10 главных научных открытий десятилетия

Лучшие научные открытия за 10 лет! Читайте!

Множество новых научных исследований было опубликовано за последнее десятилетие. Они проливали свет на все: от эволюции звезд до изменения климата, от вреда кофе до склонности вашей кошки игнорировать вас.  

В таких условиях трудно выделить стоящие научные открытия и изобретения. Поэтому мы собрали для вас 10 самых больших достижений науки за последние 10 лет.

Новые родственники человека

За последнее десятилетие генеалогическое древо человека значительно расширилось. В Африке и на Филиппинах были обнаружены окаменелости новых видов гомининов.  

Десятилетие началось с открытия Australopithecus sediba. Этот вид гомининов жил почти два миллиона лет назад в современной Южной Африке.  

Мэтью Бергер, сын палеоантрополога Ли Бергера, наткнулся на правую ключицу ископаемого в 2008 году, когда ему было всего 9 лет. 

Затем палеонтологи раскопали остальные окаменелостей австралопитека, в том числе хорошо сохранившийся череп. 

Австралопитек седиба представляет собой переходную фазу между родом Australopithecus и родом Homo (его стиль ходьбы напоминает современных людей).

Также в Южной Африке группой, возглавляемой Бергером, был обнаружен Homo naledi. Он жил намного позже, примерно от 335 000 до 236 000 лет назад. Это означает, что по времени существование этого вида совпадает с зарождением Homo sapiens.

Homo naledi обнаружили в системе пещер Восходящей Звезды в 2013 году. Он обладал сочетанием примитивных и современных характеристик: маленький мозг (примерно треть от размеров Homo sapiens) и большое тело, весом около 50 кг. и ростом до 150 см.

Также было и еще одно важное научное открытие — ученые нашли окаменелости вида Homo luzonensis (три-четыре фута высотой). Он обитал на Филиппинах около 50 000 — 67 000 лет назад. 

Первые окаменелости Homo luzonensis были приняты за Homo sapiens. Но анализ 2019 года определил, что кости принадлежат неизвестному доселе виду.

Эти три находки позволяют предположить, мы крайне мало знаем о древних людях. Наверняка, множество окаменелостей еще ждут своего открытия. 

Поведение и фото Черной дыры

Когда Альберт Эйнштейн опубликовал общую теорию относительности в 1915 году, он не мог предположить, что через 100 лет астрономы проверят ее с помощью самых сложных инструментов, которые когда-либо создавались. И теория выдержит все испытания.  

Общая теория относительности описывает вселенную как «ткань» пространства-времени, искривленную большими массами. Именно эта деформация вызывает гравитацию (а не внутреннее свойство массы, как думал Исаак Ньютон).

Одним из предсказаний этой модели является то, что ускорение масс может вызвать «рябь» в пространстве-времени или распространение гравитационных волн.  

При достаточно большой массе объекта (черная дыра или нейтронная звезда) эти пульсации могут быть обнаружены астрономами на Земле.  

В сентябре 2015 года ученые компаний LIGO и Virgo впервые обнаружили гравитационные волны, распространяющиеся от пары сливающихся черных дыр на расстоянии около 1,3 миллиарда световых лет.  

С тех пор приборы зарегистрировали еще несколько гравитационных волн. В том числе одну от двух сливающихся нейтронных звезд.

Другое “предсказание” общей теории относительности, в котором сомневался сам Эйнштейн, — это существование черных дыр или точек гравитационного коллапса в пространстве с бесконечной плотностью и бесконечно малым объемом.  

Эти объекты поглощают всю материю и свет, которые приближаются к ним слишком близко. Сильнейшая гравитация создает диск перегретого материала, падающего в черную дыру. 

В 2017 году коллаборация Event Horizon Telescope (сеть радиотелескопов по всему миру) провела наблюдения, которые впоследствии позволили получить первое изображение окружающей среды вокруг черной дыры. Его опубликовали в апреле 2019 года.

Самые жаркие годы

Ученые предсказывают влияние сжигания угля и ископаемого топлива на температуру планеты уже более 100 лет.  

В «Популярной механике» за 1912 год содержится статья под названием «Замечательная погода 1911 года: влияние сжигания угля на климат». Что предсказывали ученые того времени?

