Про модульный смартфон мы слышим на протяжении нескольких последних лет,модульным планшетом и модульными смарт-часами тоже никого не удивишь. Но как случилось, что никому не пришло в голову запатентовать модульный персональный компьютер? В России подавляющее большинство пользователей предпочитают самостоятельно заниматься апгрейдом своих ПК, а вот на Западе многим людям гораздо проще приобрести совершенно новый системный блок на замену устаревшему. Корпорация Microsoft решила, что пора положить этому конец.
Microsoft подала заявку на этот ещё в июле 2015 года, и лишь сейчас эта заявка была одобрена и удовлетворена. Один из авторов патента – Тим Эсколин, главный индустриальный дизайнер корпорации, руководящий в том числе командой, подарившей миру планшет Surface, а также сопутствующие ему аксессуары. Учитывая, что этот планшет медленно, но верно завоёвывает популярность среди пользователей, было вопросом времени, когда Microsoft решит развить это направление своей деятельности ещё дальше.
Если вы помните, не так давно редмондская корпорация уже представила ещё одно модульное устройство – игровой контроллер Xbox One Elite Controller, который любой геймер может настроить под себя при помощи имеющихся в комплекте сменных частей. А ещё раньше, на выставке CES 2014 корпорация Microsoft помогала раскрутить игровой PC под названием Project Christine производства компании Razer. В прошлом сентябре Acer представила модульный ПК Revo Build Mini PC по цене 225 долларов, что, вероятно, подтолкнуло Microsoft к решительным действиям, пока ещё никто не занял этот рынок.
Вы можете видеть на иллюстрациях, сопровождающих патент, что корпорация представляет себе модульный компьютер как нечто, состоящее из слоёв или коробок, внутри которых содержатся определённые компоненты. К примеру, один слой несёт в себе процессор и память, в то время как другой отвечает за вывод изображения на монитор, а третий содержит в себе дополнительные модули. Разумеется, этот патент не доказывает, что Microsoft обязательно построит свой собственный модульный ПК, но у корпорации отныне есть ощутимый козырь в рукаве, позволяющий ей судиться с любыми производителями подобных модульных устройств.
CAUSE OF DEATH Researchers previously believed that the extinction in one flask of bacteria in a long-term evolution experiment was the result of survival of the fittest. This year, scientists discovered the bacteria's demise was more likely an accident.
A die-off of bacteria that had been growing for thousands of generations in a carefully controlled lab experiment offered an evolutionary lesson this year: Survival depends not only on fitness but also on luck.
For more than a quarter century, evolutionary biologist Richard Lenski and colleagues have been growing 12 flasks of E. coli at Michigan State University. About 31,000 generations in, some of the bacteria in one flask evolved the ability to use a chemical called citrate as an energy source. Bacteria in that flask that couldn’t eat citrate went extinct, seemingly because they had been outcompeted, the scientists thought.
But when Lenski and his team replayed evolution, reviving samples stored before the non-citrate eaters vanished, these bacteria survived 40 out of 40 times in a mixed population. An unknown lab accident probably finished them off the first time around, the team concluded this year (SN: 9/19/15, p. 11). Unlike in the real world, these bacteria are getting another shot at survival. A 13th flask has been added to the experiment.
Существование воды на Марсе обсуждалось десятилетиями. Чем больше мы изучали Красную планету, тем более очевидным становилось, что когда-то Марс был процветающей планетой с атмосферой, жидкой водой и, возможно, жизнью. Давно известно, что на Марсе сохраняется лед и водяной пар, но присутствие жидкой воды подтвердилось только в этом году.
В октябре 2015 года NASA объявило, что команда MRO обнаружила свидетельства того, что жидкая вода до сих пор присутствует на Красной планете. И хотя ученые не до конца понимают источники этой воды, они знают, что она стекает по стенкам каньонов и кратеров во время теплых летних месяцев Марса.
Конечно, это открытие подлило масла в огонь нашей заинтересованности в поиске жизни на Марсе. До этого мы довольствовались идеей того, что когда-то Марс, возможно, действительно хранил жизнь, миллионы или миллиарды лет назад. А теперь мы, хотя пока и не можем проверить напрямую, питаем надежду, что жизнь до сих пор гнездится на Красной планете.
