Общие закономерности в природе

[ArefievPV]

А разве так называемая "самоорганизация" не может происходить при наличии сильного магнитного поля?

Может происходить (и в определённой степени происходит). Но ведь это организующее магнитное поле, опять-таки, является внешним по отношению к организуемой сущности. Опять получается что, по сути, как таковой, самоорганизации не происходит - организующее влияние приходит "извне", так сказать...

[Nur 1]

Самое главное заключается в том, что имеется  з а д а н н о е   н а п р а в л е н и е  движения заряженных частиц. Предполагается, также, что магнитное поле могло возникнуть после гипотетического столкновения молодой Земли с неизвестным объектом, которое привело к образованию Луны. 

[Nur 1]

Вопрос остается открытым только потому, что, пока, нет возможности ставить эксперименты в условиях, воссоздающих - и, хотя бы, примерно - условия существования планеты на ранних этапах ее развития. Только недавно, если не ошибаюсь, в эксперименте удалось достичь значений давления, предположительно существующего или существовавшего тогда в центре Земли. Это около 60 гигапаскалей. В более ранних исследованиях, проводившихся в 60-х, 70-х и 80-х годах, удавалось достичь только двух гигапаскалей или немного более.

[Шаройко Лилия]

Вот про давление высокое я не встречала а пороговые магнитные поля недавно создали японцы, не знаю дает ли это что-то для воссоздания условий на первобытной Земле.

Получено рекордно сильное магнитное поле

https://indicator.ru/news/2018/09/18/rekordno-silnoe-magnitnoe-pole/

ЯПОНИЯ 18 сентября ИНДИКАТОР. Физики создали контролируемое магнитное поле с индукцией 1200 тесла, что в 400 раз больше, чем создают магниты современных медицинских томографов и примерно в 50 миллионов раз больше, чем природное поле Земли. Такие мощные поля могут пригодиться в области исследований необычных материалов и при создании термоядерных реакторов. Результаты опубликованы в журнале Review of Scientific Instruments. Магнитные поля определяют многие физические процессы. Несмотря на то, что человек в быту обычно не сталкивается с сильными магнитными полями напрямую, они существуют повсеместно. Например, постоянно на нас действует магнитное поле Земли, индукция которого составляет примерно 3—5 ? 10—5 Тл. В отличие от людей, электроны в металлах на масштабе нанометра испытывают действием поля около 1000 тесла. Еще более мощные поля существуют в космосе — у нейтронных звезд они могут достигать 108 Тл.



(а) схематическое изображение генератора EMFC мегагауссных. B) поперечное сечение (a). (c) мед-выровнянная основная катушка и пара катушек поля семени. [Воспроизведено с разрешения Накамура и соавт., Перераб. Наук. Instrum. 84, 044702 (2013). Copyright 2013 Aip Publishing LLC.] В подпункте (a) одна из катушек начального поля семян представлена в смещенном положении для более видимого просмотра первичной катушки. Основная катушка покрыта анти-взрывно блоком сделанным из большей части ультра-стали, которая снята в чертеже (а).

Существует несколько различных способов создать мощное магнитное поле, обычно они связаны с резким сжатием проводящего тела. Самые сильные когда-либо созданные человеком поля были получены методом сжатия при помощи взрывчатки. Такой способ можно применять только на открытых пространствах и годится он лишь для демонстрации, так как такой процесс протекает неконтролируемым образом. Абсолютный рекорд при помощи такого метода ученые поставили в 2001 году, когда смогли создать поле с индукцией 2800 тесла в объеме размером около 5 миллиметров.

Принципиальная схема отражения-тип FR измерительной установке. Правая часть показывает оптически зонд FR помещенный в катушке CL.

В новой работе физики смогли впервые получить поле свыше 1000 тесла в условиях лаборатории, что позволяет проводить с ним эксперименты. Они использовали метод электромагнитного сжатия потока, при котором сдавливание достигается за счет электромагнитных сил, вызванных протеканием огромного тока. Максимальная индукция, которую измерили ученые, составила порядка 1200 тесла.

