Новая информация подтверждает гипотезу, согласно которой Энцелад служит источником вещества для кольца Е, самого широкого из колец гигантской планеты. Она также указывает на то, что Энцелад принадлежит к очень немногочисленной группе тел Солнечной системы, обладающих геологически активными недрами. До сих пор внутренняя активность, помимо Земли, наблюдалась лишь на покрытом вулканами спутнике Юпитера Ио и на Тритоне, крупнейшей из лун Нептуна, где имеются многочисленные гейзеры.
      Энцелад был открыт английским астрономом Уильямом Гершелем в 1789 году. Период его обращения составляет почти 33 часа, удаление от планеты - 238 тысяч километров, диаметр - 500 километров. Принято считать, что тела таких размеров слишком малы для проявления настоящей вулканической активности (для сравнения: поперечник Ио равен 3630 км, а Тритона - 3200 км). Летом «Кассини» сфотографировал вблизи южного полюса Энцелада четыре расщелины протяженностью свыше ста километров, которые оказались заметно теплее его остальной поверхности. Согласно показаниям инфракрасного спектрометра зонда, их средняя температура составляет не менее 90 градусов выше абсолютного нуля, в то время как в целом Энцелад нагрет лишь до 75 градусов по Кельвину. Источник обнаруженного фонтана почти наверняка локализован в зоне этих разломов. Специалисты полагают, что аномальный нагрев южного полюса Энцелада скорее всего связан с приливными процессами (так же, как, например, активность Ио) однако не исключают, что он может хотя бы отчасти объясняться и радиоактивным теплом. - А.Л.
 

Единство и борьба противоположностей

 
      Физикам из Калифорнийского университета в Риверсайде при поддержке коллег из Иллинойса и Университета в Осаке, Япония, возможно, впервые удалось получить молекулу позитрония - подобного водороду газа из вещества и антивещества, в котором место ядер атомов водорода - протонов занимает положительно заряженный двойник электрона - позитрон.
      Атомы позитрония из электрона и позитрона ученые умели получать и ранее. Это просто идеальное топливо для гамма-лазеров будущего. Позитроний нестабилен, и электрон, аннигилируя с позитроном, превращается в высокоэнергетичные гамма-кванты. Но для лазеров необходим позитроний высокой плотности, а в плотном газе возможно образование молекул. Простейшая из них состоит из двух атомов и похожа на молекулу водорода. Их еще ни разу не удавалось наблюдать.
      Получить позитроний высокой плотности очень не просто. Ученые накопили и сжали позитроны в магнитной ловушке, а затем выстрелили мощным пучком по тонкой пленке пористого кремния с размерами пор несколько нанометров. Позитроны захватывали электроны из кремния, связывались с ними в позитроний и некоторое время существовали в порах в виде сравнительно плотного газа.
      Ученые предполагали, что по мере роста плотности газа скорость его аннигиляции будет увеличиваться. Дело в том, что позитроний бывает двух видов - с нулевым и единичным спином. В первом спины электрона и позитрона направлены в разные стороны, а во втором параллельны. Позитроний с единичным спином стабильнее и живет дольше на несколько сотен наносекунд. Но столкновения таких атомов в газе могут превратить их в короткоживущую форму.
      Эксперименты показали, что скорость распада растет вчетверо быстрее, чем ожидалось. По мнению авторов, это явно свидетельствует о том, что в плотном газе образуются короткоживущие молекулы позитрония. Однако нельзя исключить и то, что за наблюдаемый эффект ответственны тонкие трещины и другие дефекты материала, в которые вынужден просачиваться и быстро аннигилировать плотный газ. Только дальнейшие эксперименты с различными материалами позволят ученым надежно выяснить, станет ли уходящий 2005 год годом рождения первой искусственной молекулы из вещества и антивещества. - Г.А.
 

