Научные новости: Новости: Наука и техника: Lenta.ru

Миссия НАСА DART столкнулась с астероидом в ходе первого в истории испытания планетарной защиты

Солнечная система

26 сентября 2022 г. демонстрация технологии — успешное попадание в цель в астероиде в понедельник, первая попытка агентства переместить астероид в космос.

Небольшой спутник-компаньон DART тестирует камеру перед столкновением с Диморфосом

Солнечная система

24 сентября 2022 г. собственный «мини-фотограф» LICIACube (сокращение от Light Italian CubeSat для Imaging Asteroids) готовится запечатлеть это событие.

Высокоточный рентгеновский прибор

совершит свой первый полет в космос

Вселенная

23 сентября 2022 г.

Новый рентгеновский прибор будет сканировать взорвавшуюся звезду во время тестирования технологий для будущих миссий НАСА.

Предсказания белковой структуры с помощью искусственного интеллекта AlphaFold имеют ограничения

Когда в июле люди во всем мире восхищались самыми подробными снимками космоса, сделанными космическим телескопом Джеймса Уэбба, биологи получили первые проблески другого набора изображений — тех, которые могли бы помочь революционизировать исследования в области наук о жизни.

Изображения представляют собой предсказанные трехмерные формы более 200 миллионов белков, созданные системой искусственного интеллекта под названием AlphaFold. «Вы можете думать об этом как о покрытии всей белковой вселенной», — сказал Демис Хассабис на брифинге 26 июля. Хассабис является соучредителем и генеральным директором DeepMind, лондонской компании, создавшей эту систему. Сочетая несколько методов глубокого обучения, компьютерная программа обучена предсказывать формы белков, распознавая закономерности в структурах, которые уже были решены за десятилетия экспериментальной работы с использованием электронных микроскопов и других методов.

Подпишитесь на последние из

Science News

Заголовки и резюме последних Science News статей, доставленных на ваш почтовый ящик

Первый всплеск ИИ произошел в 2021 году, когда он предсказал 350 000 белковых структур, включая почти все известные человеческие белки. DeepMind заключила партнерское соглашение с Европейским институтом биоинформатики Европейской лаборатории молекулярной биологии, чтобы сделать структуры доступными в общедоступной базе данных.

Массовый новый выпуск, выпущенный в июле, расширил библиотеку до «почти каждого организма на планете, чей геном был секвенирован», — сказал Хассабис. «Вы можете найти трехмерную структуру белка почти так же легко, как выполнить поиск по ключевому слову в Google».

Это прогнозы, а не реальные структуры. Тем не менее исследователи использовали некоторые из прогнозов на 2021 год для разработки потенциальных новых вакцин против малярии, улучшения понимания болезни Паркинсона, разработки способов защиты здоровья медоносных пчел, понимания эволюции человека и многого другого. DeepMind также сфокусировал AlphaFold на забытых тропических болезнях, включая болезнь Шагаса и лейшманиоз, которые могут быть изнурительными или смертельными, если их не лечить.

Расширение белковой вселенной

Десятилетия неторопливых экспериментов выявили структуру более 194 000 белков, все они хранятся в банке данных о белках. В 2021 году в рамках проекта AlphaFold были опубликованы предсказанные структуры примерно для 1 миллиона белков, включая почти все известные белки человека. В этом году база данных AlphaFold взорвалась предсказанными структурами для более чем 200 миллионов белков.

Общее количество идентифицированных и предсказанных белковых структур

T. TibbitsT. Tibbits

Выпуск обширного набора данных был встречен с волнением многими учеными. Но другие опасаются, что исследователи примут предсказанные структуры за истинные формы белков. Есть еще вещи, которые AlphaFold не может сделать — и для чего он не был предназначен — которые необходимо решить, прежде чем белковый космос полностью сфокусируется.

Открытие нового каталога для всех — это «огромное преимущество», — говорит Джули Форман-Кей, специалист по белковым биофизикам из Детской больницы и Университета Торонто. Во многих случаях AlphaFold и RoseTTAFold, другие исследователи искусственного интеллекта, предсказывают формы, которые хорошо совпадают с профилями белков из экспериментов. Но, предупреждает она, «все не так».

Прогнозы для одних белков более точны, чем для других. Ошибочные прогнозы могут заставить некоторых ученых думать, что они понимают, как работает белок, хотя на самом деле это не так. По словам Форман-Кей, кропотливые эксперименты по-прежнему имеют решающее значение для понимания того, как укладываются белки. «Сейчас есть ощущение, что людям не нужно проводить экспериментальное определение структуры, что не соответствует действительности».

F20h33.2

DeepMind

Исходный организм:

Кресс-салат ( Arabidopsis thaliana )

Важность:

Этот растительный белок представляет собой киназу, которая прикрепляет фосфаты к другим молекулам, потенциально изменяя их функции.

Примечание. Уровень достоверности прогнозов AlphaFold различается для каждого белка. Темно-синие и светло-синие области на предсказанной структуре означают, что алгоритм относительно надежен. Менее определенные прогнозы окрашены в желтый и оранжевый цвета.

Неторопливый прогресс

Белки начинаются как длинные цепочки аминокислот и складываются в множество завитков и других трехмерных форм. Некоторые напоминают тугие локоны штопора химической завивки 1980-х годов или складки гармошки. Другие могут быть ошибочно приняты за спиралевидные детские каракули.

Архитектура белка — это больше, чем просто эстетика; он может определить, как этот белок функционирует. Например, белки, называемые ферментами, нуждаются в кармане, где они могут захватывать небольшие молекулы и проводить химические реакции. И белки, которые работают в белковом комплексе, два или более белков, взаимодействующих как части машины, нуждаются в правильной форме, чтобы сформироваться вместе со своими партнерами.

Знание складок, завитков и петель формы белка может помочь ученым понять, как, например, мутация изменяет эту форму, вызывая заболевание. Эти знания также могут помочь исследователям в создании более качественных вакцин и лекарств.

В течение многих лет ученые бомбардировали белковые кристаллы рентгеновскими лучами, мгновенно замораживали клетки и исследовали их под мощными электронными микроскопами, а также использовали другие методы для раскрытия секретов белковых форм. Такие экспериментальные методы требуют «много времени персонала, много усилий и много денег. Так что это было медленно», — говорит Тамир Гонен, мембранный биофизик и исследователь Медицинского института Говарда Хьюза в Медицинской школе Дэвида Геффена в Калифорнийском университете в Лос-Анджелесе.

Белок нуклеации льда

DeepMind

Организм-источник:

Pseudomonas бактерии ( Pseudomonas syringae )

Важность:

Вызывает повреждение кристаллов льда на растениях при относительно высоких температурах. Его можно использовать для засева облаков и консервирования продуктов.

