Երկիր

Բրիտանացի ֆիզիկոսները, որոնք ստեղծել են մարդկային զարգացման եզակի մաթեմատիկական մոդել, առաջարկել են համաշխարհային ժողովրդագրական գործընթացների վերաբերյալ նոր և լիովին անսպասելի տեսակետ։.

Այս ուսումնասիրության մասին հաղորդում է ՝ հղում անելով «Chaos, Solitons & Fractals» գիտական ​​ամսագրում հրապարակված հոդվածին: Գիտնական Ալեսիո Զակոնեն, Լոնդոնի Քուին Մերի համալսարանի գործընկերների հետ միասին, մշակել է ոչ գծային հավասարում, որը կարող է նկարագրել մեր մոլորակի բնակչության աճը 12,000 տարվա ընթացքում: Հատկանշական է, որ այս բանաձևերը սկզբում օգտագործվել են անկարգ նյութերի ուսումնասիրության մեջ՝ ապակիների և ամորֆ պինդ մարմինների ատոմների քաոսային շարժումը նկարագրելու համար, սակայն այժմ պարզվել է, որ նույն օրենքներն են կարգավորում մարդկային հասարակության զարգացումը:

Զակկոնե-Տրաչենկոյի հավասարման ունիվերսալությունը

Նոր մաթեմատիկական համակարգը արմատապես տարբերվում է դասական ժողովրդագրական մոդելներից, որոնք բնակչության աճը դիտարկում են որպես հետևողականորեն կայուն կամ կանխատեսելի գործընթաց: Ֆիզիկական հավասարումը կարող է բնականաբար փոխվել տարբեր պատմական ռեժիմների միջև ընդամենը մեկ փոփոխական պարամետրով: Հեղինակները ցույց են տվել, որ մշակված «հավասարումը բացատրում է ինչպես նեոլիթյան դարաշրջանի բնակչության դանդաղ աճը, այնպես էլ արդյունաբերական դարաշրջանի պայթյունային բնակչության պայթյունը»: Ավելին, բանաձևը հեշտությամբ նկարագրում է ծնելիության ներկայիս դանդաղումը 1970 թվականից ի վեր և հաջողությամբ հերքել Հայնց ֆոն Ֆյորստերի 1960 թվականի մռայլ կանխատեսումը, որ համաշխարհային բնակչությունը մինչև 2026 թվականը կհասնի սարսափելի անվերջության: Մարդկությունը հաջողությամբ խուսափեց այս սցենարից, քանի որ համաշխարհային ծնելիության մակարդակը ժամանակի ընթացքում սկսեց նվազել, և համակարգի կառավարող պարամետրը մտավ կայուն ռեժիմի:.

Կլիմայական ճգնաժամի մռայլ սցենար

Գիտական ​​հոդվածի ամենահրահրող բաժինը նկարագրում է հիպոթետիկ սցենար, որը ենթադրում է կենսամակարդակի կտրուկ անկում և գլոբալ էկոլոգիական փլուզման սկիզբ։ Եթե Երկրի կրողունակությունը հանկարծակի կրճատվի մինչև երկու միլիարդ մարդ՝ կլիմայական ճգնաժամի, ավերիչ համավարակների կամ հիմնական ռեսուրսների լուրջ պակասի պատճառով, ֆիզիկական մոդելը կանխատեսում է կտրուկ անկում։ Այս պահպանողական մաթեմատիկական սցենարի համաձայն՝ մոլորակի բնակչությունը կարող է արագորեն կիսով չափ կրճատվել ընդամենը 40 տարվա ընթացքում՝ արդեն 2064 թվականին։ Հեղինակները շտապել են հանգստացնել հանրությանը՝ ընդգծելով, որ այս թիվը «ապագայի համար երաշխավորված կանխատեսում չէ», այլ պարզապես ծառայում է որպես հստակ մաթեմատիկական պատկերազարդում այն ​​​​մաթեմատիկական բանաձևի, թե որքան ուժեղ է մարդկության դինամիկան կախված շրջակա միջավայրի քմահաճույքներից։.