Карандашный релятивизм

 
      В прошлом году международной команде ученых из Института проблем технологии микроэлектроники и особо чистых материалов в Черноголовке и Манчестерского университета в Великобритании впервые удалось получить качественный графен - плоский слой атомов углерода толщиной в один атом («КТ» #565). Тогда же исследователи продемонстрировали великолепные электронные свойства графена и изготовили на этой пленке быстрый транзистор. Дальнейшие исследования графена этого года привели ученых к удивительным открытиям, недавно опубликованным в журнале Nature одновременно с независимой работой другой команды из Колумбийского университета, которая их подтверждает.
      Атомы углерода в графене расположены в углах правильных шестиугольников, похожих на пчелиные соты. Каждый атом связан с тремя своими соседями сильной ковалентной связью, благодаря которой графен очень прочен и химически устойчив. А один электрон из четырех валентных электронов каждого атома остается свободным, обеспечивая графену великолепную электропроводность. Но, как оказалось, это только начало перечня его удивительных свойств.
      Ученые исследовали, как магнитное поле влияет на протекание электрического тока через графен при низких температурах, и обнаружили, что наблюдаемый в этих условиях квантовый эффект Холла совершенно необычен. Эффект Холла заключается в том, что в проводнике из-за отклонения движущихся носителей заряда магнитным полем наблюдается разность потенциалов, перпендикулярная текущему току и приложенному магнитному полю. При низких температурах сопротивление Холла, связывающее ток и поперечное напряжение, квантуется и может принимать лишь дискретный ряд значений, пропорциональных целым числам. В графене впервые наблюдался «полуцелый» эффект Холла, при котором обычный целочисленный ряд сдвинут на половинку. Это можно объяснить только предположив, что электроны в графене имеют нулевую эффективную массу и подчиняются релятивистским уравнениям теории относительности. Такое поведение электронов в твердом теле наблюдается впервые. До сих пор для их описания хватало обычных уравнений нерелятивистской квантовой теории. Скорость электронов в графене, как оказалось, достигает тысячи километров в секунду, что примерно в триста раз меньше скорости света, но гораздо выше скорости электронов в любом из известных проводников.
      Но самое удивительное то, что электрическая проводимость графена не падает ниже определенного минимального значения, даже если в нем уже практически отсутствуют носители заряда. Во всех других материалах проводимость в этом случае стремится к нулю. Этот эффект, на первый взгляд, совершенно противоречит здравому смыслу, а измеренная величина минимальной проводимости графена еще ждет объяснений теоретиков.
      Трудно сказать, какие еще сюрпризы преподнесет нам графен, если уже первый год его изучения привел к таким поразительным результатам. Открытие в 1980 году квантового эффекта Холла было отмечено двумя Нобелевскими премиями. Он нашел массу разнообразных приложений, в том числе, и при исследованиях полупроводников. Судя по этому уже ясно, что такой набор необычных свойств графена позволит в будущем изготовить на его основе множество принципиально новых электронных устройств для самых разнообразных применений. - Г.А.
 

Углеродная перина

 
      Новый похожий на пену материал с удивительными свойствами удалось получить из углеродных нанотрубок американским исследователям из университетов Флориды, Гавайев и Ренселлеровского политехнического института. Нанопена чрезвычайно гибка, хорошо дышит, в пятьсот раз прочнее лучшей пенорезины и пенополиуретана, выдерживает высокую температуру, длительные механические воздействия и агрессивную химическую среду.
      Новый материал был открыт, как это часто бывает, совершенно случайно. Ученые пытались сжать мат из нанотрубок в тонкий лист, но обнаружили, что он упорно восстанавливает свою первоначальную форму. Многослойные нанотрубки мата были получены из ксилола в печи при 800 градусах Цельсия при помощи катализатора на основе железа. Рассмотрев новый материал с помощью электронного микроскопа, ученые обнаружили, что нанотрубки, по неясным пока причинам, изгибаются при сжатии регулярными волнами. Их можно сравнить с бамбуковым лесом, высота которого будет более километра. Лес, примятый ногой гиганта, сжимается до высоты двести метров, образуя по 60-70 регулярных изгибов на каждом стволе.
      Размеры изгибов зависят от диаметра и числа атомных слоев нанотрубки. Управляя этими параметрами, можно получать нанопену с различными механическими свойствами. Новый материал очень легок, поскольку почти на 90% состоит из воздуха. Он прекрасно подходит для изготовления различных демпфирующих слоев и в качестве основы для всевозможных композитных материалов.
      Из углеродной нанопены получилась бы прекрасная набивка для мягких диванов и спортивного снаряжения, а также надежная упаковка, но пока она стоит слишком дорого. Сейчас ученые активно изучают электрические свойства нанопены и пытаются изготовить аналогичный материал из углеродных нанотрубок с толщиной стенок в один атом. Поскольку нанотрубки хорошо проводят электрический ток, такой материал, по всей видимости, идеально подойдет для изготовления надежных и гибких контактов в различных электронных устройствах. - Г.А.
 

