Тихоходками выстрелили из пушки для проверки гипотезы панспермии
Физики из Англии выяснили, что тихоходки выживают, если выстрелить ими в замороженном виде в песок на скорости 728 метров в секунду, но не выживают на скорости более 900 метров в секунду, испытывая давление 1,14 гигапаскалей. В работе, опубликованной в журнале Astrobiology, ученые сообщают о маловероятности того, что эти существа могут путешествовать между планетами и их спутниками.
От редактора
Изначально в заметке делался акцент на том, что исследователи опровергли идею попадании тихоходок на Землю из космоса. Однако, главным образом, ученые говорят о том, что тихоходки могут выдерживать удары и экстремальные условия, что теоретически позволяет им путешествовать между планетами и их спутниками, куда они гипотетически могли бы попасть с Земли. В статье исследователи пишут, что это возможно, но маловероятно.
Тихоходками называют микроскопических беспозвоночных, самые крупные экземпляры которых не превышают в длину 1,2 миллиметра, а большинство не дотягивают и до полумиллиметра. Эти животные прославились благодаря своим способностям к выживанию. Они могут вынести условия экстремально низких температур, вакуума и радиации. В таких условиях некоторые виды тихоходок выживают, впадая в ангидриоз. Животные съеживаются, чтобы уменьшить поверхность тела, и становятся похожи на бочку. Проницаемость их кутикулы падает. При ангидриозе тихоходки теряют до 98 процентов воды, а их метаболизм практически останавливается. После нормализации окружающих условий животные возвращаются к активной жизни. В высушенном состоянии они способны существовать до 30 лет. Подробнее об этих существах можно почитать в нашем материале «Тихоходные экстремалы».
Конкретные модели панспермии, такие как литопанспермия, предполагают, что живые организмы могут перемещаться в камнях между планетами и их спутниками. Умение тихоходок выживать в экстремальных условиях делает их способными к таким перемещениям. Выживаемость тихоходок уже была проверена при статической нагрузке: они смогли выжить в условиях гидростатического давления 7,5 гигапаскалей в течение 12 часов.
Теперь физики Алехандра Траспас (Alejandra Traspas) и Марк Берчелл (Mark J. Burchell) из Университета Кента в Великобритании решили проверить, как тихоходки выдерживают давление от удара на большой скорости.
Участниками эксперимента стали тихоходки Hypsibius dujardini из класса Eutardigrada. В статье ученые пишут, что с животными обращались в соответствии с этическими правилами для беспозвоночных, они получали минеральную воду и мох.
Двух—трех тихоходок помещали в заполненные водой нейлоновые пули и замораживали на 48 часов, чтобы погрузить в состояние ангидриоза. Пулями с замороженными тихоходками стреляли из легкой двухступенчатой пневматической пушки по песчаным мишеням в вакуумной камере. На расстоянии 50 сантиметров физики произвели шесть выстрелов со скоростями от 556 до 1000 метров в секунду. Скорость каждого выстрела определяли с помощью лазерного измерителя скорости.
После выстрелов физики извлекали тихоходок из песка и оценивали их состояние. Чтобы узнать время, которое требуется животным для пробуждения, исследователи заморозили, а потом разморозили 20 тихоходок. Все 20 животных ожили за 8–9 часов.
В выстрелах на скоростях меньших и включая 728 метров в секунду все тихоходки оставались целыми, при больших скоростях ученые обнаруживали лишь фрагменты животных. Выживаемость тихоходок падала со 100 процентов до 0 процентов при скоростях от 728 до 901 метра в секунду (0,86–1,14 гигапаскалей). Однако выжившим тихоходкам потребовалось в несколько раз больше времени, чтобы прийти в себя, чем 9 часов. Как пишут исследователи, это может говорить о наличии внутренних повреждений. К тому же, неясно, смогут ли тихоходки после такого оставить потомство.