сравнение сигналов магнитного поля

(а) сравнение сигналов магнитного поля. B) сравнение сигналов электрического тока, протекающих в первичной катушке. Вставка-увеличенный участок.

Такое поле, в частности, может пригодиться для исследования квантовых фаз вещества, так как подобные поля должны переводить все электроны в металлах в низшее энергетическое состояние. Также поля подобной силы нужны для того, чтобы поддерживать термоядерную реакцию с выделением энергии в реакторах некоторых конструкций

Авторы исследования Д. Накамура, А. Икеда, Х. Савабе, Ю. Н. Мацуда, и С. Такеума


И еще, насколько я знаю, хотя это и не поможет воссоздать историю древней Земли создан сверхточный измеритель магнитных полей, что позволит нам просматривать окрестности в поисках экзопланет с большей вероятностью понимания что там происходит

Квантовый компьютер и сверхточный датчик магнитных полей
МОСКВА, 4 октября – РИА Новости. Российские ученые и их зарубежные коллеги превратили одиночные кубиты, элементарные ячейки квантового компьютера, в самый чувствительный датчик магнитных полей на Земле. Их выводы были представлены в журнале npj Quantum Information.

"Когда изучаешь природу, всегда имеешь так или иначе дело с электромагнитными сигналами, будь то человеческий мозг или вспышка сверхновой. Поэтому измерять магнитные поля приходится в самых разных областях, и хотелось бы делать это как можно точнее", — рассказывает Андрей Лебедев из Московского Физтеха в Долгопрудном, чьи слова приводит пресс-служба вуза. Предел точности Датчики магнитных полей сегодня используются практически повсеместно – их можно встретить в виде рамок металлоискателей в аэропортах и метро, в качестве "сердца" томографов, кардиографов и множества других медицинских приборов, а также внутри различных электронных гаджетов и промышленных агрегатов.

За последние годы физики создали десятки сверхчувствительных датчиков магнитных полей, так называемых "сквидов" (SQUID), работающих на основе квантовых эффектов в так называемых переходах Джозефсона — "сэндвичах" из двух кусочков сверхпроводника и диэлектрика, чье существования было предсказано в 1960-х годах британским физиком Брайаном Джозефсоном.

В зависимости от силы магнитного поля, окружающего такой "бутерброд", электроны могут "перепрыгивать" из одного слоя сверхпроводника в другой, проходя сквозь диэлектрик. Данный эффект ученые применяют не только для создания детекторов магнитных полей, а также экспериментальных вычислительных устройств и запоминающих устройств, в том числе и памяти для будущих квантовых компьютеров.

Эти приборы, как пишут Лебедев и его коллеги, имеют один общий недостаток, не позволяющий им проводить сверхточные измерения, приближающиеся к пределам, налагаемым принципом неопределенности Гейзенберга и прочими законами квантового мира.

Дело в том, что ключевая часть всех "сквидов" — ток, проходящий через диэлектрик — имеет классическую, а не квантовую природу, что налагает большие ограничения на общую точность измерений. Российские физики и их зарубежные коллеги обошли эту проблему, заменив переход Джозефсона на другой квантовый объект, искусственный атом.

Квантовый скачок Он представляет собой набор из нескольких миниатюрных алюминиевых и кремниевых пленок, соединенных друг с другом таким образом, что при охлаждении до сверхнизких температур они начинают вести себя подобно одиночному атому и его "облаку" электронов.

Я скопировала из оригинальной статьи схемы с описанием, там только автоперевод и соответственно не все падежи на месте.





Мне казалось, до этой статьи, что рабочих квантовых компьютеров до сих пор нет.