Там написано:

«В мире сейчас сжигают около 2 000 000 000 тонн угля в год. Это ежегодно добавляет в атмосферу около 7 000 000 000 тонн углекислого газа. Таким образом, воздух играет роль одеяла для земли и повышает его температуру. Эффект может быть губительным уже через несколько веков».

Прошло всего одно столетие, и эффект действительно губительный.  

Увеличение количества парниковых газов в атмосфере привело к повышению глобальной температуры. Причем годы с 2014 по 2018 были самыми жаркими за всю историю наблюдений. 

2016 был самым жарким годом с тех пор, как Национальное управление океанических и атмосферных исследований (NOAA) начало регистрировать глобальную температуру 139 лет назад.  

Последствия этого глобального изменения включают частые и разрушительные лесные пожары, засухи, ускорение таяния полярных льдов и усиление штормов.  

Калифорния горит, Венеция затоплена, а бесчисленные прибрежные и островные сообщества сталкиваются с природными кризисами. Не говоря уже об экологическом хаосе, вызванном изменением климата, который не дает планете выводить углерод из атмосферы.

В 2015 году конвенция Организации Объединенных Наций об изменении климата (РКИК ООН) достигла консенсуса в отношении климатических действий, известного как Парижское соглашение.  

Основной целью Парижского соглашения является ограничение повышения глобальной температуры до 1,5 градусов Цельсия по сравнению с доиндустриальным уровнем.  

Для достижения этой цели потребуются серьезные социальные преобразования, в том числе замена ископаемого топлива на экологически чистую энергию, такую как ветер, солнечную энергию и ядерную энергию. 

Также необходимо реформирование сельскохозяйственной отрасли с целью защиты лесных районов. И, возможно, даже создание искусственных средств выведения углекислого газа из атмосферы.

Изменение генов

Способность модифицировать геном человека, чтобы предотвращать болезни или менять физические особенности, значительно продвинулась за последнее десятилетие.

С тех пор, как в начале 1950-х годов была обнаружена структура двойной спирали ДНК, ученые не раз выдвигали гипотезу об искусственном модифицировании ДНК для изменения функций организма.  

Сейчас генная инженерия стала более точной и доступной, чем когда-либо прежде. Во многом благодаря новому инструменту, впервые примененному для модификации эукариотических клеток (сложных клеток с ядром) в 2013 году: CRISPR-Cas9.  

Инструмент редактирования генов работает, находя целевой участок ДНК и «вырезая» этот участок с помощью фермента Cas9.  

Необязательный третий шаг включает замену удаленного участка ДНК новым генетическим материалом.  

Техника может использоваться для широкого спектра применений, от увеличения мышечной массы домашнего скота до производства устойчивых и плодовитых культур. 

В перспективе этой технологией можно излечивать рак, путем удаления клеток иммунной системы пациента, модификации их для лучшей борьбы с болезнью и повторного введения их в тело.

В конце 2018 года китайские исследователи во главе с Хэ Цзянькуем объявили, что они использовали CRISPR-Cas9 для генетической модификации человеческих эмбрионов. Затем их перенесли в матку женщины, и это привело к рождению девочек-близнецов.

Геномы близнецов были изменены, чтобы сделать девочек более устойчивыми к ВИЧ. Хотя генетические изменения могли также привести к непреднамеренным изменениям.  

10 самых известных ученых в истории

Эта работа была осуждена научным сообществом как неэтичная и опасная. Это свидетельствует о необходимости более строгих правил использования научных открытий. Особенно, когда речь идет об изменении ДНК эмбрионов и использовании этих эмбрионов для рождения живых детей.

Неудивительно, что открытия в области генной инженерии считаются самыми неоднозначными открытиями 21 века.

Тайны других миров

За последнее десятилетие космические корабли и телескопы показали огромное количество информации о мирах за пределами нашего собственного. Ниже основные научные открытия в области изучения космоса.

В 2015 году зонд «Новые горизонты» как никогда близко подлетел к Плутону. Он открыл удивительно динамичный и активный мир: ледяные горы 8 км. высотой и двигающиеся равнины возрастом не более 10 миллионов лет (это означает, что геология планеты постоянно меняется).  

