Портрет чорної діри, квантова перевага, обличчя денисовця і лікування Еболи – все це головні наукові досягнення 2019 року. Цьогоріч список за версією фахового вісника «Science» очолило перше фото чорної діри – зображення, що 2019 року облетіло світ і вперше показало одне з неймовірних і таємничих явищ космосу.
Чорна діра. Зображення: Event Horizon Telescope Collaboration.
Щороку напередодні Різдва фаховий вісник «Science» обирає десять відкриттів року, коротко підсумовуючи наукові досягнення. Одне явище вони називають проривом року. Таке звання раніше отримували ембріональний розвиток (2018), перший доказ зіткнення нейтронних зір (2017), гравітаційні хвилі, вперше спіймані у Всесвіті (2016) і генетичні ножиці CRISPR/Cas9 (2015).
2019 проривом року стало перше фото чорної діри – гравітаційного гіганта в центрі галактики М87, віддаленої від Землі на 53 мільйони світлових років. На знімку чітко видно темні тіні чорної діри в центрі круглого світлового кола розпечених газів – і, як Альберт Айнштайн і передбачав, ця тінь розташована посередині світлового кола. Якби вона зміщувалася вбік, це б суперечило Айнштайновій загальній теорії відносності.
Унікальний знімок зробили астрономи за допомогою глобальної мережі радіотелескопів, що підключені одне до одного – «Телескопу горизонту подій». Два роки знадобилося вченим, щоб синхронізувати зібрані дані й опрацювати їх, тільки тоді знімок був готовий. «Я не думаю, що хтось з нас припускав, що з цього вийде настільки іконічне зображення», – сказав Роджер Бландфорд (Roger Blandford) зі Стенфордського Університету.
«Загалом рік, що минає, був плідним для науки, але що може бути дивовижнішим, ніж можливість по-справжньому глянути на чорну діру? – сказав Тім Аппенцеллер (Tim Appenzeller), новинний редактор "Science". – Це може видатися магією, але насправді було унікальним результатом командної роботи та технологій».
Космічними є й наступні два відкриття, відзначені «Science»: науковці вперше реконструювали події, що відбувалися впродовж перших 24 годин після падіння астероїда-вбивці динозаврів, тобто 66 мільйонів тому. Дані цієї події збереглися в кернах кратера Чиксулуб, що на Юкатані. Вони засвідчують: вже в перші хвилини та години падіння астероїда спровокувало неймовірної сили руйнування. Самі лише короткострокові наслідки могли знищити все живе в діапазоні кількох тисяч кілометрів уже першого дня.
Другим досягненням стало відкриття космічного апарату NASA «Нові обрії» – він виявив крижаний регіон Сонячної системи. Пролітаючи повз Плутон, апарат цьогоріч вперше виявив та дослідив одну з безлічі крижаних брил у Поясі Койпера. Фото подібного на сніговика утворення можуть допомогти зрозуміти, як виникають планети.
Комп’ютерні системи відіграють визначальну роль у двох наступних відкриттях: перше з них стосується квантової переваги, існування якої наче довів квантовий комп’ютер від Google. Згідно з даними вчених, система, що складається з 54 кубітів, за три хвилини розв’язує завдання, на які найкращому в світі суперкомп’ютеру потрібно 10 000 років – попри 40 000 процесорів. Хоч доказ квантової переваги не є безапеляційним, все ж він становить собою важливу точку відліку.
Зображення: кріостат з квантовим комп'ютером (Sycamore) всередині. Зображення: Eric Lucero/ Google AI.
У сфері штучного інтелекту цього року відбулося немало важливих подій. Так, ШІ-система пройшла перевірку багатокористувацькою грою та складною грою-стратегією в реальному часі – «Starcraft». Але для науки визначальною були перемога ШІ в покері: «Pluribus» проти п’яти гравців світового класу водночас. Покер вважали особливим викликом для ком’ютера, оскільки карти супротивника відомі не повністю, а ще тут потрібно блефувати.
У ранню історію людства веде наступне відкриття 2019 року: науковці відтворили, як виглядали денисівці, чим вперше надали обличчя нашим вимерлим родичам. Основою для реконструкції став генетичний матеріал, який вчені отримали зі щелепної кістки жінки, представниці цього виду ранніх людей. Отож, денисівці мали широке обличчя з обкруглим чолом, але сильно відрізнялися від неандертальців.
Так могла виглядати молода жінка – представниця денисівських людей. Зображення: Maayan Harel.
У медицині вдалося також досягнути суттєвих успіхів. Зокрема йдеться одразу про два препарати, що лікують смертельну лихоманку Ебола. У Конго в клінічних дослідженнях вони знизили рівень смертності через недугу на 70%. Цей результат настільки переконливий, що тестування передчасно припинили, щоби пришвидшити ліцензування препаратів.
Також цьогоріч науковці створили ліки проти легеневої недуги муковісцидозу. Комбінована генна терапія з трьома речовинами виправляє генетичний дефект, що найчастіше спричиняє цю хворобу. Згідно з клінічними дослідженнями, вона суттєво продовжує тривалість та покращує якість життя хворих. Є одне але: лікування дуже дороге і його потрібно провадити впродовж всього життя.
До наукових проривів «Science» зарахував також перше успішне вирощення та ДНК-аналіз особливої глибоководної мікроби Asgard archaea. Вона наділена декількома типовими генами, що властиві лише евкаріотам – істотам з клітинними ярами. Ці мікроби могли стати першою ланкою на еволюційному шляху до вищих багатоклітинних організмів.
Про практичне цілюще застосування мікробів ідеться в іншому відкритті, яке мало б знадобитися передусім дітям, що потерпають від голоду в мало розвинутих країнах. Науковці з’ясували, що кишкова флора цих дітей розвивається неправильно, якщо вони харчуються лише класичними пакетами для допомоги, до складу яких входять молочний порошок і рис. Натомість концентрат з нуту, бананів, арахісу та соєвого молока проявив себе таким, що може забезпечити нормальний розвиток бактерій у дитячому кишковому тракті.
Nadja Podbregar
Die „Science“-Highlights 2019
Science, American Association for the Advancement of Science, 20.12.2019
Зреферувала С. К.