10 прорывов года

Уходящий год войдет в историю мировой науки открытиями, которые полностью изменят облик цивилизации XXI века

Подготовил Владимир Тихомиров

1. Графен

Минувший год стал годом официального признания графена — углеродного наноматериала, состоящего из единичного слоя атомов углерода, соединенных между собой структурой химических связей из правильных шестиугольников, которые по своей геометрии напоминают структуру пчелиных сот. Именно за открытие графена Андрею Гейму и Константину Новоселову была присуждена Нобелевская премия 2010 года по физике. Уже в этом году этот экспериментальный материал, обладающий рядом уникальных свойств, нашел свое применение в промышленном производстве. К примеру, американская компания Vorbeck Materials придумала специальный тонер на графеновой основе для особого принтера, предназначенного для печати микросхем. Напечатанные на этом принтере печатные платы будут использоваться при изготовлении мобильных телефонов и меток безопасности для магазинов. На очереди — производство из графена микропроцессоров, сенсорных экранов, фотоэлементов для солнечных батарей и гибких электронных приборов. Заметим, что признание графена произошло без всякой помпы, многомиллионных субсидий из бюджета и долгих речей об инновациях.

2. Искусственный геном

Крейг Вентер и его сотрудники впервые в истории воссоздали "в пробирке" полный геном бактерии Mycoplasma mycoides и внедрили его в оболочку другой бактерии Mycoplasma capricolum, получив при этом первую в мире искусственную форму жизни. Проект, над которым работали 15 лет, стоил огромных усилий и обошелся в 40 млн долларов. Вентер 10 лет назад был одним из авторов расшифровки генома человека. "Это первая в истории синтетическая клетка, и синтетической мы ее называем потому, что она содержит полностью искусственную хромосому, синтезированную из химических компонентов в специальном устройстве по компьютерной программе",— сообщил Вентер журналистам. Значение этого эксперимента трудно переоценить: теперь у ученых появилась возможность создавать "синтетические" бактерии с геномом, сконструированным специально для решения конкретных задач в области энергетики, экологии, медицины — производства новых видов топлива, вакцин, белковых препаратов, переработки отходов. Эти исследования помогут и разобраться в природе жизни, и ответить на вопрос, какие гены необходимы для того, чтобы существо жило и размножалось.

3. 117-й элемент

В апреле этого года российские физики из Лаборатории ядерных реакций им. Г.Н. Флерова Объединенного института ядерных исследований (ОИЯИ) в Дубне доложили о триумфальном завершении эксперимента, длившегося почти год: на циклотроне У-400 был наконец-то синтезирован 117-й элемент таблицы Менделеева. Как сообщил руководитель эксперимента академик Юрий Оганесян, для получения нового элемента ученые обстреливали мишень из берклия-249 ионами кальция-48, и в общей сложности было зафиксировано шесть событий рождения ядер 117-го элемента, который пока назван "Унунсептий" (т.е. стосемнадцатый).

Другой вопрос — это официальное признание нового элемента Международным союзом теоретической и прикладной химии IUPAC. Пока в Периодической таблице элементов официально прописано только 112 элементов. Остальные же — от 113-го до 118-го — еще ждут своей очереди: пока еще ни одна научная группа в мире не смогла воспроизвести эксперименты российских физиков. Тем не менее в ОИЯИ уже на следующий год запланированы новые эксперименты — по получению элементов с атомными номерами 119 и 120.

4. Границы Вселенной

Также 2010 год войдет в историю науки как год, когда астрономы обнаружили границы Вселенной, поставив таким образом под сомнение как общепринятую модель бесконечной Вселенной, так и теорию Эйнштейна. Ученые из Европейской южной обсерватории (ESO) в Чили с помощью телескопа VLT обнаружили самый удаленный объект в космосе — галактику UDFy-38135539, расположенную более чем в 13 млрд световых лет от Земли. Интересно, что благодаря телескопу VLT в этом году было совершено и другой открытие, поставившее под угрозу принципы теории относительности Эйнштейна. Речь идет о "постоянной тонкой структуры" — это физическая константа, отношение скорости электрона в боровской модели атома (это самая простая модель атома, в которой электроны движутся вокруг ядра) к скорости света. В этом году астрономы, изучив излучение 153 квазаров, обнаружили, что миллиарды лет назад эта константа была иной - примерно на 1/100 000 больше, чем сейчас. Казалось бы, разница настолько мизерная, что и говорить тут не о чем. Однако, даже такое изменение "постоянной тонкой структуры" может вызвать полный пересмотр всех базовых теорий мироздания.

5. Протеобактерии GFAJ-1

Сообщение об открытии гамма-протеобактерий GFAJ-1 семейства Halomonadaceae стало настоящей сенсацией не только в научной среде, но и дало пищу для размышлений самым разным людям. Все дело в том, что эти бактерии, открытые в озере Моно в Калифорнии, опровергли основной постулат микробиологии, согласно которому все биомолекулы земных организмов могут состоять только из шести основных элементов — водорода, углерода, кислорода, азота, фосфора и серы. Однако эти бактерии, как оказалось, вместо фосфора (а фосфаты и фосфорные кислоты входят в ДНК и РНК) используют мышьяк — элемент, прежде считавшийся смертельным ядом для всего живого. "Известная нам до сих пор жизнь требовала присутствия в организме определенного набора химических соединений,— считает автор открытия биолог Фелиса Вольфе-Симон из Аризонского университета.— Однако теперь мы убедились, что для возникновения жизни могут быть использованы и другие комбинации, что должно привести к пересмотру самого понятия "жизнь" и принципиально изменить наши взгляды на стратегию поиска внеземной жизни на планетах Солнечной системы". Впрочем, ряд ученых высказывают и более смелые предположения — о поиске "теневой биосферы" на Земле, то есть химического "параллельного мира", основанного на других химических элементах.