Такая кропотливая и дорогостоящая экспериментальная работа позволила выявить трехмерные структуры более 194 000 белков, файлы данных о которых хранятся в Банке данных о белках, поддерживаемом консорциумом исследовательских организаций. Но ускоряющиеся темпы, с которыми генетики расшифровывают инструкции ДНК для создания белков, намного опережают возможности структурных биологов не отставать, говорит системный биолог Назим Буатта из Гарвардской медицинской школы. «Вопрос для структурных биологов заключался в том, как сократить разрыв?» он говорит.

Многие исследователи мечтали о компьютерных программах, которые могли бы исследовать ДНК гена и предсказывать, как белок, который он кодирует, будет складываться в трехмерную форму.

А вот и AlphaFold

За многие десятилетия ученые добились прогресса в достижении этой цели ИИ. Но «еще два года назад мы были очень далеки от хорошего решения», — говорит Джон Моулт, вычислительный биолог из кампуса Университета Мэриленда в Роквилле.

Moult является одним из организаторов конкурса: Критическая оценка предсказания структуры белка или CASP. Организаторы дают участникам набор белков, чтобы их алгоритмы складывались и сравнивали предсказания машин с экспериментально определенными структурами. Большинству ИИ не удалось приблизиться к реальной форме белков.

«Структура не говорит вам всего о том, как работает белок».

Джейн Дайсон

Затем, в 2020 году, AlphaFold показала себя с большим размахом, предсказав структуру 90 процентов тестовых белков с высокой точностью, в том числе две трети с точностью, конкурирующей с экспериментальными методами.

Расшифровка структуры отдельных белков была основной задачей конкурса CASP с момента его создания в 1994 году. Благодаря производительности AlphaFold «внезапно это было фактически сделано», — говорит Моулт.

С момента выпуска AlphaFold в 2021 году более полумиллиона ученых получили доступ к ее базе данных, сказал Хассабис на брифинге для новостей. Некоторые исследователи, например, использовали прогнозы AlphaFold, чтобы приблизиться к решению огромной биологической головоломки: комплексу ядерных пор. Ядерные поры являются ключевыми порталами, которые позволяют молекулам входить и выходить из ядра клетки. Без пор клетки не будут работать должным образом. Каждая пора, условно говоря, огромна и состоит примерно из 1000 кусочков примерно 30 различных белков. Исследователям ранее удавалось разместить около 30 процентов частей головоломки.

Ядерная пора

Исследователи ранее решили около 30 процентов головоломки из 1000 частей, которая представляет собой комплекс ядерной поры. AlphaFold помог осмыслить экспериментальные данные, чтобы завершить 60 процентов конструкции.

С. Мосалагани и др./Science 2022S. Mosalaganti et al/Science 2022

Теперь эта головоломка решена почти на 60 процентов после объединения предсказаний AlphaFold с экспериментальными методами, чтобы понять, как кусочки соединяются вместе, сообщили исследователи в журнале от 10 июня.0132 Наука .

Теперь, когда AlphaFold в значительной степени решила, как сворачивать отдельные белки, в этом году организаторы CASP просят команды поработать над следующими задачами: Предсказать структуру молекул РНК и смоделировать взаимодействие белков друг с другом и с другими молекулами.

Для таких задач, по словам Моулта, методы глубокого обучения ИИ «выглядят многообещающе, но еще не принесли результатов».

Там, где ИИ терпит неудачу

Возможность моделирования взаимодействия белков была бы большим преимуществом, поскольку большинство белков не работают изолированно. Они работают с другими белками или другими молекулами в клетках. Но точность AlphaFold в предсказании того, как форма двух белков может измениться при взаимодействии белков, «далеко не соответствует» точности его прогнозов для множества отдельных белков, говорит Форман-Кей, белковый биофизик из Университета Торонто. Это признают и создатели AlphaFold.

ИИ, обученный свертыванию белков путем изучения контуров известных структур. И экспериментально решено намного меньше многобелковых комплексов, чем одиночных белков.

Поверхностный антиген гаметоцитов 48/45

DeepMind

Организм-источник:

Малярийный паразит ( Plasmodium falciparum )

Значение:

Позволяет мужской и женской гаметам паразита сливаться Он разрабатывается как потенциальная вакцина.

Форман-Кей изучает белки, которые отказываются ограничиваться какой-либо определенной формой. Эти внутренне неупорядоченные белки обычно такие же гибкие, как мокрая лапша (9). 0132 СБ: 09.02.13, с. 26 ). Некоторые будут складываться в определенные формы при взаимодействии с другими белками или молекулами. И они могут складываться в новые формы в сочетании с различными белками или молекулами для выполнения различных задач.

Формы, предсказанные AlphaFold, достигают высокого уровня достоверности примерно для 60 процентов волнистых белков, которые исследовали Форман-Кей и ее коллеги, сообщила команда в предварительном исследовании, опубликованном в феврале на сайте bioRxiv.org. Часто программа изображает оборотней в виде длинных штопоров, называемых альфа-спиралями.

Группа Формана-Кея сравнила предсказания AlphaFold для трех неупорядоченных белков с экспериментальными данными. Команда обнаружила, что структура, которую искусственный интеллект присвоил белку под названием альфа-синуклеин, напоминает форму, которую белок принимает при взаимодействии с липидами. Но это не то, как белок выглядит все время.

Для другого белка, называемого эукариотическим фактором инициации трансляции 4E-связывающим белком 2, AlphaFold предсказала смешение двух форм белка при работе с двумя разными партнерами. Эта структура Франкенштейна, которой нет в реальных организмах, может ввести исследователей в заблуждение относительно того, как работает белок, говорят Форман-Кей и его коллеги.

Эукариотический фактор инициации трансляции 4E-связывающий белок 2

Deep Mind

Исходный организм:

Человек

Важность:

Помогает контролировать производство других белков и может участвовать в обучении и памяти. Несмотря на высокую достоверность AlphaFold (синий) в своих прогнозах относительно нижней спиральной области и ленточной структуры над ней, эти две области никогда не появятся одновременно.

AlphaFold также может быть слишком жестким в своих предсказаниях. Статическая «структура не говорит вам всего о том, как работает белок», — говорит Джейн Дайсон, структурный биолог из Исследовательского института Скриппса в Ла-Хойя, Калифорния. Даже отдельные белки с в целом четко определенной структурой не застыли в пространстве. . Ферменты, например, претерпевают небольшие изменения формы при проведении химических реакций.

Если вы попросите AlphaFold предсказать структуру фермента, он покажет фиксированное изображение, которое может быть очень похоже на то, что ученые определили с помощью рентгеновской кристаллографии, говорит Дайсон. «Но [это] не покажет вам никаких тонкостей, которые меняются по мере того, как разные партнеры» взаимодействуют с ферментом.

«Мистер AlphaFold не может дать динамики», — говорит Дайсон.

Революция в процессе создания

Компьютерная визуализация действительно дает биологам фору в решении таких проблем, как взаимодействие лекарства с белком. Но ученые должны помнить одну вещь: «Это модели», а не экспериментально расшифрованные структуры, говорит Гонен из Калифорнийского университета в Лос-Анджелесе.

