Полезные изобретения за последние 10 лет

Через несколько дней закончится очередное десятилетие, и это отличный повод выбрать наиболее яркие научные открытия человечества. 

За последние десять лет ученые достигли значительного прогресса в понимании человеческого тела, планеты и космоса. 

Они впервые сфотографировали “черную дыру”, обнаружили потенциально обитаемые планеты, создали вакцины от страшных заболеваний, отправили автоматические аппараты к астероидам, изобрели многоразовые ракеты.

ЭП собрала 16 наиболее ярких научных открытий уходящего десятилетия.

1. Искусственное мясо

5 августа 2013 года в Лондоне был представлен первый гамбургер, содержащий 140 грамм культивированного мяса. Оно было создано группой профессора Марка Поста из университета Маастрихта.

Бургер, на изготовление которого потребовалось два года и 325 тыс долл, состоял из 20 тыс тонких полос мышечной ткани коровы, выращенных в нидерландской лаборатории.

Повар Ричард Макгоун приготовил гамбургер перед телекамерами. Эксперты, диетолог Ханни Рутцер и автор исследований о будущем продуктов питания Джош Шонвальд посчитали, что мясо слишком сухое и обезжиренное.

С 2013 года лабораторная мясная индустрия значительно выросла: стартапы New Age Meats и Memphis Meats разрабатывают новые продукты питания.

2. Первая в истории посадка на поверхность кометы

Запущенный в 2004 году космический аппарат “Розетта” Европейского космического агентства в 2014 году приблизился к цели своей миссии — комете 67P/Чурюмова-Герасименко.

Затем спускаемый аппарат “Розетты” — “Филы” — совершил первую в истории мягкую посадку на поверхность кометы.

“Филы” должен был подойти к комете с относительной скоростью около 1 м/с и при контакте с поверхностью выпустить два гарпуна. Слабая гравитация кометы не способна удержать аппарат, он мог просто отскочить.

После посадки модуль занялся определением параметров ядра кометы, исследованием его химического состава и изучением активности кометы.

В 2014 году была опубликована статья 67P/Churyumov-Gerasimenko, a Jupiter family comet with a high D/H ratio. В ней было отмечено высокое, более чем в три раза по сравнению с земными океанами, содержание тяжелой воды во льду кометы. Этот результат противоречит принятой теории, что вода Земли имеет кометное происхождение.

3. Составлена рекордно подробная карта эпигенома человека

В 2015 году крупная международная коллаборация исследователей завершила проект картирования человеческого эпигенома, задачей которого было проанализировать 111 эталонных тканей организма. Результаты этой работы опубликованы в 20 отдельных статьях, вышедших в последнем номере Nature.

Почему это важно и что такое эпигеном? Эпигеном (“над геном”) — совокупность меток, которые управляют чтением ДНК, но которые не меняют последовательности ДНК.

Эпигеном состоит из химических веществ и белков, которые могут присоединяться к ДНК и изменять ее функцию, включая и выключая гены. Окружающая среда и образ жизни человека — курение, еда — могут вызывать смертельные изменения в эпигеноме, которые способны вызывать рак.

Картирование эпигенома поможет ученым понять, как развиваются опухоли и распространяется рак.

4. Частный космический корабль пристыковался к МКС

В мае 2012 года корабль Dragon, разработанный SpaceX, был пристыкован к модулю “Гармония” в рамках демонстрационной миссии SpaceX COTS Demo Flight 2/3. Dragon стал первым частным космическим кораблем, пристыкованным к Международной космической станции.

Ранее столь сложные технологии могли осваивать только государственные компании из США, России, Японии и стран ЕС.

Семь лет спустя SpaceX впервые запустила пилотируемую версию “Дракона” — Crew Dragon, но без экипажа в рамках демонстрационного полета.

5. Первая ступень ракеты совершила мягкую посадку

В 2015 году после запуска на орбиту 11 спутников Orbcomm-G2 первая ступень ракеты-носителя Falcon 9 FT впервые успешно приземлилась на площадку посадочной зоны 1.

После восстановления первая ступень была успешно запущена в космос в 2017 году.

