Китайское национальное космическое управление (CNSA) сообщило, что в 2030 году проведёт свои первые учения по защите Земли от астероида. Это будет эксперимент сродни миссии NASA DART по ударному воздействию на астероид Диморф. Своей целью китайцы выбрали 30-м астероид 2015 XF261. Он почти в шесть раз меньше Диморфа и попасть в него будет намного труднее.

Источник изображения: Don Davis/NASA

Создание планетарной обороны — это самое благородное, что можно ожидать от космической гонки. Оставляя за скобками возможность контролировать околоземной пространство космическими силами той или иной страны, защита Земли от опасных астероидов когда-то может спасти жизнь каждому жителю планеты.

В Китае построят эксперимент по ударному воздействию на астероид на более прочном основании, чем это сделали в NASA, когда планировали миссию DART. В некотором смысле в NASA действовали наудачу, не располагая точными данными об объекте воздействия. Это привело к тому, что целевой астероид повёл себя непредсказуемым образом, поскольку его верхний слой оказался из пыли и щебня. А точное воздействие на объект станет известно только в 2026 году, когда к поражённом астероиду доберутся ещё не запущенные зонды миссии «Гера».

Китай предварительно отправит к целевому астероиду исследовательский зонд для всесторонней оценки его состава, формы и геологии. Радары, спектрометры, камеры и датчики зонда на орбите астероида будут изучать объект 2015 XF261 в течение нескольких месяцев подряд. Лишь после этого по астероиду будет совершён удар зондом-камикадзе. Исследовательский аппарат на орбите астероида после этого проведёт ещё до 12 месяцев, изучая произведённое на него воздействие. Китайский эксперимент окажется более точным и, вероятно, более зрелищным, поскольку сможет в режиме реального времени произвести с близкого расстояния фото- и видеофиксацию удара по астероиду.

Учёные из Швейцарии при поддержке NASA впервые создали наиболее полную модель изменения скорости Земли и дрейфа полюсов в зависимости от множества факторов. Эта работа была бы невозможной без использования машинного обучения, что позволит в будущем давать наиболее точный прогноз о положении Земли в космическом пространстве. Это важно для космических полётов, ведь каждый сантиметр ошибки на старте обернётся сотнями метров отклонения от цели путешествия.

Замедление скорости вращения Земли делает дни длиннее. Источник изображения: ИИ-генерация Кандинский 3.0/3DNews

По предыдущим работам мы уже знаем, что таяние полярных льдов ведёт к оттоку воды к экватору. Это собирает там массу и как бы утолщает Землю, что похоже на действия фигуриста, который замедляет своё вращение волчком с помощью вытянутых в стороны рук. С помощью ИИ учёные из Высшей технической школы Цюриха (ETH Zurich) выяснили, что подобное климатическое воздействие на поведение Земли намного глубже, чем предполагалось.

Изменение центра масс нашей планеты также ведёт к смещению оси вращения Земли (к дрейфу полюсов) и к процессам в мантии, ядре и жидком металлическом слое, обволакивающем внутреннее ядро Земли. Влияние человека на климат оказывает комплексное воздействие на планету, с чем нам теперь придётся жить. И даже на её положение в космическом пространстве. Более того, со временем антропогенное климатическое воздействие человека на скорость вращения Земли окажется выше, чем воздействие на этот параметр Луны, которая виновна в приливном торможении нашей планеты.

Согласно астрономическим наблюдениям с начала прошлого века, ось вращения Земли понемногу смещается. За сто лет полюса сместились примерно на 10 м. Представленная швейцарцами модель в точности соответствовала результатам наблюдений, что обещает работать также в случае прогнозов. В будущем это поможет планировать запуски космических аппаратов к далёким и не очень уголкам Солнечной системы. Ведь ошибка в несколько сантиметров на старте, например, обернётся промахом в сотни метров при посадке на Марсе.

Люди смотрят на миллиарды световых лет вглубь Вселенной и почти не понимают процессов в каких-то 5000 км под своими ногами. Там находится сверхплотное железо-никелевое ядро нашей планеты размером на 1/3 меньше Луны. Это ядро как гироскоп влияет на стабильность и период вращения Земли, что определяет буквально всё на этой планете. Теперь учёные получили неопровержимые доказательства, что ядро замедляет своё вращение.

Источник изображений: USC

Сразу всех успокоим, катастрофы не произойдёт, но понять происходящее важно. День и ночь могут изменить продолжительность на 1/1000 секунды. В масштабах человеческой цивилизации это не будет ощущаться. Разве что придётся учитывать изменения в тонких физических экспериментах, когда они могут повлиять на результат, например, на квантовом уровне. Такие выводы сделали учёные из Университета Южной Калифорнии (USC), статья которых на днях опубликована в журнале Nature.