Тем не менее процесс анализа новых источников воды (которые имеют скользкое название «recurring slope lineae», буквально «повторяющиеся наклонные линии») будет медленным и методичным. Существует опасение, что микробы с Земли могут заразить эту воды, поэтому марсоход «Кьюриосити» вряд ли будет анализировать потоки воды, даже если найдет их. Новая и вместе с тем старая и хорошо забытая задача, с которой столкнулись исследователи космоса, лежит в разработке космического аппарата, избавленного от микробов, для дальнейших исследований.
Проект «Ноев ковчег»
Несмотря на громкое имя, проект «Ноев ковчег» не заключается в сборе примеров всех животных на Земле — только их ДНК. Ученые МГУ хотят построить самый большой репозиторий ДНК в истории и планируют хранить генетический материал каждого типа существа на планете.
После того как о проекте было заявлено в конце 2014 года, началась работа по первой фазе в 2015 году, с надеждой, что весь проект будет завершен к 2018 году. Один только первый этап, по оценкам, обойдется в 19 миллионов долларов, но это не проблема, поскольку «Ноев ковчег» получил крупнейший научный грант от российского правительства — порядка 194 миллиона долларов.
Хотя этот проект будет крупнейшим в своем роде, существуют и другие подобные программы. Millennium Seed Bank — крупная программа по сохранению, Frozen Ark Project в Великобритании тоже хранит ДНК видов под угрозой исчезновения. В Вашингтоне, округ Колумбия, Национальный музей естественной истории в настоящее время хранит крупнейший биорепозиторий в мире, насчитывающий 4,2 миллиона образцов.
Работа над установкой «Ноева ковчега» началась, к моменту окончания площадь ее будет измеряться почти в 430 кв. км. Клеточный материал будет храниться в заморозке и, возможно, использоваться в будущем для возвращения вымерших видов к жизни.
«Новые горизонты»
До недавнего времени у нас было весьма ограниченное представление о Плутоне, рыжеволосом пасынке Солнечной системы. Наши изображения карликовой планеты предоставляли больше вопросов, нежели ответов, и умоляли повысить их качество. В июле 2015 года мы, наконец, получили, что хотели, когда космический зонд «Новые горизонты» осуществил облет Плутона и отправил нам невероятные высококачественные снимки карликовой планеты, которые показали ее совершенно по-новому.
Снимки «Новых горизонтов» обеспечили нам сокровищницы с информацией о географических особенностях Плутона: длинные горные хребты, равнина в форме сердца Спутник Планум, текущий по равнинам Плутона лед и многое другое. Мы также получили возможность бросить близкий взгляд на крупнейшую луну Плутона Харон.
Успех «Новых горизонтов» прошел долгую кузню. Зонд был запущен в 2006 году и сделал облет вокруг Юпитера в 2007 году. Это не только разогнало космический аппарат с помощью гравитации гиганта, но и позволило проверить бортовые инструменты зонда.
После этого, космический аппарат был погружен в спячку и проспал 5 миллиардов километров, пока не достиг Плутона к началу 2015 году. Теперь, когда его облет карликовой планеты завершен, «Новые горизонты» движется к объекту в поясе Койпера, на который мы сможем взглянуть уже в 2019 году.
Открытие Homo naledi
Родословная человека пока не раскрыта в полной степени, но мы узнаем о ней все больше и больше с течением времени. И в этом году тоже узнали, когда обнаружили Homo naledi, недавно описанный вымерший вид гоминид, который, как считают ученые, был членом рода Homo. Homo naledi был обнаружен в сети известняковых пещер в Южной Африке, известных как «Колыбель человечества».
Это открытие было сделано на самом деле в 2013 году, когда несколько любителей спелеологии наткнулись на окаменелости. После обширного поиска было восстановлено 1550 скелетных частей, принадлежащих по крайней мере 15 особям. Потребовалось время для тщательного восстановления и анализа костей, который и привел к открытию Homo naledi и официальному объявлению открытия в сентябре 2015 года.
Ли Бергер, антрополог во главе команды, описавшей Homo naledi, заявил, что это был новый вид рода Homo. Однако другие решили подождать, пока не появятся другие данные. В декабре 2015 года мы даже пока не определили возраст этих костей. На основании анатомических особенностей, эксперты считают, что Homo naledi могли жить примерно в то же время, что и Homo erectus с Homo habilis, то есть порядка двух миллионов лет назад.
Антропологов заинтересовало расположение костей в открытии Homo naledi. Мертвые, казалось, были погребены в могиле. Погребальные практики для таких примитивных видов, как Homo naledi, беспрецедентны и вызывают новые вопросы об эволюции человека.
