашли по крайней мере у одной пирамиды "загадочное укрытие", которое могло работать как структура, что улавливала отложение и воду.

Также в этом году произошло очень драматическое разрушение Титаника : обрушилась одна из самых легендарных частей корпуса– поручни, фигурирующих в знаменитой сцене из фильма о затонутом корабле.

Носовая часть с разрушенной секцией / Фото RMS Titanic, Inc

Сквозь толщу воды можно разглядеть перила., лежащие на дне океана / Фото RMS Titanic, Inc

• Также ученые смогли разгадать таинственный код из древних храмов Ассирийской империи., не дававший ученым покоя еще с девятнадцатого века. Исследование показало, что символы могут ссылаться на созвездие и царя, таким образом, делая его имя бессмертным.
• В Китае нашли мастерскую древней цивилизации, известной умением работать с самоцветами, а в лесах Амазонки отыскали огромную сеть древних городов, основанных еще до нашей эры. В Аравийской пустыне нашли гигантскую крепость бронзового века: ей 4000 лет, она окружала более 1000 га территории и включала 180 бастионов.
• Также выяснилось, что знаменитый золотой Клад Вильены, обнаружен археологами в 1963 году, частично сделан из инопланетного металла. Нынешние исследования показали, что железо, использовано в двух артефактах, происходит от метеорита, упавшего на Землю около 1 миллиона лет назад.
• Наконец-то, теперь ученые уверены, что нашли причину упадка цивилизации мая. Главную вину они возлагают на длительную засуху, которая в свою очередь повлекла за собой гражданские конфликты и политический коллапс. В результате этих процессов люди из больших городов, вероятно, отступили к меньшим и более безопасным поселениям.

Палеонтология

Не менее интересного случилось и в палеонтологии, которая несколько схожа с археологией, но изучает вымершие организмы.

• Одним из самых интересных открытий стало то, что многоклеточная жизнь оказалась несколько старше, чем мы всегда думали. Новые окаменелости отодвигают время его появления на 70 миллионов лет назад. Таким образом, теперь мы знаем, что 1, 65 миллиарда лет назад жизнь перешла от одноклеточных форм к более сложным.
• Другое открытие уточнило время появления жизни на Земле. Согласно ему, общий предок всех живых организмов на Земле появился 4, 2 миллиарда лет назад, а не 3, 9 миллиардов лет назад. Бактерия LUCA была подобна прокариотам., не зависела от кислорода и имела раннюю иммунную систему, указывая на то, что она уже тогда сражалась с вирусами.
• Также нашли древнейшего предка всех млекопитающих, раскрыв также место их происхождения. Ученые не смогли установить его точный вид, поскольку остатки очень фрагментированы. Они только отнесли его в группу горгонопсисов., которая включает целый ряд родов, видов и подрядов Как бы там ни было, а это было четвероногое позвоночное существо.
• Летом был найден один из древнейших скелетов динозавра в истории, а также выяснено, что тиранозавры могли быть значительно больше, чем мы все время считали. Кроме того, ученые подтвердили существование "нанотиранозавров", о которых давно спорили. Многие считали, что найденные останки принадлежат детенышам тираннозавров, но теперь мы знаем, что это отдельный вид– просто очень похож, но миниатюрный.
• Что касается растительного мира, то был найден древнейший пример фотосинтеза, окаменевшие останки дерева в возрасте 350 миллионов лет, которое до сих пор не встречалось в летописи окаменелостей, и раскопан старейший окаменевший лес, который показал, какими были ландшафты старой Земли.
• А в Антарктиде впервые обнаружили янтарь, который рассказал ученым о существовании лесов в далеком прошлом на этой территории. Хотя сегодня материк покрыт льдом, очень давно он был зеленым и давал убежище многочисленным животным.