«Когда я впервые увидел сейсмограммы, которые намекали на это изменение, я был озадачен, — поделился впечатлениями учёный Джон Видейл (John E. Vidale) из USC. — Но когда мы обнаружили еще два десятка наблюдений, свидетельствующих о той же закономерности, результат был неизбежен. Внутреннее ядро замедлилось впервые за многие десятилетия. Другие учёные недавно приводили аргументы в пользу похожих и отличающихся моделей, но наше последнее исследование даёт наиболее убедительное доказательство».

Внутреннее ядро Земли представляет собой сверхгорячий, сверхплотный шар из железа и никеля, который, как считается, составляет около двух третей размера Луны. Расположенный более чем в 4800 км под нашими ногами объект крайне сложно изучать, хотя полученные в этом процессе данные могли бы много рассказать об истории нашей планеты.

В этом исследовании учёные проанализировали показания 121 повторяющегося землетрясения (происходящих в одном месте и примерно с одинаковой магнитудой), зарегистрированных в период с 1991 по 2023 год вокруг Южных Сандвичевых островов в Южной Атлантике. Также в исследование включены данные нескольких ядерных испытаний. После объединения всех данных стало ясно, что ядро Земли начало отклоняться от своего положения примерно в 2010 году. Это увеличило воздействие на внутреннее ядро гравитационных и магнитных сил, что привело к его замедлению.

«Танец внутреннего ядра может быть даже более живым, чем мы думали до сих пор», — признаются авторы работы. По крайней мере, за этим необходимо продолжить следить. В то же время другие учёные придерживаются иных мнений. Российские исследователи говорят об аномальном ускорении вращения Земли, китайские учёные объявили о почти полной остановке вращения ядра, а третьи вообще обвиняют в замедлении вращения планеты глобальное потепление.

Во вторник 14 мая 2024 года в 19:51 по московскому времени на Солнце достигла пика мощнейшая в текущем 11-летнем цикле вспышка, сила которой по 10-бальной шкале достигла значения X8.7. Вспышку в рентгеновском диапазоне породило крупное пятно AR3664, уже отличившееся в конце прошлой недели. Но в этот раз впечатляющих полярных сияний ждать не стоит — потенциальный коронарной выброс массы ушёл в сторону от Земли.

Источник изображений: NOAA

До того как уйти за западный край Солнца, пятно AR3664 — локальная область переключения линий магнитного поля звезды, испустило три вспышки экстремального уровня: X1.7, X1.3 и колоссальную X8.7. Последняя вспышка привела к сбою коротковолновой связи почти везде на дневной стороне Земли. Не исключено, что пятно AR3664 могло породить и более интенсивные вспышки, но оно ушло за край горизонта и стало недоступно для наблюдений.

В ночь с 10 на 11 мая из-за случившихся днями ранее коронарных выбросов массы в сторону Земли — прицельных облаков солнечной плазмы, ускоряющих друг друга по причине малых интервалов между выбросами, на планете даже в южных районах наблюдались красочные полярные сияния. В интернете полно роликов и фотографий, где полярные сияния видели даже в Краснодарском крае, что случается очень и очень редко. Поскольку Солнце приближается к очередному пику активности, а это может произойти даже раньше обычного — уже нынешней осенью — подобных событий может стать намного больше и они будут ещё ярче.

В начале недели и вчера на Солнце произошли мощнейшие за последний год вспышки, которые сопровождались выбросами коронарной массы звезды. По нашей планете одновременно ударила очередь из пяти выбросов солнечной плазмы и возникшая вчера поздно вечером рентгеновская вспышка. «Спутники Starlink под ударом, но пока держатся», — написал в сети Х Илон Маск. Также под ударом оказались энергетические сети на земле.

Солнце 10 мая 2024 года через ультрафиолетовые фильтры. Источник изображения: NOAA

Солнце продвигается к очередному пику своей 11-летней активности, который в этот раз может произойти раньше — не к середине 2025 года, а уже осенью 2024 года. Этот период характеризуется частым появлением пятен на Солнце, которые провоцируют сильнейшие вспышки в рентгеновском диапазоне, а также могут сопровождаться выбросами коронарной массы — облака плазмы вещества звезды.

Каждое из этих явлений по-своему влияет на магнитосферу нашей планеты, вызывая в общем случае перебои коротковолновой радиосвязи, наведение постоянного тока в линиях электропередач и в протяжённых металлических конструкциях — трубопроводах и железнодорожных рельсах. В качестве утешения человечеству остаётся наблюдать красочные полярные сияния, которые по мере увеличения активности Солнца смещаются всё дальше и дальше к южным районам Земли.

Полярное сияние в небе 10 мая 2024 года в штате Мичиган. Источник изображения: Adam Gumbrecht

Ночью 11 мая магнитная буря на Земле достигла экстремального уровня мощности G5, что обещает стать самым серьёзным событием такого рода с октября 2003 года. Тогда это привело к перебоям в подаче электроэнергии в Швеции и повреждению трансформаторов в Южной Африке, поясняют в Bloomberg. Возможно, в этот раз тоже произойдут сбои. Пока же Илон Маск в социальной сети X (бывшая Twitter) посетовал, что спутники интернет-связи Starlink находятся под давлением, хотя пока держатся. Магнитная буря очевидным образом может нарушить связь с ними и вызвать сбои в системах ориентирования.