Карта эпигенома
Еще в 2003 году ученые завершили один из самых амбициозных проектов в истории биологии — геном человека. И все же, в то время как геном можно считать дорожной картой, показывающей все гены, составляющие нашу ДНК, эпигеном отслеживает все изменения в структуре и функции этих генов.
Картирование эпигенома считалось более трудным и более полезным, чем картирование генома. Понимание функций различных типов клеток и, что более важно, умение «включать» и «отключать» их влечет обширные медицинские последствия. Такие изменения могут вызывать множество заболеваний вроде рака, диабета, Альцгеймера.
В начале 2015 года ученые представили карту эпигенома, подробную коллекцию из 111 различных типов клеток человека. За этим быстро последовали десятки статей и очерков, которые объяснили потенциальные последствия этих новых открытий.
Проект картирования Roadmap Epigenomics Program далек от завершения. Он был запущен в 2008 году на 240 миллионов долларов, выделенных правительством США, и потребует 10 лет на завершение.
Открытие Kimbetopsalis simmonsae
Kimbetopsalis simmonsae — не только вымершее животное с труднопроизносимым названием, это также одно из самых ранних из обнаруженных млекопитающих. Оно жило порядка 65 миллионов лет назад и считается млекопитающим, которое пережило вымирание, положившее конец динозаврам. Анатомия и рацион питания ново обнаруженного вида предоставили нам прекрасные догадки о том, как млекопитающие «перехватили» инициативу после вымирания динозавров и стали доминирующей группой животных.
Названы они в честь Kimbeto Wash, района Нью-Мексико, где были обнаружены эти окаменелости, с psalis («ножницы»), означающими прекрасно сохранившиеся зубы-лезвия. Simmonsae — в честь палеонтолога Нэнси Симмонс. Размеры этого млекопитающего оцениваются в 1 метр в длину и 10 кг весом.
Kimbetopsalis simmonsae были частью мультитуберкулятов, ранней группы млекопитающих, которые произошли во время юрского периода и развивались вместе с динозаврами. После вымирания динозавров мультитуберкуляты процветали в течение 100 миллионов лет, прежде чем уступить место грызунам и всецело исчезнуть.
Этот конкретный мультитуберкулят был частью подмножества taeniolabidoids, обнаруженных по всей Северной Америке и Азии. По сравнению с другими taeniolabidoids, которые появились раньше, Kimbetopsalis simmonsae были много крупнее. Отсутствие опасных хищников и мощные зубы этого животного позволяло ему лакомиться шведским столом пышной растительности в период палеогена, что способствовало их росту.
Первый в мире силиценовый транзистор
Несколько лет назад аллотроп углерода под названием «графен» называли «чудом» в мире нанотехнологий. Образуемый в атомных масштабах, он был в 200 раз прочнее стали, почти невидимый, прекрасно проводил тепло и электричество. В 2015 году и другой продукт стал притчей во языцех: силицен.
Это новая форма кремния, которая появляется в слоях толщиной в один атом. Теоретически, электрические свойства силицена показывают, что его можно использовать для производства чрезвычайно маленьких и мощных компьютерных чипов. Но на самом деле работать с этим материалом очень сложно, даже при испытании его базовых характеристик.
В феврале 2015 года ученые добились успеха в создании первого силиценового транзистора в мире. Совместные усилия американских и итальянских ученых дали свои плоды, а их работа была подробно описана в журнале Nature Nanotechnology.
Команда сообщила, что им уже удавалось построить несколько транзисторов, используя этот метод. В соответствии с их тестами производительности, силиценовые транзисторы раскрывают свой теоретический потенциал. Тем не менее ученые не уверены, будет ли этот метод коммерчески жизнеспособным в более крупных масштабах. Если так, то силицен, по их мнению, может вытеснить графен в будущем нанотехнологий, поскольку с ним проще работать.
Мясо из водорослей
Весь мир поедает бекон, зная, что это не самая здоровая пища в мире. Но что, если бы существовал тип бекона, который был бы полезен для вас? Это был бы своего рода Святой Грааль в гастрономии. Ученые из Университета штата Орегон ведут поиски в этом направлении.
В прибрежных районах Атлантики и Тихого океана водятся водоросли под названием дульсе. Их собирали и поедали в течение многих столетий, так что это открытие далеко не ново. Дульсе входят в группу «суперпищи», которую обычно поглощают люди, желающие похудеть. По сравнению с морской капустой, более известными водорослями, дульсе имеет в два раза большую питательную ценность.
