Перед Новым годом принято подводить итоги года прошедшего. В своей колонке я представляю всеобщему вниманию десятку научных прорывов 2012 года. Отрадно, что один из этих прорывов сделан отечественными учеными. Итак, поехали!

Открыта частица, похожая на бозон Хиггса

В июне физики, работающие на большом адронном коллайдере, завершили свои полувековые поиски, объявив об открытии бозона Хиггса. Эта долгожданная частица придает массу всем остальным элементарным частицам, таким, как протоны и электроны, и она стала последним элементом Стандартной модели — современной теории строения и взаимодействий всех известных элементарных частиц и сил. Пока ученые БАКа осторожничают, называя найденную частицу "чем-то похожим на бозон Хиггса", и хотят провести дополнительные исследования и анализы с целью получения дополнительных данных. Однако эту находку уже широко приветствуют, называя самым важным открытием фундаментальной физики за многие годы. Но на этом история не заканчивается. Ученые надеются, что открытие бозона Хиггса также поможет им впервые взглянуть на физику за пределами Стандартной модели, в которой налицо масса проблем и несоответствий, нуждающихся в исправлении. Но частица эта пока упорствует, демонстрируя свою полную нормальность и почти не отклоняясь от того, что прогнозируется в соответствии со Стандартной моделью. В будущем году БАК закроют на ремонт и модернизацию, а в 2015 году он снова займется исследованием субатомной вселенной, имея повышенную шкалу энергии. Будем надеяться, что он откроет нам еще более интересные явления. На снимке: данные эксперимента, который помог открыть бозон Хиггса. Желтые и зеленые линии — это сигналы характеристик, указывающих на распад частицы.

Марсоход Curiosity высаживается на Красной планете

Миллионы людей 6 августа допоздна не ложились спать или встали пораньше, чтобы стать свидетелями напряженной и в итоге успешной посадки новейшего и крупнейшего на сегодня марсохода НАСА Curiosity. Волнение в предшествовавшие этому событию дни достигло наивысшей точки, потому что процесс снижения включал полностью автоматизированные "семь минут ужаса", когда "небесный кран" совершил ранее не применявшийся и на первый взгляд совершенно безумный маневр, чтобы благополучно доставить исследовательский аппарат на поверхность Марса. Когда объявили о посадке, инженеры из центра управления начали смеяться, аплодировать, а кое-кто — даже смахивать слезы. Все эти моменты спуска можно пережить заново, если посмотреть захватывающие видеофильмы, сделанные НАСА и профессионалами монтажа на основе данных, переданных с Curiosity. С того момента марсоход не устает поражать публику своими открытиями, посылая на Землю ошеломляющую информацию о горных породах, поверхностных отложениях и атмосфере Марса. Но что самое важное, он шлет назад все новые и новые снимки, виртуально перенося нас, земных обитателей, на Красную планету. Вездеход продолжит свой путь длиною в два с половиной года вверх по склонам горы Шарпа, ища органические соединения и признаки жизни на Марсе, как прошлой, так и настоящей. Вся эта миссия на сегодня настолько успешна, что руководство НАСА недавно объявило о создании нового вездехода, построенного из оставшихся деталей Curiosity. Его отправят на Марс в 2020 году (наши читатели полагают, что его следует назвать "Отправьте меня на Титан"). На снимке: Центр управления полетом Curiosity в момент поступления сигнала о посадке марсохода.

Рост редких вариантов

В конце первого десятилетия нового тысячелетия, когда схлынула первая большая волна исследований в области геномики болезней, генетики сделали нелестный для себя вывод: несмотря на наличие множества общих заболеваний и характерных черт, которые явно имеют наследуемые биологические составляющие, ученые могут связать с генами лишь незначительную их часть. Они назвали эту загадку недостающей наследуемостью. Но в то время исследователи проанализировали только самые общие и обычные типы генетических вариантов. В прошлом году стали известны результаты исследований редких генетических вариантов, которые являются слишком необычными, и поэтому не могли быть идентифицированы при помощи прежних приборов. Вывод: подавляющее большинство генетических вариаций у человечества действительно редки, и возникли они за последние несколько тысяч лет по мере увеличения человеческой популяции. На снимке все это представлено визуально. В верхнем ряду показаны генетические варианты, идентифицированные в каждой хромосоме, и относящиеся к периоду до (слева) и после (справа) бума. Внизу показан возраст вариаций. Оказывается, вредные варианты обычно новые, причем настолько, что естественному отбору они еще не подверглись. Это может быть тревожным знаком для здоровья человечества, но здесь есть и положительный момент. Накопление новых генетических вариантов в большом количестве означает, что люди больше, чем прежде, приспособлены к эволюции.