Толкнименятянитебя

 
      Так (рushmepullyou) назвали концепцию нового плавающего мини-робота ученые из Технологического института в Хайфе, Израиль. По утверждению авторов, их конструкция не только гораздо эффективней всех известных схем перемещения нанороботов, но даже бактерии и другие микроорганизмы, использующие для перемещения жгутики или реснички, будут оставлены далеко позади.
      Динамика течения жидкости устроена так, что при очень малых размерах объекта силы вязкого трения начинают значительно преобладать над силами инерции. Поэтому перемещение нанороботов даже в текучей воде становится подобно медленному движению предметов привычных размеров, например, в густом меде. С одной стороны, это упрощает задачу конструирования нанороботов (не нужно учитывать инерцию), но, с другой, делает почти бесполезной обычную инженерную интуицию. Может статься, что самые необычные наноконструкции окажутся эффективными пловцами.
      Стиль нанопловца из Хайфы довольно понятен. Робот состоит из двух соединенных штангой пластиковых сфер, которые могут менять свой объем. Один цикл перемещения состоит в следующем. Сначала раздувается задняя сфера, а маленькая передняя выдвигается вперед на штанге. Затем передняя сфера увеличивается в размерах, задняя сжимается и подтягивается к передней. Затем все повторяется снова. Ученые подсчитали, что их пловец будет двигаться гораздо быстрее, чем наноробот из трех связанных сфер постоянного объема или из скрепленных шарнирами пластин. Движение нового робота отдаленно напоминает извивающиеся движения, метаболии, некоторых видов одноклеточных организмов рода Euglena.
      Нанороботы, способные эффективно плавать в жидкости, нужны ученым, например, для работы в кровеносных сосудах или спинном мозге. Они смогут исследовать пораженные болезнью участки внутренних органов и доставлять туда лекарства. Однако пока это направление еще не вышло из стадии теоретических проработок концепций. - Г.А.
 

Не распускайте гены

 
      Педагоги издавна спорят - что в человеке заложено от рождения, а что является чистым плодом воспитания. Результаты, доложенные сборной командой из нескольких американских университетов в журнале Cell Metabolism, дают теме новый поворот - оказывается, и сам носитель врожденных качеств, гены, можно «воспитывать». Речь, увы, идет о заразительности «дурного примера». Переедание и малоподвижность устойчиво меняют характер проявления ряда генов и переводят стрелки клеточного метаболизма на неправедный путь усиленного накопления жира.
      Обнаружено, что у тучных людей в три раза повышена активность фермента стеарил-СоА-десатуразы-1, способствующего накоплению в мышечных клетках жировых капелек, и одновременно меньше активность ферментов, ответственных за использование жира. Гены у них те же самые, что и у людей с фигурой Аполлона, однако функционируют они иначе. «Совершенно очевидно, что неправильное питание в критические периоды развития накладывает на обмен веществ отпечаток, сохраняемый и во взрослом состоянии» - пишут исследователи. По их мнению, эпигенетические факторы способны устойчиво, если не необратимо, перестроить работу гена десатуразы.
      Таким образом, оказывается, что у мышц есть метаболическая память, которая фиксирует состояние «ожирения» как нормальное. Это объясняет, почему так трудно бывает удержать сброшенный было вес в желаемых границах. Считается, что стереть установившийся на уровне регуляции генов дурной стереотип помогут скорее регулярные упражнения, нежели борьба с калориями. Физическая нагрузка оказывает мощнейшее воздействие на энергетический метаболизм и дает больше шансов перенастроить измененные пути обмена веществ обратно, в благоприятном направлении. Так что надо ставить двойку по педагогике родителям, сверх меры потчующим любимое чадо «по ложечке за маму, папу, кису» и не пускающим играть в футбол. - С.Б.
 