Исследователи из штата Орегон работали над новыми штаммами дульсе как над потенциальным источником питания для морских ушек (моллюски такие, вкусные). Хотя у них не получилось, выяснилось нечто более интересное и странное, когда дульсе жарили: на вкус они как бекон. Ученые быстро поняли, что у этого нового штамма водорослей есть огромный потенциал стать пищей для всего человечества. В настоящее время они занимаются изучением коммерческих аспектов доведения своей находки до общественности.
Не удивлюсь, если бекон дульсе станет новым лакомством для всего мира в ближайшие годы.
Возвращение шерстистого мамонта
Генная инженерия является одной из наиболее спорных областей научных исследований. Ученых, копающихся в генетическом материале, часто называют «изображающими Бога», что, разумеется, разжигает много споров на тему моральных и этических последствий.
Одна из таких технологий известна как CRISPR, «короткие палиндромные повторы, регулярно расположенные группами». Эту технику можно использовать для модификации одного гена, множества генов и, теоретически, целого генома. Некоторые ученые считают, что она может существенно повлиять на процесс старения. Другие думают, что CRISPR можно использовать для модификации целых видов проблемных животных (тех же бактерий), параллельно с этим создавая сверхкультуры урожая, производя революцию в сельском хозяйстве.
CRISPR также можно использовать для обращения вымирания. Идея возвращения вымерших видов обратно к жизни, возможно, когда-то была зарезервирована для научно-фантастических фильмов, но теперь эта возможность совершенно реальна, пока у нас есть ДНК животного. Ученые уже начали это делать, вставляя ДНК шерстистых мамонтов в клетки азиатских слонов.
Несколько лет назад мы картировали целый геном шерстистого мамонта. С этой информацией может быть теоретически возможно воссоздать полную ДНК шерстистого мамонта и внести ее в геном его ближайшего родственника, азиатского слона. По состоянию на конец 2015 года мы имеем здоровые слоновьи клетки с ДНК шерстистых мамонтов в них. Но это шаг в сторону возвращения животных, которые вымерли 3300 лет назад.
Мегаздания инопланетян
После нескольких лет изучения, астрономы объявили об открытии своеобразной звезды с невнятным названием KIC 8462852 в сентябре 2015 года. Она также известна как «звезда Табби», названная в честь ведущего автора открытия Табеты Бояджян. Эта звезда попала в заголовки СМИ за свое странное поведение в виде непредсказуемых и беспорядочных колебаний освещенности.
Обычно свет звезды блокируется объектами на орбите на несколько часов или дней с регулярными промежутками времени, которые можно предсказать, как только вы узнаете орбитальное поведение звезды. Но звезда Табби вела себя настолько странно, что люди начали задаваться вопросом: а не инопланетяне ли там мельтешат на орбите?
После того как СМИ обратили внимание на звезду, начали говорить, что на орбите звезды в 1500 световых лет от Земли обнаружены мегаздания инопланетян. Справедливости ради, существование таких структур предполагалось учеными уже давно. Развитые цивилизации могли бы теоретически строить сферы Дайсона на орбите звезды, чтобы использовать ее практически безграничный источник энергии целиком и полностью.
Ученые были немного более сдержанны и скептичны, но и они не исключали инопланетян полностью. По состоянию на конец 2015 года, мы почти уверены, что никаких инопланетян там нет, но до сих пор не нашли адекватного объяснения поведению звезды.
Мы знаем, что это не планета, поскольку даже гигант Юпитер затемняет яркость Солнца всего на 1%. Звезда Табби испытывает помутнение в 22%. Чтобы вызвать такое, планета должна быть размером с ползвезды. Другие теории включают в себя облако пыли и мусора, парад комет и звезду неправильной формы.
Сегодня было объявлено о находке первых ископаемых экземпляров «Астерида» — подкласса цветущих растений, которые дали всё от картофеля до помидоров, табак, петуньи и нашу чашку утреннего кофе.
Однако эти ископаемые цветки возрастом 20-30 миллионов лет, прекрасно сохранившиеся в капле янтаря, принадлежат тёмной стороне семьи Астеридов: они принадлежат к роду Стрихнос, от которого произошли одни из самых известных ядов, включая стрихнин и кураре.