Секвенирование геномов для эмбрионов

В июне ученые из университета города Сиэтла объявили об успешном секвенировании (анализ последовательности) полного генома эмбриона с использованием обрывков ДНК, циркулирующих в материнской крови. В отличие от прежних методов, этот был абсолютно неинвазивным и не представлял опасности для будущего ребенка. Ученые говорят, что такой тест можно будет проводить в клиниках уже через пять лет. Может, это излишне оптимистичный прогноз, но даже если на это уйдет десять лет, последствия все равно будут колоссальные. В конце концов, генетическая диагностика новорожденных детей уже превратилась в обыденность. Миллионы родителей также в обязательном порядке пожелают просканировать свои зародыши. Благодаря сканированию можно на раннем этапе выявлять смертельно опасные явления, спасать жизни и облегчать боль. Благодаря сканированию можно также выявлять более неопределенные медицинские сигналы, такие, как предрасположенность к болезням или информация о физическом состоянии и о личности. Что будут делать родители с такой информацией? Что они должны делать? Есть ли какой-то предел генетической информации, которую родители хотят знать о своих детях? И в какой мере такой информацией следует делиться с ребенком? На все эти вопросы нет однозначных ответов, и дебаты на эти темы будут идти еще долгие годы. На снимке: 3D УЗИ зародыша в первый трехмесячный срок.

Побит рекорд дальности квантовой телепортации

Летом две группы исследователей, одна из Китая, а вторая из Австрии, побили мировой рекорд, телепортировав по воздуху квантовые частицы на расстояние в 143 километра. Этот маленький трюк предусматривает соединение двух частиц, таких, как фотоны, таким образом, чтобы у них были абсолютно одинаковые свойства. Используя третью частицу, характеристики одного из таких фотонов можно передавать на значительное расстояние, создавая удаленную копию. Теперь ученые считают, что когда-нибудь они сумеют телепортировать частицы на спутник, находящийся в космосе, а затем испустить их обратно на Землю в любую точку. Такая технология позволит шпионам передавать туда-сюда не поддающиеся расшифровке коды, а в один прекрасный день может стать основой квантового интернета. Китай планирует протестировать такую возможность при помощи специального спутника квантовой информации, который должен быть запущен в 2016 году. Другие страны также торопятся в своих исследованиях, чтобы не слишком отстать в разработке столь важной технологии. На снимке: Лазерный луч выстраивает в линию отправителя и получателя с целью квантовой телепортации. Эксперимент проводится на острове Тенерифе в Испании.

Новый химический код жизни

Последние три миллиарда лет жизнь на Земле основывается на двух молекулах, хранящих информацию. Это ДНК и РНК. Теперь появилась и третья — КНК (ксенонуклеиновая кислота). Это полимер, синтезированный молекулярными биологами Витором Пиньейро (Vitor Pinheiro) и Филиппом Холлигером (Philipp Holliger) из британского Совета по исследованиям в области медицины. Подобно ДНК, КНК способна хранить генетическую информацию, а затем эволюционировать путем естественного отбора. В отличие от ДНК, ею можно аккуратно манипулировать. Сейчас исследователи надеются, что КНК можно будет использовать в медицинских и промышленных целях. Также она станет полезным инструментом для ученых, изучающих происхождение жизни. И хотя КНК и человеческое понимание пока слишком примитивны для того, чтобы синтезировать форму жизни, фундаментально отличающуюся от любой, известной нам, сейчас это уже можно представить. На снимке: Молекула КНК.

