Сегодня - 18.08.2019

Задайте вопрос учёному

В этом разделе вы можете задать вопросы, относящиеся к любому научному направлению: будь то археология или ядерная физика. Задавая вопрос, вы можете обозначить, ученому какой специальности он адресован. Если вы не определились с адресатом, мы найдем для ответа на ваш вопрос компетентного эксперта. Ответ будет опубликован на сайте.

Обращаем ваше внимание на то, что не подлежат рассмотрению вопросы и обращения, в которых содержатся выражения, оскорбляющие чьи-либо честь и достоинство, а также те, из которых не представляется возможным понять суть вопроса.

Вопросы вы можете направлять на электронный адрес: scienceinsiberia@gmail.com с пометкой в теме: «Вопрос ученому»



Как ученые могут утверждать, из чего состоят другие планеты?

Отвечает сотрудник Института геологии и минералогии им. В. С. Соболева Сергей Владимирович Ращенко

 


С детства меня мучает вопрос, если из космоса падают «неизвестные» материалы, то как ученые могут утверждать, из чего состоят другие планеты, пробы грунта которых мы не брали и не изучали, а только видели, да и то вряд ли? Мы же ограничены таблицей Менделеева.

Во-первых, не такие уж и «неизвестные» материалы падают на нашу планету из космоса. Несмотря на научную ценность каждого метеорита, подавляющее их большинство не представляет большой загадки для учёных, поскольку относится к давно изученным типам: каменным (хондритам и ахондритам), железным и железокаменным. Происхождение этих разновидностей хорошо описывается существующей теорией образования Солнечной системы и текущие исследования метеоритов лишь уточняют её детали.

Первомайский метеорит

Основным положением этой теории является общее происхождение Солнца и планет из газопылевого облака 4,5 млрд лет назад. Таким образом, оценив содержание различных элементов в солнечном веществе (для этого анализируется спектр соответствующего света), можно понять, из чего должны состоять и планеты. В соответствии с этим, основными компонентами Солнечной системы являются лёгкие водород и гелий, составляющие более 90% её массы; далее по распространённости следуют кислород, азот и углерод (два последних склонны к образованию газообразных соединений с водородом – аммиака и метана); завершают группу наиболее распространённых элементов кремний, магний и железо. При этом в составе планет Si и Mg связываются с кислородом, образуя твёрдые силикатные минералы, Fe же может как входить в состав этих минералов, так и существовать в свободном металлическом виде.
 
Комбинируя эти данные с плотностью планет, вычисленной астрономическими методами, уже можно предложить модели их состава: так, очевидно, что планеты-гиганты с большой массой, но низкой плотностью должны состоять преимущественно из лёгких элементов — водорода и гелия (с небольшой примесью аммиака и метана), тогда как маленькие и плотные планеты земной группы  теоретически сложены плотными силикатными минералами и железом.
 
Все дальнейшие исследования сводятся к уточнению этих моделей. Так, изучение динамики вращения планет и особенностей их магнитного поля позволяют установить наличие жидкого проводящего ядра, исследование состава поверхности и атмосферы — выявить особенности химической эволюции и магматизма, картирование рельефа — сделать выводы о проявлениях тектоники и т.п. Лучше всего в этом отношении изучена наша соседка — Луна, на которой даже проводились сейсмические исследования. Менее всего — дальние планеты Солнечной системы, изучение которых ограничивается внешними слоями атмосферы.
 
Фото предоставлено ИГМ СО РАН
 



Как приобрести суперспособности эльфа Леголаса?

Отвечает старший научный сотрудник Института ядерной физики им. Г. И. Будкера СО РАН, кандидат физико-математических наук Евгений Михайлович Балдин

 


В фильме «Хоббит» эльф Леголас с легкостью выполняет чудесные акробатические трюки — в частности, прыгает вверх по обрушивающимся в пропасть камням, как по лестнице, и выбирается наверх. Какие должны выполняться физические условия (возможно, пониженная гравитация?), чтобы это можно было бы сделать на самом деле? 


Толкиен явно утверждал, что Средиземье было именно на Земле, то есть гравитация в этой выдуманной вселенной должна быть именно такой, какая есть у нас. Доцент физики в университете Луизианы Рэтт Аллэйн  провёл хронометраж падающих камней упомянутого моста (перевод можно почитать здесь), и у него получилось, что их ускорение равно порядка 2 м/c^2, что меньше стандартного ускорения g=9.8 м/c^2. Затем профессор попытался рассмотреть ситуацию специально замедленной съёмки, и оценить физические параметры Леголаса в этом предположении. Всё равно концы не сходились. В результате было сделано заключение: что физические законы на этого эльфа не действуют.
 
