меню содержание news286 news287 news288
Структура Вселенной оказалась фракталом
|
Пример фрактала, называемый пирамида Серпинского.
Фото с сайта wikipedia.org
Группа итальянских и российских астрономов, проанализировав данные, полученные в рамках Слоа-
новской программы цифрового обзора неба ( Sloan Digital Sky Survey ), пришла к выводу, что материя во
Вселенной распределена в виде фрактала. Традиционно считается, что при увеличении масштаба рас-
пределение материи во Вселенной становится непрерывным. Опровержение этого постулата, лежаще-
го в основе большинства космологических теорий, может привезти к пересмотру практически всех
существующих моделей Вселенной. Работа ученых принята к печати в журнал Nature Physics.
Фракталом в математике называется множество, обладающее самоподобной структурой. Грубо говоря,
оно состоит из кусочков, являющихся уменьшенной копией всего множества. Большинство астрономов
признают, что локально Вселенная имеет фрактальную структуру: планетарные системы объединены в
галактики, галактики в кластеры, кластеры в суперкластеры и так далее. До настоящего момента счита-
лось, что распределение материи можно считать непрерывным, начиная с объектов размером около
200 миллионов световых лет. Используя данные о более чем 900 тысячах галактик и квазаров, исследо-
ватели показали, что непрерывность отсутствует и при масштабе в 300 миллионов световых лет.
Полученные выводы противоречат, в частности, основам теории Большого Взрыва. Согласно этой те-
ории в первые моменты после рождения Вселенной материя была распределена равномерно и непре-
рывно. Более того, за время, прошедшее с момента Большого Взрыва, под действием гравитации фрак-
тальные структуры вселенского масштаба просто не могли успеть образоваться.
Карта распределения микроволнового излучения, выполненная аппаратом WMAP
В подтверждение непрерывности первоначального распределения материи приводится распределение
реликтового излучения. Реликтовым излучением называется электромагнитное излучение, оставшееся
со времен Большого Взрыва. Карта распределения этого излучения была составлена в 2003 году.
На ней видно, что излучение распределено относительно равномерно. Это означает, что и материя в
момент Большого Взрыва была распределена относительно равномерно.
В настоящее время теории фрактальной Вселенной не существует. Как считают исследователи, опира-
ясь на теорию относительности Эйнштейна, такую теорию создать возможно, однако от существующих
ее будет отличать крайняя математическая сложность.
Структура Вселенной от атомов до скоплений галактик
в некотором приближении является фракталом
ссылки:
lenta.ru/news/2008/06/25/fractal
Galaxy map hints at fractal universe
по теме:
Физики нашли древний топологический дефект пространства-времени
НАСА ищет в структуре реликтового излучения послание Создателя
Размер Вселенной составляет минимум 156 миллиардов световых лет
У Вселенной, возможно, есть выделенная ось симметрии
Физики опровергают пригодность фрактального анализа для проверки
подлинности полотен Поллока
Американские химики синтезировали молекулу-фрактал
Видео увеличения фрактала множество Мандельброта
Молодой Марс пережил страшный удар
|
Тело размером с Плутон ударяет по Марсу. Случилось это грандиозное
событие примерно 3,9 миллиарда лет назад ( иллюстрация Nature )
Гигантский северный бассейн Borealis basin, охватывающий 40% марсианской поверхности, является
следом от удара по Марсу тела, сравнимого с Плутоном. К такому выводу пришла группа учёных из
Массачусетского технологического института ( MIT ) и Лаборатории реактивного движения ( JPL ).
Загадка ассиметричного облика Марса волнует планетологов много десятилетий. Северное полушарие
Красной планеты - одна из самых ровных местностей в Солнечной системе - контрастирует со значи-
тельно более "грубым" южным полушарием, изрытым каньонами и заметно возвышающимся над се-
верным собратом.
Давно существуют две гипотезы возникновения такой асимметрии: удар крупного космического тела
в пору молодости Марса и некие внутренние процессы, связанные с глубинными расплавленными
слоями планеты и их перемещением. Ударная гипотеза представлялась логичной, но принять её ме-
шало одно обстоятельство - неправильная форма бассейна.