6. Искусственный интеллект обыграл человека в стратегическую игру Go

В 2015 году программа AlphaGo, разработанная компанией Google DeepMind, выиграла матч у профессионального игрока на стандартной доске.

Эта победа ознаменовала собой важный прорыв в области ИИ: большинство специалистов по искусственному интеллекту считало, что подобная программа не будет создана ранее 2020 года.

В марте 2016 года программа выиграла со счетом 4:1 у профессионала высшего ранга Ли Седоля.

7. Создана синтетическая ДНК

ДНК всех живых существ состоит из двух типов пар аминокислот: A-T (аденин — тимин) и G-C (гуанин — цитозин). Этот четырехбуквенный алфавит составляет основу всей генетической информации в мире природы.

Однако в 2017 году ученые изобрели две новые буквы, неестественную пару оснований X-Y, которые они интегрировали в генетический алфавит бактерий E. coli.

Флойд Ромесбург, который руководил исследованием, считает, что его изобретение может улучшить методы лечения болезней. Например, изобретение может изменить способ разложения белков в организме, помогая лекарствам дольше оставаться внутри человека.

Команда Ромесбурга размышляет, как сделанное открытие может помочь в лечении рака и создании лекарств от аутоиммунных заболеваний.

8. Автопилот для автомобиля

В сентябре 2017 года Audi объявила, что выпустила первый в мире автономный автомобиль “третьего уровня”.

Это означает, что ноги, руки и глаза человека не нужны для управления машиной.

Седан A8 может передвигаться полностью автономно. Человек ему нужен только в случае плохой погоды или отсутствия дорожной разметки.

Для сравнения: водители Tesla с функцией Autopilot должны быть готовы в любой момент взять управление автомобилем в свои руки, поэтому им рекомендуется постоянно следить за дорогой.

Спустя два месяца Waymo — автономное подразделение транспортных средств Alphabet, материнской компании Google, — объявило, что тестирует в Аризоне (США) минивэны с автономным управлением в Аризоне без людей за рулем. В 2018 году Waymo запустило первую полностью автономную службу такси в США.

9. Содержание СО2 в атмосфере Земли достигло пика за 800 тыс лет

В 2018 году ученые обнаружили, что содержание двуокиси углерода в атмосфере достигло самого высокого уровня за 800 тыс лет.

Когда ТЭС сжигают уголь, в атмосферу планеты выбрасываются парниковые газы: углекислый газ и метан. Они накапливаются в атмосфере и задерживают тепло.

2016 год был самым жарким за всю историю метеонаблюдений. Тем не менее, климатологи ожидают, что 2019 год станет вторым самым жарким годом за всю историю 140-летнего наблюдения. Июль уже стал самым жарким месяцем в истории.

Межправительственная группа экспертов по изменению климата (МГЭИК) предупредила, что сокращение выбросов парниковых газов в следующем десятилетии имеет решающее значение для избежания наихудших последствий серьезного изменения климата.

10. Ледяной покров Антарктики и Гренландии тает беспрецедентно быстро

Исследование, проведенное в апреле 2019 года, показало, что ледяной покров Гренландии теряет в среднем 286 млрд тонн льда в год. Два десятилетия назад среднегодовой показатель составлял всего 50 млрд тонн.

В 2012 году Гренландия потеряла более 400 млрд тонн льда.

Антарктида в последнее десятилетие теряла в среднем 252 млрд тонн льда в год, тогда как в 1980-х годах — всего 40 млрд тонн.

Части ледника Туэйтс в западной Антарктиде отступают на 800 метров в год. Опубликованное в июле исследование показало, что таяние этого ледника, вероятно, приближается к необратимой точке, после которой весь ледник может рухнуть в океан. Если это произойдет, глобальный уровень моря может подняться более чем на 0,45 метра.

11. Телескопу впервые удалось сфотографировать “черную дыру”

Беспрецедентная фотография показывает сверхмассивную “черную дыру” в центре галактики Мессье-87, которая находится на расстоянии около 54 млн световых лет от Земли. Масса “черной дыры” эквивалентна 6,5 млрд солнц.