Исследование вымерших видов людей

Несколько интересно было и в области исследования нас самих, людей. Объявления, сделано в начале 2024 года, свидетельствует, что Homo sapiens появились в Европе раньше, чем до сих пор считалось, и что мы сосуществовали с неандертальцами в Европе более 5000 лет.

Также в этом году мы узнали, как людям удалось выжить после того, как 900 тысяч лет назад они почти вымерли из-за резкого изменения климата, к которой никто не был готов. Согласно результатам геномного исследования, предки современного человечества в определенный момент истории сократились до популяции, что едва насчитывало 1300 особей. Это поставило нас на грань уничтожения в так называемом "узком месте", как это называют учёные.

Невероятную находку сделали археологи на территории современной Украины, глубоко в осадочных породах археологического памятника Королево, что при мероприятии. Они раскопали каменные орудия, что изготовили не современные люди, а, вероятно, вид Homo erectus 1, 4 миллиона лет назад. И это буквально переписывает историю миграции людей: учёные говорят, что эти артефакты могут быть древнейшими достоверными свидетельствами присутствия человека в Европе. И, напомним, они как раз в Украине.

Артефакты из Королево / Фото Яна Пловец, Отдел внешних связей Аппарата CAS/Роман Гарба/Виталий Усик

Погода сошла с ума

В июне ученые объявили, что прошел целый год, в котором каждый месяц побил температурные рекорды. То есть условный январь стал самым теплым январем с момента начала наблюдений. Затем февраль, март и так далее. 21 июля стало самым теплым днем, когда-либо зарегистрированным в мире.

2024-й точно назовут самым теплым годом с начала наблюдений. Об этом уже говорят, хотя и ждут официального завершения года и подведения итогов. Ученые также говорят, что мы уже пересекли границу в 1, 5 градуса, предусмотренную Парижским климатическим соглашением. К сожалению, нам не удалось сдержать потепление в желаемых рамках, поэтому впереди нас ждут очень тяжелые годы, которые будут сопровождаться вымиранием целых экосистем и видов животных, разрушением пищевых цепей, тепловыми волнами, засухами, падением урожайности и т.д. Однако пока предел в 1, 5 градусов пересекли не все месяцы. Так что встретимся в итогах 2025 года.

• Тем временем Венесуэла потеряла свой последний ледник, став первой постледниковой страной в Андах.
• Весенние цветы начали расцветать на несколько недель раньше, нарушая важные циклы. Поскольку пчелы за тысячи, если не миллионы, лет успели привыкнуть к определенному времени пробуждение цветов, то они прилетают на опыление уже после того, как цветы увяли, так и не дождавшись своих опылителей. Это может привести к вырождению и вымиранию целых видов.
• Наряду с этим ураганы достигли такой мощности., что нам нужно внедрить новую категорию– имеющихся уже недостаточно. Нынешние ураганы в США показали, что их сила растет с каждым годом. Причиной является глобальное потепление.

О, и есть хорошие новости: страны G7 откажутся от угля уже к началу 2030-х годов. Надеемся, с этим человечество справится лучше, чем с договоренностью о сокращении выбросов, которую мы полностью провалили. К сожалению, отказ от угля– это капля в море.

Солнечный максимум уже здесь

NASA и NOAA объявили о достижении солнечного максимума в рамках текущего 25-го цикла активности.

Наше Солнце живет по нескольким разным циклам. Самым важным и влиятельным для нас является 11-летний цикл активности, который заключается в колебании от незначительной (солнечный минимум) до высокой (солнечный максимум) активности. Это длительный процесс нарастания и убыли, каждый из которых отдельно длится по 5, 5 лет.

Хотя мы и знаем, приблизительные временные рамки этого процесса, наши технологии не способны предусмотреть его точное начало и завершение. Современная наука может только делать выводы из текущих наблюдений, то есть постфактум. Согласно данным от октября, наша звезда уже достигла максимальной фазы.