Он использует предсказания белков AlphaFold, чтобы помочь разобраться в экспериментальных данных, но опасается, что исследователи примут предсказания ИИ как истину. Если это произойдет, «риск заключается в том, что будет все труднее и труднее обосновывать необходимость решения экспериментальной структуры». По его словам, это может привести к сокращению финансирования, талантов и других ресурсов для экспериментов, необходимых для проверки работы компьютера и создания новых условий.

Вителлогенин

Глубокий разум

Организм-источник:

Медоносная пчела ( Apis mellifera )

Важность:

Помогает защитить от бактериальных инфекций.

Буатта из Гарвардской медицинской школы более оптимистичен. Он считает, что исследователям, вероятно, не нужно вкладывать экспериментальные ресурсы в типы белков, которые AlphaFold хорошо предсказывает, что должно помочь структурным биологам определить, куда вложить свое время и деньги.

«Есть белки, за которые AlphaFold все еще борется, — соглашается Буатта. По его словам, исследователи должны вкладывать туда свой капитал. «Возможно, если мы соберем больше [экспериментальных] данных для этих сложных белков, мы сможем использовать их для переобучения другой системы ИИ», которая могла бы делать еще более точные прогнозы.

Он и его коллеги уже реконструировали AlphaFold, чтобы создать версию под названием OpenFold, которую исследователи могут обучить для решения других проблем, таких как сложные, но важные белковые комплексы.

Огромное количество ДНК, созданное в рамках проекта «Геном человека», сделало возможным широкий спектр биологических открытий и открыло новые области исследований ( SN: 12.02.22, стр. 22 ). По словам Буатты, наличие структурной информации о 200 миллионах белков может быть столь же революционным.

В будущем, благодаря AlphaFold и его родственному ИИ, говорит он, «мы даже не знаем, какие вопросы мы можем задавать».

Карибский остров объединяет всех, кто занимается защитой любимого вида

Коралловый риф, когда-то населенный более чем 5000 морских ежей с длинными иглами, за считанные дни превратился в город-призрак. Белые скелеты со свисающими шипами усеяли риф возле голландского карибского острова Саба, вода мутная от разлагающихся трупов. Всего за неделю в апреле прошлого года половина мальчишек, Diadema antillarum на участке рифа под названием Diadema City погибла. В июне осталось всего 100.

Таинственное вымирание животных началось в феврале по Карибскому морю. Это жутко похоже на массовую смертность в 1983 году, когда было уничтожено до 99 процентов карибской популяции Diadema — огромный удар не только по морским ежам, которые не полностью восстановились четыре десятилетия спустя, но и по рифам. Без пастбищных ежей водоросли могут заполонить риф, повреждая взрослые кораллы и не оставляя места для поселения новых кораллов.

Подпишитесь на последние из

Science News

Заголовки и резюме последних Science News статей, доставленных на ваш почтовый ящик

Перед вымиранием коралловый покров Сабы — часть рифа, состоящая из живых твердых кораллов, а не из губок, водорослей или других организмов — составляла около 50 процентов. Сегодня эта цифра снизилась до 3 процентов.

«Это просто спуск, спуск, спуск», — говорит Алвин Хилкема, морской эколог из Университета прикладных наук Ван Холла Ларенштейна и Университета Вагенинген в Нидерландах, базирующийся в Сабе (произносится «сай-бах»).

Я узнал о проблеме Сабы с морскими ежами вскоре после того, как узнал, что остров существует. Саба — это всплеск в Карибском море; на 13 квадратных километрах, это примерно четверть размера Манхэттена, с возвышающимся вулканом Маунт-Сценери в его центре. Его рифы привлекают аквалангистов, но отсутствие пляжей ограждает его от регулярного потока карибских туристов — отсюда и его прозвище «нетронутая королева». То, чего острову не хватает в размерах и песке, он компенсирует большим разнообразием видов и биоразнообразием. Крутые скалы поддерживают несколько микроклиматов. Всего за несколько часов посетитель может прогуляться от вулканической скалы до травянистого поля и туманного облачного леса.

Это разнообразие делает Саба идеальным местом для Sea & Learn, ежегодной образовательной программы, которая собирает на острове ученых со всего мира. Бывший владелец дайв-центра Линн Костенаро запустила программу в 2003 году, чтобы привлечь больше дайверов к посещению Сабы в межсезонье. Но это мероприятие стало играть важную роль в информировании 2000 жителей острова об уникальной дикой природе и экосистемах их дома.

Весь октябрь ученые представляют свои исследования по всему, от биологии и геологии до астрономии, в ресторанах и на площадях. Несколько исследователей также организуют публичные исследовательские поездки под водой и на берегу, чтобы участники могли своими глазами увидеть омаров, скальные образования или звезды.

Майк Бехтольд (в белой кепке) показывает студентам в 2021 году Sea & Learn, как измерить листья орхидеи. Джо Снайдер

Такое взаимодействие с окружающей средой на местном уровне происходит в то время, когда многие виды находятся в опасности, и не только на Сабе , — говорит Северин Ирл, островной эколог из Франкфуртского университета им. Гёте в Германии. Хотя острова занимают лишь около 7 процентов суши в мире, они являются домом для примерно 20 процентов всех видов и 75 процентов всех задокументированных исчезновений.

Некоторые островные виды обитают только на одном острове; другие разбросаны небольшими популяциями по нескольким островам. Виды в небольших популяциях могут развивать очень узкий набор адаптаций, специфичный для острова, что создает проблемы, когда появляются люди и инвазивные виды. Сегодня вероятность исчезновения любого растения или животного на острове в 12 раз выше, чем у видов на материке, сообщили Irl и международная группа исследователей в ноябрьском 2021 г. Global Ecology and Conservation 9.0133 . И падение ускоряется с беспрецедентной скоростью. По мере уменьшения биоразнообразия острова теряют сложность, которая помогает сохранять экосистему стабильной и менее уязвимой для нарушений, таких как изменение климата.

«Мы находимся в разгар кризиса биоразнообразия… и острова действительно несут основную тяжесть этих глобальных изменений», — говорит арахнолог Лорен Эспозито из Калифорнийской академии наук, которая представила исследование пауков и скорпионов в Sea & Learn. .

Особенности, которые подвергают жителей острова риску — их небольшой размер и изолированность — также делают их прекрасными лабораториями. Подобно знаменитым Галапагосским островам, которые привлекли Чарльза Дарвина к естественному отбору, острова предоставляют возможности для изучения отдельных видов, а также динамики экосистем в относительно небольшом микромире. В 2021 году Калифорнийская академия наук запустила проект «Острова 2030» под руководством Эспозито на пяти тропических архипелагах, включая Малые Антильские острова, где расположен Саба. Цель состоит в том, чтобы проводить исследования биоразнообразия, а также обучать местные сообщества, чтобы они стали защитниками своей окружающей среды. Программа совершила свою первую поездку в Saba’s Sea & Learn в октябре прошлого года.