«Найденные нами экземпляры — красивые, прекрасно сохранившиеся ископаемые цветы, которые однажды выросли на растениях, живших во влажных тропических лесах среди деревьев, вьющихся лиан, пальм, высокой травы и другой растительности», — сказал Джордж Пойнар, профессор научного колледжа университета штата Орегон и один из ведущих экспертов по формам жизни, сохранившимся в янтаре.
Пойнар отметил, что находка показывает, что Астериды, давшие людям все виды еды и других продуктов, уже эволюционировали много миллионов лет назад. В настоящий момент в подкласс Астериды входят около 80 тысяч видов растений. Они представляют порядка одной трети из всех живущих на Земле покрытосемянных, или цветущих, растений. И один древний род, который теперь стал очень токсичным, существовал за миллионы лет до появления человека.
Открытие этих ископаемых цветов говорит о том, что много других связанных семейств растений могли возникнуть в тропических лесах позднего мелового периода. Их ископаемые остатки, тем не менее, всё ещё ожидают своего открытия.
LISTENING FOR GRAVITY WAVES Two stainless steel tubes, 4 kilometers long, house laser beams and mirrors to detect waves from space at the Advanced Laser Interferometer Gravitational-Wave Observatory site in Hanford, Wash. Researchers with Advanced LIGO announced February 11 that they have directly observed gravitational waves.
News from Advanced LIGO means that Einstein’s theory can take us farther back than even he imagined
The January e-mail from Syracuse University physicist Peter Saulson caught me off guard. It probably shouldn’t have, since I had been anticipating the news for 16 years, ever since I wrote Einstein’s Unfinished Symphony. The book chronicled the astrophysical community’s most cutting-edge start-up: gravity wave astronomy.
Saulson’s message meant that Einstein’s symphony is no longer “unfinished.” A gravitational wave (gravity wave in common parlance), the historic prediction arising from Einstein’s equations of general relativity, had never been detected directly. But now, thanks to two colliding black holes, that unfinished task was finally completed, after decades of blood, sweat and immeasurable frustrations. It took that long to get a gravity wave detector working. More than that, the discovery’s announcement was made almost exactly 100 years after Einstein wrote his first paper on gravity waves. “As if those black holes were waiting for that moment,” Saulson says.
In papers published in the Proceedings of the Royal Prussian Academy of Sciences in 1916 and 1918, Einstein reasoned that just as electromagnetic radiation, such as radio waves, is generated when electric charges travel up and down an antenna, waves of gravitational radiation (what he called gravitationswellen) must also be produced when masses move about.
But these waves do not travel through space the way light does; they are literally quakes in spacetime’s very framework. Detectable rumbles emanate from the most violent events the universe has to offer — such as the ferocious encounter of two massive black holes (recorded by two gravity wave observatories) merging in a fateful embrace about 1.3 billion years ago. Alternately stretching and squeezing space, the wave right at the clash of the black holes would have stretched a 6-foot man to 12 feet and within a millisecond, squeezed him to 3 feet, before stretching him out once again.
Einstein never imagined such outrageous sources for his waves. Given the relatively quiet nature of the universe assumed in the 1910s, he was picturing waves rippling outward as two stars simply orbited one another. And he and others knew that those spacetime ripples would be feeble, certainly too weak to bother looking for them. Others wondered if his gravitationswellen didn’t exist at all and were rather just imaginary artifacts of the relativistic mathematics. General relativists argued back and forth over this issue for many years.
Hope and disappointment
But the stalemate shifted in the late 1950s, when a young University of Maryland physicist named Joseph Weber decided to build a gravity wave detector to settle the question. Experimental relativity was undergoing a renaissance at this time, and Weber had been encouraged by Princeton physicist John Archibald Wheeler, then the dean of American general relativity, to hunt for an actual wave.
Joseph Weber, in 1969, working on his gravity wave detector at the University of Maryland in College Park.
SPECIAL COLLECTIONS/UNIV. OF MARYLAND LIBRARIES
For his design, Weber surrounded a solid, water heater–sized cylinder of aluminum — a bar — with sensors, figuring that a passing wave would cause the bar to resonate like a bell. The sensors would convert the oscillations into electrical signals registered on a paper chart recorder. Two detectors separated by hundreds of miles, he reasoned, were needed to rule out local noises. In 1969, Weber grandly proclaimed at a relativity conference in Cincinnati that he had simultaneously recorded a signal on two bars, one situated on the Maryland campus, the other at Argonne National Laboratory near Chicago. Conferees greeted his announcement with applause (SN: 6/21/69, p. 593). The popular press heralded his find as the most important event in physics in half a century. “Many laymen will be startled, no doubt,” reported the New York Times. A year later, Weber declared that the signal was emanating from the center of the Milky Way galaxy, possibly from a supernova going off or maybe from pulsars, the rapidly spinning neutron stars that had been recently discovered.