6. Вода на Луне

Еще недавно считалось, что Луна — одно из самых сухих мест во всей Солнечной системе. Но весной этого года при помощи радара Mini-SAR, расположенного на индийском зонде "Чандраян-1", ученые обнаружили более 40 кратеров вблизи Лунного северного полюса, в каждом из которых на дне находится слой водяного льда толщиной минимум 2 метра. По самым скромным оценкам, на нашем естественном спутнике есть не менее 600 млн тонн воды. "Пока мы нашли три типа лунной воды,— говорит профессор Пауль Спудис из NASA.— Во-первых, это практически чистый лед в кратере, кроме того, была найдена смесь кристаллов льда и грязи и, наконец, тонкий слой инея, который то появляется, то исчезает по всей поверхности Луны. Очевидно, что находка льда перечеркивает все, что мы когда-то знали о природе формирования Луны".

7. Информативный лазер

Специалисты Института автоматики и электрометрии (ИАиЭ) СО РАН совместно с британскими коллегами из Университета Астона создали лазер, позволяющий передавать неограниченные объемы информации на сколь угодно большие расстояния. Как известно, главный недостаток существующих сейчас методов передачи сигналов по оптоволокну — потери сигнала, составляющие до 99 процентов на 100 километров пути. Из-за этого на протяжении кабеля приходится устанавливать усилители, что, в свою очередь, приводит к снижению качества сигнала. Новая разработка ученых ИАиЭ СО РАН позволяет решить эту проблему, используя принцип "рэлеевского рассеяния" — явления, при котором изменяются свойства света, проходящего через материал. Благодаря этому ученым удалось добиться однородного распределения светового сигнала, не требующего усиления, по всей длине оптоволоконного кабеля. "Наш лазер позволит передавать неограниченные объемы информации на огромные расстояния, — говорит автор изобретения Сергей Бабин, руководитель лаборатории волоконной оптики ИАиЭ.— Сегодня испытания этого лазера активно ведутся в нескольких европейских странах в рамках единого европейского проекта, и на внедрение этой системы понадобится не менее пяти лет". Тем не менее российский лазер уже возглавил список главных изобретений года по версии научного журнала Optics & Photonics News.

8. 1000-я грамота

Главной исторической сенсацией года все российские археологи единодушно признали находку сразу 42 новых берестяных грамот в Великом Новгороде. Причем у этого открытия есть четкая дата — 21 июля 2010 года. Именно в этот день на Троицком раскопе были найдены две берестяные грамоты XII века, получившие номера 1000 и 1001. Как рассказал начальник Новгородской археологической экспедиции МГУ академик Валентин Янин, грамота N 1000 представляет собой письмо к неким Твердяте и Ивану от их друзей Кыяса и Жирочко, в котором корреспонденты сообщают, что с ними все в порядке. Из четырех названных в грамоте имен одно — христианское, два — исконные славянские, это сокращенные формы имен Жирослав и Твердислав, и одно — тюркское: Кыяс мог быть, например, крещеным половцем. В другом письме (грамота N 1001) содержится предупреждение от древнерусской налоговой службы: "потом не жалуйтесь, если к вам придет сборщик штрафов".

А вот американский научный журнал Archaeology, издаваемый Археологическим институтом Америки, на первое место в рейтинге главных открытий 2010 года поставил находку в Турции гробницы Гекатомна, царя Карии, датированной IV веком до нашей эры. Примечательно, что это захоронение с роскошными фресками и мраморным саркофагом было обнаружено не учеными, а полицией, выследившей "черных археологов".

9. Аппарат для зрения

Одним из основных приложений современных инноваций является возможность улучшать качество жизни людей, в том числе и людей с ограниченными возможностями. Именно этой цели и служит прибор Eyewriter, который позволяет полностью слепым людям эффективно ориентироваться в окружающем мире. Этот прибор был разработан инженерами компании Graffitti Research Lab. для больных пигментным ретинитом — это заболевание вызывает дегенерацию фоточувствительных клеток сетчатки и прогрессирующую потерю зрения. Ученые решили направить электрические импульсы от миниатюрной видеокамеры прямо на сетчатку, стимулируя ее к построению модели изображения. И вот, в 2010 году в медицинском центре Университета округа Колумбия прошли клинические испытания прибора: полностью ослепшая Барбара Кемпбелл стала первой пациенткой в мире, которой были имплантированы видеокамеры.

10. Экологически чистый пластик

Еще в позапрошлом году такое выражение могло восприниматься только как шутка. Но в 2010 году инженеры из американской компании Novomer разработали новый пластик NB-180, состоящий на 80 процентов из "парникового газа" — двуокиси углерода. Причем, как отмечают специалисты, перед обычными полимерами NB-180 обладает двумя преимуществами: во-первых, при его производстве экономятся невозобновляемые нефтепродукты, во-вторых, он быстро разлагается в естественной среде. Кроме того, получение новой пластмассы в два раза менее энергоемко и она не содержит фенола, который является сильным канцерогеном. Методика изготовления NB-180 пока держится в секрете.

В следующем номере: 10 все еще "Советских"