Я присутствовал на конференции Sea & Learn и участвовал в полевых поездках, чтобы узнать, с какими успехами и ловушками столкнулись исследователи, работая на Сабе над защитой крошечной орхидеи, яркоклювой птицы и этих умирающих ежей.

Подсчет орхидей

В свою первую ночь я присоединился к местным жителям и туристам в ресторане Brigadoon, чтобы послушать, как Майк Бехтольд рассказывает об орхидеях Сабы. Бехтольд, эксперт по ядерному оружию на пенсии из Вирджинии, который влюбился в орхидеи во время службы в Корее, впервые побывал на острове в 2003 году, чтобы изучить цветы. С тех пор он несколько раз представлялся на Sea & Learn. Это был его первый раз за семь лет.

После определения орхидеи как цветущего растения с тремя лепестками и длинного списка необычных свойств, Бехтольд описал неорганизованную историю исследований орхидей на Сабе, включая ряд недопониманий, которые привели к расхождениям в подсчетах. В недавно опубликованной книге указано 22 вида, тогда как Бехтольд насчитывает 32 вида. изучал орхидеи на Сабе во время своего пребывания в должности директора единственной средней школы острова с 2010 по 2012 год.

На следующее утро после презентации Бехтольд отправился в Спринг-Бей на поиски орхидей. Мы шли по единственной крупной дороге острова, метко названной Дорогой. В начале тропы мы спустились в полосу деревьев, покрытых мхами и другими растениями. Мы шли всего около 10 минут, когда Бехтольд указал на Epidendrum ciliare , самую распространенную орхидею Сабы, сидящую на дереве.

Крошечные орхидеи под названием Brassavola cucullata растут на уступах скал Сабы и высоко на деревьях. БОЕКЕН

Осторожно переступая через крабов-отшельников, мы искали груду камней, указывающую, где оставить след, чтобы найти другой вид, Brassavola cucullata . Бехтольд, Бокен и их коллеги обследовали популяцию Спринг-Бей с 2011 по 2014 год, чтобы увидеть, сокращается ли численность Сабы. Когда мы спускались по крутому склону холма, мы в конце концов заметили крошечные бело-желтые цветы B. cucullata на вершине высокого дерева с приклеенной под ним металлической биркой; это был № 582 из 834 B. cucullata растения, которые Бехтольд помог пометить десятью годами ранее.

Мы сосчитали листья растения и измерили их. Команда Бехтольда обнаружила, что более крупные растения с большим количеством листьев имеют больше шансов на выживание, чем растения меньшего размера, как и растения, расположенные выше над землей, такие как № 582. Растения, расположенные близко к земле, часто поедали дикие козы.

Орхидея встречается от Мексики до севера Южной Америки. Но здесь популяция B. cucullata действительно сокращалась, мелкие растения умирали, а новые растения начинали расти, как сообщили исследователи в 2020 году в Международный журнал наук о растениях . Без подсчета цветов в течение многих лет, если не десятилетий, будет трудно понять, отражает ли сокращение естественную динамику популяции или это неприятная тенденция.

Независимо от причины, небольшой размер популяции делает B. cucullata острова уязвимыми. Недавний ураган повалил несколько трубчатых деревьев, на которых росли большие растения орхидей. Некоторые растения были раздавлены; другие, опущенные на землю, когда их дерево рухнуло, столкнулись со смертью от укуса козла.

Выслеживание красноклювых тропических птиц

Через неделю после похода за орхидеями я оказался на валуне высоко на утесе в Палаточной бухте на южном побережье острова в поисках гнезд, спрятанных в узких расщелинах скал. Немецкий эколог Лара Мильке, еще один волонтер, и я отправились на рассвете, чтобы спастись от жары, взбираясь вверх по открытому холму. Красноклювые фаэтоны с длинными белыми хвостами и ярко-красными клювами пролетали над морем.

Около 1500 размножающихся пар из Phaethon aethereus mesonauta , один из трех подвидов красноклювых тропических птиц, размножается на Сабе, что составляет четверть мировой популяции этого подвида. Тропические птицы проводят большую часть своей жизни в море, выходя на сушу только на несколько месяцев в году, чтобы размножаться и вырастить одного птенца. Место их гнездования на скале затрудняет изучение птиц, даже когда они находятся на суше. К счастью, на Сабе и соседнем острове Сент-Эстатиус, или «Статия», местность сложна, но ее можно масштабировать.

Голландские острова Саба и Сент-Эстатиус находятся в архипелаге Малые Антильские острова, к юго-востоку от Пуэрто-Рико. На каждом острове красноклювые тропические птицы живут по-разному. ЧангГолландские острова Саба и Сент-Эстатиус находятся в архипелаге Малые Антильские острова, к юго-востоку от Пуэрто-Рико. На каждом острове красноклювые тропические птицы живут по-разному. Чанг

Во время лазания меня напугал резкий крик, исходящий из глубокой расщелины, скрывающей гнездо. Но птицы больше кричат, чем кусаются, и Мильке удалось просунуть руку в маленькое отверстие и вытащить птицу, чтобы обмотать ее ногу лентой.

Приручение, полезное при кольцевании, делает этих птиц уязвимыми для инвазивных хищников. Птенцов тропических птиц часто поедают дикие кошки, бродящие по скалам острова. На протяжении многих лет Фонд охраны Сабы с переменным успехом проводил программы искоренения кошек.

Окольцевав птицу, Мильке протянула мне теплое яйцо, которое она вытащила из гнезда. Я держал его в ладони, пока она наполняла пластиковый бак водой. Плавучесть яйца показывает, как далеко оно находится. Однако мы знали, что как только птенец вылупится, он, вероятно, не проживет долго. В прошлые годы исследователи наблюдали исчезновение каждого птенца в бухте Палаток, предположительно схваченного дикими кошками.

У цыплят гораздо больше шансов на другой стороне острова. В 2011 и 2012 годах Боекен, участвовавший в нескольких мероприятиях по сохранению Сабы, обнаружил, что 62 из 83 птенцов, или 75 процентов, в Олд-Буби-Хилл возле Спринг-Бей к северу выжили, чтобы оперить гнездо. А на Statia, у которой нет проблем с кошками, до 90 процентов цыплят выживают после того, как они вылупились. Хотя по пока неизвестным причинам их колонии производят гораздо меньше птенцов, потому что многие яйца просто не вылупляются.

Тропические птицы верны как своему партнеру, так и месту гнездования, иногда даже возвращаясь в одну и ту же каменную полость каждый год, говорит эколог Ханна Мэдден из Карибско-нидерландского научного института, которая переехала из Нидерландов в Статию в 2006 году и возглавила тропическую птицу Статии и Сабы. исследовательская работа. Но птицы могут быть лояльны к недостатку. Если гнездо неоднократно грабят или яйца не вылупляются, шансы на успешное выращивание птенцов могут быть увеличены за счет перемещения или поиска нового партнера.

