Чего ждать от будущего года в науке

Обзор событий 2020 года от Nature

NASA/JPL-Caltech/Eye of Science/Science Photo Library/Apu Gomes/Getty Images

Indicator.Ru продолжает череду итоговых научных текстов от ведущих журналов. Теперь черед разбора журналом Nature главных событий в науке в 2020 году – ведь кое-что уже можно прогнозировать. Кроме того, мы добавили некоторые события, которые Nature не упомянуло, но о них стоит рассказать.

Марс атакован

2020 год – это один из тех годов, в которые открываются удачные окна к запуску миссий к Марсу. И в этом году к Красной планете отправится целая флотилия с Земли. Российская ракета должна отправить на Марс сделанную в НПО им. Лавочкина посадочную платформу «Казачок», которая будет нести на себе европейский ровер, названный в честь Розалинд Франклин, женщины, внесшей огромный вклад в открытие двойной спирали ДНК.

Но европейский ровер – не единственный марсоход, который отправится в космос в будущем году. Свой ровер отправят и американцы, и китайцы. Но если NASA отправляет большой аппарат Mars 2020 (наверняка он поменяет название ближе к делу), то Китай посылает свою первую марсианскую миссию «Хуосин-1», которая должна не только сесть на планету, но и отправить в путешествие по поверхности небольшой марсоход.

Более того, этим марсианские миссии не исчерпываются: свою первую марсианскую миссию отправляет и Саудовская Аравия, но это будет «всего лишь» орбитер.

Еще ближнего космоса

Если в этом году Китай стал первой в истории страной, которая посадила аппарат на обратную сторону Луны («Чаньэ-4»), то в 2020 году «Чаньэ-5» должна уже привезти – впервые за много лет – образцы грунта с Луны. Еще две новости будут связаны с внеземным грунтом: японский аппарат Hayabusa-2 должен вернуть на Землю образцы грунта с астероида Рюгу, а аппарат NASA OSIRIS/REx – забрать грунт с астероида Бенну.

Дела галактические

Две ожидаемые новости связаны с нашей галактикой: во-первых, команда астрометрического спутника Gaia должна обновить 3D-карту нашей Галактики, что должно сильно дополнить наши представления о структуре и эволюции Млечного Пути. Плюс та самая группа, что в прошлом году представила первый «портрет» сверхмассивной черной дыры (тогда была показана черная дыра в центре галактики М87) должна обнародовать данные по подобному объекту в центре нашей Галактики.

Ожидает Nature и подробных результатов анализа зарегистрированных в 2019 году гравитационных волн от слияния черных дыр и нейтронных звезд. Странно, но ни в результатах 2019 года, ни в «надеждах» на 2020 год Nature не упоминает российско-германскую обсерваторию «Спектр Рентген-Гамма», а зря: успешный запуск этой обсерватории стал значимым событием в мировой астрофизике, и наверняка в 2020 году уже будут первые серьезные результаты.

Ускорители

Весьма вероятно, что в 2020 году после специального заседания совета CERN в мае в Будапеште будет выделено финансирование на строительство нового коллайдера. Если все пойдет хорошо, то за 21 миллиард евро будет построен 100-километровый ускоритель – в шесть раз мощнее Большого адронного коллайдера.

В Соединенных Штатах Национальная ускорительная лаборатория Ферми близ Чикаго должна представить долгожданные результаты по экспериментту Muon g–2, высокоточного измерения того, как мюоны – более массивные аналоги электронов – ведут себя в магнитном поле. Физики надеются, что небольшие аномалии в результатах помогут выявить ранее неизвестные элементарные частицы.

От себя добавим, что в 2020 году (в конце его, как будет наработан необходимый запас берклия) начнется «охота» на 119-й элемент таблицы Менделева. 150-дневный эксперимент начнется на новой «Фабрике сверхтяжелых элементов» в Дубне.

Сотворение дрожжей

Амбициозные усилия синтетических биологов по созданию полностью искусственных пекарских дрожжей (Saccharomyces cerevisiae) должны быть завершены в 2020 году. Исследователи полностью уже полностью заменяли ДНК гораздо более простых организмов до этого — например, бактерии Mycoplasma mycoides — но сделать это в дрожжевых клетках гораздо труднее из-за их сложности. Эта работа, получившая название «синтетические дрожжи 2.0», представляет собой сотрудничество между 15 лабораториями на четырех континентах. Группы заменили ДНК в каждой из 16 хромосом S. cerevisiae по частям синтетическими версиями.

Дальше в ожиданиях Nature про политику и климат, но мы, пожалуй, про него уже сказали слишком много. Тем более в основном там – про выборы в США и про опасения за то, что на втором сроке Трамп продолжит поход против климатологов и экологов.

«Челомыши» и «челосвиньи»

Специалист в области стволовых клеток Хиромицу Накаути из Токийского университета планирует выращивать ткани из человеческих клеток в эмбрионах мышей и крыс. Затем он собирается пересадить эти гибридные эмбрионы суррогатным животным. Этот шаг был невозможен до вступления в силу нового закона в Японии в марте прошлого года. Накаути и его коллеги также подали заявку на проведение аналогичного эксперимента с использованием свиных эмбрионов. Конечная цель таких исследований - получение животных с органами, которые в конечном итоге могут быть пересажены людям. Но некоторые исследователи считают, что будет безопаснее и эффективнее выращивать органы в лаборатории.

Атака насекомыми и на насекомых

В индонезийской Джакарте завершится крупное испытание методики, которая может остановить распространение лихорадки Денге. Исследователи выпустили на волю комаров, несущих бактерии Wolbachia, которые подавляют репликацию переносимых комарами вирусов, вызывающих лихорадки денге, чикунгунью и Зику, — и позволили этим бактериям распространиться в дикой популяции комаров. Более мелкие испытания в Индонезии, Вьетнаме и Бразилии показали очень хорошие перспективы.

Также многообещающей является вакцина против малярии, которая должна быть опробована на острове Биоко в Экваториальной Гвинее. А в 2020 году Всемирная организация здравоохранения надеется ликвидировать сонную болезнь, или африканский трипаносомоз, как проблему общественного здравоохранения. Это печально известное заболевание переносят мухи цеце (Glossina spp.).

Давление для сверхпроводимости

Физики надеются в 2020 году осуществить свою мечту - создать работающий при комнатной температуре сверхпроводник — хотя пока такие сверхпроводящие материалы работают только при давлении в миллионы килопаскалей. После успеха соединений, известных как сверхгидриды лантана, которые в 2018 году побили все температурные рекорды по сверхпроводимости, исследователи надеются синтезировать сверхгидриды иттрия, которые могли бы быть сверхпроводящими при температурах до 53 °C.

Твердотельная энергия

Крупные и мелкие компании планируют начать продавать солнечные элементы, использующие перовскиты, перспективные материалы, которые могут быть дешевле и проще в производстве, чем кремниевые кристаллы, используемые в обычных солнечных панелях. В паре с кремнием в «тандемных» ячейках перовскиты могут дать самые эффективные солнечные панели на рынке.

Энергетический сектор может достичь еще одной важной вехи во время Олимпийских игр в Токио в июле, когда автогигант Toyota, как ожидается, представит первый прототип автомобиля, работающего на твердоэлектролитных литий-ионных батареях. В этих батареях заменяют жидкость, разделяющую электроды внутри батареи, твердым материалом, увеличивая удельное количество энергии, которую можно хранить в батерее. Твердоэлектролитные батареи служат дольше, но они, как правило, заряжаются медленнее.