Теперь исследователи тщательно проанализировали результаты съёмки планеты аппаратами Mars
Reconnaissance Orbiter и Mars Global Surveyor, причём учёные совместили данные по рельефу с грави-
метрическими измерениями.
Эти данные позволили отсеять изменения в рельефе, произошедшие намного позже удара. В частнос-
ти, с одной из сторон бассейна выросло несколько огромных вулканов ( Tharsis Montes, тех самых, что
являются Гавайями наоборот ), чья деятельность радикально преобразила местность.
Убрав на компьютере такие "помехи", исследователи обнаружили чёткую эллиптическую форму
Borealis basin.
Эта воронка с размерами 10600 на 8500 километров вполне соответствует результату удара по Марсу
огромного космического тела. По расчётам учёных, оно имело диаметр порядка 1930 километров. И
этот бассейн, таким образом, является самым крупным ударным кратером в Солнечной системе.
Кстати, учёные утверждают, что наблюдается различие в 30 километров по толщине коры в северном
и южном полушариях Марса, добавляет Nature. И удар это объясняет: столкновение вырвало из плане-
ты огромную массу материала, выбросив его вверх и в стороны, и значительная часть этой породы
упала уже в другом полушарии Марса.
Авторы работы не утверждают, что "ударная" гипотеза теперь доказана на 100%, но считают, что
теперь она должна стать главенствующей.
"В дополнение к эллиптической границе воронки существуют признаки возможного второго, внешнего
кольца - типичная черта большого ударного бассейна", - говорит один из авторов исследования Брюс
Банердт (Bruce Banerdt) из JPL.
Подробности исследования - в статье учёных в Nature.
Читайте также о мощном ударе, пережитом Сантой, и ещё более грандиозных столкновениях планет,
а ещё о происхождении Луны.
Источник: membrana.ru/lenta/?8355
PhysOrg.com
Phoenix докопался до воды
|
Усилия учёных по поиску воды на Марсе наконец увенчались успехом – космическому аппарату
Phoenix удалось прикоснуться к водному льду. Белое вещество, до которого он докопался, оказалось
льдом, а не солью: на повторных снимках видно, как лёд испаряется. Инженеры тем временем решают
проблему с переполнением памяти аппарата служебным «мусором».
У учёных, работающих у северного полюса Марса зондом Phoenix, не осталось сомнений в том, что им
удалось найти на Марсе водяной лёд. Жёсткий слой белого вещества, показавшийся в понедельник на
дне небольшой траншеи, вырытой автоматической рукой космического аппарата, не может быть слоем
соли. Это лёд, так как соль не могла бы испариться, будучи выставлена под косые лучи приполярного
марсианского солнца. А с белым веществом произошло именно это.
NASA/JPL-Caltech/University of Arizona/Texas A and M University
Как заявил руководитель научной части проекта Phoenix Питер Смит, «это должен быть лёд».
По его словам, мелкие скопления белого вещества за несколько дней полностью исчезли.
«Это совершенно точно свидетельствует, что там лёд», – уверен Смит.
– «Прежде оставались некоторые сомнения, будто бы белое вещество может быть солью. Но соль так
вести себя не может».
Небольшие белые бляшки проявились под снятым «совочком» Phoenix'а слоем марсианского грунта на
фотографиях, переданных на Землю в понедельник по Москве. Небольшая траншея глубиной до 7–8 см,
получившая странное имя «Додо-Златовласка» ( Златовласка в английских сказках заменяет Машеньку,
зашедшую в гости к трём медведям ), находится вблизи границы одного из великого множества много-
угольников, на которые разбита поверхность Марса. Предполагается, что они образуются так же, как и
в земной вечной мерзлоте, – за счёт расширения и сжатия льда при изменении температуры. Так что
найти здёсь лёд учёные ожидали.
Тем не менее, хотя выглядело всё именно как лёд, учёные не спешили делать громкие заявления: Марс
мог и обмануть слишком оптимистичные ожидания, как делал это не раз за историю своего «освоения».
Учёные решили, что нужно последить за поведением этого вещества в дальнейшем – лёд, лишившись
защитного слоя почвы, будет медленно сублимировать (переходить в газообразную фазу, минуя жид-
кую), в то время как ожидать каких-либо превращений от соли не приходится: воды в атмосфере прак-
тически нет, а в разреженном газе соль не растворяется.