Заявление ученых стало для всех большой неожиданностью. Хотя многие эксперты подозревали, что максимум наступил еще в начале года или около того, но исследователи обычно не делают подобных объявлений, пока эта активная фаза не начнет сворачиваться. Они ждут несколько месяцев после того, как солнечная активность начинает спадать, чтобы объявить точные даты начала и завершения солнечного максимума. Необычно раннее объявление могло быть вызвано серией экстремальных космических погодных явлений, которые мы наблюдали еще с мая.

Ученые говорят, что худшие проявления солнечной активности могут быть еще впереди, в том числе и поэтому, что мы приближаемся к так называемой "зоне боевых действий Солнца", когда магнитное поле звезды находится в особом состоянии. В целом максимум продлится около года, вызывая солнечные пятна, вспышки, корональные выбросы массы и магнитные бури здесь, на Земле.

Стоит отметить, что незадолго до этого объявления, а именно в августе, ученые зафиксировали рекордное количество солнечных пятен, видимых одновременно, в текущем солнечном цикле

Магнитные бури бьют рекорды

В 2024 году Солнце продемонстрировало значительную активность, что привело к мощным солнечным вспышкам, корональных выбросов массы и геомагнитных бурь на Земле. Самые мощные инциденты мы наблюдали в мае, когда Солнце выпустило вспышку класса X8.7. Хотя он был не самым мощным в этом году (его сначала превзошла вспышка класса X9.7, а затем X12, произошедший с противоположной стороны Солнца), все же этот майский взрыв вызвал столь сильную магнитную бурю, что полярные сияния пришли и даже перешагнули экватор планеты !

Свидетели тогда сфотографировали сияние только в Новой Каледонии., что в Южном полушарии. Последний раз полярные сияния в этом регионе видели во время события Кэррингтона (X45) в сентябре 1859 года, которая была катастрофически сильной магнитной бурей, что привело к значительным последствиям для тогдашних примитивных технологий.

Нынешняя буря побила не только рекорды этого цикла активности, но и стала самой сильной более чем за 20 лет.

Южное полярное сияние в Новой Каледонии / Фото Фредерик Демулен

Южное полярное сияние в Новой Каледонии / Фото Фредерик Демулен

Геомагнитная буря в мае была столь сильной, что магнитные возмущения также были зафиксированы обсерваториями на морском дне у атлантического и тихоокеанского побережья Канады на глубине до 4, 3 километра, но сильнее всего на глубине 25 метров.

И коротко о другом главном

Ученые много лет исследуют тихоходов, чтобы одолжить у них их уникальные способности– возможность переносить самые экстремальные условия, такие как радиация, холод, жара, вакуум и прочее. Если нам удастся это сделать, мы сможем улучшить наши пищевые культуры, повысив их устойчивость к болезням и неблагоприятным погодным условиям.

• Наконец-то в этом году ученые нашли три ключевых механизма, управляющие стойкостью к радиации, что открывает возможности генетической модификации самих людей для дальних космических полетов и колонизации планет, не имеющие мощного магнитного поля и атмосферы. Выяснилось, что тихоходы комбинируют эти три механизма: нейтрализацию вредных молекул, быстрое восстановление и снабжение энергией.
• Еще одно исследование раскрыло возможность тихоходов легко переносить полное отсутствие воды. Авторы статьи, вышедшей в январе 2024 года, говорят, что нашли гены, отвечающие за эту способность, а значит, теперь мы можем с ними экспериментировать.

Также в 2024 году исследователи выяснили, что бездумная выкачка подземных вод повлекла за собой перераспределение массы на Земле. Это замедлило скорость ее вращения и сместило ось. Распределение воды влияет на ось вращения Земли., подобно изменению точки веса на волчок: разместите вес не там, и вся конструкция просто упадет. Поскольку Земля в космосе упасть не может, то ее ось переместилась на 80 сантиметров. Это немного, но если так будет продолжаться и дальше, результаты могут быть весьма драматичными, изменяя количество тепла, попадающей на планету. Также безответственное использование воды влияет на уровень мирового океана., повышая его.

