Дайджест: 22 наукові події року, що минає

Коротка підбірка найважливіших наукових здобутків та відкриттів 2022 року

Цей рік видався ще важчим та насиченішим на різноманітні неприємні події, зокрема посилення російсько-Української війни. Проте, відзначився 2022 рік і науковими здобутками, які все-таки наближають наш світ до кращого майбутнього. Ознайомимося з символічними 22 науковими відкриттями та досягненнями 2022 року.

1. Українець створив установку для видобутку води з повітря

Український розробник винайшов технологію Smart Oasis для видобутку води з повітря. Конструкцію встановили у зоні відпочинку дубайського парку Al Mamzar Smart Park. Як стверджує розробник, потужності сонячних панелей вистачає, щоб генерувати щонайменше 20 літрів води на добу. Система автономно видобуває воду та розливає по склянках усім охочим.

2. Виявлено квантові ефекти, що запускають мутацію ДНК

Дослідники з британського Університету Саррі виявили свідчення того, що деякі зі спонтанних мутацій виникають унаслідок квантового тунелювання, ефекту, неможливого у класичній механіці. Власне, якщо результати моделювання підтвердяться, відкриття вплине на сучасну модель генетичних мутацій.

За допомогою процесу відкритих квантових систем дослідники змоделювали динаміку процесу і показали, що протони стрибають уперед-назад частіше, ніж здається. Тобто, перенесення протонів під час квантового тунелювання грає найважливішу роль у генетичних мутаціях, ніж передбачалося раніше.

3. Фінські науковці створили «біологічну маску» від коронавірусу

В Університеті Гельсінкі розробили інноваційний назальний спрей, який захищає від COVID-19 у ситуації з високим ризиком зараження. Як стверджують розробники, поки ще неназваний спрей може захищати організм людини від коронавірусної інфекції цілих 8 годин.

Дослідники додають, що під час низки експериментів на тваринах вказана молекула ефективно захищала від COVID-19 навіть у таких ситуаціях, коли заражалися всі незахищені піддослідні.

4. На Заході Європи відкрили найбільшу плавучу сонячну електростанцію

12 тисяч великих сонячних панелей розміром як 4 футбольні поля розташували посеред водосховища Алкева у Портуґалії. Як з'ясувалося, сонячні панелі на водосховищі вироблятимуть 7,5 ГВт/год на рік і будуть доповнені літієвими батареями для зберігання 2 ГВт/год, чим забезпечать електроенергією мінімум 1500 сімей.

5. Космічний апарат X-37B завершив найтривалішу місію на орбіті

Військовий космічний безпілотний апарат США X-37B 12 листопада свою завершив шосту місію OTV-6 (Orbital Test Vehicle). Він успішно приземлився на космодромі у Флориді на базі шатлів Космічного центру ім. Кеннеді. Космічна місія тривала рекордні 908 днів на орбіті Землі.

Ця місія стала першою, в ході якої безпілотний шатл транспортував додатковий модуль. Він містив фотоелектричну радіочастотну антену Морської дослідницької лабораторії. З її допомогою проводилися експерименти з передачі сонячної енергії на землю у вигляді мікрохвильового радіовипромінювання.

6. Вчені змогли виростити рослини на ґрунті з Місяця

Вперше в історії вченим вдалося виростити рослини на місячному ґрунті. Рослини повільно проростали та виявилися низькорослими. Дослідники повідомили, що отримані зразки ґрунту піддавалися впливу сонячної радіації довше, ніж ґрунт з поверхні "моря спокою", тому виявився менш сприятливим для вирощування рослин. Крім того, в ґрунті виявили крихітні уламки скла від ударів мікрометеоритів.

7. Створено "клітинний клей" для регенерації тканин

Американські науковці створили набір синтетичних молекул, якими можна маніпулювати, щоб спонукати клітини людського тіла зв’язуватися одна з одною. Разом ці молекули утворюють так званий «клітинний клей», що визначає спосіб з’єднання тканин, нервів і органів.

Згодом лікарі зможуть використовувати липкий матеріал для заліковування ран пацієнтів, відновлення нервів, які вважаються зруйнованими, і потенційно навіть працювати над регенерацією хворих легенів, печінки та інших життєво важливих органів. 

8. Виявлено, що кити відіграють важливу роль у подоланні кліматичної кризи

У статті, опублікованій у журналі Trends in Ecology & Evolution, дослідники клімату припускають, що кити є важливими, але недооціненими поглиначами вуглецю. Величезні розміри цих морських ссавців, які можуть досягати 150 тонн, означають, що вони можуть накопичувати вуглець набагато ефективніше, ніж менші тварини.

Оскільки кити живуть довше, ніж більшість тварин, вони можуть бути «одним із найбільших стабільних резервів живого вуглецю» в океані. Навіть коли кити гинуть, їхні трупи спускаються в найглибші частини моря і осідають на дні, затримуючи вуглець, який вони накопичили у своїх великих тілах. Це допомагає пом’якшити зміну клімату, оскільки блокує вуглець, який інакше нагрівав би планету протягом сотень, якщо не тисяч років.