Как свидетельствуют новые снимки, полученные центром управления миссией Phoenix на Тихоокеан-
ском побережье США в четверг ( утром пятницы по Москве ), всё развивалось именно по второму
сценарию. Повторная съёмка траншеи показала, что все белые бляшки существенно сократились в
размерах, а некоторые и вовсе исчезли без следа.
«Найдите 10 отличий»: изображение траншеи «Додо-Златовласка» ( ранее это были две отдельные
траншеи ) сразу после того, как совочек Phoenix'а снял слой грунта над белым твёрдым веществом
(слева) и через 4 дня после этого (справа). Снимки получены в чуть отличающихся условиях освещения.
Обратите внимание на светлые бляшки в левом нижнем углу представленного участка траншеи: они
исчезли; с солью такого бы не произошло. Белые бляшки в верхней части изображения также сократи-
лись в размерах – лёд сублимирует. Посмотреть анимацию можно по этой ссылке.
Долгие годы учёные, инженеры и функционеры NASA, как мантру, повторяли неофициальный лозунг
освоения Марса «За водой!». Наконец к воде они прикоснулись.
Само наличие H2O не является какой бы то ни было неожиданностью – ещё несколько лет назад сразу
два космических аппарата с помощью специальных радаров обнаружили огромное количество водоро-
да в полярных областях Марса. У учёных почти не было сомнений, что водород должен присутствовать
именно в связи с кислородом – то есть в виде замёрзшей воды. Для жидкой воды здесь слишком холод-
но, и даже когда её прогревает Солнце, атмосферное давление, скорее всего, оказывается слишком низ-
ким, так что лёд переходит в газ, минуя жидкую фазу. Так испаряется «сухой лёд» – замёрзший углекис-
лый газ, испаряющийся при температуре около –70 по Цельсию, который ещё лет двадцать назад мож-
но было встретить в переносных холодильниках мороженщиц.
После достоверного обнаружения льда начинается самое интересное – учёным предстоит понять, как
он залегает в марсианских многоугольниках и особенно в трещинах между ними.
Скорее всего, они засыпаны грунтом, проваливающимся сюда в холодные периоды, когда лёд сжима-
ется, а трещины между ледовыми многоугольниками расширяются. Так происходит в сухой Антарктиде.
Однако возможен и сценарий, реализующийся в Арктике, где трещины заливает стекающая по склонам
вспученных многоугольников вода. Зимой она застывает, и лёд в трещинах в итоге оказывается чуть
выше, чем в прилегающих к ним участках ледовых кочек.
Научная аппаратура Phoenix'а
Для решения основных задач и достижения целей миссии, спускаемый аппарат Phoenix'а несет набор
новейших научных приборов. Видеокамеры будут способны исследовать марсианский грунт до масш-
таба 10 нм ( в 1000...
Пока всё указывает на то, что в жидкость вода всё-таки не переходит, так как в этом случае воды было
бы много и в самом грунте. Анализ его в одном из тепловых «горшочков» прибора TEGA пока не пока-
зал следов воды. Этому учёные тоже не удивляются – грунт слишком долго лежал на ставнях, закры-
вающих входные окошки аппаратуры, и все крупные кусочки льда должны были испариться. Тем не
менее, какие-то следы воды вскоре должны показаться при дальнейшем нагреве образцов. Он проис-
ходит в три этапа, и до максимального, соответствующего температуре в 1000oC, эксперимент пока
не дошёл. Небольшие количества H2O в грунте должны быть в любом случае.
Накануне автоматическая рука Phoenix'а докопалась до жёсткого слоя – как теперь уже можно говорить,
льда – и в другой зоне раскопок, неофициально названной Белоснежка-2. Она расположена рядом с
Белоснежкой-1, где уже брались пробы грунта. Кстати, с наличием здесь льда название связано лишь
ожиданиями учёных, которым очень хотелось найти здесь водный лёд – пока конкретно в этом месте
он не обнаружен. Судя по названию новой траншеи, запас фантазии у сотрудников миссии Phoenix
начал истощаться.