Также велика опасность, что раздувшаяся под воздействием магнитных возмущений ионосфера будет сильнее тормозить спутники на низкой орбите, что приведёт к их сходам с орбиты и падением на Землю. В прошлом такое уже случалось как раз со спутниками сети Starlink.

По данным Института прикладной геофизики РФ (ИПГ), уровень бури достиг показателя G5 в два подряд трехчасовых периода с 00:00 до 06:00 мск. Поскольку в пятницу на Солнце произошли новые вспышки экстремальной интенсивности, магнитная буря на Земле продлиться все выходные и может захватить первые дни новой недели. Но сильнее всего учёных поразила серия последовательных как из пулемёта коронарных выбросов массы, прогнозировать воздействие которых на Землю тяжело вследствие их плотного взаимодействия друг с другом. Такое явление встречается очень редко и поэтому плохо изучено.

Методы супрамолекулярной химии позволяют создавать причудливые молекулярные связи из сложных молекул. Только настройка реакций для синтеза сложна и непредсказуема. Однако в случае удачи можно добиться невероятного результата, который, например, получила группа химиков из Великобритании и Китая, создавшая первую в своём роде молекулу для эффективного поглощения парниковых газов и не только.

Источник изображения: ИИ-генерация Кандинский 3.0/3DNews

Свою молекулу учёные из Университета Хериот-Ватт в Эдинбурге назвали «клеткой из клеток». Это своего рода каркас из каркаса, сборка которого происходит сама собой в ходе серии последовательных химических реакций. Сначала собираются молекулы, по виду напоминающие призмы, а затем эти «призмы» собираются в тетраэдры. Получается глубоко пористый материал, молекулы которого способны организовывать устойчивые связи с молекулами углекислого газа и, в принципе, с другими летучими органическими соединениями.

Например, новый материал показал способность абсорбировать «запах» синтетики от новых вещей, что предотвратит появление не всем приятных запахов от нового салона автомобиля или телевизора. Но больше всего учёных поразила способность синтезированной молекулы поглощать гексафторид серы (SF₆). Этого парникового газа сравнительно мало в атмосфере, но он способен накапливаться где угодно и сохраняться там свыше 3 тыс. лет. За 100 лет, например, парниковый эффект от SF₆ будет в 23 500 раз сильнее, чем от выбросов CO₂.

Источник изображения: Nature Synthesis

«Это захватывающее открытие, — поясняют учёные, — потому что нам нужны новые пористые материалы, которые помогут решить самые большие проблемы общества, такие как улавливание и хранение парниковых газов».

Синтезированная молекула, что важно, не боится влаги, что позволит новому материалу абсорбировать парниковые газы непосредственно из промышленных выбросов, часто представляющих собой водяной пар или стоки. Открытое вещество хорошо показало себя в лаборатории, но когда оно выйдет на простор коммерческого использования — это отдельный и не до конца понятный вопрос, а полный текст статьи в журнале Nature Synthesis можно найти по ссылке.

Космическая обсерватория «Джеймс Уэбб» снова продемонстрировала свои удивительные возможности, предоставив учёным данные для составления карты погоды далёкой экзопланеты. И это не абстрактные знания. Это и другие подобные наблюдения помогут нам улучшить климатические модели Земли, а нам ведь на ней ещё жить, да жить.

Художественное представление горячего юпитера у звезды. Источник изображения: NASA

Экзопланета WASP-43b — горячий юпитер массой 1,78 от нашего Юпитера — уже не раз привлекала к себе внимание астрономов. Очень уж удачно она расположена у своей звезды, что делает экзопланету WASP-43b идеальным объектом для изучения: она обращается вокруг звезды за 19,5 ч и расположена не так уж далеко от нас. Ранее наблюдения WASP-43b с помощью телескопов «Хаббл» и «Спитцер» позволили заподозрить на ней наличие облаков. Появление «Уэбба» не могло пройти мимо поклонников WASP-43b, и они провели суточное наблюдение за ней, фиксируя показания в среднем инфракрасном диапазоне каждые 10 секунд.

На основании полученных данных и климатических моделей, подобных климатическим моделям Земли, был сделан вывод о наличии на ночной стороне экзопланеты сильной облачности. Надо заметить, WASP-43b находится на удалении всего 2 млн км от своей звезды, которая хоть и слабее Солнца, но достаточно горяча и массивна, чтобы удерживать экзопланету в состоянии приливного захвата. Иначе говоря, WASP-43b постоянно обращена к своему светилу одной стороной.