Оригинальная статья

nature.com/articles/s41534-018-0078-y

Квантово-усиленная магнитометрия по алгоритмам оценки фаз с одним искусственным атомом

С. Данилин, А. В. Лебедев, A. Вепсалайнер, Г. Б. Лесовик, Г. Блаттер и Г. С. Параоану

[Nur 1]

Во внутреннем ядре давление еще выше - около 3,5 млн. атмосфер, примерно 360 ГПа. Порожденное колоссальным давлением, например, при событии, сходном со столкновениями планетоподобных тел,  изотопное фракционирование приводит к вытеснению из области ядра более легких, чем кислород и кремний, элементов в связи с тем, что легкие изотопы сравнительно легко входят в газообразную фазу. В итоге, организующаяся структура выглядит как система с газообразной периферией и твердым осадком. Эволюция оказывается возможной за счет образования между противоположными фазами промежуточного слоя, по свойствам похожего на воду.
Если говорить просто, то возведение легких элементов на более высокие орбиты - аналогия состояния возбуждения, которое может определяться как состояние повышенной активности, реакционной способности. Те же ферменты, к примеру, взаимодействуют преимущественно с более легкими изотопами того же углерода и как раз потому, что атомы 12С рассеиваются быстрее и, следовательно, имеют более высокую вероятность столкнуться с большей энергией с молекулами белка и войти в состав органических соединений. 

[Nur 1]

То есть, кроме направления, при этом появляется своеобразная иерархия с множеством промежуточных уровней организации, возрастающих в числе по мере поступательного движения вдоль оси направления. Вместе с тем, каждый из уровней может радиировать горизонтально, претерпевая то, что можно, по аналогии, назвать распадом.

[Шаройко Лилия]

А есть, уважаемый Нур,  какие нибудь схемы или название процесса, чтобы это поискать -так не совсем понятно, что происходит.

И сопровождается ли этот процесс, если он носит общепланетарный характер, каким нибудь уникальным спектром излучений(не очень широким диапазоном длин волн), которое можно зафиксировать за пределами планеты?

В смысле можем ли мы хотя бы с небольшой вероятностной точностью узнать с помощью телескопов и датчиков излучений, что какая-то экзопланета находится в состоянии готовности к зарождению жизни?

[Шаройко Лилия]

Надеюсь уважаемый Нур сможет ответить позже если захочет, пока я нашла немного более поздние исследования 2015 года Больше не получилось поисследовать вопрос -

мне тут пришлось внезапно поехать за город, там зарядник сломался от мобильного и выяснилось, что мы оказывается себя не мыслим ни полдня ни двух часов без мобильной связи, даже на фоне того, что она есть но вдруг разрядится а у нас тута всего лишь каменный дом со всеми удобствами, но как же мы без связи вдруг останемся.....Насколько люди привыкают к тому, чего не так уж и давно вообще не было....это что-то.

Лес в неполной темноте просто необычайно красив. Все такое живое и волшебное. зрение у человека конечно не как у кошки, но все таки...

Но это офтоп был, который не отменяет важности формирования ядра Земли и ее магнитного поля. И кое что мы об этом уже знаем или нам по крайней мере так кажется:

https://scientificrussia.ru/articles/vnutrennee-jadro-zemli

Международная группа исследователей под руководством Энди Биггина (Andy Biggin) из Ливерпульского университета (Великобритания) установила, что внутреннее ядро нашей планеты сформировалось от одного до полутора миллиардов лет назад в результате охлаждения железа, поступавшего из внешнего ядра. По мнению ученых, их открытие может изменить наши представления о внутренней структуре и истории Земли. В проекте принимали участие ученые из Хельсинки, Мичигана, Сан Диего, а также Китайской Академии наук. Об исследовании рассказывает портал Phys.org.

Внутреннее ядро представляет собой самый глубокую часть нашей планеты. Это ядро состоит из твердого железа, которое по своим размерам больше чем Плутон, и, в свою очередь, окружено жидким внешним ядром. Считается, что оно образовалось сравнительно недавно. В ходе научных дискуссий его возраст датировали до недавнего времени от 0,5 до 2 млрд лет.

В новом исследовании ученые проанализировали магнетизм древних слоев магмы и обнаружили, что примерно 1–1,5 млрд лет назад произошло резкое увеличение напряженности магнитного поля Земли. Такое усиление гравитации, по всей видимости, свидетельствует о появлении в этот момент твердого железного ядра в центре планеты из остывающего металла внешнего ядра.

