«Нобелевка» по экономике, изучение анабиоза, алмазная пыль против глобального потепления

Почему одни страны бедные, а другие богатые

Самой ожидаемой научной новостью нынешней недели было присуждение премии Государственного банка Швеции в области экономики памяти Альфреда Нобеля (вкратце ее называют Нобелевской премией по экономике). Напомним, эту премию Альфред Нобель не учреждал — ее присуждает Шведский госбанк по собственной инициативе, начиная с 1969 года на тех же условиях и по тем же правилам, что и остальные «нобелевки». В 2024 году премию получают один из самых цитируемых экономистов мира Дарон Аджемоглу, бывший главный экономист МВФ Саймон Джонсон (оба — профессора Массачусетского технологического института) и профессор Школы публичной политики имени Харриса Джеймс А. Робинсон. Премию им присудили за «исследования того, как формируются институты и как они влияют на благосостояние стран».

На протяжении многих лет эти ученые исследуют причины экономического неравенства. Богатейшие 20 процентов стран мира сейчас примерно в 30 раз богаче беднейших 20 процентов. Лауреаты-2024 объясняют разрыв различиями в общественных институтах, которые сформировались в этих странах.

По их мнению, общества со слабым верховенством закона и общественными институтами, направленными на эксплуатацию населения, не могут генерировать рост экономики и изменений к лучшему. А базируют они свои исследования… на эпохе колонизации!

Когда европейцы колонизировали земной шар, радикально изменялись институты в тех обществах, куда они приходили. Происходило это в зависимости от того, как именно строилась колонизация. В одних местах целью европейцев была исключительно эксплуатация коренного населения и извлечение ресурсов. Сами колонизаторы там старались не селиться, и все, что делали, — «выкачивали» ресурсы и рабочую силу с новых территорий. Пример тому — Африка. В других локациях колонизаторы селились сами, становились рабочими мигрантами — и по мере развития общества формировали инклюзивные политические и экономические системы для долгосрочной выгоды. Такова, к примеру, Австралия.

Сами лауреаты приводят в пример город Ногалес на границе между США и Мексикой. Он разделен пополам: на севере — американская территория, на юге — мексиканская. Жители северной части Ногалеса относительно обеспечены, здесь выше продолжительность жизни, а подавляющее большинство детей получает аттестат о среднем образовании. Защищены права собственности, а свободные выборы дают жителям возможность сменить надоевшего мэра. На юге жители Ногалеса в среднем значительно беднее. Организованная преступность контролирует бизнес, а коррумпированные политики живут в парадигме несменяемости. В чем разница? Только лишь в том, что северяне живут в политической системе США, а южане — в политической системе Мексики.

Лауреаты показали, что одним из объяснений различий в благосостоянии стран являются общественные институты, введенные во время колонизации. Аджемоглу, Джонсон и Робинсон раскрыли четкую цепочку причинно-следственных связей. По их мнению, институты, созданные для эксплуатации масс, плохи для долгосрочного роста, в то время как те, которые устанавливают фундаментальные экономические свободы и верховенство закона, хороши для него. Политические и экономические институты, как правило, очень долговечны. Даже если экстрактивные экономические системы обеспечивают краткосрочные выгоды для правящей элиты, введение более инклюзивных институтов, меньшего изъятия и верховенства закона создаст долгосрочные выгоды для всех.

Как научить человека впадать в спячку

Космический полет в отдаленную звездную систему. Экипаж выводит корабль на нужную орбиту, задает направление и дисциплинированно укладывается в гибернацию, чтобы свежими и отдохнувшими проснуться через несколько столетий, сесть на поверхности Новой Земли и начать ее изучение.

С разными вариациями этот сценарий мы видели в десятках фантастических фильмов. Главной фантастикой в нем выглядит не только техническая вероятность такого путешествия, но и возможность погрузить организм человека в анабиоз. Однако для физиологов процесс гибернации — не сюжет фантастики, а предмет научного исследования. Проще всего исследовать анабиоз на тех животных, которые в него умеют впадать. Немецкие физиологи из университета в Грайфсвальде и горной академии Фрайберга обратили взор на летучих мышей. А конечной целью своей заявили ни много ни мало понять, как вводить человека в спячку для длительных космических полетов!