Ուսումնասիրության հիմնական արդյունքները կառուցողականորեն ձևակերպելու համար կարելի է առանձնացնել հետևյալ փաստերը

• Նոր մոդելը ապացուցեց, որ մեկ մաթեմատիկական լեզուն կարող է հավասարապես հաջողությամբ բացատրել ինչպես անտեսանելի ատոմների վարքագիծը, այնպես էլ այն օրենքները, որոնցով քաղաքակրթությունները աճում կամ փլուզվում են։
• Ներկայումս մարդկային զարգացման հետագիծը մնում է համեմատաբար կայուն, քանի որ կառավարման պարամետրը կայուն ռեժիմում է։
• Զակկոնե-Տրաչենկոյի մոդելը առաջին համակարգն էր, որը համատեղեց տարբեր դարաշրջանների մակրոդեմոգրաֆիկ միտումները մեկ բանաձևի շրջանակներում՝ մեկ փոփոխական պարամետրով։.

հրապարակված հոդվածում գիտնականներն առաջին անգամ գնահատել են օվկիանոսի ջերմաստիճանը և աղիությունը «Ձյունե Երկրի» դարաշրջանում, երբ մոլորակը հարյուր միլիոնավոր տարիներ առաջ ծածկված էր սառույցով։

Սա վերաբերում է մոտավորապես 700 միլիոն տարի առաջվա այն ժամանակաշրջանին, երբ Երկիրը ծածկված էր հարյուրավոր մետր հաստությամբ սառույցով։ Չնայած գլոբալ սառցակալմանը, օվկիանոսները լիովին չեն սառել։ Հին ապարների նոր վերլուծությունը ցույց է տվել, որ այդ ժամանակ ծովի ջրի ջերմաստիճանը մոտ -15 աստիճան Ցելսիուս էր, ինչը 12 աստիճանով ցածր է այսօրվա ամենացուրտ օվկիանոսներից։.

Անոմալիա հին ժայռերի մեջ

Ուսումնասիրության մեկնարկային կետը հին ծովի հատակում երկաթի նստվածքների տարօրինակ առանձնահատկությունն էր։ Երկրաբան Փոլ Հոֆմանը ենթադրեց, որ անսովոր ծանր ժանգի մասնիկները կարող են կապված լինել «Ձյունե երկրի» դարաշրջանի օվկիանոսի չափազանց ցածր ջերմաստիճանների հետ։.

Գիտնականների մի խումբ մոդելավորել է այն պայմանները, որոնց ներքո կարող էին առաջանալ նման նստվածքներ: Երկրաքիմիկոսներ Կայ Լուն և Լիանջուն Ֆենգը հաշվարկել են, որ անոմալիան կարող է բացատրվել միայն մոտ -15 աստիճան Ցելսիուս ջերմաստիճանով: «Այս նոր ջերմաստիճանի և աղիության արժեքները բարձրացնում են շրջակա միջավայրի սթրեսի չափանիշը», - նշել է ուսումնասիրության համահեղինակ Ռոս Միտչելը Չինաստանի գիտությունների ակադեմիայից:.

Աղի ջուրը և գոյատևման սահմանները

Ուսումնասիրությունը նաև ցույց տվեց, որ այդ ժամանակվա օվկիանոսները չորս անգամ ավելի աղի էին, քան այսօր։ Այս բարձր աղիությունը թույլ էր տալիս ջուրը մնալ հեղուկ նույնիսկ ծայրահեղ ցրտի պայմաններում։ Այս պայմանները նշանակում են, որ բոլոր միկրոօրգանիզմները, ջրիմուռները և հին սպունգերը գոյություն են ունեցել շատ ավելի կոշտ միջավայրում, քան նախկինում կարծում էին։.

Գիտնականները ուսումնասիրել են ծանր երկաթի մասնիկների ծագման այլընտրանքային բացատրությունները, այդ թվում՝ սառցադաշտային էրոզիան և հիդրոթերմալ ելքերը: Վերլուծությունը ցույց է տվել, որ այս բացատրությունները չեն համապատասխանում դիտարկված տվյալներին:.

