Земля отдаст свои деструктивные силы ученым

2010 год стал рекордным по количеству природных катастроф — страховщикам они стоили 40 млрд долларов. Следующие 10 лет дадут новые знания о планете, которые позволят точнее прогнозировать землетрясения. О наиболее ожидаемых естественнонаучных открытиях — в совместном проекте BFM.ru и Science Illustrated

В следующем десятилетии научные работы в области естествознания сосредоточатся в трех направлениях: силы природы, загадки Вселенной и жизнь на Земле. Открытия в этих областях позволят лучше понять устройство нашего мира — от микрочастиц до Вселенной в целом.

Многие открытия совершатся благодаря тесному взаимодействию научных дисциплин. К примеру, чтобы ответить на вопрос о возможности жизни на неизвестной прежде планете, вращающейся вокруг далекой звезды, потребуются коллективные знания астрономов, физиков, химиков, геологов и биологов.

Достижение результатов возможно только при успешном сотрудничестве ученых разных стран и при финансовой поддержке со стороны государств. Это доказывает создание большого космического телескоп Джеймса Вебба. По плану он должен быть запущен в 2014 году, хотя в ноябре прошлого года независимая группа экспертов предупредила: весьма вероятно, что старт из-за проблем с финансированием и менеджментом придется перенести на сентябрь 2015. Согласно отчету этой группы, создание и 10-летняя работа телескопа обойдется в 6,5 млрд долларов. Изначально на реализацию проекта резервировали 3,5 млрд, потом стоимость аппарата возросла до 5 млрд. Проект финансируется 14 странами Европы и Северной Америки, а работать с телескопом будут ученые всего мира.

Крупнейший в мире 27-километровый ускоритель с бюджетом в 9 млрд долларов — Большой адронный коллайдер (БАК) в Швейцарии — даст физикам новые путеводные нити, которые, возможно, приведут к созданию новой теории и объяснят происхождение вещества.

Большие достижения произойдут и в мире биологии. В последнее десятилетие заметно развился и подешевел такой метод, как анализ ДНК. Огромные базы данных заполняются информацией о геноме всевозможных организмов, начиная с простейших бактерий и заканчивая человеком. Ученые смогут не только читать код жизни, но также выстраивать полные генетические системы и создавать невиданные ранее организмы. Биологическому воспроизводству противопоставят искусственное: ученые поместят в пустые клетки гены, разработанные на компьютере и полученные в химической лаборатории. Ученые ставят высокие планки, и не обязательно все они будут достигнуты к 2020 году. Но в любом случае появятся удивительные результаты исследований. Несомненно, в области естествознания ожидается захватывающее десятилетие.

Силы природы

История Земли состоит из геологических и климатических эпох — столкновений континентов, разрушительных извержений вулканов и глобальных оледенений, сменяющихся глобальными потеплениями. Перед учеными встает все более ясная картина прошлого Земли, которая поможет им в прогнозировании будущего. Здесь решающее значение будет иметь лучшее понимание круговорота углерода в природе. Вероятно, ученые смогут точнее и лучше прогнозировать землетрясения, на долю которых приходится наибольшее количество погубленных жизней по сравнению с иными стихийными бедствиями.

Доскональное понимание механизма круговорота углерода в природе. Один из серьезных вопросов — парниковый эффект, возникший в результате деятельности человека. В связи с загрязнением окружающей среды CO2 важно понять сложный круговорот углерода в природе. Ученые должны выяснить, какое количество CO2 поглощается океанами и растениями на суше, как на это поглощение влияет рост температуры, какое количество биоматериала попадает на дно морей, увлекая за собой углерод. В 2013 году NАSА планирует запуск спутника Orbiting Carbon Observatory-2 (OCO – орбитальная обсерватория углерода), с которого будут отправляться данные о содержании CO2 в атмосфере.

Трудно прогнозировать, каким образом влияет повышение температуры на круговорот углерода в природе. Необходимо получить максимум данных для правильного понимания общей картины, чтобы подготовить для политиков веские причины для принятия решений о сокращении выбросов CO2.

Прогнозирование землетрясений. Ежегодно землетрясения уносят тысячи человеческих жизней. Многие из них могли быть спасены, если бы землетрясения были предсказаны.

Экономический ущерб от стихийных бедствий (землетрясений, наводнений и жары) измеряется десятками миллиардов долларов, и 2010 в этом отношении стал самым проблемным за те тридцать лет, что специалисты ведут подобные подсчеты. В прошлом году произошло 950 катастроф — 2010 превысил среднестатистический показатель в 785 природных бедствий на 21%. Ликвидация их последствий обошлась в 130 млрд долларов — выплата 37 млрд из этой суммы легла на плечи страховщиков.

В сейсмоопасных зонах геофизики отслеживают сейсмическую активность и измеряют уровень напряжения в околоповерхностных слоях земли. Большие надежды возлагаются на спутники, способные точно определить наличие деформации в земной коре.

Вопрос о возможности прогнозирования землетрясений остается открытым, но сопутствующее им большое число жертв требует продолжения попыток решить эту проблему.

Происхождение Луны. Геологи ищут ответ на вопрос о происхождении Луны путем изучения и сравнения минералов, взятых с Луны и Земли. Согласно последним теориям, ранняя Земля быстро набрала массу путем слияния с малыми протопланетами, вращающимися вокруг Солнца. В результате столкновения молодой планеты с другой протопланетой образовались Земля и Луна. Проблема в том, что не все минералы можно использовать для радиометрического датирования древних пород, и отыскать эти минералы непросто.

В ближайшее десятилетие с помощью усовершенствованных методов измерений предстоит проверить эти теории на состоятельность. Точность результатов также должна возрасти.

О загадках Вселенной и тайнах жизни на Земле, ответ на которые дадут научные исследования ближайшего десятилетия, — в следующей статье из цикла материалов, подготовленных для BFM.ru журналом Science Illustrated