Хотя изображение несколько размыто, оно показывает, как выглядят “черные дыры”: темные сферы, окруженные светящимся кольцом света.

Ученые десятилетиями бились над тем, чтобы запечатлеть “черную дыру” на камеру. Проблема заключалась в том, что “черные дыры” искажают пространство-время, из-за чего ничто не может вырваться из их гравитационного притяжения, даже свет. Тем не менее, спустя много лет ученым удалось сделать фото.

12. В Google создали квантовый компьютер

В 2019 году инженеры Google создали квантовый компьютер. Он может за три минуты выполнить вычисление, на которое самому быстрому суперкомпьютеру в мире потребуется 10 тыс лет.

Успешная разработка квантовых компьютеров поможет совершить технологический прорыв в сфере создания искусственного интеллекта и разработки лекарств.

13. Первая высокоэффективная вакцина против малярии

В начале 21 века на малярию заболевали 350-500 млн человек в год, из них 1,3-3 млн умирали. Ожидалось, что смертность вырастет вдвое на протяжении следующих 20 лет.

По оценкам Всемирной организации здравоохранения, в год происходит 124-283 млн случаев заражения малярийными плазмодиями и 367-755 тыс смертей от заболевания. 

До сих пор эффективность вакцины против малярийного плазмодия оставалась низкой: 31-56%. Однако после трех десятилетий исследований создана новая вакцина, ее эффективноть — более 90%.

14. Первая эффективная вакцина против лихорадки Эбола

Вспышки эпидемии зафиксированы в Центральной и Западной Африке, летальность — 25-90%. В декабре 2019 года ВОЗ провела предварительную квалификацию вакцины против лихорадки Эбола, что поможет ускорить ее лицензирование.

Вакцина поставляется в дополнение к двум экспериментальным методам лечения, которые значительно повышают показатели выживаемости.

Два новых метода лечения, REGN-EB3 и mAb-114, представляют собой смесь антител, которые вводятся в кровоток людей. Эти методы спасли 90% новых инфицированных пациентов в Конго.

15. Ученые впервые зафиксировали предсказанные Эйнштейном гравитационные волны

Гравитационные волны порождаются движением массивных тел с переменным ускорением и распространяются в пространстве со скоростью света. Ввиду относительной слабости гравитационных сил эти волны имеют весьма малую величину, с трудом поддающуюся регистрации.

Тем не менее, еще в 1915 году Эйнштейн предсказал существование гравитационных волн. Он думал, что они будут слишком слабыми, чтобы их можно было уловить на Земле.

Современные инструменты обнаружения доказали обратное. С их помощью физики в 2016 году обнаружили гравитационные волны от столкновения двух “черных дыр” на расстоянии миллиардов световых лет.

За экспериментальное обнаружение гравитационных волн была присуждена Нобелевская премия по физике 2017 года.

Изучение гравитационных волн позволит существенно приблизить исследования к моменту Большого взрыва, проверить инфляционную модель Вселенной и разрешить другие насущные проблемы теоретической физики и космологии.

16. Астрономы запустили в космос телескоп для исследования экзопланет

В декабре 2019 года Европейское космическое агентство запустило на орбиту космический телескоп “Хеопс” (Cheops), предназначенный для поиска и изучения экзопланет транзитным методом.

Основные цели “Хеопса” — планеты с массами от Венеры до Нептуна у соседних с Солнечной системой звезд. Задача миссии — не столько поиск планет, сколько изучение уже найденных. Цели для исследования выбираются из данных, собранных наземными проектами по поиску экзопланет SuperWASP и HAT-P.

Ученые выберут кандидатов для изучения с помощью больших телескопов — будущего европейского супертелескопа E-ELT или преемника “Хаббла” “Джеймса Вебба”.

Достоверно подтверждено существование 4 133 экзопланет в 3 073 планетных системах. Общее количество экзопланет в галактике Млечный путь оценивается 100 млрд, из которых 5-20 млрд, возможно, являются “землеподобными”.

Около 34% солнцеподобных звезд имеют планеты, сравнимые с Землей. Общее количество планет вне Солнечной системы, напоминающих Землю и обнаруженных до августа 2016 года, составляет 216.