Около четверти мировой популяции подвида красноклювых тропических птиц (показаны родитель и птенец) обитает на Сабе. Новым поколениям угрожают дикие кошки, бродящие по скалам острова. Л. Мильке

Мэдден и Мильке, работая как независимый исследователь, в настоящее время анализируют данные GPS о схемах кормления подвида. Последняя оценка морских птиц в Карибском бассейне проводилась более двух десятилетий назад, поэтому Мэдден проводит вебинары, чтобы научить людей на других островах собирать такие данные в течение сезона гнездования в следующем году.

«В 2023 году мы хотим, чтобы люди с как можно большего количества островов в Карибском море выезжали туда и наблюдали за морскими птицами на своих островах», — говорит она.

С помощью волонтеров эколог Лара Мильке (справа) поднялась на скалы, чтобы окольцевать тропических птиц и следить за их яйцами. Она также прикрепила GPS-трекеры к хвостам птиц, чтобы изучить их привычки кормодобывания. Лоннеке Шут

Возвращение домой

Питер Джонсон, житель Сабы в 11-м поколении, преподает математику и физику в средней школе. Иногда после уроков он сидит возле школы и слушает, как над головой летают красноклювые тропические птицы.

«Их птичий крик такой уникальный», — говорит он. «Они определенно напоминают мне о доме».

Джонсон был ребенком, когда в 2003 году открылась компания Sea & Learn. Он до сих пор помнит, как в пятом классе к нему в класс пришли ученые и позволили ему примерить спелеологический шлем, который использовался для исследования пещер. Спустя годы он вернулся в Сабу, получив диплом инженера в Вирджинии. «Вы более склонны гордиться тем, откуда вы родом, чем больше вы об этом знаете», — говорит он.

Эспозито из инициативы «Острова 2030» вспоминает, как его впечатлила беглость речи сабанской молодежи о природе. Ученые Sea & Learn посещают школы Сабы, чтобы рассказать об уникальных видах острова. Когда Эспозито спрашивает студентов, видели ли они местную змею на острове — ее единственную змею, краснобрюхого скакуна, — они обычно отвечают утвердительно. Она не получает такого же ответа на Статии или соседних островах.

«Я видела прямое влияние Sea & Learn, — говорит она. «Между людьми, приезжающими для проведения исследований, и местным населением и сообществами существует связь, которой нет в большинстве других мест».

Координатор Sea & Learn Эмили Малсак надеется, что программа побудит местных жителей остаться на Сабе, чтобы заниматься охраной природы. Это уже влияет. Джонсон сейчас является президентом Фонда сохранения Сабы. Уроженка Сабана Далия Хассел-Книфф получила степень в области биологии в Миссисипи, затем вернулась на остров, где курирует проекты в региональном Голландско-Карибском природном альянсе. Она также выросла, посещая Sea & Learn.

«Это была очень маленькая организация [в то время], но мне она не казалась крошечной, — говорит Хассел-Книфф. «Это было похоже на сбывшуюся мечту для маленького ребенка».

В октябре прошлого года на площади Сабы собралась толпа, чтобы послушать рассказ исследователя Алвина Хилкема о морских ежах. Он восстанавливает диадему на рифах острова с 2017 года. История Джо Снайдера

Хассел-Нийффа — «признак грядущего прогресса», — говорит Эспозито. Islands 2030 планирует набрать молодых ученых с пяти архипелагов для обучения в Калифорнийской академии наук в Сан-Франциско, где они смогут получить ученую степень и стать частью сети ученых со своего архипелага. Есть надежда, что это следующее поколение вернется на свои родные острова, чтобы стать лидерами в области науки и сохранения биоразнообразия.

Поддержка нужна. Многие исследователи, изучающие биологию островов, приезжают из-за границы, проводят какое-то время и уезжают, что приводит к краху исследований и срыву долгосрочных исследований, которые имеют решающее значение для понимания тенденций популяций, скажем, орхидей и тропических птиц. Мильке недавно закончила свои шесть месяцев на Сабе, чтобы вернуться в Германию, а после 16 лет на Статии Мэдден этим летом вернулась в Нидерланды.

«Просто тяжело, — говорит Мэдден. «На данный момент я не знаю, кто возьмет на себя проекты, над которыми я работаю». Бехтольд тоже беспокоится о том, кто будет отслеживать орхидеи после того, как он и Бокен уйдут из исследований и больше не смогут путешествовать в Саба.

Спасение морских ежей

В ту ночь, когда морской эколог Алвин Хилкема представил свое исследование о Диадеме , площадь была заполнена более чем сотней взрослых и детей. Хилкема стала чем-то вроде местной знаменитости. Сначала он проводил исследования морских ежей из Нидерландов, приезжая в Саба дважды в год, пока не понял, что более целесообразно проводить исследования на месте. Он переехал с семьей в Саба в 2019 году.

С тех пор Хилкема работал над восстановлением Диадема к рифам вокруг Сабы. Но это непростая задача: после того, как личинки морских ежей оседают на рифе, их легко поедают королевы спинорогов и лангусты. Чтобы помочь большему количеству животных дожить до зрелого возраста, команда Хилькемы собирает детенышей, известных как поселенцы, и выращивает их в лаборатории на Сабе. Как только животные достигают ширины в несколько сантиметров и с меньшей вероятностью станут едой, команда возвращает их на рифы.

В октябре 2021 года дела у животных пошли на лад. На той же неделе команда Хилкемы вывела Diadema в плену впервые в истории Карибского бассейна.

Успех выращенного в лаборатории ежа пришел как раз вовремя. Хилкема рассчитывает произвести от 1000 до 2000 молодых особей к концу этого года, которых он надеется использовать для пополнения опустошенной популяции в городе Диадема. Но для этого придется подождать, пока не исчезнет то, что вызвало вымирание. Исследователи из Корнельского университета анализируют ткани Diadema , отправленные Hylkema и другими, чтобы попытаться определить причину, вероятно, патоген.

Здоровые морские ежи Diadema когда-то обитали среди коралловых рифов у побережья Сабы и по всему Карибскому бассейну. Но их возвращение после вымирания в 1980-х годах было медленным. Стейси Уильямс. В апреле в колонии Сабы в Диадема-Сити умерли тысячи беспризорников, оставив после себя только их шипы и белые скелеты. Hylkema

Однажды днем ​​я ехал автостопом на юг от городка Windwardside в центре острова до гавани в Fort Bay, где находится лаборатория Hylkema. Я хотел увидеть пленницу Диадема . Ящики в лаборатории были расставлены по размеру ежа: самые маленькие выглядели как помпоны длиной в дюйм; старые морские ежи напоминали сливы, покрытые длинными черными швейными иглами.