Яркость объекта на ночной стороне имеет больший провал, чем показывает моделирование

Согласно моделированию, ночная сторона экзопланеты должна была быть горячее, тогда как измерения этого не выявили. Подобное несоответствие с большой долей вероятности можно объяснить плотной облачностью, которая не позволяет экзопланете нагреваться с ночной стороны. Вещество в атмосфере WASP-43b — это силикаты и оксиды, поднятые вверх с разогретой до 1250 °C дневной стороны. На ночной стороне температура составляет 600 °C.

В атмосфере экзопланеты «Уэбб» обнаружил водяной пар и совсем не нашёл метана, который там должен формироваться в таких условиях. По этим данным учёные заключили, что на WASP-43b сильные ветра, достигающие на экваторе скорости 8000 км/ч. За счёт быстрого перемещения масс на ночной стороне не успевают проходить химические процессы и атмосфера экзопланеты в целом однородна. На освещённой стороне, похоже, всегда ясно.

В конце 2023 года учёные из Массачусетского технологического института (MIT) буквально огорошили научный мир, открыв явление испарения воды без нагрева. Бесчисленные века человечество видело туманы, облака, дымку и прочее, что позже учёные связали с процессами испарения при нагреве воды. Но оказалось, что при испарении важна не только температура, но и сам свет (фотоны), который способен испарять воду и даже эффективнее, чем нагрев. И это оказалось важным.

Источник изображения: Bryce Vickmark/MIT

На днях в журнале PNAS вышла статья исследователей из MIT, которые продолжили эксперименты с «фотомолекулярным эффектом», как они назвали открытое явление. Учёные провели 14 опытов, доказывающих и проясняющих ряд моментов воздействия света на воду, в ходе которого молекулы воды отрывались от её поверхности и превращались в пар. Например, ещё в прошлом году было замечено, что наиболее сильное воздействие на эти процессы — на отрыв кластеров молекул воды от её жидкой поверхности — оказывал зелёный свет. В новых опытах учёные изменяли наклон освещения и поляризацию света.

Исследования показали, что сильнее всего испарение шло при освещении под углом 45°. Поляризация также оказывала влияние на интенсивность испарения, но этот момент ещё предстоит уточнить. Самое забавное, что учёные пока не понимают до конца, как объяснить данное явление, при котором зелёный свет под углом 45° начинает интенсивно поглощаться водой в состоянии пара и приводить к ощутимому эффекту испарения жидкой воды.

Лабораторные установки исключали всякую передачу тепла пару или воде, обеспечивая освещение светодиодами. Тем не менее, испарение при освещении воды светом начиналось и продолжалось, пока был свет. В темноте явление отсутствовало.

Собственно говоря, климатологи давно ломали копья в спорах о степени поглощения света облачной массой Земли и о влиянии всего этого на климат планеты. Данные были противоречивы и демонстрировали заметные расхождения между наблюдениями и моделями. С открытием фотомолекулярного эффекта всё может встать на свои места. Модели обретут недостающие контуры и будут соответствовать наблюдениям, а понимать эти процессы не просто важно, а принципиально необходимо, ведь на этом строится климатическая повестка со всеми вытекающими.

Наконец, открытие испарения без нагрева — это путь к новым и эффективным опреснителям и технологическим процессам сушки при производстве всего: от продуктов до древесины, бумаги и даже электродов литиевых аккумуляторов. Учёные, кстати, уже начали получать запросы на разработку фотомолекулярных сушилок от тех или иных представителей промышленности. Так что дело может быстро набрать ход.

Европейское космическое агентство (ЕКА) сообщило, что 13 апреля 2029 года астероид Апофис (Apophis) размером 375 метров окажется ближе к Земле, чем телекоммуникационные спутники на геостационарной орбите — на расстоянии менее 32 тыс. километров. Он будет виден в ночном небе невооружённым глазом из большей части Европы, Африки и Азии. Столкновения с планетой пока что не предвидится.

Источник изображений: Европейское космическое агентство

Апофис был открыт 19 июня 2004 года астрономами Национальной обсерватории Китт-Пик в США. Вскоре он был объявлен одним из самых потенциально опасных известных человечеству астероидов. Первоначальные расчёты прогнозировали столкновение астероида с Землёй в 2029, 2036 или 2068 годах, поэтому его назвали именем египетского бога хаоса и разрушения. Вероятность столкновения в 2029 году оценивалась в 2,7 %, вследствие чего Апофис достиг самого высокого за всю историю рейтинга по «Туринской шкале» — методу, используемому для оценки угрозы, которую астероид представляет для Земли. Используя дополнительные наблюдения за астероидом, астрономы смогли исключить риск столкновения в 2029 или 2036 году, однако вероятность столкновения в 2068 году была опровергнута сравнительно недавно.

Прохождение Апофис в гравитационном поле Земли в апреле 2029 года должно значительно изменить его орбиту. Именно это послужило основанием для опасений в возможном столкновении астероида с нашей планетой. Однако радиолокационные наблюдения, проведённые NASA в марте 2021 года, позволили астрономам окончательно исключить любую вероятность такого события как минимум в ближайшие 100 лет. Апофис был исключён из «Списка рисков», составленного Управлением планетарной защиты Европейского космического агентства (ЕКА) 26 марта 2021 года.

