«Движущиеся камни», странные ноги жирафов, поющие песчаные дюны и другие потрясающие загадки природы, которые нам удалось разгадать за последние несколько лет.
С 1940-го года до недавнего времени Рейстрек-Плайя, высохшее озеро с ровным дном, находящееся в Долине Смерти в Калифорнии, было местом, где наблюдался феномен «движущихся камней». Над этой тайной ломало голову множество людей. Годами или даже десятилетиями, некая сила, казалось, двигала камни по поверхности земли, и они оставляли за собой длинные борозды. Эти «движущиеся камни» весили примерно по 300 кг каждый.
Никто и никогда не видел, как именно они движутся. Специалисты видели лишь конечный результат этого явления, и не более. В 2011-м году группа американских исследователей решила разобраться с этим явлением. Они установили специальные камеры, и метеостанцию для измерения порывов ветра. Также они установили систему GPS-слежения, и стали ждать.
Могло пройти десять и более лет, прежде чем что-нибудь произошло, но исследователям повезло, и случилось это в декабре 2013-го года.
Из-за снега и дождя на высохшем дне скопился слой воды примерно в 7 см. Ночью ударил мороз, и появились небольшие группы льдин. Слабого ветра, скорость которого была примерно 15 км/ч, оказалось достаточно для того, чтобы лёд начал двигаться и толкать каменные глыбы по дну озера, а глыбы оставляли борозды в грязи. Эти борозды стали видны только несколько месяцев спустя, когда дно озера опять высохло.
Глыбы движутся только в том случае, когда условия — идеальны. Для их движения нужно не слишком много (но и не слишком мало) воды, ветра и солнца.
«Возможно, туристы уже не раз видели это явление, но просто не понимали его. Действительно трудно заметить, что глыба движется, если глыбы вокруг неё тоже перемещаются», — сказал исследователь Джим Норрис.
Вес жирафа может достигать одной тонны. Но для такого размера у жирафов невероятно тонкие кости ног. Тем не менее, эти кости не ломаются.
Чтобы узнать почему, исследователи из Королевского ветеринарного колледжа проверили кости конечностей жирафов, подаренные им зоопарками Евросоюза. Эти были конечности жирафов, умерших естественной смертью. Исследователи установили кости в специальную раму, а затем закрепили на них вес в 250 кг, чтобы сымитировать вес животного. Каждая кость была стабильна, и никаких признаков перелома не наблюдалось. Далее выяснилось, что кости могут нести на себе ещё больший вес.
Причина оказалась в фиброзной ткани, которая находится в особом пазу по всей длине костей жирафа. Кости ног жирафа немного похожи на плюсневые кости в человеческих стопах. Однако у жирафа эти кости намного длиннее. Сама по себе фиброзная связка в кости жирафа не создаёт никакого усилия. Она обеспечивает лишь пассивную поддержку, потому что достаточно эластична, хотя это и не мышечная ткань. Это, в свою очередь, уменьшает усталость животного, поскольку ему не нужно слишком интенсивно использовать собственные мышцы для перемещения своего веса. Также фиброзная ткань защищает ноги жирафов, и предотвращает переломы.
3. Поющие песчаные дюны
В мире существует 35 песчаных дюн, издающих громкий звук, который немного напоминает низкий звук виолончели. Звук может длиться 15 минут, и может быть слышен на расстоянии в 10 км. Некоторые дюны «поют» лишь изредка, некоторые — каждый день. Это происходит, когда песчинки по поверхности дюн начинают соскальзывать вниз.
Сначала исследователи думали, что причина звука — колебания в песчаных слоях, находящихся близко к поверхности дюны. Но потом обнаружилось, что звук дюн можно воссоздать в лаборатории, просто позволяя песку скользить вниз по наклонной поверхности. Это доказало, что «поёт» песок, а не дюны. Звук возникал из-за вибрации самих песчинок, когда они каскадом соскальзывали вниз.
Потом исследователи постарались узнать, почему некоторые дюны воспроизводят несколько нот одновременно. Для этого они изучили песок с двух дюн, одна из которых находилась в восточном Омане, а другая — на юго-западе Марокко.
Марокканский песок производил звук с частотой примерно в 105 Гц, что было похоже на соль-диез. Песок из Омана мог производить звук широкого диапазона, в который входило девять нот, от фа-диез до ре. Частоты звука были в диапазоне от 90 до 150 Гц.
Было установлено, что высота нот зависит от размера песчинок. Песчинки из Марокко были размером примерно 150–170 мкм, и всегда звучали как соль-диез. Песчинки из Омана были размером от 150 до 310 мкм, потому их диапазон звучания состоял из девяти нот. Когда учёные рассортировали песчинки из Омана по размерам, они начали звучать на одной частоте, и воспроизводили всего одну ноту.