«Появление внутреннего ядра имеет решающее значение для понимания того, как возникло магнитное поле Земли, которое действует как щит, защищающий от губительной радиации Солнца, и помогает нам в навигации», — рассказывает Энди Биггин.

Новые данные свидетельствуют о том, что ядро Земли остывает медленнее, чем считалось ранее. Это важное открытие, значимое и для других наук о Земле. Результаты работы также показывают, что диаметр внутреннего ядра в среднем увеличивается на 1 мм в год. Это важно для понимания магнитного поля нашей планеты.

А спрашивала я это потому, что мне на днях попалась статья в Науке и жизни и первым было ощущение, что это из разряда открытий в порядке бреда, типа народ там в процессе своего обычного религиозного поклонения западу достиг клинической стадии.

https://nkj.ru/news/34530/

Инопланетные кактусы помогут искать внеземную жизнь

После открытия экзопланет у астрономов появился шанс первыми обнаружить признаки жизни вне Земли. Некоторые считают, что для начала нужно искать планеты, покрытые растительностью. И чтобы найти зацепки, астрономы посмотрели на Землю глазами гипотетического жителя экзопланеты.

Несколько десятков из открытых экзопланет находятся на таком расстоянии от своих звезд, какое лучше всего подходит для появления жизни. Но даже с помощью мощнейших телескопов невозможно рассмотреть на них какие-либо детали. Астрономы могут только оценить спектр отраженного от их поверхности света. Известный астрофизик Карл Саган еще в начале 1990-х предположил, что «растительные» миры имеют особую «метку». Растения хорошо поглощают видимый свет и отражают лучи в ближнем инфракрасном диапазоне. Джек О'Мэлли-Джеймс (Jack O'Malley-James) и его коллеги из Корнеллского университета решили, что эталоном для сравнения должно стать отражение света от нашей планеты.

особенно кактусы добили в смысле логика  - может не оказаться много воды поэтому первым открытым миром будут кактусы. Настоящая качественная жесть высшего сорта

На экзопланетах может не оказаться столько же воды, как у нас. Поэтому первым открытым миром с растительностью может стать планета с кактусами. Такие инопланетные кактусоподобные растения могут жить в ожидании редких осадков и отражать лучи только несколько месяцев в году, предполагают авторы работы в публикации в Astrobiology.

Но, потом подумав, соглашаешься на все практически кроме кактусов как самых вероятных первых инопланетных существ. Я думаю у них одинаковые шансы с остальными попасться на глаза телескопам.

Может действительно электромагнитный спектр может служить определителем параметров планеты до такой степени точности. Конечно эталоном для сравнения служит статистическая выборка планет из одной штуки...

Но вдруг....таки можно...вот так.

[Nur 1]

Глубокоуважаемая Шаройко Лилия, доброй ночи!

Задержался с ответом, поскольку Ваш вопрос о, цитирую дословно: "...состоянии готовности к зарождению жизни", поставил меня в тупик. Поскольку не располагаю никакими сведениями именно о  г о т о в н о с т и  к зарождению жизни на других планетах. До сих пор читал только о методах дистанционного зондирования экзопланет, направленных на обнаружение следов водяного пара, углекислого газа и метана в их атмосферах как, в первую очередь, индикаторов уже существующей жизни.

Вот один, можно сказать, сильно облегченный, в научном плане, материал на эту тему, ссылка: http://quasar.by/news/evropejskoe_kosmicheskoe_agentstvo_eka_vybiraet_ehkzoplanetu_dlja_izuchenija_iskusstvennym_sputnikom_kotoryj_budet_zapushhen_v_2028_godu/2018-03-22-915. 

Вероятно, Вы имели в виду какое-либо свидетельство об изотопном составе атмосфер экзопланет, специфичном для условий, непосредственно предшествующим зарождению жизни или ее существования на ранних этапах? Сразу поясню, что мне, пока, об этом ничего не известно. 