Следует отметить, Рэтт не рассматривал вариант, при котором камни были волшебные или содержали немного антигравитационного вещества (почему бы и нет?) и, соответственно, специально падали медленнее, чем должны были бы.  Но это легко можно сделать самостоятельно, воспользовавшись измерениями Рэтта. 
 
Так же при нормальных  условиях ведущие передачи «Разрушители легенд» пытались пробежаться по «рушащемуся мосту». Что у них вышло, можно поглядеть здесь.
 
Фото из открытых источников



Откуда в алмазах появляются всякие включения?

Отвечает сотрудник Института геологии и минералогии им. В. С. Соболева Сергей Владимирович Ращенко

 
 

Откуда в алмазах появляются всякие включения?

Алмаз из кимберлитовой трубки Удачная (Якутия) с включениями мантийных минералов оливина (слева) и граната (справа). Размер порядка 1 ммВключения являются характерной чертой большинства кристаллов, выросших в природе — каждый наблюдал это явление, например, в виде мелких пузырьков воздуха в замёрзшем льду. Как правило, включения представляют собой частички среды, в которой рос кристалл, захваченные им в процессе роста. С этой точки зрения они несут очень важную для геологов информацию — с их помощью можно реконструировать температуру, давление и состав минералообразующего окружения (занимается этим геологическая дисциплина термобарогеохимия).
 
Поскольку кристаллы алмаза образуются на глубине в сотни километров, включения в них представляют ещё больший интерес. Фактически благодаря им, в руки геологов попадают пробы вещества мантии Земли, которые невозможно извлечь на поверхность никакими другими способами. Важную роль играет чрезвычайная прочность кристаллической решётки и химическая инертность алмаза — по этим причинам во включениях может сохраняться вещество, образовавшееся под давлением в десятки тысяч атмосфер, характерным для мантии нашей планеты. Таким образом, в виде включений в алмазе могут сохраняться даже минералы, устойчивые только при высоких давлениях.
 
Фото предоставлено Д. Зедгенизовым (ИГМ СО РАН)



Не опасно ли купаться в соленых озерах Сибири?

Отвечает Отвечает старший научный сотрудник Института биофизики СО РАН, доцент кафедры биофизики Сибирского федерального университета кандидат физико-математических наук Денис Рогозин.

 

С учетом особенных сообществ микроорганизмов в соленых озерах Сибири, не опасно ли купаться в таких водоемах? 

Шунет, одно из соленых озер Хакасии

Микроорганизмы в огромных количествах обитают во всех природных экосистемах, в том числе, конечно же, и во всех водоемах. Даже в одном миллилитре родниковой воды содержится несколько сотен бактериальных клеток, и соленые озера не исключение.  Условно патогенными можно считать все микроорганизмы, но бояться этого не стоит — наше тело умеет защищаться от чужеродных бактерий. Достаточно сказать, что на нас постоянно «живет» больше не видимых глазу существ, чем людей на нашей планете. Поэтому смело купайтесь. В большинстве случаев «природные» микроорганизмы для человека не страшны, иначе нас бы уже не было. Хотя польза от них не очевидна, поэтому лучше все-таки принимать душ после плавания, если есть возможность. И пить воду из таких водоемов, конечно же, не стоит, поскольку фекальные и прочие антропогенные загрязнения — это источник повышенной опасности.
 



Как могли получиться ярко-рыжие или черно-белые домашние кошки, если их предки были совершенно другого цвета?

Отвечает заведующий лабораторией Института цитологии и генетики СО РАН доктор биологических наук Павел Михайлович Бородин.

 


Все дикие кошки, которых я видел в зоопарках и на фотографиях, примерно одной окраса. Скажите, как могли получиться домашние, например, ярко-рыжие или черно-белые, или полностью черные или белые, если их предки были совершенно другого цвета?


Разноцветные окраски домашних кошек — это результаты проявления мутантных генов, контролирующих основные пути развития шерсти. Мутации в генах синтеза пигментов ведут к сиамскому  или бирманскому  альбинизму, в генах, отвечающих за расселение пигментных клеток — превращают полосы в разводы или точки,  вызывают образование белых пятен разного размера. Понятно, что в дикой природе у носителей таких изменений мало шансов на выживание. Любые нарушения камуфляжной окраски затрудняют  возможность подкрасться к жертве и укрыться от врага, поэтому они крайне редки, но не отсутствуют вовсе: например, известны черные леопарды или белые тигры. У домашней кошки эти мутации не отбраковывались естественным отбором, более того,  поддерживались   искусственным образом: на их основе создавались породы. Именно поэтому таких изменений много среди домашних кошек и мало у диких представителей семейства. 