Тот факт, что Плутон, который находится на расстоянии почти 6 миллиардов километров от Солнца, настолько геологически активен, говорит о том, что даже холодные и далекие миры могут получать достаточно энергии для обогрева земной коры.

Вполне возможно, в ней скрывается жидкая вода или даже жизнь. Согласитесь, это крайне интересное научное открытие!

Чуть ближе к нам космический корабль Кассини вращался вокруг Сатурна в течение 13 лет, завершив свою миссию в сентябре 2017 года.

НАСА преднамеренно погрузило космический корабль в атмосферу Сатурна, чтобы он сгорел, а не продолжал вращаться вокруг планеты после того, как у него кончилось топливо.  

Во время своей миссии Кассини «сделал» потрясающие научные открытия: обнаружил процессы, которые питают кольца Сатурна, наблюдал глобальный шторм, окружающий газового гиганта, нанес на звездную карту Титан и нашел некоторые признаки жизни на водянистой луне Энцелад.  

В 2016 году, за год до окончания миссии Кассини, космический аппарат Юнона прибыл на Юпитер. Он измерял магнитное поле и динамику атмосферы самой большой планеты в Солнечной системе. 

В 2012 году марсоход Curiosity приземлился на Марсе, где сделал несколько значительных открытий. 

В том числе: 

• Свидетельства давнего наличия воды на красной планете; Присутствие органических молекул, которые могут быть связаны с жизнью;
• Таинственные сезонные циклы движения метана и кислорода (намек на динамичный мир под поверхностью).  

В 2018 году Европейское космическое агентство объявило, что данные радиолокационной разведки с космического корабля Mars Express предоставили убедительные доказательства того, что жидкая вода существует под землей вблизи южного полюса Марса.

Кроме того, за последние 10 лет два космических телескопа, Kepler и TESS, обнаружили тысячи планет, вращающихся вокруг других звезд.  

Цвета динозавров

Научные открытия десятилетия начались с революции в палеонтологии — ученые впервые взглянули на настоящие цвета динозавров.

Во-первых, в январе 2010 года анализ окаменелых перьев Синозавроптерикса, динозавра, жившего в Китае около 120–12 миллионов лет назад, показал, что доисторическое существо имело «красновато-коричневые тона» и полоски вдоль хвоста.  

Вскоре после реконструкции тела Синозавроптерикса были обнаружены цвета маленького пернатого динозавра, жившего около 160 миллионов лет назад — Анхиорниса. У него были черные и белые перья на теле и поразительные красные перья на голове.

Исследование окаменелых пигментов продолжало раскрывать новую информацию о доисторической жизни. 

В 2017 году обнаружили, что бронированный динозавр, Бореалопельта, живший около 110 миллионов лет назад, имел красно-коричневые цвет, который помогал ему сливаться с окружающей средой.  

Пожалуй, это самые безобидные научные открытия человечества за последние 10 лет.

Новое определение килограмма

В ноябре 2018 года ученые по всему миру проголосовали за официальное изменение определения килограмма, фундаментальной единицы массы.  

Раньше для определения килограмма объекта использовали цилиндр из сплава платины и иридия размером с мяч для гольфа. В новом определении для определения единицы массы используется константа природы.  

Используя сложные весы (весы Киббла), ученые смогли точно измерить килограмм в соответствии с электромагнитной силой, необходимой для его удержания.  

Это электрическое измерение затем выразили в терминах постоянной Планка, числа, первоначально использованного Максом Планком для расчета пучков энергии, исходящих от звезд.

Килограмм стал не единственной единицей измерения, которая была пересмотрена.  

Изменения в Международной системе единиц, которые вступила в силу в мае 2019 года, также поменяли определение:

• Ампер, стандартной единицы электрического тока;  
• Кельвиновая единица температуры; 
• Моль, единица количества вещества, используемого в химии.  

Эти изменения позволят проводить более точные измерения для небольших количеств материала. А также предоставят ученым во всем мире доступ к основным единицам. Не нужно будет определять их в соответствии с объектами, которые должны быть откалиброваны в лабораториях.

Изучение ДНК древних

В 2010 году ученые получили новый инструмент для изучения прошлого.  

