Крокодилы — уникальные существа, выжившие на Земле более 200 миллионов лет и пережившие несколько массовых вымираний.

Это свидетельствует о их потрясающей способности адаптироваться и приспосабливаться к меняющимся условиям. В исследовании, опубликованном в Discover Magazine, учёные пришли к выводу, что гибкость, проявленная крокодилами в отношении их среды обитания и рациона, является ключом к их долголетию и успеху в выживании.

Современные крокодилы происходят от древней линии, которая пережила два крупных вымирания. Учёные считают, что способность крокодилов изменять место обитания и питание помогла им выжить, несмотря на массовые вымирания, происходившие в конце триасового и мелового периодов. Одним из интересных выводов исследования стало то, что крокодилы, несмотря на их репутацию “живых ископаемых”, на самом деле изменялись с течением времени, адаптируясь к новым условиям.

Когда в конце триасового периода доминировали псевдозухии, группа, включающая ранних крокодиломорфов, крокодилы были относительно редкими животными, часто обитающими в водной среде и питавшимися мелкими животными. Однако после вымирания большинства специализированных форм в конце триаса, крокодиломорфы стали одними из доминирующих видов. В это время крокодилы начали развивать разнообразные экологические роли, от водных гиперхищников до наземных универсалов. Они смогли занять широкий спектр ниш и адаптироваться к разнообразным условиям. Более специализированные виды начали сокращаться в позднем меловом периоде, и после массового вымирания динозавров остались только водные и полуводные формы крокодиломорфов.

Учёные проанализировали форму черепов и зубов различных видов крокодиломорфов на протяжении миллионов лет, чтобы лучше понять их рацион. Эти исследования показали, что крокодилы изменяли свои зубы в зависимости от типа пищи, которую они ели. Кинжалообразные зубы были связаны с плотоядными животными, тогда как зубы, напоминающие ступку с пестиком, скорее всего, использовались для обработки растительной пищи. Для того чтобы изучить эволюцию рациона, учёные исследовали черепа 99 вымерших видов и 20 ныне живущих видов крокодилов.

Сравнив эти данные с данными о диетах других животных, включая 89 видов млекопитающих и 47 видов ящериц, исследователи создали базу данных, охватывающую 230 миллионов лет истории крокодилов. Это позволило более точно понять, как менялся рацион крокодилов и как они адаптировались к различным условиям. Важно отметить, что сегодня на Земле обитает 26 видов крокодилов, и все они являются полуводными универсалами, что подтверждает теорию о важности универсальности в плане выживания.

Это исследование позволяет не только лучше понять эволюцию крокодилов, но и может помочь в сохранении видов, находящихся под угрозой исчезновения, так как понимание гибкости в экологии и питании может стать ключом к выживанию в изменяющемся мире.

Источник: Discover Magazine

Учёным впервые удалось создать самую правдоподобную имитацию гипотетической частицы аксиона, которая может быть основным компонентом тёмной материи.

Эта тёмная материя невидима, поскольку не взаимодействует со светом, но она составляет более 80% всей массы Вселенной. В то время как сам аксион до сих пор не был найден, учёные смогли воспроизвести его аналог — квазичастицу, поведение которой почти точно совпадает с теоретическими предсказаниями для аксионов. Это исследование открывает новые перспективы для дальнейшего изучения темной материи и, возможно, её обнаружения.

Работа опубликована в журнале Nature и рассказывает об экспериментах, проведённых учёными с использованием теллурида марганца-висмута, материала, который был синтезирован шесть лет назад. Этот материал обладает уникальными свойствами: когда в него подаётся электрическое поле, он вызывает намагниченность, при этом колебания между электрическим полем и намагниченностью создают условия, схожие с поведением аксионов. Для аксионоподобных квазичастиц это важный момент, так как теоретически аксионы также связывают электричество и магнетизм. В ходе эксперимента физики использовали лазер для создания магнонов — магнитных волн, которые проходят через этот материал, и наблюдали за его намагниченностью. На основе этих наблюдений они обнаружили колебания во взаимодействии между электрическим полем и намагниченностью, что является характерной чертой аксионных частиц.