Приближение Апофис к Земле в 2029 году станет самым близким прохождением астероида такого размера мимо нашей планеты, что представляет уникальную возможность для научных исследований. Во время сближения на астероид будет существенно влиять притяжение Земли. Гравитационные приливные силы могут вызвать деформацию небесного тела, провоцируя землетрясения и оползни, и, возможно, изменят скорость и направление вращения астероида.

Апофис в настоящее время входит в группу астероидов Atens, вращающихся вокруг Солнца и пересекающих орбиту Земли. Встреча с Землёй увеличит высоту орбиты астероида, вследствие чего с апреля 2029 года он станет членом группы Apollo — семейства астероидов, которые также пересекают орбиту Земли, но вращаются вокруг Солнца по орбитам более высоким, чем Земля.

Сейчас ЕКА рассматривает несколько вариантов космических миссий для исследования астероида Апофис. Миссия Rapid Apophis for Security and Safety (RAMSES) сможет повторно использовать технологии и опыт миссии ESA Hera, что сведёт к минимуму время и стоимость её разработки. RAMSES развернёт на орбите вокруг астероида два небольших спутника с усовершенствованным набором научных инструментов. Другой вариант, рассматриваемый ЕКА, — менее масштабная миссия Satis, также предусматривающая запуск на орбиту Апофис микроспутника.

NASA перепрофилирует свою существующую миссию OSIRIS-Rex, которая собирала образцы с астероида Bennu. Экспедиция, которая получит новое название OSIRIS-APEX, прибудет на Апофис уже после его сближения с Землёй. OSIRIS-APEX приблизится к поверхности астероида и направит на него выхлоп своих двигателей, чтобы «поднять» верхний слой космической пыли с поверхности Апофис и дать учёным возможность проанализировать её состав.

Поскольку OSIRIS-APEX немного «опоздает» с изучением Апофис, важно будет объединить полученные результаты с наблюдениями миссии ЕКА, что даст полную картину «жизни» астероида во время расхождения с Землёй. Хотя Апофис не представляет опасности для Земли, подготовка космического корабля для перехвата Апофис является хорошей практикой для консультативной группы планетарной обороны ЕКА (SMPAG), которая служит форумом для мировых космических агентств и координирует их совместные действия.

Возможность запуска других исследовательских миссий к Апофис в настоящее время рассматривается космическими агентствами других стран. Мировое сообщество исследователей астероида соберётся 22–24 апреля 2024 года на семинар «Апофис: научные возможности для планетарной защиты», который пройдёт на площадке ЕКА ESTEC в Нидерландах.

Исследователи из Университета Нотр-Дам (University of Notre Dame) создали эффективное покрытие для обычных оконных стёкол. Оно блокирует инфракрасный и ультрафиолетовый свет и полностью пропускает видимое излучение. С таким фильтром на окне в комнате будет светло и прохладно, что важно для стран с жарким климатом, где охлаждение помещений требует огромных расходов энергии. Удивительно, но в создании фильтра помог ИИ и квантовые расчёты.

Источник изображения: University of Notre Dame

По словам учёных, они создали первый в отрасли широкоугольный спектральный фильтр. Благодаря этому достигается полосовая селективность, что позволило сохранить максимум света в оптическом диапазоне, и вырезать из него ультрафиолетовый и несущий тепло инфракрасный свет в ближнем диапазоне этих волн. Более того, впервые в отрасли создана плёнка, которая одинаково хорошо пропускает и фильтрует свет вне зависимости от угла падения солнечных лучей. Иными словами: утром, днём и вечером.

Базовый поиск необходимых оптических материалов осуществлялся с помощью интерактивного машинного обучения и с использованием квантового компьютера. В частности, использовался так называемый квантовый отжиг или нахождение оптимальных значений для набора из множества параметров.

Квантовые алгоритмы и ИИ сузили выбор базовых материалов с необходимыми оптическими селективными характеристиками до кремнезёма, оксида алюминия и титана. Для отражения инфракрасного излучения поверх всех трёх плёнок на стекле добавили кремниевый полимер, который также повысил прочность покрытия. Эксперименты показали, что предложенная плёнка при сохранении прозрачности снижает температуру в помещении на 5,4–7,2 °C. Охлаждающий эффект пленки сохранялся независимо от угла пропускания света снаружи.

Источник изображения: Cell Reports Physical Science

Для стран с жарким климатом, подчёркивают исследователи, предложенный оконный фильтр может снизить годовой расход энергии на охлаждение примерно на 97,5 МДж/м². Для дома средней площади в США это может вылиться в экономию до трети потребляемой в год электрической энергии, о чём исследователи подробно рассказали в статье в журнале Cell Reports Physical Science.