Одна из основных проблем анабиоза — обеспечение циркуляции крови при низких температурах тела. Ученые предположили, что решающую роль в этом играют механические свойства эритроцитов (красных клеток крови, отвечающих за перенос кислорода) — их упругость и вязкость. Немецкие физиологи изучали эритроциты у людей и у летучих мышей: ночной вечерницы (впадающей в спячку) и египетского крылана (не впадающего в анабиоз). Анализировали кровь разной температуры — от 10 до 37 градусов по Цельсию. Выяснили, что при понижении температуры и подготовке к анабиозу сильно вырастает эластичность и вязкость красных клеток крови за счет клеточной мембраны (у летучих мышей этот процесс оказался в 15 раз сильнее, чем у человека).

Ученые предполагают, что изучение термомеханических свойств эритроцитов станет дальнейшей целью будущих исследований возможности погружения человека в анабиоз для космических исследований или в медицинских целях.

Физики сжали свет и стали фиксировать вдвое больше гравитационных волн

Вновь обратимся к Нобелевской премии: в 2017-м в области физики ее получили американцы из знаменитого Калтеха (Калифорнийского технологического института) Райнер Вайсс, Барри Бариш и Кип Торн за обнаружение гравитационных волн детектором LIGO (Лазерно-интерферометрической гравитационно-волновой обсерватории). Это открытие подтвердило общую теорию относительности Эйнштейна. Многие считают его главным событием в физике в XXI веке (даже с учетом того, что впереди еще три четверти этого века).

Теперь в обсерватории пытаются усилить точность детекции, чтобы научиться определять больше гравитационных волн и обнаруживать не только высокочастотные гравитационные волны, но и низкочастотные. Это поможет изучать с помощью гравитационно-волновой астрономии объекты из отдаленных уголков космоса — преимущественно древние черные дыры, нейтронные звезды и процессы их слияния, происшедшие многие миллиарды лет назад, во времена, когда формировались первые звезды.

Обсерватория LIGO использует лазер для «ловли» гравитационных волн. В самом простом приближении это выглядит так: лазерный луч разделяют и направляют по двум перпендикулярным друг другу четырехкилометровым тоннелям в вакууме, а после вновь объединяют системой зеркал. Разница между пиками интерференции будет свидетельствовать о том, что на лазерный луч повлияли гравитационные волны: расширили пространство-время в области тоннелей и внесли изменения в параметры лазера. Эта разница исчезающе мала — но ученые научились ее фиксировать. Проблемой становится то, что на фиксацию гравитационных волн могут наслаиваться и другие воздействия, помехи — например, сейсмические или квантовые флуктуации. Ученые постоянно ищут способы минимизировать эти воздействия, чтобы повысить точность измерений гравитационных волн (а вслед за этим — и больших астрофизических расчетов).

На этой неделе ученые из LIGO опубликовали статью, в которой рассказали о результатах своей работы: к детектору добавили особый кристалл, выращенный специально под эту задачу, новые зеркала и систему линз. В итоге удалось «сжать» свет в лучах до квантового состояния. Это позволило снизить квантовые колебания (мерцание) в широком диапазоне наблюдаемых частот. Результат впечатляет: теперь в обсерватории обнаруживают вдвое больше гравитационных волн! Это еще один серьезный шаг к открытию множества тайн Вселенной.

Алмазная пыль спасет от глобального потепления?

В борьбе с глобальным потеплением ученые предлагают не только менять технологические схемы производства. Есть научные группы, которые разрабатывают методы охлаждения планеты посредством «геоинженерии». Такие предложения, как правило, очень спорные, а некоторые выглядят и вовсе фантастично. Например, охлаждать Землю уже предлагали посредством сброса железа в океан или, к примеру, запуском зеркал в космос.

И вот — новая публикация. Ученые из Швейцарской высшей технической школы Цюриха продемонстрировали результаты занятного моделирования: по их расчетам, если выбрасывать в стратосферу 5 миллионов тонн алмазной пыли ежегодно, это сможет охладить планету на 1,6ºC — этого будет достаточно, чтобы предотвратить наихудшие последствия глобального потепления. Алмазная пыль инертна, она не приведет к выпадению кислотных дождей (как это происходит при выбросах вулканической серы в атмосферу) — словом, метод хорош во многих отношениях. Вот только обойдется такое «техобслуживание Земли», по предварительным расчетам, примерно в 200 триллионов долларов до конца XXI века.