В кондиционируемом контейнере для хранения на вибрирующей металлической пластине в стеклянных банках кружились крупинки личинок морских ежей. Примерно через 50 дней личинки осядут и в конечном итоге будут перемещены в ящики. Если все пойдет хорошо, животные будут расти в лаборатории до тех пор, пока не станут достаточно большими, чтобы их можно было вывезти на рифы, где они дадут начало следующему поколению 9 особей. 0132 Диадема .

Тина Ласизи хочет распутать эволюцию человеческих волос

Хотя почти безволосые тела людей выделяются среди других приматов, как вихри, наша нагота не уникальна в мире млекопитающих. Дельфины и киты голые, говорит биолог-антрополог Тина Ласизи из Университета Южной Калифорнии в Лос-Анджелесе. Есть голые землекопы. «Слоны, в зависимости от того, как вы на них смотрите, вроде как голые», — говорит она. «Но мы единственные чудаки, которые голые, если не считать головы».

Наш вид обменял большую часть волос на теле на большее количество потовых желез, эволюционная адаптация, которая помогает нам более эффективно регулировать температуру тела. А как насчет еще одной уникальной человеческой особенности? Мы единственные известные животные, у которых волосы туго завиты, как у многих людей африканского происхождения. Ласизи хочет знать, почему и как это произошло.

Предыстория

На протяжении десятилетий черты, связанные с расовыми категориями, такие как пигментация кожи и структура волос, мало изучались или игнорировались антропологами, говорит Ласизи. Большая часть исследований биологических вариаций человека была заброшена после негативной реакции после Второй мировой войны на евгенику, расистскую область, основанную на идее о том, что человечество можно улучшить, если тем, кто, как считается, обладает желательными чертами, будет позволено выборочно воспроизводиться. С тех пор исследования человеческих вариаций в основном были сосредоточены на чертах, которые не являются явно расовыми, таких как непереносимость лактозы и адаптация к большим высотам.

Но изучение всех форм человеческих вариаций имеет решающее значение для понимания эволюции нашего вида, говорит Ласизи. По ее словам, изучение вариаций таким образом, чтобы нормализовать, а не ослаблять или изображать различия в плохом свете, является ключом не только к исправлению пагубного наследия антропологии, но и к этической, социально ответственной и надежной науке.

Подпишитесь на последние новости из

Science News

Заголовки и резюме последних статей Science News , доставляемых на ваш почтовый ящик

Ласизи открыл для себя биологическую антропологию, будучи студентом Кембриджского университета. Как чернокожая женщина, которая провела многие годы своего становления среди белых людей в Нидерландах, она всегда знала о цвете кожи. Она хорошо помнит, как узнала, что пигментация кожи человека развилась как адаптация к ультрафиолетовому излучению — исследование, начатое антропологом Ниной Яблонски из штата Пенсильвания, которая позже станет главным советником Ласизи. «В моей голове как будто вспыхнула лампочка», — говорит Ласизи, и это заставило ее задаться вопросом: «Что еще можно объяснить эволюцией?»

Ее интерес к происхождению кудрявых волос частично вырос из-за попытки понять ее собственные локоны. «Исследование — это поиск себя», — говорит Ласизи. Но когда она только начинала, было не так много научных данных, а методологии измерения текстуры волос были либо ненадежными, либо неэффективными.

Выдающееся исследование

В рамках своей докторской диссертации. исследования Ласизи работал с командой антропологов, инженеров-теплотехников и физиологов, чтобы изучить, как вьющиеся волосы могли дать нашим двуногим предкам преимущество в жаркой и сухой африканской саванне.

Команда поместила различные парики из человеческих волос на термочувствительные модели и измерила теплопередачу в различных средах. В сухих условиях вьющиеся волосы, особенно плотно завитые волосы, защищали кожу головы от солнечного излучения, выделяя при этом больше тепла, чем прямые волосы. Ласизи предполагает, что большое количество воздуха внутри кудрявых волос делает свое дело.

Чтобы подкрепить свои усилия и поддержать будущие исследования волос, Ласизи разработала улучшенный и стандартизированный способ измерения кривизны и формы поперечного сечения волос. Техника включает в себя сегментирование, мытье и фотографирование прядей волос, а затем обработку изображений с помощью созданной ею компьютерной программы с открытым исходным кодом.

Измерение этих характеристик в непрерывном спектре (например, как мы измеряем рост), утверждает она, является лучшим способом изучения текстуры волос, чем давняя практика классификации волос по дискретным категориям, таким как прямые, волнистые или кудрявый. По ее словам, такие дискретные категории не стандартизированы среди экспертов и могут стать субъективными. Они также затемняют огромные различия, которые существуют даже на голове одного человека, особенно среди вьющихся волос.

Категории облачности

Волосы с похожей кривизной могут восприниматься как прямые, волнистые или вьющиеся, как показано на этом рисунке, на котором сравнивается структура волос, о которой сообщают сами 140 человек европейского и африканского происхождения, с фактической кривизной их образцов волос.

Текстура волос по самооценке в сравнении с измеренной кривизной

T. Lasisi et al/Scientific Reports 2021T. Lasisi et al/Scientific Reports 2021

Lasisi выполняет сложную техническую работу, о которой не упоминалось, говорит Робин Нельсон, биологический антрополог из Аризонского государственного университета в Темпе. «До Тины мало кто работал над текстурой волос таким же образом».

Ласизи перенесет этот опыт в Мичиганский университет в Анн-Арборе в качестве доцента в 2023 году, где она продолжит свои исследования человеческих вариаций.

Общение

Ласизи хочет, чтобы все участвовали в разговорах о том, что делает людей людьми. Она появилась в подкасте Getting Curious с Джонатаном Ван Нессом (известного в Queer Eye ). Она также ведет цифровое шоу PBS об эволюционной биологии человека под названием , почему я такой? , который она помогает осмыслить и написать.

Более того, Ласизи создала сообщество любознательных искателей науки в Twitter, Instagram и TikTok. С помощью коротких видеороликов, отмеченных ее фирменным остроумием и юмором, таких как ее серия «Марш меланина» или «Лучшие хиты Дарвина против превосходства белой расы», Ласизи обучает тысячи последователей человеческим вариациям, тому, как говорить о расе и этнической принадлежности с антропологической точки зрения. перспектива и многое другое. Она даже дает будущим антропологам советы по карьере и заглядывает за кулисы академической жизни. Двусторонние обсуждения позволяют ей учиться у своей аудитории, которую она называет «маленькими фокус-группами».

@tinalasisi

#MelaninMarch начинается поздно, но уже здесь #LearnOnTiktok

♬ Candy Crush – David Das

В серии видеороликов на TikTok Тина Ласиси знакомит зрителей с меланином, его различными типами и тем, что он должен делать с чернилами кальмара, грибами и арбузами.