NASA/JPL-Caltech/University of Arizona/Texas A and M University
Участок раскопок «Чеширский кот» (Cheshire Cat). На схеме обозначены сам кот, поместившаяся в нём
«Страна чудес» ( Wonderland ), невесть откуда взявшаяся в этой сказке траншея «Белоснежка» ( Snow
White Trench) и уж совсем не сказочная «Крокетная площадка» (Croquet Ground). Длина «Белоснежки» –
около 30 см, глубина на этом снимке, полученном в понедельник (в 22-й марсианский солнечный день,
или сол пребывания Phoenix'а на Красной планете ) составляет 2 см; сейчас она увеличилась до 5 см.
После трёх попыток прокопать чуть глубже инженеры заявили, что совочек дальше углубиться не может.
Это совершенно нормальная ситуация – сам совочек для вгрызания в жёсткие слои не предназначен, и
для соскабливания льда на оборотной стороне совка есть специальный рашпиль, который и планирует-
ся использовать далее. Встретившийся учёным слой льда в «Белоснежке-2» расположен на той же глу-
бине, что и в «Додо-Златовласке».
Собранные космическим аппаратом данные сейчас приходится сразу же отправлять на Землю - хранить
их пока негде.
На этой неделе инженеры столкнулись с неожиданной проблемой, которая уже привела к потере соб-
ранных аппаратом научных данных – в основном изображений марсианской поверхности. Из-за этого
сбоя учёные даже решили приостановить сбор новой информации на сутки, однако уже 19 июня вече-
ром начали навёрстывать упущенное.
Проблема объявилась неожиданно. Как сообщило агентство Associated Press, получив 18 июня очеред-
ную порцию данных с Красной планеты, инженеры вместо небольшого количества вспомогательной
информации о состоянии систем аппарата, сопровождающих научные результаты, обнаружили 45 ты-
сяч копий служебных донесений о состоянии файловой системы его компьютеров, к тому же дефект-
ных. Научной информации места в принятом сообщении не нашлось вовсе.
Как рассказал руководитель проекта Phoenix Барри Голдштейн из Лаборатории реактивного движения,
учёные сразу поняли, как такое приключилось, хотя до сих пор и не понимают, почему. Дело в том, что
вспомогательная информация обладает более высоким приоритетом при перезаписи из оперативной
памяти бортовых компьютеров Phoenix'а на его флэш-память. Переписывать же информацию приходит-
ся каждую марсианскую ночь – в тёмное время, чтобы не исчерпать запасы электроэнергии, возобнов-
ляемой только от солнечных батарей, аппарат выключает компьютеры, и вся их оперативная память
обнуляется.
В первую очередь на «флэшку» заносятся данные о состоянии систем космического аппарата – ими и
забилась вся энергонезависимая память. В принципе, «штатным» порядком сбора и передачи научной
информации даже не предусмотрено её ночное хранение, однако учёные слишком ненасытны и, узнав
о возможности хранения данных ночью, стали намеренно получать больше снимков, чем можно было
бы передать.
По словам Голдштейна, инженеры уже пытаются решить возникшую проблему. В частности, они
понизили приоритет служебной информации в системе ночного хранения информации. Предполага-
ется, что в ближайшие дни на Марс будет послан пакет обновления программ бортовых компьютеров
Phoenix'а.
«Космический аппарат здоров и полностью подчиняется командам, – говорит начальник Phoenix'а, –
однако пока мы не разберёмся в коренных причинах возникших неполадок, будем продолжать работу
осторожно».
Пока работа построена таким образом, чтобы передавать собранную за день информацию до марсиан-
ской ночи. Для этого намеченные на четверг сеансы связи с Phoenix'ом через ретрансляторы орбиталь-
ных марсианских станций Mars Reconnaissance Orbiter и Mars Odyssey даже были продлены.
Потерянные же данные придётся собирать ещё раз. К счастью, ничто не мешает получить фотографии
окрестностей космического аппарата ещё раз. Однако некоторых деталей – сублимировавшего льда –
мы на них уже не увидим. Вряд ли учёные грустят по этому поводу.
gazeta.ru/science/2008/06/20_a_2760196.shtml