Нет, эта научная группа не призывает население сдавать бриллианты на дело спасения планеты. Ученые лишь «нащупывают» разные способы и материалы, помогающие снизить парниковый эффект посредством новой формы геоинженерии — стратосферной аэрозольной инъекции. Идея эта вдохновлена естественным процессом вулканизма: выброс огромного количества диоксида серы в стратосферу приводит к тому, что газ реагирует с водяным паром и другими веществами, образуя сульфатные аэрозоли — мельчайшую пыль, которая отражает солнечный свет назад в космос. Такой процесс можно было бы смоделировать и искусственным путем, причем это обошлось бы во вполне посильные деньги. Но в сульфатном аэрозоле образуются крошечные капли серной кислоты — все ведь слышали о кислотных дождях? А еще серный аэрозоль истощает озоновый слой и может парадоксальным образом работать одновременно и против парникового эффекта, и за него.

Климатологи в Цюрихе решили выяснить, есть ли в этом смысле альтернативы сере — может быть, распыление других частиц в стратосфере принесет за собой меньше вредного «багажа»? Они выстроили 3D-модель, обсчитывающую климатические процессы, включая химию аэрозолей, пути их переноса, поглощение/отражение тепла их частицами. А еще в модели учитывали седиментацию аэрозолей (скорость их оседания на землю) и коагуляцию (слипание, ведущее к уменьшению отражающей поверхности). Идеальные частицы для геоинженерии оседают медленно, не слипаются и обладают минимальной химической активностью.

Проанализировали семь соединений: тот самый диоксид серы, частицы алмаза, алюминия, кальцита и еще несколько веществ. Лучше всего показал себя алмаз. Правда, экономическая сторона вопроса делает невозможным даже использование синтетической алмазной пыли, которая стоит около полумиллиона долларов за тонну. Сера — на предпоследнем месте по эффективности, зато настолько широкодоступна и дешева, что затраты на нее мировая экономика может даже не заметить. Так что если геоинженеры продвинут свои идеи — скорее всего, именно сульфат серы и будет использован для «атмосферных инъекций».

Впрочем, многие ученые вообще против того, чтобы геоинженеры продолжали свои исследования. Их беспокоят непредвиденные последствия крупномасштабного внедрения неиспользуемых ранее методов. А еще им кажется, что это отвлекает внимание мировой общественности от того, что, вообще-то, надо бороться не с симптомами (парниковым эффектом), а с болезнью (деятельностью человека, которая его вызывает).

Десятки лавовых озер нашлись на Ио

Давно известно, что Ио — луна Юпитера — один из самых огнедышащих миров Солнечной системы, вулканическая активность здесь самая высокая. Желтая поверхность планеты с темными пятнами, очень напоминающая горячую пиццу «Четыре сыра», — прямой результат этой активности. За желтый цвет отвечают огромные количества извергшейся серы, а темные пятна (еще их называют патеры) — вулканические кратеры. А в ближнем космосе вдоль орбиты Ио сформировался «бублик» — облако из вулканического материала, поднявшегося над планетой.

С 2016 года в планетарной системе Юпитера работает космический аппарат NASA «Юнона». Периодически он пролетает и мимо Ио, фотографируя ее инфракрасной камерой. Недавно на снимках обнаружили особенность множества запечатленных патер — у них светятся края. Геологи догадались, что это такое: расплавленная лава, которые проглядывают из-под корки, запекшейся поверх. А значит, во всей Ио разбросаны озера из лавы. До сих пор они были зафиксированы только на Земле.

Работа, описывающая это явление, опубликована на сервисе препринтов arxiv.org, написала ее группа планетологов из Италии и США. Идентифицировано не менее 40 лавовых озер диаметром от 10 до 100 километров. Ученые предполагают, что затвердевшая корка на лавовом озере движется вверх-вниз по мере того, как в озере изменяется количество лавы. То есть, такие озера — «дышат», они не статичны.

Авторы статьи предполагают, что вулканическая активность Ио не может утихнуть уже несколько миллиардов лет — с самого начала ее существования. Причиной тому, скорее всего, гравитация Юпитера. Механизм таков: орбита Ио ближе остальных крупнейших спутников к газовому гиганту, а скорость ее вращения вокруг «хозяина» — просто зашкаливающая. Один оборот она делает менее чем за двое земных суток, а ведь диаметр Юпитера больше, чем у Земли, в 11 раз! В это время притяжение Юпитера «сминает» Ио, то немного «растягивая» ее, то «сплющивая». Внутри юпитерианской луны создается трение, недра постоянно разогреваются, результат — чемпионство в Солнечной системе по вулканизму.