В июне ученые объявили, что эволюция может быть не столь случайной, как мы считали, она имеет определенные предполагаемые элементы, по крайней мере, в некоторых случаях. Исследование палочкокрылых насекомых показало, что эволюция их камуфляжа происходит предсказуемым способом. Но работает ли это для других живых организмов, пока неясно.

Также выяснилось, что пресная вода появилась на Земле уже через 200 миллионов лет после формирования планеты, а континенты– спустя 600 миллионов лет. Ученые обнаружили минералы цирконы с признаками пресной воды, что указывает на появление участков суши, поскольку одно без другого существовать не могло. Цирконы датируются 1, 85 до 4 млрд годов назад. Это идет вразрез с тем, как мы раньше представляли процесс образования нашей планеты.

Печальной новостью стало то, что Агентство по охране окружающей среды США отменило план, согласно которому до 2035 года планировалось запрещение тестирований на млекопитающих и переход к компьютерным моделям. Этот шаг означает, что тестирование на животных– например, лекарств– будет оставаться стандартом для ученых.

Есть также две замечательные новости о свете:

• Первая состоит в том, что свет может иметь массу. Обнаружение этой массы может оказать существенное влияние на наше понимание физики и Вселенной. Согласно расчетами, верхняя граница этой массы составляет 9, 52×10^-46 килограммов, и пусть вас не вводит в заблуждение слово "килограммы", поскольку это значение чрезвычайно скудно.
• Во-вторых, мы теперь, кажется, знаем точную форму фотона, отдельной частицы света. Ученые искали ответ на совсем другой вопрос, но его разгадка дала "побочный эффект": математическую формулу, которая фактически позволила описать конкретные границы фотона и узнать, какую форму он имеет.

Форма фотона с обозначенными полями электромагнетизма / Фото Бенджамин Юэн

Что произошло с Аресибо

Отдельным и последним пунктом этих итогов вспоминаем об обсерватории Аресибо. Это был чрезвычайный научный инструмент, который давал нам массу ценных знаний о космосе. Но в 2020 году после долгих проблем телескоп был разрушен: тяжелый прибор, который нависал над гигантской тарелкой на тросах, оборвался и упал вниз, разбив поверхность тарелки. Долгое время целая команда экспертов исследовала этот вопрос и наконец в 2024 году выпустила книгу почти на 100 страниц о том, почему обсерватория потерпела крах.

Обсерватория Аресибо весной 2019, еще до обрыва кабелей / Фото UCF Today

Как выяснилось, она разрушилась из-за сочетание гнилого цинка в кабельных гнездах телескопа и предварительных повреждений от урагана Мария. Фактически кабели больше не могли удержать тяжелый прибор в центре, подвешен на тросах.

Один из кабелей свисает вниз после обрыва. Фото из дрона сделано 6 ноября 2020 года / Фото UCF Today

Кабели начали выходить из строя задолго до обвала, но на это, судя по всему, не обращали внимания. Никто не делал исследований, не создавал отчетов с выводами об износе цинка в кабельных гнездах.

Комитет пришел к выводу, что "последовательность разрушений" продолжалась 39 месяцев и началась с последствий урагана "Мария" в сентябре 2017 года. Согласно отчету, проверки, проведены после урагана, обнаружили признаки соскальзывания кабеля, но никто не проводил дальнейшие расследования и не реагировал на проблему.

Но это еще не всё. Кроме того, что цинк сам по себе был "ползучим", как это называют ученые, его разрушение ускорилось в условиях уникально мощного электромагнитного излучения телескопа Аресибо. То есть телескоп в какой-то степени разрушил сам себя. Прибор упал вниз, образовав в тарелке дыру размером 30 метров.

К сожалению, восстановлению Arecibo не подлежит и будет преобразован в образовательный центр.