Многие климатологи считают, что глобальное потепление наступает быстрее прогнозов. Для его сдерживания годятся любые доступные средства, но арсенал не так уж богат. Поэтому необходимо расширять спектр инструментов для воздействия на климат, раз уж человечество не может в короткие сроки отказаться от грязной ископаемой энергетики. Одним из таких перспективных инструментов по сдерживанию нагрева Земли может стать осветление морских облаков.

Концепция корабля для осветления облаков. Источник изображения: Interesting engineering

Нетрудно понять, что чем больше соли в облаках, тем сильнее отражается от них солнечный свет. Соль находится в избытке в земных океанах. Если запустить по ним специальные установки по разбрызгиванию морской воды в небо, то можно рассчитывать на увеличение солёность низких облаков. Теоретически всё должно работать, но на практике остаётся множество вопросов: от глобальных — как это повлияет на климат в отдельно взятых частях света, до сугубо технических — это оптимальный размер капли, концентрация соли, сила распыления и другое. Наконец, распыляющие установки должны работать максимально эффективно и желательно на возобновляемых источниках энергии.

Предлагающие метод осветления морских облаков учёные не призывают немедленно внедрять эту технологию, но считают важным подготовиться к такому шагу, если вдруг он будет признан насущным и неотложным. Власти США и ЕС, кстати, также рекомендуют направить усилия исследователей на геоинженерные методы решения проблемы глобального потепления, но и они призывают относиться к ним с осторожностью.

Установка для экспериментального распыления солёных аэрозолей. Источник изображения: www.nytimes.com

Недавно группа исследователей из США под руководством учёных из Университета Вашингтона впервые испытала технологию осветления морских облаков на практике. Это произошло в заливе Сан-Франциско на палубе авианосца Hornet, давно превращённого в музей на воде. Специальная установка распыляла солёный аэрозоль, а система датчиков дальше по палубе собирала информацию о поведении и состоянии аэрозольного шлейфа. Полученный набор данных будет подвергнут анализу, чтобы вычислить наиболее оптимальные режимы распыления соленой воды.

«Цель программы ОМО — понять, возможно ли вообще предсказуемо и надёжно осветлить низкие морские облака, и если да, то как это в разных регионах земного шара повлияет на температуру, осадки и климат как в глобальном, так и в локальном масштабе, а также [оценить влияние] на любые другие возможные побочные эффекты, — заявили участники проекта. — Как учёные-атмосферники, мы считаем критически важным, чтобы у общества были ответы на эти вопросы, прежде чем принимать какие-либо решения о том, действительно ли использовать осветление морских облаков в попытке снизить климатические риски».

Накануне в журнале Nature вышла статья, в которой геофизик Дункан Агню (Duncan Agnew) из Института океанографии Скриппса в Ла-Хойе, Калифорния, доказал влияние глобального потепления на скорость вращения Земли. Расчёты учёного показали, что отток талых вод с полюса к экватору замедлил и будет дальше замедлять скорость вращения нашей планеты. Но есть и хорошие новости. Они касаются регулярной коррекции времени, которая ведёт к сбою в работе программ.

Источник изображения: ИИ-генерация Кандинский 3.0/3DNews

Согласно данным со спутников, на экватор Земли перетекло достаточно воды с тающих полярных льдов, чтобы форма планеты стала более сплюснутой и менее шарообразной. Лучшая аналогия для этого явления — это выполнение такого элемента в фигурном катании, как центровка, когда спортсмен может замедлять скорость вращения вытягивая руки в стороны и ускорять его прижимая руки к бокам. Так и увеличение объёма планеты в районе экватора замедляет скорость её вращения и фактически делает сутки длиннее.

«Растаяло достаточно льда, чтобы уровень моря поднялся настолько, что мы действительно можем видеть, как это повлияло на скорость вращения Земли», — утверждает Дункан Агню.

Важно отметить, что в масштабе миллиардов и миллионов лет скорость вращения Земли снижалась. К этому подталкивало гравитационное влияние Луны на океаны, что создавало эффект торможения. Например, анализ геологических отложений показывает, что 1,4 млрд лет назад сутки на Земле длились 19 часов.

С появлением атомных часов в 60-е годы прошлого века учёные стали замечать, что скорость вращения Земли увеличивается. Поскольку начались космические полёты, радары, навигация, компьютеры и разная электроника, изменение скорости планеты пришлось как-то соотносить со всемирным координированным временем, базирующимся на атомных часах. С 1972 года для этого была введена високосная секунда, которая позволяла уравнять измеряемое время и реальное суточное вращение Земли. Всё было хорошо до распространения компьютеров и программ, для которых дополнительная секунда стала неимоверной головной болью. Её невозможно было учесть — она вводилась командным методом уполномоченными организациями.