9. Науковці з США здійснили прорив у сфері ядерного синтезу

Американські науковці з Національного комплексу лазерних термоядерних реакцій при Ліверморській лабораторії Лоуренса провели першу в історії успішну реакцію ядерного синтезу, що призвело до чистого приросту енергії. Результат експерименту – величезний крок у багаторічному прагненні звільнити нескінченне джерело чистої енергії, яке могло б допомогти покінчити із залежністю від викопного палива.

Ядерний синтез відбувається, коли два або більше атомів зливаються в один більший. Цей процес генерує величезну кількість енергії у вигляді тепла, а воно, зі свого боку, є ключем до виробництва енергії.

10. Штучний інтелект розшифрував структуру майже всіх відомих науці білків

Британська компанія DeepMind Technologies Limited завдяки штучному інтелекту розшифрувала структуру понад 200 мільйонів білків, які відомі науці. Ці знання є важливою частиною у боротьбі з різними хворобами. Наприклад, бактерії протистоять антибіотикам, вичавлюючи певні білки. Якщо вчені зможуть зрозуміти, як працюють ці білки, вони зможуть протистояти стійкості до антибіотиків.

Раніше визначення структури білка вимагало масштабних експериментів із застосуванням рентгенівських променів, мікроскопів та інших інструментів, що знаходяться на столі в лабораторії.

11. Японці винайшли газетний папір, що після використання проростає травою

Першопрохідцем у вказаній справі виявилися співробітники щоденного видання "Mainichi Shimbunsha", які залучили інноваційні технології у галузі захисту природи та ресайклінгу. Сторінки окремо взятої газети складаються з уже переробленого, тобто вторинного, або навіть третинного паперу, води, насіння квітів і трав, котрі після потрапляння у ґрунт починають взаємодіяти один з одним інтенсивніше.

12. Знайдено 30 000-річне дитинча шерстистого мамонта

Майже ідеально муміфіковане дитинча шерстистого мамонта віком 30 000 років було викопано з канадської вічної мерзлоти шахтарем на золотих родовищах регіону Клондайк. Приголомшливо збережене дитинча, яке було всього 4,5 фута (1,4 метра) у довжину та майже не пошкоджене волосся та шкіра, було описане офіційними особами як «найповніший муміфікований мамонт, знайдений у Північній Америці».

13. Відбулася перша в історії успішна трансплантація серця свині дорослій людині

Під час операції 57-річному пацієнту с терминальною хворобою серця успішно пересадили генетически модифіковане серце свині. Хірургічне втручання тривало сім годин. Ця трансплантація вперше продемонструвала, що генетично модифіковане серце тварини може функціонувати як людське без негайного відторгнення організмом.

Щоб організм людини не відторгнув пересаджене серце, лікарі використовували новий препарат для подавлення імунітету. Також у свині були відключені три гени, а в її геном були вставлені шість людських генів, відповідальних за імунну сприйнятливість. Нарешті, ще один додатковий ген у свині відключили, щоб запобігти надмірному росту тканини серця. Загалом у тварини-донора було зроблено десять унікальних генних змін.

14. У Сан-Франциско відкрилася виставка картин, створених штучним інтелектом

Картини на виставці "Штучна уява" створені за допомогою нейромережі DALL-E — системи на базі штучного інтелекту, яка генерує цифрові зображення з тексту. Одна з картин була зроблена шляхом зчитування мозкових хвиль і сигналів тіла художника. Таким чином було доопрацьовано зображення, створене ШІ. Усі твори продавалися за цінами від 2500 до 5000 доларів.

15. Виявлено найдавнішу анімацію, створену первісними людьми

Науковці припускають, що каміння з вирізаними на них фігурками тварин поміщали поруч із полум'ям, можливо, для створення якогось анімованого ефекту. Передбачається, що камінням обкладали багаття по периметру. Свої висновки дослідники ґрунтують на складному характері малюнків і ознаках знебарвлення, викликаного підвищеними температурами.

Численні маленькі плоскі камені, створені в Європі понад 10 000 років тому, являють собою велику загадку. Вироби, виявлені недалеко від французького міста Монтаструк, не мають очевидного застосування. На 54 каменях, які зараз зберігаються в Британському музеї, вирізано 76 фігур тварин. 40 зображували коней, 7 — північних оленів, 6 — благородних оленів. На інших вирізали птаха, вовка та людську фігуру. Більшість живих істот були показані в натуралістичній позі, також привертає до себе увагу точність їх анатомії.