[Nur 1]

Возможно, следующий популярный материал, явно более подробно излагающий данные о признаках жизни различной природы, в чем-то поможет прояснить ответ на этот вопрос, ссылка: https://postnauka.ru/longreads/88776.

Буду очень доволен, если да.

[Nur 1]

Некоторое представление о технических возможностях дистанционного зондирования атмосферы экзопланет в инфракрасном диапазоне, в частности, свидетельствующих о наличии в ней мелких физических частиц, таких как пыль и капли, можно получить, познакомившись со следующей краткой статьей, ссылка: http://quasar.by/news/pogoda_na_ehkzoplanetakh/2015-11-03-322.

Утверждается, также, возможность получения свидетельств о наличии у экзопланет магнитных полей, ссылка: http://quasar.by/news/magnitnoe_pole_ehkzoplanet/2014-11-24-132.   

[Шаройко Лилия]

Спасибо большое, Нур, я прочла первую ссылку. Не обо всех этих миссиях знала, знаю только что TESS запустили уже в апреле(видимо статья немного раньше была написана и еще там нет нашего СПЕКТР-РГ, его как раз закончили в целом и проверили многие характеристики на земле, тоже после нескольких откладываний старта как было у долгожданного TESS (я немного слежу за изучением экзопланет, Кеплер мне очень хорошо знаком этот уважаемый аппарат действительно нечто в смысле открытий в этом направлении.)

СПЕКТР-РГ будет работать в диапазоне рентгеновских волн, запуск вроде по последним планам в феврале 19-го года и экзопланеты только часть его предполагаемой активности. И для обнаружения экзопланет важно рассматривать разные диапазоны -сейчас работают и в инфракрасном режиме и в ультрафиолете ит.п

Про транзитный метод обнаружения нам преподавали в курсе Сурдина а вот остальные там были в духе галопом по Европам, я плохо поняла эту часть. И у меня так и осталось чувство, что это все не очень точно, не достоверно. вероятно нужно просто лучше познакомиться с темой в деталях.

Я не ожидала, что вы сразу ответите про определение на расстоянии готовности других планет к рождению жизни, это конечно очень сложный вопрос, я не уверена, что ответ на него сейчас есть не только у Вас а в науке вообще, просто был небольшой шанс  - а вдруг известен, а вдруг вы случайно это знаете.

Я подумала, что электромагнитные излучения при процессе, который вы описываете должны быть, магнитное поле судя по исследованию 15 года тоже в процессе эволюции планеты меняется, имеет свою эволюцию.

А вот изменение э/м спектра как в примере с кактусами  - это большой вопрос. Наверное все таки какого-то узкого диапазона, позволяющего диагностировать стадии развития планеты нет или мы(люди) пока его не знаем.

Когда(если) разберемся, сможем смотреть на небо с намного большим пониманием происходящего в других звездных системах.

[Шаройко Лилия]

За Никитина огромное спасибо, я читала его Происхождение жизни, но не целиком и это совершенно роскошный проект по первому впечатлению, я вроде бы с ним сталкивалась, но почему-то забыла. В общем удаляюсь на прочтение ссылок и обдумывание.

Еще раз огромное спасибо за подарки -это было здорово на самом деле

[Nur 1]

Теперь немного подробнее о геохимической дифференциации. В качестве исходного материала для общего знакомства с проблематикой рекомендую кратко изложенный конспект лекций по фракционированию элементов в процессе образования Земли, ссылка: http://geo.web.ru/db/msg.html?mid=1177057&uri=lecture4.htm.

[Шаройко Лилия]

Фракционирование элементов наверное смогу понять только поверхностно (пока просто пробежалась наискосок по странице), но постараюсь.


Полный курс таких лекций с хорошим пониманием мне точно не потянуть. Но хотя бы попытаться основные моменты увидеть стоит. И это точно то, что нужно сделать чтобы вообще представлять как эволюционировала планета. В общем удаляюсь на два дня как обычно.