Исследователи использовали волосы, сохраненные в вечной мерзлоте, чтобы упорядочить геном человека, который жил около 4000 лет назад на территории современной Гренландии. 

Они выявили физические черты и даже группу крови древнего человека, жившего в этой части мира. 

Полная реконструкция генома из древней ДНК открыла двери для антропологов и генетиков для того, чтобы узнать больше о культурах далекого прошлого.

Но извлечение древней ДНК является серьезной проблемой. Даже если генетический материал, такой как волосы или кожа, сохраняется, он бывает загрязнен ДНК микробов из окружающей среды. Поэтому для выделения ДНК древнего человека необходимо использовать сложные методы секвенирования.  

Тысячи древних человеческих геномов были секвенированы с момента первого успеха в 2010 году. Они раскрыли новые подробности о взлете и падении потерянных цивилизаций и миграции людей по всему миру.

Недавно геном молодой девушки (из современной Дании) был секвенирован из 5700-летнего куска березовой смолы. Девушка использовала его в качестве жевательной резинки. Ученые даже смогли выявить микробы ее ротовой полости и наполнение ее последнего приема пищи.

Новые методы борьбы с лихорадкой Эбола

Интересные научные открытия произошли и в медицине.

Напомним, это десятилетие включало в себя худшую вспышку болезней, вызванных вирусом Эбола, в истории.  

Считается, что эпидемия началась с одного случая, когда 18-месячный мальчик в Гвинее заразился от летучих мышей в декабре 2013 года. 

Болезнь быстро распространилась в соседние страны, достигнув столиц Либерии и Сьерра-Леоне к июлю 2014 года.

Вирус Эбола подрывает иммунную систему и может вызвать массивное кровотечение и полиорганную недостаточность.  

Через два с половиной года после первоначального случая, по данным CDC, было инфицировано более 28 600 человек, что привело к смерти по меньшей мере 11 325 человек.

Эпидемия побудила работников здравоохранения удвоить усилия по поиску эффективной вакцины для борьбы с лихорадкой Эбола.  

Вакцина, известная как Ervebo, произведенная фармацевтической компанией Merck, была клинически испытана в Гвинее ближе к концу вспышки в 2016 году. Испытания оказались успешными. 

Очередная вспышка Эболы была объявлена ​​в Демократической Республике Конго в августе 2018 года. Эпидемия стала самой смертоносной со времени вспышки в Западной Африке: 3336 зарегистрированных случаев и 2227 смертей по состоянию на декабрь 2019 года. 

Ervebo использовался в DRC для борьбы со вспышкой на основе расширенного доступа или «сострадательного использования».  В ноябре 2019 года Ervebo был одобрен Европейским агентством по лекарственным средствам (EMA), а через месяц он был одобрен FDA в США.

Обнаружение бозона Хиггса

ТОП современных научных открытий и изобретений будет неполным без упоминания об адронном коллайдере.

В течение последних десятилетий физики неустанно работали над моделированием работы вселенной, разрабатывая так называемую Стандартную модель.  

Эта модель описывает четыре основных взаимодействия материи, известных как фундаментальные силы. Это:

• Гравитационная сила;
• Электромагнитная сила; 
• Сильная ядерная сила; 
• Слабая ядерная сила.

Два последних оказывают свое влияние только внутри ядер атомов.

Часть Стандартной Модели говорит, что существует универсальное квантовое поле, которое взаимодействует с частицами, давая им их массы.  

В 1960-х годах физики-теоретики, в том числе Франсуа Энглер и Питер Хиггс, описали это поле и его роль в Стандартной модели. 

Оно стало известно как поле Хиггса. Согласно законам квантовой механики все такие фундаментальные поля должны иметь связанную частицу, которая стала известна как бозон Хиггса.

Спустя десятилетия, в 2012 году, две команды, использующие Большой адронный коллайдер в CERN для проведения столкновений частиц, сообщили об обнаружении частицы с предсказанной массой бозона Хиггса. 

Это является доказательством существования поля Хиггса и бозона Хиггса.

По мере того, как физики продолжают совершенствовать Стандартную модель, открытие бозона Хиггса навсегда останется фундаментальной частью этого процесса. 

Итак, мы рассмотрели главные научные открытия последнего десятилетия! Есть, что добавить? Пишите комментарии!