Компания SpaceX отправляет космический корабль к МКС

Это был очень хороший год для корпорации Space Exploration Technologies, более известной как SpaceX. После успешного запуска и вывода на орбиту космического корабля Dragon в 2010 году (это был первый запуск, осуществленный частной компанией) SpaceX в 2012 году отпраздновала еще больший успех. В мае она впервые доставила Dragon на Международную космическую станцию. В ходе второго пуска в октябре, который прошел в основном успешно, SpaceX доставила груз для орбитальной лаборатории, доказав, что способна привозить грузы, а возможно, и американских астронавтов на МКС. Пока неизвестно, что это сулит в долгосрочной перспективе, однако такие достижения закрепили за SpaceX репутацию самой успешной компании в бурно развивающемся частном космическом секторе. Это хорошая новость для НАСА, чьи специалисты скоро начнут пользоваться услугами SpaceX для полетов на МКС. Такие схемы стали результатом хорошего коммерческого чутья компании, однако у нее есть куда более долгосрочные и амбициозные цели. Глава SpaceX Элон Маск (Elon Musk) неоднократно заявлял о том, что надеется создать на Марсе человеческую колонию и он уже начал испытания ракет многоразового использования для достижения данной цели. На снимке: Dragon производит стыковку с МКС.

Экзопланета — земной близнец

Каменистая, размером с Землю экзопланета вращается по орбите вокруг Альфы Центавра B, одной из звезд в ближайшей к нам звездной системе. В октябре стало известно, что планета находится всего в 4,4 световых года от Земли. Но поскольку год там длится 3,2 земных дня, планета эта, скорее всего, находится слишком близко к звезде, чтобы там была жизнь в известных нам формах. Группа ученых, используя высокоточный спектрограф, отыскала эту планету, обнаружив ее незначительное гравитационное воздействие на Альфу Центавра B. Ученые подозревают, что в системе Альфы Центавра с тремя солнцами может быть и больше планет. Там, где есть одна каменистая планета, обычно бывают и другие. Но нанести туда визит в ближайшее время не удастся. Хотя Альфа Центавра является пунктом номер один в предполагаемых межзвездных полетах, современные технологии пока недостаточно развиты, чтобы долететь туда. На снимке: Представление художника о планете размером с Землю, которая вращается вокруг Альфы Центавра B. Солнце изображено вверху справа.

Русские ученые добрались до озера Восток

После десяти с лишним лет бурения российские ученые, наконец, достигли озера Восток в Антарктиде, которому 14 миллионов лет и которое скрыто под толщей льда. Восток является самым крупным из трехсот озер, изрезавших южный полярный материк. Россияне пробурили 3,5 километра ледяной толщи и добрались до поверхности озера, сделав это в самом конце сезона, когда можно проводить буровые работы. В октябре был проведен предварительный анализ льда, который примерз к кончику бурильной головки, но микробной жизни в нетронутом подледном оазисе обнаружено не было. Это вызвало разочарование у тех, кто надеялся найти экстремофилов, живущих в ледяной тьме. Но озеро само по себе все же может быть обитаемым, и две группы из США и Великобритании находятся в настоящее время в Антарктиде, готовясь пробурить лед и взять образцы воды из самого озера Восток. На снимке: Пробурив 3,5 километра льда, ученые, наконец, достигли озера Восток в Антарктиде, которое миллионы лет скрывается под ледяной толщей.

Прекращение инвазивных исследований шимпанзе

В течение многих десятилетий инвазивные исследования шимпанзе бросали тень на этичность американской медицины. Ближайший родственник человека явно способен мыслить и чувствовать, как и мы, однако тысячи этих обезьян содержались в неволе и подвергались жестоким процедурам, о которых даже самый холодный и безразличный человек не может думать без содрогания. Даже после того, как все страны мира запретили инвазивные исследования шимпанзе, американские ученые продолжали упорствовать. В конце 2011 года комиссия экспертов, созданная Институтом медицины, где работают ведущие медицинские советники и консультанты, объявила, что инвазивные исследования не только жестоки, но и в основном не нужны. Многочисленные защитники животных приветствовали такое заявление. Но было неясно, прекратит ли эти исследования Национальный институт здоровья, крупнейший спонсор опытов над шимпанзе. В сентябре институт объявил о прекращении опытов над 110 шимпанзе. 475 обезьян остаются в государственных лабораториях, а еще 500 или около того находятся в частной собственности у фармацевтических компаний. Однако заявление Национального института здоровья подало четкий сигнал: медицинские опыты над шимпанзе сегодня уже неприемлемы. Их надо прекращать. На снимке: Шимпанзе Хуан в научном заказнике Chimp Haven.

Источник: журнал Wired magazine

Фото: из открытых источников