Ласизи надеется, что ее исследования и информационно-разъяснительная работа вдохновят и обеспечат полезную основу для более тонких дискуссий о расе, этнической принадлежности, происхождении и человеческом разнообразии, а ее известность как темнокожего антрополога побудит других цветных людей задавать вопросы, которые важны для них. . «Я хочу предоставить миру достаточно информации, и [иметь] достаточное количество людей в мире, которые понимают эту информацию, — говорит она, — чтобы мы могли увидеть человеческие вариации для прекрасного, великолепного, сложная вещь, какая она есть».

Хотите номинировать кого-то в следующий список SN 10? Отправьте их имя, место работы и несколько предложений о них и их работе по адресу [email protected].

Древние рыбы подчеркивают странность наших позвоночных предков

Боже, какие у них были маленькие зубы.

Новооткрытая сокровищница древних окаменелостей рыб, обнаруженная на юге Китая, открывает окно в самую раннюю историю челюстных позвоночных — группы, которая включает 99 процентов всех живых позвоночных на Земле, включая человека. Местонахождение окаменелостей, датированное 439 г.от миллиона до 436 миллионов лет назад, включает в себя большое разнообразие невиданных ранее мелких, зубастых и костистых рыб.

Разнообразие окаменелостей в этом одном месте не только заполняет явный пробел в летописи окаменелостей, но и подчеркивает странность существования такого пробела, сообщают исследователи в журнале Nature от 29 сентября.

Подпишитесь на последние новости из

Science News

Заголовки и резюме последних статей Science News , доставляемых на ваш почтовый ящик

«Эти открытия подтверждают то, о чем мы спорили» в течение многих лет, основанные на более мелких фрагментах окаменелостей, — говорит Майкл Коутс, палеобиолог из Чикагского университета, не участвовавший в исследовании.

Генетические анализы ранее указывали на этот временной период, известный как ранний силурийский период, как на эпоху быстрого разнообразия челюстных позвоночных. Но зубастые рыбы, похоже, оставили мало следов в летописи окаменелостей. Вместо этого, судя по летописи окаменелостей, в то время бесчелюстные рыбы правили волнами. И те челюстные рыбы, которые сохранились, редко были костистыми; большинство из них были chondrichthyans, древними хрящевыми предками современных акул и скатов.

The Chongqing Lagerstätte — слово палеонтологов, обозначающее богатое собрание разнообразных видов, сохранившихся вместе в одном месте, — «коренным образом меняет эту картину», — пишут палеонтолог Ю-ан Чжу из Китайской академии наук в Пекине и его коллеги по исследованию. Это место изобилует зубастыми костистыми рыбами, особенно бронированными плакодермами, но несет только одного хондрихтиана.

Лагерштетте в Чунцине, датируемое от 439 до 436 миллионов лет назад, представляет собой недавно обнаруженное разнообразное скопление окаменелостей, содержащих одни из самых ранних челюстных рыб. Эта плита с этого места содержит два недавно названных вида рыб, древнюю акулу и родственника ската 9.0132 Shenacanthus vermiformis (1а и 1б) и панцирная челюстная рыба, Xiushanosteus mirabilis (2а и 2б).Ю.-а. Zhu et al / Nature 2022

Первыми существами, у которых развился позвоночник, были рыбы, и они сделали это около 480 миллионов лет назад ( SN: 25.10.18 ). Генетический анализ показал, что около 450 миллионов лет назад у этих рыб также появились челюсти, чтобы лучше грызть друг друга. Но самые ранние полные окаменелости таких челюстных рыб появляются относительно поздно в летописи окаменелостей, около 425 миллионов лет назад. К девонскому периоду, который длился с 419 г.от миллиона до 359 миллионов лет назад челюстные рыбы были глобальным явлением, за что та эпоха получила прозвище «Эпоха рыб» ( SN: 17.07.18 ).

Открытие также намекает на то, что предки обоих типов челюстных рыб, костных и
хрящевых, могли возникнуть раньше, чем предполагалось, говорит Коутс. Возможно, последний общий предок современных челюстных позвоночных появился во время Великого ордовикского события биоразнообразия, которое началось около 471 миллиона лет назад ( СН: 24 января 17 9).0133). На сегодняшний день ученые обнаружили только три разновидности окаменелостей тел рыб, относящихся к тому периоду времени, все без челюстей, без плавников и «отдалённо напоминающие гигантского бронированного головастика», добавляет Коутс
.

Вот некоторые из недавно обнаруженных рыбных обитателей Chongqing Lagerstätte.

Маленький, но свирепый

Около 20 отдельных экземпляров маленькой рыбки, которую исследователи назвали Xiushanosteus mirabilis , были обнаружены в Чунцине. Эти находки делают это животное самым многочисленным видом рыб в этой ископаемой совокупности.

X. mirabilis был всего около 30 миллиметров в длину, примерно с длину канцелярской скрепки, но он имел сильное сходство с более крупными бронированными плакодермами, которые появятся в будущем: у него был широкий костлявый головной щит и тело, покрытое в мелких ромбовидных чешуйках.

Сохранность окаменелостей Xiushanosteus mirabilis от головы к хвосту (показана в художественном исполнении) позволила исследователям детально реконструировать анатомию рыбы. Силурийский период может быть просто из-за удачных условий окаменения — маленькие, тонкие кости X. mirabilis и других челюстных рыб, найденных в Чунцине, будет труднее сохранить, чем более крупные бесчелюстные экземпляры того времени или более крепкие зубастые костистые рыбы позднего девонского периода. Но другая возможность состоит в том, что этот сайт является исключением в свое время, который просто оказался популярным среди плакодерм.

Тяжелобронированная миниатюрная акула

Около 450 миллионов лет назад появились два вида челюстных рыб, и оба они появились в Чунцине. Новое место примечательно разнообразием остеихтианов, костистых челюстных рыб, таких как X. mirabilis . Но хрящевой Shenacanthus vermiformis также провел некоторое время в этой среде.

Shenacanthus vermiformis (показан на этой реконструкции) представлял собой крошечную, но бронированную хрящевую рыбу, обнаруженную вместе со своими костистыми соседями на новом китайском участке ископаемых. как и X. mirabilis , отлично сохранился от головы до хвоста. Он тоже был миниатюрным, всего 22 миллиметра в длину. Хотя у него было такое же телосложение, как и у других хондрихтов, у него было одно ключевое отличие: как у X. mirabilis , S. vermiformis был сильно бронирован, с обширными пластинами на нижней и задней сторонах.

Время перехода

Китайский сайт не просто проливает свет на древних челюстных рыб — он предлагает окно в эволюционный переход черт тела от бесчелюстных видов к челюстным. Одно недавно обнаруженное бесчелюстное существо, получившее название Tujiaaspis Vividus , оказалось тесно связанным с группой челюстных рыб, называемых галеаспидами, сообщают исследователи в отдельной статье в том же номере 9. 0132 Природа .

