10. Ключ жизни
Фото: sciencealеrt.com
Кислород является ключом к жизни на Земле, и понимание того, откуда он появился, может рассказать, как началась жизнь. Одна из самых больших загадок случилась 2,5–2,4 млрд. лет назад. В этот момент непонятно почему стал повышаться уровень кислорода. Лучшая подсказка в решении данной загадки была обнаружена в Западной Австралии. Здесь находятся полосчатые железные руды, относящиеся ко времени, когда атмосфера стала богатой кислородом.
Железная руда может содержать изотопы серы. Химия частиц может показать, как все происходило. В этом случае они могли бы дать четкий снимок самой ранней эволюции кислорода. Предыдущие исследования также показали, что у Восточной Пилбары (East Pilbara) более древняя история вулканизма, и что рост числа вулканов, возможно, способствовал образованию богатой кислородом атмосферы. К сожалению, изотопы находятся глубоко под землей и недоступны для обычных ученых. Если бы добыть образцы помогла какая-нибудь горнодобывающая компания, то они могли бы раскрыть историю того, как мир без кислорода становился все более готовым к зарождению жизни.
9. Фиолетовый апельсин
Фото: sciencealеrt.com
В 2018 году одна жительница Австралии разрезала апельсин. В течение нескольких часов на мякоти плода таинственным образом появились фиолетовые пятна. Странные кусочки апельсина унесли в лабораторию вместе с ножом, которым пользовалась хозяйка. Когда исследователи услышали, что муж женщины заточил лезвие одним или двумя днями ранее, они также забрали стальную точилку.
Как оказалось, причиной стало сочетание определенных факторов. Тесты показали, что фиолетовые пятна были результатом реакции между пигментом антоцианом и железом. Пигмент содержится в апельсинах, а железо появилось после того, как нож наточили. Несмотря на то, что нож потом ополоснули, на нем осталось немного микроскопических кусочков металла. Во время разрезания апельсина, они перешли на мякоть фрукта. Вероятно, эту химическую реакцию усилила низкая температура, когда апельсин поместили в холодильник.
8. Почему руки пахнут как железные монеты
Фото: Live Science
Обычно от монет на руках остается специфический запах. В 2006 году немецкие исследователи обнаружили, что металлический запах производится кожей человека. Во время исследования семь добровольцев вступали в контакт с железосодержащими предметами. После этого они сообщили, что их руки пахли металлом, и последующие пробы, взятые с кожи, обнаружили источник запаха. Это была молекула под названием 1-октен-2-один. Это органическое соединение образуется при разложении кожных масел.
По-видимому, после того, как вы прикасаетесь к железному предмету, от пота к каждому атому железа добавляется два электрона. В результате атомы железа становятся вдвойне отрицательными, а их реакция с кожными маслами приводит к разложению последних. В результате образуются молекулы 1-октен-2-он. Запах, который мы чувствуем - это не запах железа, а запах нашего тела.
7. Железные вулканы
Фото: space.com
Космические вулканы ведут себя странно. Например, есть планеты с криовулканами, которые вместо лавы извергают воду. В 2019 году в одной научной статье появилась ранее неизвестная разновидность вулкана. Хотя железных вулканов на Земле не существует, есть шанс, что когда-то они существовали на металлических астероидах в нашей Солнечной системе. В наши дни Солнечная система слишком холодная, чтобы на астероидах мог существовать расплавленный металл, но миллиарды лет назад все было по-другому. Некоторые астероиды начинались как маленькие планеты. В результате столкновений планетезимали обнажились до их ядер из жидкого металла. В процессе их затвердевания, на поверхности наблюдался вулканизм.
Интересно, что если бы вулканы извергали чистое железо, это выглядело бы иначе, чем то, к чему мы привыкли на Земле. Вместо жидкой лавы, текущей плотными потоками, железо, скорее всего, распространяется в виде тонких слоев с низкой вязкостью. Чтобы подтвердить возможность возникновения таких вулканов, ученым необходимо взглянуть на металлический астероид. В 2022 году НАСА планирует запустить космический аппарат для исследования Психеи, самого большого астероида этой группы. Поскольку корабль вернется назад только в 2026 году, доказательства существования железных вулканов придется подождать.
6. Железная река
Фото: sciencealеrt.com
В последние годы три спутника обнаружили странную вещь. Их целью было изучение магнитного поля планеты, и эти спутники отследили необычные проявления магнитных всплесков под территорией Сибири и Аляски. Вскоре стало ясно, что этот магнитный поток движется. Причина движения оказалась удивительной. К Европе магнитные всплески толкала большая железная река. Расплавленный металл протекал на глубине 3 000 километров под поверхностью и достигал 420 километров в ширину. Река была почти такой же горячей, как поверхность Солнца, и странным образом ускорялась.
За последние 20 лет скорость смертоносной реки увеличилась почти втрое. Хотя причина ускорения остается неизвестной, возможно, это естественный процесс, который мы наблюдаем впервые. Изменения магнитного поля позволяют исследователям отслеживать движение потока, который в настоящее время ежегодно продвигается на 50 километров вперед. Если это на самом деле естественный процесс, то понимание его механизма может помочь нам предсказать будущие изменения магнитного поля Земли.