 

Фото Елены Трухиной

 




Создается ли в университетах электронная инженерная база, по которой можно найти нужное оборудование?

Отвечает начальник Центра инновационного консалтинга Сибирского федерального университета Артур Туманян.

 

Создается ли в наших университетах для удобства конструирования чего-либо электронная инженерная база, по которой можно найти нужные станки, оборудование, инструменты, модули, детали, крепления, вещества с указанием производителей, патентной информации, характеристик? Если нет, то возможна ли ее организация? Будет ли она находиться в общественном пользовании и каковы перспективы этого?

 

В Сибирском федеральном университете в 2008 году был создан Центр коллективного пользования (ЦКП), который включает в себя 5 лабораторий, оснащенных современным научным оборудованием. Приборы различные: от атомно-эмиссионных спектрометров до измерителей вибрации, с полным списком оборудования можно ознакомиться на сайте университета. Оборудованием активно пользуются ученые и аспиранты для проведения своих исследований, но из-за того, что оно сложное и дорогостоящее, горожанам «просто» прийти попользоваться, к сожалению, не получится, нужна подготовка и предварительное обучение работе с тем или иным прибором. В нынешнем году на базе СФУ открывается R&D-офис, который решает эту проблему — любой желающий сможет прийти со своим вопросом и сотрудники ЦКП сделают экспертное исследование на соответствующем аппарате.

 




Помогут ли бактериально-вирусные коктейли делать консервы?

Отвечает профессор Сибирского федерального университета доктор биологических наук Николай Александрович Сетков.

 

Роман Кириллов: Имеет ли смысл, и есть ли работы по использованию бактериально-вирусных коктейлей (композиций) для консервирования продуктов и дезинфекции? 

 

Бактериофаги были открыты в 1930-е годы, но потом появились антибиотики и вытеснили их. Сейчас мы снова к ним возвращаемся. Эти вирусы обладают уникальной способностью: как своеобразные живые «лекарства» они очень чётко специализированы. Для каждого вида патогенной бактерии существует свой «противник». Это означает, что если мы используем последние для лечения и вводим в кишечник, то поражать они будут только цель, вся остальная микрофлора останется живой. Также эти вирусы обладают способностью саморазмножаться. То есть достаточно один раз их поместить в организм, чтобы победить заболевание. В экспериментах на чашках Петри, в культуре всё получается хорошо, но включить это в медицинскую практику пока не удаётся. 
 
Может быть, в будущем мы поймём отношения бактериофагов с бактериями и научимся делать их эффективными против микроорганизмов, которые окисляют и выводят из строя продукты. Пока мне про такие исследования ничего не известно. Но вопрос действительно серьёзный: чуть ли не половина заготовленной пищи уничтожается либо вредителями, либо покрывается плесенью, прокисает. Конечно, проще всего в консервы закладывать бактериостатики, что сейчас и делают, однако из-за них у людей возникают проблемы со здоровьем.
 
Консервировать продукты дрожжами и бактериями принято издавна. Например, последние используют для изготовления квашеной капусты, молочно-кислых изделий. Другое дело, мы лишь недавно начали понимать, что такое микрофлора. Она оказалась невероятно разнообразной, и потеря какого-то одного вида создаёт в итоге массу проблем. Кстати, в том числе, и с этим связана полнота: у людей с лишним весом богатство кишечных организмов резко снижено, а у худых, особенно у аборигенных народов Африки, потрясающий биоразнообразный кишечник. 
 
Так, сегодня есть очень интересные данные по бактерии Helicobacter Pilori. Раньше ей вменяли в вину развитие язвенной болезни. Оказалось, что она, наоборот, уменьшает агрессивную среду, а в норме — ещё и контролирует массу тела: как только у человека выбивают хеликабактер с помощью антибиотиков (с этой проблемой массово столкнулись американцы, принявшиеся лечить таким образом язвенные болезни), он начинает полнеть.
 



Есть ли электромагнитное излучение при возникновении электрических импульсов в сердце и нервной системе?