Скорость движения песка — тоже важный фактор. Когда песчинки примерно одинаковы по размеру, они перемещаются примерно на одинаковое расстояние с одинаковой скоростью. Если песчинки отличаются по размеру, они перемещаются с различными скоростями, в результате чего могут воспроизводить более широкий диапазон нот.
Эта загадка появилась в 60-х годах, когда профессор Корнельского университета изучал замечательную способность голубей находить дорогу домой из мест, в которых они ранее не были. Он выпускал голубей из различных мест по всему штату Нью-Йорк. Все голуби возвращались домой, кроме одного, которого выпустили в Джерси-Хилл. Голуби, выпущенные там, почти каждый раз терялись.
13 августа 1969-го года эти голуби наконец нашли путь домой из Джерси-Хилл, но казалось, они были дезориентированы, и летали вокруг совершенно хаотично. Профессор так и не смог объяснить, почему это произошло.
Доктор Джонатан Хагструм из Геологической службы США полагает, что ему, возможно, удалось раскрыть эту тайну, хотя его теория является достаточно спорной.
Джонатан Хагструм
«Птицы осуществляют свою навигацию, используя компас и карту. Компасом, как правило, служит положение Солнца, либо магнитное поле Земли. А звук они используют в качестве карты. И всё это говорит им, насколько далеко они находятся от дома».
Хагструм считает, что голуби используют инфразвук, то есть звук очень низкой частоты, который человеческое ухо не слышит. Птицы могут использовать инфразвук (который может генерироваться, к примеру, океанскими волнами, или небольшими вибрациями на поверхности Земли) в качестве приводного радиомаяка.
Когда птицы терялись в Джерси-Хилл, температура воздуха и ветер заставляли инфразвуковой сигнал распространяться высоко в атмосфере, и голуби не слышали его около поверхности земли. Однако 13 августа 1969-го года температура и ветровые условия были отличными. Таким образом, голуби смогли услышать инфразвук, и нашли дорогу домой.
5. Уникальное происхождение единственного австралийского вулкана
В Австралии есть только один вулканический район, который простирается на 500 км, от Мельбурна до горы Гамбир. За последние четыре миллиона лет там наблюдалось около 400 вулканических явлений, а последнее извержение было около 5000 лет назад. Учёные не могли понять, что же вызывало все эти извержения в регионе мира, в котором не наблюдается почти никакой другой вулканической активности.
Сейчас исследователи раскрыли эту тайну. Большинство вулканов на нашей планете располагаются у краёв тектонических плит, которые постоянно перемещаются на небольшое расстояние (примерно несколько сантиметров в год) по поверхности земной мантии. Но в Австралии изменения в толщине континента привели к уникальным условиям, при которых тепло из мантии идёт к поверхности. В сочетании с дрейфом Австралии на север (она проходит примерно по 7 см ежегодно) это привело к тому, что на континенте возникла горячая точка, создающая магму.
«Есть ещё порядка 50 таких же изолированных вулканических районов по всему миру, и возникновение некоторых из них мы в настоящее время объяснить не можем», — сказал Родри Дэвис из Национального университета Австралии.
С 1940 по 1970-й годы заводы сбрасывали отходы, содержащие полихлорированные бифенилы (ПХБ), прямо в гавань Нью-Бедфорд в штате Массачусетс. В конце концов Агентство по охране окружающей среды объявило эту гавань зоной экологического бедствия, потому что уровень ПХБ там многократно превысил все допустимые нормы.
А ещё эта гавань служит домом для одной биологической загадки, которая, по словам исследователей, наконец-то разгадана.
Несмотря на серьёзное токсичное загрязнение, рыбка под названием атлантический фундулюс продолжает жить и процветать в гавани Нью-Бедфорд. Эти рыбки остаются в гавани на протяжении всей своей жизни. Обычно, когда рыба переваривает ПХБ, токсины, содержащиеся в этом веществе, под действием метаболизма рыбы становятся ещё опаснее.
Но фундулюс смог генетически приспособится к яду, и в результате токсины в его организме не возникают. Рыбка полностью адаптировалась к загрязнению, однако некоторые учёные полагают, что эти генетические изменения могут сделать фундулюса более восприимчивым к воздействию других химических веществ. Кроме того, возможно, что рыбки просто не смогут жить в нормальной, чистой воде, когда гавань наконец очистится от загрязнения.
Подводные волны, также называемые «внутренними волнами», находятся под поверхностью океана и скрыты от наших глаз. Они поднимают поверхность океана всего на несколько сантиметров, потому их крайне непросто обнаружить, и помочь тут могут лишь спутники.
Самые большие внутренние волны возникают в проливе Лусон, между Филиппинами и Тайванем. Они могут подниматься на 170 метров и преодолевают большие расстояния, перемещаясь за секунду лишь на несколько сантиметров.
