Люди-драконы и обратная сторона черной дыры: главные научные события года

10-е место: поймали нейтрино

8 декабря Байкальский глубоководный нейтринный телескоп поймал частицы сверхвысокой энергии — нейтрино, прилетевшие из окрестности массивной черной дыры, которая называется блазар PKS 0735+178. Впервые в истории науки нейтрино от одного и того же объекта поймали сразу два телескопа: на Байкале и в Антарктиде — на американской обсерватории IceCube.

Нейтрино — самые легкие из известных нам частиц. Они рождаются в процессах взаимодействия, которое теоретики называют слабым. Нейтрино редко взаимодействуют с веществом, не излучают и не поглощают свет, не участвуют в электромагнитном взаимодействии, то есть являются единственным типом частиц, которые можно назвать темной материей. При этом они могут рассказать нам, что происходит в активных ядрах Галактики, как в мироздании появились сверхтяжелые черные дыры и как можно улучшить Стандартную модель элементарных частиц.

9-е место: ИИ + суперкомпьютер = лучший собеседник

Искусственный интеллект (ИИ) скрестился с суперкомпьютерами, и появились системы-симулянты, способные обмануть человека. В частности, компания Google объявила о создании модели LaMDA — системы, которая может поддерживать разговор на любую тему и легко пройдет тест Тьюринга: общаясь с ней, вы не будете понимать, что ваш собеседник — машина, а не человек. В этом же году в США появился суперкомпьютер нового поколения Perlmutter с производительностью в 4 экзафлопса. Это значит, что он делает 3 млрд операций в секунду.

Есть и другие задачи, в решении которых преуспели нейросети: они научились отлично предсказывать третичную свертку белковых молекул, все лучше тренируют гроссмейстеров в играх, а также доказывают теоремы не хуже учителей математики. Но именно глубокое понимание компьютером текстов специалисты считают главным достижением ИИ.

8-е место: внезапный коронавирус

Появление в ноябре 2021 года штамма «Омикрон» — самая значительная новость года в области вирусологии. До сих пор специалисты считали ситуацию с SARS-CoV-2 предсказуемой — по крайней мере, с точки зрения эволюции вируса. Но «Омикрон» пошел совсем по другому пути развития. У нового штамма из ЮАР оказалось 50 мутаций, 30 из них приходятся на спайковый белок, тот самый S-шип, которым вирус прикрепляется к рецептору клетки. Такое количество мутаций специалисты ожидали увидеть лет через пять.

Откуда они возникли так быстро? Есть несколько гипотез. Возможно, «Омикрон» вернулся к людям после вторичного заражения какого-то животного. Но наиболее вероятной называют версию долгой мутации в организме одного человека с ослабленным иммунитетом, страдающего иммунодефицитом. Появление подобного штамма может оказаться совсем не единичным событием. Для защиты от «Омикрона» вирусологи рекомендуют всем жителям России пройти ревакцинацию, даже если после болезни или прививки прошло меньше полугода.

7-е место: свет из-за черной дыры

В июле 2021 года астрофизики Стэнфордского университета опубликовали удивительный результат: им удалось наблюдать свет, приходящий с обратной стороны черной дыры. Они изучали сверхмассивную черную дыру в центре галактики, которая находится на расстоянии 800 млн световых лет от нас. И телескопы зафиксировали необычные неяркие разноцветные вспышки, которые можно объяснить единственным образом: это рентгеновские лучи, идущие с обратной стороны этой непрозрачной черной области пространства!

6-е место: нейротехнологии

Минувшим летом ученые из Калифорнийского университета в Сан-Франциско вернули возможность разговаривать полностью парализованному человеку. Для этого был использован имплант, который улавливал нервные импульсы от мышц речевого аппарата, и компьютер с синтезатором речи, который превращал их в звучащие слова. Ранее были известны и опробованы технологии, когда парализованные люди набирали на компьютере слова по одной букве. Эту технологию в 2021 году тоже удалось усовершенствовать: если раньше парализованные люди могли набирать десять букв в минуту, то теперь технология Стэнфордского университета позволит им печатать силой мысли до 90 букв в минуту.

5-е место: новый подвид человека

В Китае обнаружен предположительно новый подвид древнего человека. Его назвали Homo longhi, или человек-дракон. Останки были найдены еще в 1933 году, но лишь современная наука смогла исследовать древний череп. Выяснилось, что человеку-дракону около 146 000 лет и он по своему строению ближе к Homo sapiens, чем неандерталец. Теперь у антропологов не осталось сомнений: эволюция человека не была лесенкой, когда более успешные виды вытеснялись менее успешными. И неандертальцы, и денисовцы, и вид Homo longhi — все это наши предки в большей или меньшей степени.

4-е место: квантовые технологии

В 2021 году человечество серьезно продвинулось в разработке технологий вычислений и коммуникаций, которые используют уникальные свойства элементарных частиц — отдельных квантов материи. В Китае заработала первая в мире интегрированная квантовая сеть связи протяженностью 4600 км. Это 700 участков с оптоволоконными соединениями и две станции спутниковой связи в городах Наньшань и Дэлинха. Около 200 подключенных к сети пользователей, включая банки и крупные компании, уже передают друг другу информацию по сверхзащищенному соединению. Сеть работает от Шанхая до Пекина.

3-е место: альтернативный способ дыхания

Швейцарские биологи обнаружили уникальную форму жизни — инфузорию, которая поработила бактерий, поселила их у себя внутри и с их помощью может дышать не кислородом, а нитратами. Открытие было сделано при исследовании глубин Цугского озера, расположенного в предгорьях Альп. Удивительную бактерию, живущую внутри инфузории, назвали Azoamicus ciliaticola.

Это открытие свидетельствует не только о великом разнообразии живых существ, но и о разнообразии их взаимоотношений.

2-е место: климат

Прорыв, которого не случилось: мы все еще не можем замедлить глобальное потепление. Данные 2021 года говорят о том, что Земля поглощает в два раза больше тепла, чем всего лишь 14 лет назад. Ученые предупреждают: потепление — это разбалансировка климатического механизма на всей планете. России, в частности, это грозит таянием вечной мерзлоты и большими проблемами с инфраструктурой Севера. Бороться с изменением климата, как и с пандемией, можно только всем человечеством вместе. Есть идея повесить в далеком космосе экран, который будет отражать часть солнечного тепла, идущего к нашей планете. Это лишь один из проектов, и он очень дорогой.

1-е место: исследования Марса

2021 год оказался богат на марсианские миссии: сразу три космических аппарата прилетели на Красную планету из трех разных стран — США, Китая и ОАЭ в феврале. А под конец года появилась другая сенсационная новость: орбитальный аппарат Trace Gas Orbiter миссии «ЭкзоМарс» обнаружил значительные объемы водяного льда в большой системе каньонов, которые называются Долины Маринер. Сообщение об этом принял Центр дальней космической связи под Калязином, который сопровождает работу орбитальной миссии.

«ЭкзоМарс» — это совместная программа Европейского космического агентства и «Роскосмоса». Задача, которую так или иначе решают все современные марсианские миссии, — изучение условий для будущего пилотируемого полета к Марсу.

Подробнее смотрите в итоговом фильме на канале «Наука»!

10 самых выдающихся изобретений 2021 года

«Интерстеллар» все ближе: зачем рекордно большой телескоп запускают в космос

Штамм «Омикрон». Что мы знаем о нем и можем ли противостоять новой угрозе?