Превосходная сохранность бесчелюстной рыбы Tujiaaspis Vividus (показана на этой реконструкции)   позволяет по-новому взглянуть на эволюцию плавников у ее более поздних челюстных собратьев. появились новые возможности узнать, как его челюстные родственники приобрели расположение плавников — переход, для которого ранее было мало свидетельств, — пишет Мэтт Фридман, палеонтолог из Мичиганского университета в Анн-Арборе, в комментарии к тому же номеру 9.0132 Природа . Это связано с тем, что у гелеаспидов есть отличительные головные щиты, но раньше ученые не могли заглянуть под эти окаменелые щиты, чтобы изучить скрытую анатомию.

Благодаря этим близким родственникам исследователи выяснили, как парные плавники у бесчелюстных рыб эволюционировали поэтапно и превратились в отдельные грудные и брюшные плавники у их челюстных собратьев. Такие плавники являются предшественниками рук и ног у более поздних четвероногих ( SN: 30.05.18 ).

Космический корабль НАСА DART только что врезался в астероид — намеренно

Центры управления полетами редко отмечают аварийные посадки. Но столкновение космического корабля НАСА DART с астероидом имело ошеломляющий успех.

Около 19:15. 26 сентября по восточному поясному времени космический корабль врезался в Диморфос, астероид-луну, вращающийся вокруг более крупного космического камня под названием Дидимос. Цель миссии состояла в том, чтобы немного приблизить Диморфос к его родительскому астероиду, сократив его 12-часовую орбиту вокруг Дидима на несколько минут.

Испытание на перенаправление двойного астероида, или DART, — это первая в мире попытка изменить движение астероида путем вбивания в него космического зонда ( СБ: 30.06.20 ). Ни Диморфос, ни Дидимос не представляют угрозы для Земли. Но наблюдение за тем, насколько хорошо сработал маневр DART, покажет, насколько легко изменить траекторию астероида — стратегия, которая могла бы защитить планету, если когда-либо будет обнаружен большой астероид, движущийся по курсу столкновения с Землей.

«Мы не знаем ни одного крупного астероида, который мог бы считаться угрозой для Земли и который появится в ближайшем столетии», — говорит член команды DART Анджела Стикл, планетолог из Лаборатории прикладной физики Университета Джона Хопкинса в Нью-Йорке. Лорел, штат Мэриленд. «Причина, по которой мы делаем что-то вроде DART, заключается в том, что есть астероиды, которые мы еще не открыли».

Космический корабль НАСА DART (на фото) только что намеренно врезался в спутник астероида Диморфос в ходе первого в мире испытания стратегии планетарной защиты. Johns Hopkins APL/NASA

Астрономы обнаружили почти все астероиды километрового размера в Солнечной системе, которые могли конец цивилизации, если они упадут на Землю, говорит Джессика Саншайн, планетолог из Университета Мэриленда в Колледж-Парке, которая также входит в команду DART. Но когда дело доходит до космических камней шириной около 150 метров, таких как Диморфос, «мы знаем только, где находится около 40 процентов из них», — говорит Саншайн. «И это то, что, если бы оно попало, наверняка уничтожило бы город».

Диморфос — безопасный астероид для экспериментального толчка, говорит Марк Бослоу, физик из Лос-Аламосской национальной лаборатории в Нью-Мексико, изучавший планетарную защиту, но не участвующий в DART. «Он не движется по курсу столкновения» с Землей, говорит он, и DART «не может ударить его достаточно сильно, чтобы направить его на курс столкновения». Космический корабль DART весит столько же, сколько пара торговых автоматов, тогда как Dimorphos считается почти таким же здоровенным, как Великая египетская пирамида в Гизе.

После 10-месячного путешествия DART встретился с Дидимосом и Диморфосом возле их ближайшего сближения с Землей, примерно в 11 миллионах километров. До самого конца своего путешествия DART мог видеть только более крупный астероид Дидимос. Но примерно за час до удара DART заметил Диморфос в поле своего зрения. Используя бортовую камеру, космический корабль направился к луне астероида и врезался в нее со скоростью около 6,1 километра в секунду, или почти 14 000 миль в час.

Проехав около 11 миллионов километров, космический аппарат НАСА DART приблизился к своей цели: астероиду-спутнику Диморфос. Это изображение космического камня было получено DART всего за несколько секунд до того, как космический корабль врезался в него.

НАСА

Камера DART отключилась после удара. Но другой зонд неподалеку заснял столкновение на камеру. Легкий итальянский CubeSat для визуализации астероидов отправился к Диморфосу на борту DART, но за пару недель до столкновения отсоединился, чтобы наблюдать за событием с безопасного расстояния. Его миссия заключалась в том, чтобы промчаться мимо Диморфоса примерно через три минуты после падения DART, чтобы сфотографировать место крушения и образовавшийся в результате шлейф обломков астероида, запущенный в космос. Первые снимки гибели DART, сделанные зондом, были опубликованы 27 сентября9.00:03 Это изображение, на котором виден шлейф обломков, выброшенных DART при столкновении с Диморфосом, было получено итальянским спутником Light Italian CubeSat для визуализации астероидов с расстояния примерно 57 километров.

ASI, NASA

«Я был в полном восторге, особенно когда мы увидели, что камера приближается, и просто осознали всю науку, которую мы собираемся изучить», — сказала Пэм Мелрой, заместитель администратора НАСА, после удара. «Но самое приятное в конце было то, что в конце концов не было никаких сомнений в том, что будет какое-то влияние, и видеть, как команда очень рада своему успеху».

Ожидается, что столкновение DART оттолкнет Диморфос на более близкую и короткую орбиту вокруг Дидимоса. Телескопы на Земле могут отслеживать время этой орбиты, наблюдая, как количество света от системы двойных астероидов меняется, когда Диморфос проходит впереди и позади Дидима.

На этой анимации показано, как воздействие DART на Диморфос повлияет на орбиту космического камня вокруг его более крупного родительского астероида Дидимоса. DART должен подтолкнуть Dimorphos на немного более узкую и короткую орбиту.

«Это действительно прекрасно задуманный эксперимент, — говорит Бослоу. В ближайшие недели десятки телескопов на всех континентах будут наблюдать за Диморфосом, чтобы увидеть, насколько DART изменил свою орбиту. Космические телескопы «Хаббл» и «Джеймс Уэбб» также могут получить изображения.

Подпишитесь на последние из

Science News

Заголовки и резюме последних Science News статей, доставленных на ваш почтовый ящик

«Будет очень интересно посмотреть, что получится», — говорит Эми Майнцер, планетолог из Аризонского университета в Тусоне, не участвующая в DART. «Астероиды могут удивить нас», — говорит она, потому что трудно узнать точный химический состав и внутреннюю структуру космического камня на основе наблюдений с Земли. Таким образом, движение Диморфоса после удара может не совсем соответствовать ожиданиям исследователей.

Команда DART сравнит данные о новой орбите Диморфоса с их компьютерным моделированием, чтобы увидеть, насколько эти модели были близки к предсказанию фактического поведения астероида, и соответствующим образом скорректировать их.