Soon other physics groups built their own detectors. But they detected no waves whatsoever. Yet they didn’t give up. By the 1980s, teams in various countries had constructed even bigger bar detectors to increase sensitivity. They adjusted the designs, encasing detectors in supercooled fluids to reduce thermal noise. But, again, no signals were recorded. While Weber is still credited with jump-starting the field, the lack of verification damaged his reputation, although he insisted until his death in 2000 that his detectors were recording waves. Today, physicists put the claim down to noise and believe Weber didn’t fully understand the natural noises emanating within his bars.
But while the bar technology was maturing, a new gravity wave–detecting strategy surfaced — a method known as laser interferometry. Two researchers in the Soviet Union, Mikhail Gertsenshtein and V.I. Pustovoit, first published the idea in 1962, but no one outside their country became aware of it. Weber, too, briefly thought of the technique but never published. In 1966, Rainer Weiss at MIT also came up with the scheme independently — and in an offbeat way.
Bouncing lasers
Asked to teach a course on general relativity, Weiss, who worked on gravity as an experimentalist, not a theorist, scrambled. “I couldn’t admit that I didn’t know it. I was just one exercise ahead of my students,” he said in 1999. Arriving at the topic of gravity waves, and wanting to understand them from a more hands-on perspective, he came up with a homework assignment. Imagine, he told his students, three masses suspended above the ground, their orientation forming an L shape. How would the distances between those masses change as a gravity wave passed by? He knew that a gravity wave compresses space in one direction (say, north‑south), while expanding it in the other (east‑west). A millisecond later, as the wave passes by, the effect reverses. By the time Weiss worked out the solution for himself, he knew that he had a darn good experiment in mind. Continually bounce laser beams between the masses, have the beams eventually recombine (optically “interfere” with one another) to measure the gravity wave shifts, and you have a detector! And it had one great advantage over the bars. Whereas bars could be tuned to only one frequency, laser interferometers could register a wider range of frequencies, increasing the chances of detecting a source.
By 1972, Weiss had written a landmark report for MIT’s Research Laboratory of Electronics identifying all the fundamental sources of noise that could mask a signal in such a setup. The paper is still consulted today by gravity wave researchers. From that point on, Weiss devoted a large part of his career to getting a laser interferometer constructed and to finding the means to reduce those noises. There was extra incentive to do so: In 1974 radio astronomers Joseph Taylor and Russell Hulse, then at the University of Massachusetts Amherst, found a neutron star orbiting a dense companion, the two drawing closer and closer by about a few meters each year — just the change in distance physicists expect if the binary pair is losing orbital energy as gravity waves. Though the proof was indirect (and the waves themselves too weak to measure), it greatly encouraged the gravity wave astronomy community that sources would be available.
By the 1980s, Weiss joined forces with Caltech theorist Kip Thorne, the world’s top expert on the physics of gravity waves, and Scottish experimentalist Ronald Drever, also at Caltech, to leapfrog the small, laboratory prototypes being built and erect two sizable detectors with lengthy arms instead. A nearly simultaneous reception at a pair of detectors set far apart geographically would verify a wave passed through at the speed of light. Increasing the laser light’s path in the arms would magnify the detector’s sensitivity. Astrophysical sources, such as supernovas exploding or black holes colliding, generate ripples in spacetime that would be deadly near the event, but by the time those waves reach Earth, they would wiggle the interferometer masses less than the width of a proton. Kilometers-long arms would be needed to measure such subtle movements.
A feasibility study for this daring proposal (later dubbed the Laser Interferometer Gravitational-Wave Observatory) was completed in 1983. The report ultimately convinced the National Science Foundation (in particular NSF administrators Marcel Bardon and Richard Isaacson) to take a chance on going big. But so high was LIGO’s estimated construction cost (it rose to nearly $300 million) that it was the first time that the NSF had to go to Congress to get approval for a project. When astronomers and physicists heard about the proposal, a few became very vocal, angered that the NSF was proposing to use precious funds on a gamble rather than a proven technology. As a result, the LIGO proposal went through innumerable ups and downs and was almost canceled more than once (SN: 6/26/93, p. 408; SN: 1/8/00, p. 26).