Отвечает ассистент кафедры сравнительной психологии ФП НГУ, кандидат биологических наук Дорошева Елена Алексеевна и доктор медицинских наук, профессор кафедры внутренних болезней медицинского факультета НГУ, ведущий научный сотрудник Центра хирургической аритмологии в НИИ патологии кровообращения им. Е. Н. Мешалкина Туров Алексей Николаевич.

 


Есть ли электромагнитное излучение при возникновении электрических импульсов в сердце и нервной системе?


Елена Дорошева

Елена Алексеевна Дорошева: 
 
Да, есть. Также электромагнитное излучение связано с пульсацией сосудов, сокращением мышц, биохимическими реакциями и т.д. Биоэлектрическая активность мозга регистрируется с помощью метода электроэнцефалографии. При этом электроды находятся на поверхности головы, то есть не контактируют непосредственно с нейронами. Они измеряют не отдельные электрические импульсы, а электрическое излучение. Параметры магнитного поля, обусловленные биоэлектрической активностью головного мозга, регистрируются с помощью другого метода - магнитоэнцефалографии. Запись этих параметров осуществляется с помощью датчиков (расположенных вокруг головы) и специальной камеры, изолирующей магнитные поля мозга от более сильных внешних полей. 
 
Алексей Николаевич Туров:
 
Алексей ТуровЭлектромагнитное поле живых организмов имеет ту же природу, что и излучение техногенных источников, хотя отличается нерегулярностью. Движение зарядов при прохождении нервных импульсов сопровождается изменением электрического и магнитного полей. Динамически изменяющееся электромагнитное поле регистрируется датчиками. Для медицинской диагностики регистрируют векторную проекцию поля на внешнюю и внутреннюю поверхность соответствующего органа (соответственно сердца и головного мозга), а также на поверхность тела. Проекция на кожу используется для диагностики (электроэнцефалография и электрокардиография). Органная проекция используется для более точной топической диагностики места патологической активации во время операций (при картировании эндокардиальной или эпикардиальной поверхности сердца определяют источник аритмии, при картировании поверхности мозга — источник опухоли мозга или эпилептической активности). Существуют методики поверхностного картирования при регистрации ЭКГ более чем из 150 точек поверхности тела, строится точная карта места патологического возбуждения в сердце (источник аритмии).
 
Фото: fp.nsu.ru, strf.ru.
 



Опасна ли светящаяся реклама для здоровья?

Отвечает профессор Сибирского федерального университета, доктор биологических наук Валерий Владимирович Заворуев.

 


Каплан Мария: Подскажите, пожалуйста, мы живем на последнем этаже дома, и у нас на крыше собираются установить огромную светящуюся рекламу (состоящую из лампочек и постоянно горящую). Сосед — врач-кардиолог — говорит, что это очень вредно: они якобы создают магнитное поле, которое плохо влияет на здоровье. У меня двое маленьких детей и я волнуюсь. Скажите, безопасна ли такая реклама?


Вероятно, речь идет о световой рекламе, так называемой «бегущей строке». В ней используются светодиоды, и работают она на постоянном токе низкого напряжения. Частота его — 50 герц, а электромагнитные поля, создаваемые в процессе, как правило, безвредны. Однако если есть сомнения, то можно заказать и провести измерения: до включения этой рекламы и после. В соответствии с Санитарными правилами и нормами 2122645-10, предельно допустимая напряженность магнитного поля с частотой 50 герц должна составлять 5 микроТесла, а предельно допустимая напряженность переменного электрического поля частотой 50 герц на высоте от пола от 0,5 до 2 метров — 500 вольт на метр. Если показатели не превышают нормативов, то все в порядке, а в случае, когда они и до, и после окажутся одинаковыми —  влияния нет никакого.
 




Почему молоко белое?

Отвечает профессор Сибирского федерального университета, доктор биологических наук Николай Александрович Сетков.

 

Дело в том, что молоко — довольно сложная жидкость. В нём содержится более 100 веществ. Преобладают, естественно, белки, такие как коаеин, лактальбумин, альбумин сыворотки крови, очень много ферментов (в частности, там присутствует лизоцин).

Известно, что белки в большинстве своём  — белые (отсюда и название). Удостовериться в этом мы можем, поглядев на обычные яичные, когда они сворачиваются. Однако цвет зависит не от них, а от эмульгированных  жиров, которые не могут растворяться. Молоко есть не что иное, как жировая эмульсия. Именно поэтому оно белое.

Фото: Stefan Kühn, wikipedia.org (лицензия: GNU Free Documentation License)
 

Система Orphus