Аксионы, согласно теории, при попадании в сильное магнитное поле могут преобразовываться в фотоны — частицы света. В эксперименте учёные использовали этот принцип: когда аксион попадает в магнитное поле, он может превращаться в фотон, который затем взаимодействует с аксионной квазичастицей, усиливая сигнал. Это усиление критично для обнаружения аксионов, если они действительно существуют. Таким образом, эксперимент показал первые доказательства существования аксионоподобных частиц, что приблизило физиков к созданию эффективных методов для изучения и, возможно, обнаружения настоящих аксионов.

Ранее учёные не раз сталкивались с косвенными доказательствами, предполагающими существование аксионных квазичастиц, но до сих пор не было уверенности в их существовании. С помощью теллурида марганца-висмута, который обладает особыми свойствами, физики смогли создать квазичастицу, поведение которой совпадает с поведением теоретически предсказанных аксионов. Это открытие даёт учёным возможность построить детектор, который мог бы обнаружить настоящие аксионы. Такие детекторы могут сыграть важную роль в будущем, если аксионы окажутся настоящими частицами тёмной материи, которая, как полагают учёные, заполняет почти всю Вселенную.

Теперь физики уверены, что получили первые доказательства существования аксионоподобных частиц в лаборатории, что открывает новые горизонты для изучения тёмной материи и понимания её роли в формировании и удержании галактик. С помощью этих исследований учёные надеются наконец разгадать одну из величайших тайн Вселенной.

Источник: Interesting Engineering

Учёные сделали важное открытие, которое может существенно снизить стоимость производства водородного топлива.

Химики обнаружили скрытый энергетический барьер в процессе расщепления молекул воды — ключевом этапе получения водорода. Исследование опубликовано в Nature Communications, а его суть объясняет Interesting Engineering.

Процесс водоразложения теоретически кажется простым: нужно всего 1,2 вольта напряжения, чтобы разделить воду на водород и кислород. Однако на практике для этого требуется 1,5–1,6 вольта, что делает технологию менее эффективной и более дорогой. Учёные задались вопросом: почему так происходит?

Ответ оказался в молекулах воды и их поведении под воздействием электрического поля. В эксперименте использовались электроды из гематита (минерал, богатый железом), на которые подавали напряжение. Когда напряжение прикладывается, молекулы воды, состоящие из отрицательно заряженного атома кислорода и положительно заряженных атомов водорода, переворачиваются — водородными концами к электродной поверхности. Это мешает переносу электронов от кислорода к электроду, тем самым блокируя критически важную реакцию — выделение кислорода.

Однако при более высоком напряжении или в условиях высокого pH молекулы воды могут перевернуться «обратно» — кислородным концом к электроду. Тогда электроны от кислорода свободно перетекают к активному участку электрода, а водород отделяется. Именно этот момент — “переворот” молекулы — и является тем самым энергетическим барьером, который долгое время оставался незамеченным.

Что особенно важно — химики нашли зависимость этого переворота от pH воды. В щелочной среде (высокий pH) переворот и, соответственно, расщепление происходят эффективнее. А в кислой среде (низкий pH) это требует больше энергии.

Теперь, когда учёные поняли природу этой энергетической преграды, они предлагают разрабатывать новые катализаторы, которые помогут молекулам воды быстрее и проще «переворачиваться». Это позволит проводить реакцию при меньших затратах энергии, что резко удешевит производство водорода.

Кроме того, специалисты подчеркивают, что для масштабного перехода на водородное топливо нужно использовать электрокатализаторы с подходящими оптическими и электропроводящими свойствами, а также задействовать солнечную энергию. Свет помогает снизить напряжение, необходимое для реакций, а значит — делает процесс ещё более экономичным.

Это исследование — шаг вперёд в энергетической революции: возможность получать чистый водород из воды дёшево и эффективно открывает новые горизонты для отказа от ископаемого топлива.

Источник: Interesting Engineering