A crucial turning point occurred in 1992 when Caltech physicist Rochus Vogt, then the LIGO director, wrangled a meeting with Louisiana Sen. J. Bennett Johnston, who later became an ardent supporter of the project. Vogt originally had only 20 minutes, but his tales of cosmology so captivated Johnston that the senator canceled his next three appointments. For several hours, the two huddled over the senator’s coffee table, while Vogt drew pictures of curved spacetime. Once again, Einstein’s name worked magic. Congress eventually authorized funds to build two detectors, each with 4-kilometer-long arms. One was situated in Livingston, La., the other 1,900 miles to the northwest in Hanford, Wash.
Ground was broken for those first-generation detectors in 1994. Both were up and running by 2001. Primarily a test bed to try out the novel technologies needed to find a gravity wave, the first LIGO wasn’t expected to register any waves. But it still did its job. What LIGO collaborators learned from each detector’s performance went into the design of innovative instrumentation, which was gradually installed over the last five years. This upgrade, called Advanced LIGO, led to an increased sensitivity that, bingo, found a gravity wave as soon as it began operation last fall.
Instruments around the globe are already joining LIGO’s quest. A LIGO-like detector known as VIRGO, run by a European collaboration, has been operating on the vast alluvial plain outside Pisa, Italy, since 2007. (VIRGO was offline for instrumentation improvements when Advanced LIGO registered its first gravity wave.) A smaller interferometer named GEO600, with 600-meter-long arms, operates in Germany. Other detectors are under construction in Japan and planned for India.
But laser interferometers on Earth are limited in the frequencies they can register (roughly 10 to several thousand hertz), much the way an optical telescope cannot see radio waves or X-rays. To expand that range so gravity wave events from a variety of sources can be detected, gravity wave astronomers are pursuing other methods as well. One clever scheme is based on well-studied astronomical objects — pulsars, the most exquisite timepieces in the universe due to the unvarying rhythm of beeps emitted by the rapidly spinning neutron stars (SN: 10/17/15, p. 24). By closely monitoring the pulses arriving from an array of particularly fast pulsars situated around the sky, astronomers are on the lookout for slight changes in the pulsing due to an extremely low-frequency gravity wave (10-9to 10-6 hertz) passing between the pulsar and the earthbound detector. Supermassive black hole binaries would emit these tremendously long waves as they slowly orbit in the centers of merging galaxies. And ultimately, researchers hope to send laser interferometers into space. The European Space Agency is working on a proposal called the Evolved Laser Interferometer Space Antenna (SN Online: 12/3/15), which would enable the detection of weaker gravity waves.
A new astronomy
What the world is witnessing is the birth of a new astronomy. Detecting the ripples of those two black holes, uniting in the distant universe, is like Galileo’s first peek at the heavens through a telescope in 1609. Galileo discovered moons orbiting Jupiter and jagged mountains and craters on the moon, amazing wonders to 17th century eyes. Now, gravity wave astronomy is poised to offer its own radically new visions.
Electromagnetic waves, be they visible light, radio, infrared or X-rays, are released by individual atoms and electrons. Such radiation reveals a celestial object’s physical condition — how hot it is, how old it is, what it looks like and what it is made of. Gravity waves convey much different information. They will tell about the overall motions of massive objects, indicating how they move, twirl and collide throughout the universe, especially for objects that are too small to be seen directly, such as neutron stars and stellar black holes.
“We’ve now embarked on an era of exploring phenomena in the universe that are made from warped spacetime,” Thorne says. “I like to call it the warped side of the universe.” In due course, this new method of observing may be able to record the remnant rumble of the first nanosecond of creation, by gathering the residual gravity waves emitted by the awesome spacetime jolt of the Big Bang itself.
After more than four long and turbulent decades, Weiss has at last seen his experimental dream come true. Did he ever despair? “No,” he says without hesitation today. “The reason you don’t worry about the end result is this: The problems were interesting, you enjoyed the people you were working with, and it was fun to do!” Ever the experimentalist, Weiss, now 83, continues to travel to observatories, roll up his sleeves and check out the equipment.
He worked on the initial idea in the 1970s with just a few colleagues and students; today, more than 1,000 people are involved — LIGO/VIRGO collaborators at universities and institutes around the world advancing both the theory and the technology.