Не было бы счастья

 
      Американские кардиохирурги успешно сделали уникальную операцию, не имеющую аналогов в истории медицины. Их пациентом был недельный младенец, который появился на свет с целым букетом тяжелейших пороков сердца.
      Некоторые из этих патологий хорошо известны - например, незаращение перегородки, разделяющей сердечные желудочки. Однако такое сочетание дефектов внутриутробного развития сердечно-сосудистой системы ребенка до сих пор врачам ни разу не встречалось. Помимо незаращения межжелудочковой перегородки и закрытого клапана на выходе из левого желудочка, маленький Захария Дэвис родился с неправильно сформировавшейcя аортой, главной артерией человеческого организма. От аорты отходят все остальные сосуды, через которые обогащенная кислородом кровь поступает от сердца к различным органам.
      У мальчика был недоразвит верхний участок аорты - аортальная дуга. Этот дефект привел к нарушению кровотока через коронарные артерии, которые снабжают кровью сердечную мышцу. Мальчик не погиб в материнской утробе только потому, что его коронарные артерии все же получали питание обходным путем (парадоксально, но организм поддерживал жизнь лишь благодаря редкому сочетанию грубейших отклонений от нормы). Обогащенная кислородом кровь сбрасывалась из левого желудочка в правый через дефект перегородки и поступала в аорту (ниже места ее недоразвития) через легочную артерию, по незаращенному протоку между этими сосудами. На пути к артериям сердца кровь из аорты сначала поднималась к мозгу по позвоночным артериям, остававшимся единственным источником его кровоснабжения. Затем по сонным артериям, кровоток в которых принимал направление, противоположное обычному, кровь спускалась к коронарным. Однако такой механизм кровоснабжения сердца не обеспечивал его потребности, и без срочного хирургического вмешательства ребенок был обречен на быструю смерть.
      Мальчика спасли вашингтонские врачи из Национального детского медицинского центра, в ходе четырехчасовой операции реконструировавшие аортальную дугу и устранившие дефект межжелудочковой перегородки. В дальнейшем ребенку предстоят еще две операции, после которых, как надеются врачи, он сможет обрести здоровье. - А.Л.
 

Краснокожая чипованная паспортина

 
      Премьер-министр РФ Михаил Фрадков подписал постановление правительства, определяющее описание и содержание новых российских загранпаспортов с биометрическими данными. Первые паспорта нового образца начнут выдавать уже с января 2006 года, но пока лишь в рамках ограниченного пилотного проекта - для жителей Калининградской области, а также в загранпредставительствах России в Германии и Литве.
      Массовая же выдача новых загранпаспортов с биометрическими данными, как пояснил директор Федеральной миграционной службы Константин Ромодановский, начнется в России с 2007 года.
      Главная особенность этого документа - встроенный электронный чип с информацией о его владельце. На данный момент решено, что это будут те же сведения, которые напечатаны на титульной странице паспорта, плюс цифровая фотография. Никакие дополнительные данные в микросхему пока заноситься не будут. Аналогичная технология оцифровки лица принята ныне за основу нового паспорта правительствами Великобритании, Бельгии, США, Италии, Франции, Индии, Сингапура. Как и в этих государствах, власти России особо оговаривают, что при возникновении потребности во внесении в документ дополнительных биометрических сведений, таких как отпечатки пальцев или снимок радужки глаза, подобного рода информация также может быть включена в память чипа впоследствии.
      Внешне новый российский паспорт практически ничем не отличается от ныне действующего. Скорее всего, на обложку будет помещен специальный логотип микросхемы, дабы было ясно, что это новый электронный паспорт. Кроме того, первая страница документа станет несколько толще обычной, поскольку будет выполнена в виде пластиковой вставки, в которую и запрессовывается микросхема RFID (чип бесконтактной радиочастотной идентификации с энергонезависимой памятью). Электронная начинка паспорта выполнена в соответствии со спецификациями ИКАО, Международной организации гражданской авиации, которую ООН уполномочила курировать введение новых международных документов идентификации. Примечательно, что в российских паспортах изначально решено реализовать технологию «базового контроля доступа» (Basic Access Control), защищающую документ от дистанционного считывания данных без ведома его владельца.
      На первом этапе ввода новых российских паспортов RFID-чипы для них планируется закупать за границей. Но одновременно разворачивается их производство на территории России. Головным предприятием, отвечающим за создание отечественных паспортов с биометрией, является НИИ «Восход», один из некогда секретных «почтовых ящиков» оборонной промышленности. По свидетельству специалистов, речь идет, фактически, о быстром создании новой отрасли электронной промышленности. В течение всего лишь одного года необходимо развернуть производство и начать выпуск новой уникальной паспортно-визовой продукции. Причем уникальной не только по содержанию и исполнению, но и по уровню информационной и физической защиты. Ориентировочная стоимость такого рода затеи оценивается ныне в весьма широком диапазоне (в России, скажем, прогноз - полмиллиарда долларов, а в Великобритании - 18 миллиардов), так что о действительно реалистичной сумме затрат разумно будет говорить по завершении пилотного проекта к концу 2006 года.
      Что касается цены нового загранпаспорта для населения, то пока предполагается установить минимально возможную плату. Ориентировочно она составит для детей до 14 лет - пятьсот рублей, для взрослых граждан - тысячу рублей. Обмен паспортов будет осуществляться «естественным образом», т.е. по истечении срока действия уже имеющегося документа. Срок действия биометрического загранпаспорта определен таким же, как и прежде - пять лет. - Б.К.
 

Микрофишки

Система «уйди-уйди»

Белое не надевать