Но настоящий хаос мог наступить при введении отрицательной секунды, которая ни разу не объявлялась. Ожидалось, что её могут использовать в 2026 году. Дело в том, что ядро Земли жидкое и примерно с 70-х годов перемещение потоков в ядре планеты начало ускорять вращение Земли. Это проявилось в том, что високосную секунду с определённого момента стали добавлять реже. Наконец, в 2026 году Земля могла обогнать суточные показания атомных часов, и одну секунду пришлось бы вычесть из всемирного времени.

Работа Дункана Агню показала, что благодаря таянию полярных льдов скорость Земли снизилась настолько, что теперь вычитание одной секунды из всемирного времени можно отложить на три года — до 2029 года и, в целом, их придётся вводить реже. Для метрологов это бальзам на душу, потому что никто не понимает, во что бы вылилась такая коррекция времени. Для самого учёного это повод лишний раз на примерах показать, что деятельность человека напрямую и очень сильно влияет на нашу планету.

Группировки спутников связи, подобные сети Starlink, кроме очевидных проблем для астрономических наблюдений и замусоривания орбиты могут нести также другие пока неведомые опасности. Как считает американский физик и кандидат наук из Университета Исландии Сьерра Солтер-Хант (Sierra Solter-Hunt), металлические частички от сгорающих в атмосфере спутников в перспективе могут оказать катастрофическое влияние на магнитное поле Земли с массой неприятных последствий.

Источник изображения: ИИ-генерация Кандинский 3.0/3DNews

Ежедневно в атмосфере планеты испаряется около 50 т камней из космического пространства. После себя они оставляют 450 кг ионизированной пыли (из-за взаимодействия с ионизированными газами в воздухе). Это загрязнение в основном представлено минеральными веществами, тогда как один спутник Starlink второго поколения — это 800 кг фактически чистого металла. При сгорании спутника в атмосфере распыляются токопроводящие металлы и их оксиды. Токопроводящая пыль потенциальна способна создать условия для пробоя и просто повлиять на магнитное поле Земли вплоть до его разрушения в самом критическом случае.

Работа Сьерры Солтер-Хант посвящена исследованию подобной пыли, которую она называет плазменной. Написанная ею работа пока не прошла рецензирование и доступна лишь на сайте arХiv в виде препринта. Познакомившиеся с ней учёные считают выводы коллеги преувеличенными, хотя также признают необходимость дискуссии по этому вопросу.

Очевидно, что в случае развёртывания полномасштабной группировки Starlink из 42 тыс. спутников (не говоря о других) на Землю каждые сутки будут падать десятки аппаратов. Количество металлической мелкодисперсной пыли в атмосфере начнёт расти впечатляющими темпами. Объём токопроводящей взвеси в атмосфере может быстро составить конкуренцию радиационным поясам вокруг Земли. Особенно учёная опасается потери стабильности озоновым слоем, который защищает жизнь на Земле от ультрафиолетового излучения Солнца. Ранее, кстати, в рецензируемых журналах уже были опубликованы работы по разрушающему влиянию на озоновый слой процесса сгорания алюминия со спутников в атмосфере.

Угроза, стоит отметить, совсем не призрачная. В прошлом году NASA провело исследование стратосферы и верхних слоёв атмосферы, которое показало присутствие там свыше 20 металлов и минералов, которые не встречаются в метеоритах. Они занесены туда падающими и сгорающими спутниками. Это может напрямую повлиять на климат планеты, например, понизив инсоляцию или ускорив образование осадков. Этот вопрос явно нельзя спускать на тормозах и, по крайней мере, это надо обсуждать уже сейчас.

Астероид Апофис (Apophis, номер 99942), представляющий потенциальную угрозу жизни на Земле, в 2021 году был на ближайшие 100 лет исключён из списка угроз из космоса. Тщательное изучение объекта в течение почти 20 лет с момента обнаружения позволило максимально точно рассчитать его орбиту, которая даже с учётом погрешностей не пересекалась с Землёй. Но совсем угроза не исчезла. Столкновение с другим астероидом способно сбить Апофис с безопасной траектории.

Источник изображения: ИИ-генерация Кандинский 3.0/3DNews

Миссия NASA DART по ударному изменению траектории астероидов с помощью зондов-камикадзе наглядно показала, что астероид способен менять траекторию при столкновении с другим небесным телом. Даже таким небольшим, как 570-кг зонд DART. Если в 340-метровый Апофис массой 61 млн тонн влетит объект подобной ему массы, их траектории, очевидно, изменятся очень и очень сильно.

Под впечатлением миссии DART группа астрономов решила изучить вероятность столкновения с Апофисом любого из других известных астероидов в пространстве его пролёта. В эту область попадает свыше 1,3 млн известных астероидов. Все эти объекты были внесены в модель и изучены с учётом всех погрешностей на предмет вероятного столкновения с Апофисом.