16. Космічна місія Chang'e-5 виявила, що вода на Місяці придатна для використання

Вивчаючи місячні зразки, отримані місією Chang'e-5, китайські вчені виявили, що зерна місячного ґрунту зберігають більше води, імплантованої сонячним вітром у регіоні середніх широт, ніж вважалося раніше. Грунтуючись на цьому відкритті, вчені передбачають, що у високоширотному регіоні Місяця є велика кількість водних ресурсів, доступних для використання.

17. Відкрито найвіддаленішу від Землі галактику

Міжнародна група дослідників, куди увійшли фахівці Гарвард-Смітсонівського центру астрофізики, виявили галактику на відстані 13,5 мільярда світлових років від Землі — на 100 млн далі за попередній рекорд. Галактика одержала ім'я HD1, проте вчені не можуть точно пояснити її природу. Згідно з першою гіпотезою, HD1 швидко формує нові зірки. Можливо, в галактиці знаходяться зірки населення ІІІ — найстаріші у Всесвіті, які ніколи раніше не потрапляли у спостереження. Друга гіпотеза свідчить, що в центрі HD1 лежить надмасивна чорна діра. Обидві теорії можуть пояснити, чому галактика настільки яскрава. Якщо космічний телескоп «Джеймс Вебб» підтвердить відкриття, то HD1 стане найстарішою та найдальшою з усіх галактик на зірковій карті.

18. Дослідники перезапустили Великий адронний колайдер

Великий адронний колайдер знову в роботі. Прискорювач частинок, який дозволив відкрити бозон Хіггса, зупиняли для технічного обслуговування та оновлення. Через пандемію COVID-19 роботи тривали довше, ніж очікувалось – однак після трьох років перерви колайдер знову готовий зіштовхувати частинки для різноманітних досліджень. 

Планується, що третій запуск Великого адронного колайдера триватиме до 2026 року. Станом на 22 квітня цього року два пучки протонів вже циркулювали 27-кілометровим колайдером у протилежних напрямках. Ці пучки містили відносно невелику кількість протонів та циркулювали з енергією 450 мільярдів електронвольт. Команда ВАК збільшуватиме енергію та інтенсивність пучків, поки зіткнення не почнуть відбуватися з рекордною енергією 13,6 трильйона електронвольт. 

19. Українка отримала одну з найпрестижніших математичних нагород

Марина В'язовська — друга жінка, яка отримала філдсівську медаль — одну з найвищих світових нагород у галузі математики. Марина Вязовська отримала нагороду за її роботу над задачею пакування сфер у 8 та 24 вимірах. Раніше таку задачу розв'язували максимум для трьох вимірів - рішення займало триста сторінок. Марина свою розв'язала на двадцяти трьох сторінках, і зробила це вражаюче елегантно.

Медаль Філдса заснували в 1936 році і відтоді вручають кожні чотири роки одному або кільком математикам віком до 40 років. Цю нагороду вважають найвищою у цій дисципліні та називають Нобелівською премією з математики (галузь, у якій Нобелівський фонд не спонсорує офіційну нагороду).

20. У Британії запрацювала найбільша у світі вітрова електростанція

Прибережна вітряна електростанція потужністю 1,3 ГВт складається зі 165 вітряних турбін, розташованих за 89 км від узбережжя Йоркширу, які допоможуть забезпечити понад 1,4 мільйона домогосподарств у Великій Британії недорогою, чистою та надійною відновлюваною енергією.

Вітряна електростанція займає площу 462 км2, що дорівнює площі понад 64 000 футбольних полів. Кожна лопать вітряної турбіни має довжину 81 м, а кінчик лопаті досягає висоти понад 200 м над рівнем моря. Один оберт лопатей вітряної турбіни може живити середній британський будинок протягом 24 годин.

21. Швейцарські вчені навчилися отримувати енергію з бананів

Дослідники з Федеральної політехнічної школи Лозанни (Швейцарія) вигадали спосіб, який дозволяє виробляти енергію з бананів. Один із авторів експерименту доктор Бхавна Нагар розповів, що без допомоги дорогого обладнання з бананової шкірки можна отримати водневу енергію та біовугілля. Для цього вчені пропонують спочатку висушити шкірку, потім помістити у реактор, де проходить фотоліз. Через високі температури і світло виходить водень, вуглець і чадний газ.

За підрахунками, з одного кілограма сухої шкірки можна отримати 330 г біовугілля та 100 літрів водню.

22. Фіни навчилися використовувати пісок як замінник газу і нафти

Авторами технологічної інновації стали інженери-засновники корпорації "Polar Night Energy", розташованої за 270 кілометрів на північний захід від Гельсинкі у селищі Ватаянкоскі. За їхніми словами, створена перша у світі батарея комерційного масштабу під назвою "Kankaanpää" схована у сталевому контейнері 7 метрів заввишки, містить 100 тонн будівельного піску низького сорту, дві труби теплопостачання та вентилятор, які й утворюють потужний енергоресурс.

Цікаво, які відкриття та дивовижні винаходи принесе 2023 рік...