Ինչպես է կյանքը գոյատևել սառցե մոլորակում

Հարցը, թե ինչպես է կյանքը գոյատևել կրիոգենյան ժամանակաշրջանում, մնում է բաց։ Մեկ վարկած ենթադրում է, որ օրգանիզմները հարմարվել են թթվածնի և լույսի պակասին կամ գոյություն են ունեցել հիդրոթերմալ աղբյուրների մոտ։ Մեկ այլ տեսություն ենթադրում է կյանք սառույցի մակերեսին հալվող լճակներում, նման Անտարկտիդայում այսօր գոյություն ունեցողներին։.

Նաև ենթադրվում է, որ միկրոօրգանիզմները գոյատևել են սառցադաշտերի եզրերին, որտեղ հալված ջուրը թթվածին է բերել։ Սա հաստատվում է Վիդա լճի սառույցի տակ գտնվող չափազանց սառը և աղի աղաջրերում հայտնաբերված մանրէներով։ «Մենք ավելի ու ավելի շատ բան ենք իմանում այն ​​մասին, թե որքան ծայրահեղ էր այս ժամանակաշրջանը», - նշում է երկրաքիմիկոս Ֆաթիմա Հուսեյնը, - «և դա կյանքի հետագա ծաղկումն ավելի զարմանալի է դարձնում»։.

Ամերիկացի գիտնականները Ամերիկյան քիմիական ընկերությանը զեկուցում են կյանքի ծագման գործում թույնի անսպասելի դերի մասին: Խոսքը ջրածնի ցիանիդի մասին է, որը ցնդող և խիստ թունավոր նյութ է: Դրա հետքեր են հայտնաբերվել ամբողջ Արեգակնային համակարգում:.

Ուսումնասիրությունը հիմնված է ծայրահեղ ցուրտ պայմանների համակարգչային մոդելավորման վրա: Հեղինակները կարծում են, որ հենց նման միջավայրերում է հնարավոր եղել սկսել պրեբիոտիկ քիմիան: Արդյունքները հրապարակվել են ACS Central Science ամսագրում:

Թունավոր ակտիվություն ծայրահեղ ցրտի դեպքում

Շատ ցածր ջերմաստիճաններում քիմիական ռեակցիաները գրեթե դադարում են։ Սակայն մոդելավորումը ցույց է տվել, որ ջրածնի ցիանիդը այս պայմաններում առաջացնում է պինդ բյուրեղներ։ Դրանց ձևը նման է ֆասետային թանկարժեք քարերի։.

Այս բյուրեղների գագաթները պարզվեցին քիմիապես ակտիվ։ Դրանք ձգում են այլ կառուցվածքներ և կապվում միմյանց հետ, ինչի արդյունքում առաջանում է բարդ բյուրեղային «սարդոստայն»։.

Քիմիական հարթակ բարդ մոլեկուլների համար

Հաշվարկները ցույց տվեցին, որ այս բյուրեղային կառուցվածքը արագացնում է ռեակցիաները: «Սարդոստայնի» ներսում ջրածնի ցիանիդը վերածվում է ջրածնի իզոցիանիդի: Այս գործընթացը տևում է րոպեներից մինչև մի քանի օր:.

Կրիոքիմիական չափանիշներով սա շատ արագ է։ Ջրածնի իզոցիանիդը կարող է մասնակցել ամինաթթուների և նուկլեոհիմքերի առաջացմանը, որոնք հետագայում օգտագործվում են սպիտակուցներ և ԴՆԹ ձևավորելու համար։.

Երկրից դեպի այլ աշխարհներ

Առաջատար հեղինակ Մարտին Ռամը նշում է, որ կյանքի ծագման ճշգրիտ սցենարը հնարավոր չէ վերականգնել։ Այնուամենայնիվ, նա ասում է, որ հնարավոր է հասկանալ այն մեխանիզմները, որոնց միջոցով առաջանում են հիմնական բաղադրիչները։ Գիտնականները առաջարկում են մոդելավորման արդյունքները փորձարկել փորձարարական եղանակով։.

Հայտնագործությունը կարևոր է աստղակենսաբանության համար։ Ջրածնի ցիանիդը հայտնաբերվել է գիսաստղերի և Սատուրնի արբանյակ Տիտանի վրա։ Սա նշանակում է, որ նմանատիպ գործընթացներ կարող էին տեղի ունենալ ոչ միայն Երկրի վրա։.