Радарные изображения Апофиса при пролёте рядом с Землёй в 2021 году. Источник изображения: NASA/JPL-Caltech and NSF/AUI/GBO

«Учитывая, насколько близко Апофис пройдет мимо Земли, существует возможный риск того, что отклонение от его текущей траектории может привести Апофис к столкновению с нами, — поясняют авторы работы, опубликованной в журнале Planetary Science. — Гипотетически, столкновение другого астероида с Апофисом может вызвать такое отклонение, что побудило нас изучить этот сценарий, каким бы маловероятным он ни был».

Расчёты показали, что астероиду Апофис никакие столкновения не угрожают, а значит, его орбита останется в рамках индивидуальных для него расчётов и будет неопасна для Земли. Остаётся угроза со стороны ещё неоткрытых астероидов. Но с этим человечество ничего поделать не может. Остаётся только готовиться по мере сил и создавать новые слои планетарной защиты.

В ответ на растущую угрозу природных катастроф учёные с поддержкой Европейского космического агентства (ESA) разработали «цифрового двойника» Земли — инновационную модель для моделирования природных бедствий. Этот проект позволит лучше понять и предотвратить реальные риски, связанные с изменением климата, благодаря моделированию различных климатических условий и их последствий для нашей планеты.

Источник изображения: geralt / Pixabay

Земля не смогла бы выжить без воды, которая занимает 71 % всей её поверхности, а океаны составляют примерно 97 % этой цифры. Круговорот воды в природе является крайне сложным процессом из-за непрерывно меняющегося климата, на который оказывает влияние и человек. Поэтому прогнозирование стихийных бедствий, таких как наводнения, оползни и засухи, требует создания и анализа моделей, содержащих как можно больше данных с высоким разрешением, охватывающих каждый сантиметр планеты, от самых высоких горных вершин до водных глубин.

Проект создания «цифрового двойника» Земли направлен на то, чтобы предоставить учёным инструмент, с помощью которого можно вводить в модель новые данные и симулировать сценарии природных катастроф в различных условиях по всему миру. Это позволит наблюдать за потенциальными рисками, которые могут возникнуть во время оползней или других бедствий, как если бы они происходили в реальном времени, что, в свою очередь, поможет лучше подготовиться к возможным разрушительным событиям в будущем.

Разработка такой модели требует огромных усилий от учёных, которые используют данные, полученные со спутников, включая измерения влажности почвы, осадков, глубины снега, испарения и течения рек, собранные в определённые промежутки времени. Эти данные позволяют создать подробную картину динамики этих переменных на планете. Модель, содержащая данные с высоким разрешением, может служить интерактивным инструментом для учёных.

«Моделирование Земли с высоким разрешением очень сложно, поэтому идея состоит в том, чтобы сначала сосредоточиться на конкретной цели, — сообщил Лука Брокка (Luca Brocca) из Национального исследовательского совета (CNR) Италии, являющийся ведущим автором исследования. — Именно эта идея лежит в основе разработанного нами проекта — цифровые двойники для изучения земного водного цикла в Средиземноморском бассейне. Наша цель — создать систему, которая позволит неспециалистам, в том числе лицам, принимающим решения, и гражданам проводить интерактивное моделирование».

На первом этапе были смоделированы территории вокруг реки По в Северной Италии и другие части Средиземноморского бассейна. «Мы должны начать с того, что нам хорошо известно, — добавил Брокка. — Долина реки По очень сложная: у нас есть Альпы, есть снег, который трудно моделировать, особенно на неровном и сложном рельефе, как горы. Затем есть долина со всеми видами человеческой деятельности — промышленностью, ирригацией. Затем у нас есть река и экстремальные события — наводнения, засуха. А затем мы переместились в Средиземноморье, которое является хорошим местом для изучения экстремальных явлений, связанных как с избытком, так и с недостатком воды».

Усилия учёных сфокусированы на анализе крупных регионов с целью последующего расширения исследований на более локальные области. Планируется расширение модели на другие регионы Европы и сотрудничество с учёными других континентов. Отмечается, что сложность разработанных алгоритмов требует их доработки по мере поступления значительных объёмов данных. Кроме того, по словам учёных, необходимо проводить больше наземных наблюдений, чтобы продолжать проверять данные, полученные со спутников.

График, показывающий устойчивый рост средней температуры по планете с 1880 года (источник изображения: NASA)

Для повышения точности и надёжности «цифрового двойника» Земли проект предусматривает внедрение искусственного интеллекта (ИИ). Использование ИИ позволит минимизировать ошибки, возникающие вследствие атмосферных колебаний в момент получения спутниковых данных. Предполагается, что ИИ, эффективно обученный на соответствующих данных, сможет работать как дополнительный инструмент анализа, уточняя модели в режиме реального времени.

Это будет не только способствовать повышению точности прогнозов, но и оптимизировать время, требуемое для аналитической обработки данных, тем самым освобождая ресурсы для решения других критически важных задач в области климатических исследований. Примеры применения ИИ в области прогнозирования погодных условий и предсказания лесных пожаров уже демонстрируют значительные преимущества данного подхода, подтверждая его эффективность и перспективность для реализации проекта «цифрового двойника» Земли.