5. Аварийная настройка северного магнитного полюса
Фото: Smithsonian Magazine
Каждые пять лет Британская геологическая служба (British Geological Survey) и Национальное Управление Океанических и атмосферных исследований (NOAA) обновляют Мировую магнитную модель (МММ) Земли. Поскольку магнитный северный полюс находится в движении, калибровка сложных навигационных систем и простых компасов опирается на Мировую магнитную модель. Полюс приводится в движение непредсказуемыми магнитными силами, возникающими в железном ядре Земли. На протяжении веков магнитный полюс был у канадцев, но с 1860 года он скользил в сторону Сибири. Он преодолел 2414 километров и в 2017 году пересек международную линию смены дат. В 1980-х годах полюс смещался быстрее, но к моменту расчета последней МММ в 2015 году он замедлился. Следующий перерасчет МММ ожидается не раньше конца 2019 года.
Однако за несколько месяцев до дедлайна, ученые заметили, что замедление идет не так, как прогнозировалось. Движение полюса снова ускорилось, и он сдвинулся так резко, что NOAA и британская Геологическая служба выпустили первое «аварийное» обновление МММ. Хотя причина ускорения неясна, возможно, на него повлияли железная река в Канаде и мощное магнитное пятно в Сибири, тянущие полюс на восток.
4. Таинственные железные шарики
Когда стали известны масштабы миграции птиц, появился вопрос. Каким образом стаи птиц пролетают океаны и континенты, чтобы добраться до места назначения? В какой-то момент ученые поняли, что птицы используют для этого магнитное поле Земли. Однако это тоже озадачивало. Для того, чтобы это делать, птицы должны каким-то образом его обнаруживать. В 2013 году, у птиц нашли странную особенность, которая могла бы объяснить их знание о магнитном поле. В данном исследовании рассматривалось нечто, называемое волосковыми клетками. Они находятся внутри уха и улавливают шум и гравитацию. Невероятно, но, когда исследователи увеличили масштаб, они обнаружили, что в каждой клетке есть железный шарик.
Вид пернатых не имел значения. У каждой осматриваемой птицы были железные шарики. Открытие было поразительным - не только потому, что шарики были повсеместно, но и потому, что они так долго ускользали от науки. Пока нельзя сказать ничего определенного, но шарики могут быть частью таинственных магниторецепторов, которые нужны птицам, чтобы следовать по магнитной дорожной карте планеты.
3. Железо исчезает
Фото: Live Science
Земное железо исчезает, и никто не знает почему. В прошлом причиной были вулканы. Эта теория предполагает, что железо поглощал минерал под названием магнетит, когда оно становилось доступным в расплавленной под землей горной породе. Истощение железа происходит с большей скоростью там, где земная кора толстая. Если бы железо «крал» магнетит, то в зонах, где его мало, железа должно было быть больше.
В 2018 году исследователи нашли нового кандидата там, где его было мало, а железа в изобилии. Это был другой минерал - рубиновый гранат. Ученые до сих пор считают, что он «высасывал» железо из лавы. Чтобы подтвердить, что причиной является гранат, ученые исследовали глубокие породы, которые были выброшены из вулканов миллионы лет назад. И в самом деле, в них оказалось много сверкающих минералов. Затем в ходе исследования была изучена глобальная база данных вулканических пород, собранных со всего мира. Анализ показал, что в магме с большим содержанием граната также меньше железа. Хотя для подтверждения этой теории необходимы дополнительные исследования, гранат выглядит очень подходящим кандидатом на роль «похитителя железа».
2. Железо, которое ведет себя как платина
Фото: Smithsonian Magazine
Алхимики веками пытались превратить свинец в золото. Никому из них это не удалось, но самое похожее на трансмутацию явление произошло в 2012 году. В Принстонском университете химик Пол Чирик (Paul Chirik) заставил другие молекулы «думать», что железо - это платина. Последствия могут быть далеко идущими. Железо намного дешевле платины, драгоценного металла, который в 2012 году стоил около 22 000 долларов за 450 г. Для сравнения, 450 г железа тогда стоили 0,50 доллара. Если дешевая псевдоплатина заменит настоящую, то стоимость технологий, связанных с драгоценным металлом, также может снизиться. Платина используется в качестве катализатора для производства высокооктанового топлива и фармацевтических препаратов. Как Чирику это удалось?
Его решение было простым. Он обернул молекулу железа в лиганд - другую молекулу, но органическую. Лиганд изменял количество электронов, связанных с другими химическими веществами, заставляя последние вступать во взаимодействие с железом как с платиной.
1. Редкое химическое соединение в древних сосудах
Фото: Live Science
Керамика Цзянь (Jian) была произведена в Китае во времена династии Сун (Song). Между 960 и 1279 годами такие чаши стали высоко цениться. Любители чая, особенно из Японии, оценили их способность сохранять тепло. Кроме того, эти сосуды были прекрасны. Покрытую темной глазурью поверхность украшали узоры, называемые «заячьей шерстью», «пятнами куропаток» или «масляными пятнами». Дизайн был обусловлен тем, что в глазурь добавили расплавленное железо. В 2014 году проанализировали химический состав и микроструктуру керамики Цзянь. Исследование показало невероятное. В чашах, особенно с дизайном «масляные пятна», содержался высокий уровень чистого оксида железа эпсилон-фазы.
Ученые ищут это соединение днем с огнем. Оно обещает нам магниты, которые мощнее, нетоксичны и устойчивы к коррозии, что позволит получить более качественную электронику. Этот оксид железа также удешевит производство таких магнитов. Однако все попытки создать чистый оксид железа эпсилон-фазы потерпели неудачу. Глазурь Цзянь может раскрыть рецепт редкого соединения, которое в один прекрасный день исследователи надеются успешно воспроизвести.