По мнению ученых, перенос с поверхностей планет живых тихоходок на близлежащие спутники возможен, но маловероятен. Например, после того, как израильский зонд Beresheet с тихоходками потерпел крушение на Луне в апреле 2019 года, животные вряд ли выжили.
А когда при столкновении с Землей обломки небесных тел летят к Луне, около 40 процентов их может перемещаться со скоростью, достаточно низкой для того, чтобы тихоходки смогли выжить, теоретически позволяя им путешествовать с нашей планеты на Луну. Аналогичное перемещение тихоходок могло бы произойти от Марса до Фобоса, однако маловероятно, что животные ожили бы в условиях радиации.
Физики пишут, что результаты их исследования смогут помочь в поиске тихоходок или подобных организмов в других небесных телах. Например, спутник Сатурна Энцелад имеет подповерхностные океаны, потенциально пригодные для жизни. И если использовать аэрогель в аппарате, отбирающем пробы, и рассчитать, чтобы ударное давление при отборе материала составило меньше одного гигапаскаля, то тихоходки (и им подобные) смогли бы выжить при ударе и проникновении в аэрогель.
Тихоходки интересуют исследователей разных стран. В прошлом году Индийские ученые
новый вид тихоходок, представители которого защищаются от ультрафиолетового излучения, преобразовывая его во флуоресцентное свечение синего цвета.
Виктория Барановская
Для скалярной константы связи удалось уточнить предел почти на порядок
Физики из Великобритании получили наиболее жесткие на сегодняшний день ограничения на параметры ультралегкой темной материи. Для этого они использовали данные атомных часов и новый модельно-независимый подход к изучению вариаций во времени этих параметров и других фундаментальных констант. Работа опубликована в журнале New Journal of Physics. По современным представлениям темной материи во Вселенной примерно в пять раз больше обычного вещества. Она не участвует в электромагнитных взаимодействиях и поэтому недоступна прямому наблюдению. Наиболее вероятные кандидаты на роль темной материи — вимпы — до сих пор экспериментально не обнаружены. Поэтому ученые рассматривают и другие теории о составе темной материи: от сверхлегких частиц, например, аксионов, до первичных черных дыр. Ранее ученые уже использовали данные атомных часов для ограничения параметров ультралегкой темной материи с массой менее 10-16 электронвольт. На этот раз физики Натаниель Шерилл (Nathaniel Sherrill) и Адам О Парсонс (Adam O Parsons) с коллегами из университета Сассекса и Национальной физической лаборатории в Теддингтоне предложили новый модельно-независимый подход к изучению временных вариаций фундаментальных констант при анализе данных атомных часов. При этом количество свободных параметров увеличилось, что по мнению ученых позволит тестировать различные модели и их константы связи. Чтобы проверить новый подход в действии, физики использовали три типа атомных часов: на основе атомов стронция Sr в решетчатой ловушке, на основе ионов иттербия Yb+ в ловушке Пауля и атомные часы на цезиевом фонтане Cs. Частоты всех часов измерялись относительно водородного мазера, после чего рассчитывались отношения частот Yb+/Sr, Yb+/Cs и Sr/Cs. Это позволило исключить возможные ошибки, связанные с нестабильностью работы мазера из-за изменения параметров окружающей среды. Генерируемые частоты во всех часах зависят от соотношений постоянной тонкой структуры и массы электрона. Поэтому из взаимных измерений частот трех часов можно получить колебания со временем этих констант. Особенностью эксперимента стала независимость измерений от предполагаемой функциональной зависимости констант от времени. Поэтому полученные ограничения могут быть использованы при рассмотрении любых гипотетических моделей. В частности, ученые получили ограничения на константы связи гипотетических частиц темной материи в области масс от 10-20 до 10-17 электронвольт. Для скалярной константы связи dγ(1) физикам удалось исключить новую область параметров, усилив предыдущий предел примерно на порядок. Ученые до сих пор не могут определить параметры темной материи, хотя и видят ее проявления в различных процессах. Чтобы лучше разобраться, какие на сегодняшний день существуют модели, описывающие темную материю, пройдите наш тест.