At the dedication of LIGO’s Louisiana observatory in 1999, Rita Colwell, then director of the NSF, noted that those gathered were “breaking a bottle of champagne over the figurative bow of a modern-day galleon — a gravity wave observatory that may ultimately take us farther back in time than we’ve ever been.” With their first signal, a crescendo that when converted to audio starts as a deep bass and heads toward middle C, LIGO scientists are beginning their journey, now able to listen for the myriad events that await detection.
With that in mind, I take back what I said at the opening to this essay. Einstein’s symphony will never be finished.
NATIVE RELATIVE This year, scientists analyzed the genetics of Kennewick Man, nearly two decades after the skeleton's discovery. The skull is similar to that of Polynesians, but DNA suggests a link to Native Americans.
DNA analysis shows close ties to present-day groups
Kennewick Man, whose 8,500-year-old skeleton sparked a controversy when it was found in Washington state, was a relative of present-day Native Americans, researchers reported this year. Since the discovery of the skeleton in 1996, Native American tribes have claimed Kennewick Man as their own and requested the bones be handed over for a ceremonial burial. Some scientists argued, though, based on the shape of his skull, that he was more closely related to native Polynesians or a native Japanese group called the Ainu.
Morten Rasmussen of the University of Copenhagen and colleagues wrested DNA from Kennewick Man’s skeleton and analyzed it for the first time. They found that Kennewick Man is more closely related to Native Americans in the northern United States than to any other living population (SN: 7/25/15, p. 6). Two donors who provided modern DNA for comparison came from a tribe that, with four other tribes, lost a 2004 lawsuit to bury Kennewick Man as one of their ancestors.
More work is needed to determine which of today’s Native American tribes, if any, has the closest genetic ties to the ancient American.
Резюме. Чрескожная биопсия подчелюстной слюнной железы может стать наиболее точным методом ранней диагностики болезни Паркинсона
Согласно результатам исследования, совместно проведенного учеными Клиники Мэйо (Mayo Clinic) и Исследовательского института Баннер-Сан (Banner Sun Health Research Institute), США, разработан новый метод ранней и точной диагностики болезни Паркинсона, основанный на выявлении аномальных белков-маркеров в биоптате тканей подчелюстной слюнной железы. В данном случае интерес ученых привлек белок альфа-синуклеин (α-synuclein), который является одним из компонентов телец Леви — патологических белковых образований, появляющихся в нейронах, а также играющих ключевую роль в развитии большинства видов деменции.
Следует отметить, что болезнь Паркинсона, как и ряд других нейродегенеративных заболеваний (таких как болезнь Альцгеймера), наряду с онкопатологией занимает лидирующие позиции среди причин смерти у людей пожилого возраста. Лишь у 50% пациентов симптомы данного заболевания проявляются в возрасте старше 60 лет, у остальных — гораздо раньше. Согласно результатам последних исследований, благодаря усовершенствованию методов диагностики установлено, что в 4% случаев заболевание диагностируют у людей в возрасте младше 50 лет, при этом у мужчин — в 1,5 раза чаще, чем у женщин.
Основными симптомами заболевания являются двигательные расстройства, такие как: тремор верхних конечностей, нижней челюсти, головы и век, заторможенность движений и скованность всего тела, нарушение координации и сна, проблемы с речью и мочеиспусканием. Общепризнано, что лечение на ранней стадии заболевания позволяет значительно снизить выраженность симптомов и замедлить их прогрессирование, однако на поздних стадиях лечебные мероприятия малоэффективны.
В исследовании приняли участие 19 пациентов с болезнью Паркинсона, прогрессирующей менее 5 лет, и 10 здоровых добровольцев, составивших контрольную группу. Методом чрескожной биопсии подчелюстной слюнной железы, аномально измененный белок альфа-синуклеин выявлен у 14 пациентов основной группы, в контрольной группе данной аномалии не выявлено.
Как отмечают авторы исследования, в настоящее время диагностика болезни Паркинсона осуществляется путем сбора анамнеза, анализа симптоматики и неврологического обследования, однако тестов, позволяющих установить точный и своевременный диагноз заболевания, до данного момента не существовало. Новый метод позволит диагностировать заболевание на ранних стадиях его развития значительно точнее существующих в настоящее время методик.
Adler C.H., Dugger B.N., Hentz J.G. et al. (2016) Peripheral synucleinopathy in early Parkinson’s disease: submandibular gland needle biopsy findings. Movement Disorders, 31(2): 250–256.
Brazier Y. (2016) Saliva may provide early test for Parkinson’s disease. Medical News Today, February 5 (http://www.medicalnewstoday.com/articles/306079.php).