Специалисты считают, что мы должны понять, как возникают эти волны, так как они могут быть важным фактором глобального изменения климата. Вода внутренних волн холодная и солёная. Она перемешивается с водой волн поверхностных, более тёплой, и не такой солёной. Внутренние волны переносят через океан большие объёмы соли, тепла и питательных веществ. Именно с их помощью тепло передаётся от поверхности океана к его глубинам.
Исследователи давно хотели понять, как возникают огромные внутренние волны в проливе Лусон. Их трудно увидеть в океане, однако приборы могут обнаружить разницу в плотности между внутренней волной и водой, которая её окружает. Специалисты для начала решили смоделировать процесс возникновения волн в 15-метровом резервуаре. Получить внутренние волны удалось, подав под давлением поток холодной воды на два «горных хребта», находящихся на дне резервуара. Так что кажется, что огромные внутренние волны возникают из-за цепочки горных хребтов, находящихся на дне пролива.
Есть много теорий о том, почему зебры — полосатые. Некоторые считают, что полоски играют роль камуфляжа, либо это такой способ запутать хищников. Другие полагают, что полоски помогают зебре регулировать температуру своего тела, или выбирать себе пару.
Учёные из Калифорнийского университета решили найти ответ на этот вопрос. Они изучили, где живут все виды (и подвиды) зебр, лошадей и ослов. Они собрали массу информации о цвете, размере и расположении полосок на телах зебр. Затем они нанесли на карту ареалы обитания мухи цеце, слепней и оленьих мух. Потом они учли ещё несколько переменных и наконец, провели статистический анализ. И у них появился ответ.
Тим Каро, исследователь
«Я был поражён нашими результатами. Снова и снова полоски на теле животных наблюдались в тех регионах планеты, где было больше всего проблем, связанных с укусами мух».
Зебры больше страдают от укусов мух, поскольку волосы у них короче, чем у тех же лошадей, к примеру. Кровососущие насекомые могут переносить смертельные болезни, так что зебрам нужно избегать этого риска любым доступным способом.
Другие учёные из университета Швеции обнаружили, что мухи избегают садиться на зебру, потому что полоски у неё — правильной ширины. Если бы полоски были шире, то зебра не была бы защищена. Исследование показало, что мух больше всего привлекают чёрные поверхности, меньше привлекают белые поверхности, и наименьшую привлекательность для них имеет полосатая поверхность.
252 миллиона лет назад около 90% видов животных на нашей планете было уничтожено. Этот период также известен как «Великое вымирание», и считается самым массовым вымиранием на Земле. Это словно древний детективный роман, подозреваемые в котором были самые разные — от вулканов до астероидов. Но оказалось, что рассмотреть убийцу можно только в микроскоп.
По версии исследователей из MIT, виновником вымирания был одноклеточный микроорганизм под названием Methanosarcina, который потребляет соединения углерода, образуя метан. Этот микроб существует и сегодня на мусорных свалках, в нефтяных скважинах и в кишечнике коров. А в пермском периоде, полагают учёные, Methanosarcina пережила генетическое преобразование из бактерии, что позволило Methanosarcina обрабатывать ацетат. Как только это произошло, микроб стал способен потреблять кучу органических веществ, содержащих ацетат, и находящихся на дне океана.
Популяция микробов буквально взорвалась, извергая в атмосферу огромные количества метана, и окисляя океан. Большинство растений и животных на суше погибли вместе с рыбами и моллюсками в океане.
Но чтобы размножаться в таком диком темпе, микробам потребовался бы никель. Проведя анализ донных отложений, исследователи предположили, что вулканы, действовавшие на территории нынешней Сибири, извергали большие объёмы никеля, необходимого микробам.
Вода покрывает около 70% поверхности нашей планеты. Раньше учёные думали, что на момент возникновения Земли воды на ней не было, а её поверхность была расплавлена из-за столкновений с различными космическими телами. Считалось, что вода появилась на планете гораздо позже, в результате столкновений с астероидами и влажными кометами.
Однако новое исследование показывает, что вода была на поверхности Земли ещё на этапе её формирования. То же самое может быть верно и для других планет Солнечной системы.
Чтобы определить, когда вода попала на Землю, исследователи сравнили две группы метеоритов. Первой группой были углеродистые хондриты, самые древние метеориты из когда-либо обнаруженных. Появились они примерно в то же время, что и наше Солнце, ещё до того, как возникли планеты Солнечной системы.
Вторая группа — это метеориты, прилетевшие от Весты, крупного астероида, который сформировался в тот же самый период, что и Земля, то есть примерно через 14 млн лет после рождения Солнечной системы.
Эти два типа метеоритов имеют один и тот же химический состав и содержат много воды. По этой причине исследователи считают, что Земля образовалась с водой на поверхности, занесённой туда углеродистыми хондритами около 4,6 млрд лет назад.
