Земля

Новый и совершенно неожиданный взгляд на глобальные демографические процессы предложили британские физики, создавшие уникальную математическую модель развития человечества.

Об этом исследовании рассказывает информационный портал bb.lv, ссылаясь на публикацию в научном журнале Chaos, Solitons & Fractals. Ученый Алессио Закконе вместе с коллегами из Лондонского университета королевы Марии разработал нелинейное уравнение, способное описать рост численности населения нашей планеты на протяжении 12 000 лет. Примечательно, что изначально формулы использовались в области изучения неупорядоченных материалов для описания хаотичного движения атомов в стеклах и аморфных твердых телах, но теперь выяснилось, что те же законы управляют развитием человеческого общества.

Универсальность уравнения Закконе — Траченко

Новая математическая система кардинально отличается от классических демографических моделей, которые рассматривают прирост людей как неизменно стабильный или предсказуемый процесс. Физическое уравнение умеет естественным образом переключаться между разными историческими режимами всего при помощи одного изменяемого параметра. Авторы доказали, что разработанное «уравнение объяснило как медленный рост населения в эпохе неолита, так и бурный демографический взрыв индустриального века». Более того, формула легко описала текущее замедление рождаемости после 1970 года и успешно опровергла мрачное предсказание Хайнца фон Ферстера от 1960 года, согласно которому к 2026 году численность населения Земли должна была уйти в пугающую бесконечность. Человечество благополучно избежало этого сценария, так как глобальный уровень рождаемости вовремя пошел на спад, а управляющий параметр системы перешел в стабильный режим.

Мрачный сценарий климатического кризиса

Самая провокационная часть научной работы описывает гипотетический вариант развития событий при резком падении уровня жизни и наступлении глобального экологического коллапса. Если предельная экологическая емкость Земли внезапно сожмется до двух миллиардов человек из-за климатического кризиса, разрушительных пандемий или острой нехватки базовых ресурсов, физическая модель прогнозирует лавинообразное падение. Согласно этому консервативному математическому сценарию, всего за 40 лет население планеты может стремительно сократиться ровно в два раза, и произойдет это уже к 2064 году. Авторы поспешили успокоить общественность, подчеркивая, что эта цифра «не является гарантированным прогнозом погоды на будущее», а служит лишь наглядной математической иллюстрацией того, насколько сильно динамика человечества зависит от капризов окружающей среды.

Для структурирования ключевых выходов исследования можно выделить следующие факты:

• Новая модель доказала, что единый математический язык способен одинаково успешно объяснять как поведение невидимых глазу атомов, так и законы, по которым цивилизации растут или рушатся;
• В настоящее время траектория развития человечества остается относительно устойчивой, так как управляющий параметр находится в стабильном режиме;
• Модель Закконе — Траченко стала первой системой, объединившей макродемографические тренды разных эпох в рамках одной формулы с единственным изменяемым параметром.

опубликованного в Nature Communications, ученые впервые оценили температуру и соленость океана во время эпохи «Снежной Земли», когда планета была покрыта льдом сотни миллионов лет назад.

Речь идет о периоде около 700 млн лет назад, когда Земля оказалась скована льдом толщиной в сотни метров. Несмотря на глобальное оледенение, океаны полностью не замерзли. Новый анализ древних пород показал, что температура морской воды тогда составляла около минус 15 градусов Цельсия, что на 12 градусов холоднее самых холодных океанов современности.

Аномалия в древних породах

Отправной точкой исследования стала странная особенность железных отложений на древнем морском дне. Геолог Пол Хоффман предположил, что необычно тяжелые частицы ржавчины могли быть связаны с экстремально низкой температурой океана во времена «Снежной Земли».

Команда ученых смоделировала условия, при которых такие отложения могли сформироваться. Геохимики Кай Лу и Ляньцзюнь Фэн рассчитали, что объяснить аномалию можно только при температуре около минус 15 градусов. «Эти новые показатели температуры и солености поднимают планку экологического стресса», — отметил соавтор работы Росс Митчелл из Китайской академии наук.

Соленая вода и пределы выживания

Исследование также показало, что океаны того времени были более чем в четыре раза солонее современных. Именно высокая соленость позволяла воде оставаться жидкой даже при экстремальном холоде. Эти условия означают, что все микроорганизмы, водоросли и древние губки существовали в куда более сурственной среде, чем предполагалось ранее.

Ученые проверили альтернативные версии происхождения тяжелых железных частиц, включая эрозию ледников и гидротермальные источники. Анализ показал, что эти объяснения не соответствуют наблюдаемым данным.

Как жизнь пережила ледяную планету

Вопрос выживания жизни в криогенный период остается открытым. Одна из гипотез предполагает, что организмы были адаптированы к дефициту кислорода и света или существовали возле гидротермальных источников. Другая версия говорит о жизни в талых водоемах на поверхности льда, подобных тем, что сегодня существуют в Антарктиде.

Есть и предположение, что микроорганизмы выживали у краев ледников, где талые воды приносили кислород. Подтверждением служат бактерии, обнаруженные в экстремально холодных и соленых рассолах подо льдом озера Вида. «Мы все больше узнаем о том, насколько экстремальным был этот период», — отмечает геохимик Фатима Хусейн, — «и это делает последующий расцвет жизни еще более поразительным».

Американские ученые сообщает Американское химическое общество о неожиданной роли яда в происхождении жизни. Речь идет о цианистом водороде — летучем и крайне токсичном веществе. Его следы находят в разных уголках Солнечной системы.

Исследование основано на компьютерном моделировании экстремально холодных условий. Именно в таких средах, по мнению авторов, могла начаться пребиотическая химия. Результаты опубликованы в журнале ACS Central Science.

Активность яда в экстремальном холоде

При очень низких температурах химические реакции почти останавливаются. Однако моделирование показало, что цианистый водород в таких условиях образует твердые кристаллы. Их форма напоминает ограненные драгоценные камни.

Вершины этих кристаллов оказались химически активными. Они притягивают другие структуры и соединяются между собой. В результате формируется сложная кристаллическая «паутина».

Химическая площадка для сложных молекул

Расчеты показали, что такая кристаллическая структура ускоряет реакции. Внутри «паутины» цианистый водород превращается в изоцианид водорода. Этот процесс занимает от минут до нескольких дней.

По меркам криохимии это очень быстро. Изоцианид водорода способен участвовать в образовании аминокислот и нуклеооснований. Именно из них позже формируются белки и ДНК.

От Земли к другим мирам

Ведущий автор исследования Мартин Рам отмечает, что точный сценарий происхождения жизни восстановить невозможно. Однако, по его словам, можно понять механизмы появления ключевых компонентов. Ученые предлагают проверить результаты моделирования экспериментально.

Открытие важно для астробиологии. Цианистый водород находят на кометах и на спутнике Сатурна Титане. Это означает, что подобные процессы могли происходить не только на Земле.