Разработали имитатор марсианского реголита: что внутри и чем он лучше аналогов

Имитатор экономически доступен и стабилен при эксплуатации и хранении. Один из авторов работы, сотрудник лаборатории геохимии Луны и планет ГЕОХИ РАН Александра Уварова рассказала, что перед созданием имитатора марсианского реголита они изучили данные международных посадочных миссий, таких как Viking, Pathfinder, InSight, Zhurong и Perseverance.

Настоящий марсианский реголит в основном состоит из базальтов с содержанием кремния (SiO₂) и имеет красноватый цвет из-за оксидов железа. Чтобы получить несколько тонн марсианского грунта-аналога, нужно найти горную породу похожего состава или продукты вулканического извержения, которые, вероятно, будут в труднодоступном месте, и стереть их в песок.

У американцев есть аналоги марсианского реголита, но они очень дорогостоящие. Основной недостаток всех перечисленных имитаторов грунтов — их высокая стоимость, что приемлемо для мелкомасштабного использования, но ограничивает их применение в масштабных экспериментах, часто измеряемых десятками кубических метров.

Александра Уварова пояснила, что целью создания имитатора было создание имитатора марсианского реголита по физико-механическим свойствам для крупномасштабных испытаний посадочных миссий. Для этого необходимо заполнить имитатором грунта площадку, размером с большой плавательный бассейн.

Имитатор должен иметь соответствующий марсианскому гранулометрический состав, плотность, пористость, сцепление, прочностные и деформационные характеристики, от которых зависит поведение грунта при посадке аппарата. В других статьях по марсианским реголитам такого внимания к механическим свойствам марсианского грунта не встречали.

В итоге были подобраны четыре компонента для имитации марсианского грунта: кварцевый песок с окатанными частицами, дроблёный кварцевый песок, зола и золо-шлаковая смесь. Эти компоненты позволяют имитировать песчаные и глинистые фракции марсианского грунта.

Их смесь позволила точно сымитировать верхний слой реголита, который имеет глубину около 1-1,5 метров. Цвет аналога получился серым, поэтому его легко спутать с лунным реголитом, который также изготавливается из кварца и золы.

Основное отличие «земного» марсианского реголита от лунного заключается в том, что частицы марсианского грунта более округлые из-за предполагаемого действия воды. Созданный имитатор имитирует физико-механические свойства грунта в зоне посадки будущей европейской миссии ExoMars Rosalind Franklin на равнине Oxia Planum.

Этот район интересен отложениями, где когда-то была вода. После того как ЕКА отказалась от совместного проекта миссии ExoMars, они не могут воспользоваться самим грунтом-аналогом, но могут ознакомиться с результатами исследований, опубликованными в статье.

Исследование опубликовано в Canadian Medical Association Journal (CMAJ). Учёные изучали рацион людей в возрасте от 40 до 69 лет и их здоровье в течение 12 лет.

За этот период хроническая болезнь почек развилась у 2,7% участников. Выяснилось, что у тех, кто придерживался планетарной диеты — с большим количеством овощей, фруктов, бобовых и орехов и ограничением добавленных сахаров и жиров — риск заболевания был значительно ниже.

Защитный эффект был особенно заметен у людей, живущих в районах с небольшим количеством зелёных насаждений, а также у носителей определённых генетических вариантов. Авторы исследования считают, что это указывает на то, что рацион может частично компенсировать неблагоприятные условия среды и наследственные факторы.

Исследователи подчёркивают, что многие популярные диеты, такие как средиземноморская или DASH, уже связывались с пользой для почек. Однако планетарная диета отличается более строгим ограничением добавленных сахаров и жиров, что, вероятно, дополнительно снижает воспаление и окислительный стресс.

Эксперимент проводился на людях с метаболическим синдромом, который характеризуется избыточным весом, повышенным давлением и нарушениями обмена веществ. Результаты исследования опубликованы в журнале Nature Communications (Nat Com).

В рамках эксперимента участники потребляли около 300 граммов овсянки в сутки, что привело к сокращению общей калорийности рациона примерно вдвое. В сравнении с контрольной группой у участников эксперимента уровень «плохого» LDL-холестерина снизился в среднем на 10 процентов.

Важно отметить, что этот эффект сохранился и через шесть недель после завершения диеты, даже несмотря на возвращение к обычному режиму питания. Исследователи объясняют результаты не только снижением калорийности, но и изменениями в кишечной микробиоте.

Овсянка способствовала росту полезных бактерий, которые вырабатывают соединения, положительно влияющие на жировой обмен и снижающие факторы, связанные с инсулинорезистентностью. При этом аналогичный эффект не был обнаружен при более мягкой овсяной диете, которая длилась шесть недель.

Авторы исследования считают, что короткие, но интенсивные «овсяные» периоды могут стать простым и хорошо переносимым способом поддержания уровня холестерина и снижения риска метаболических нарушений.

Они помогают поддерживать защитный барьер мозга. В экспериментах на лабораторных животных было обнаружено, что хронический социальный стресс ослабляет гематоэнцефалический барьер — систему, которая защищает мозг от проникновения воспалительных молекул из крови.

У стрессированных мышей снижался уровень белка клаудин-5, который «скрепляет» клетки барьера, что сопровождалось тревожным и депрессивным поведением. Животные, которые регулярно двигались или находились в обогащённой среде с укрытиями и игрушками, почти не испытывали этих нарушений.

Ключевую роль в защитном эффекте сыграл белок Fgf2. Его уровень повышался у мышей, занимавшихся физической активностью или живших в стимулирующей среде, и делал их более устойчивыми к стрессу.

Когда учёные искусственно увеличивали выработку Fgf2, животные легче переносили стресс и сохраняли социальную активность. При снижении уровня белка эффект упражнений почти исчезал.

Авторы также обнаружили, что Fgf2 можно выявить в крови, и его концентрация у людей растёт вместе с тяжестью депрессии. Это делает белок потенциальным биомаркером психических расстройств.

По мнению исследователей, работа не только объясняет пользу движения и благоприятной среды для психического здоровья, но и открывает новые возможности для ранней диагностики и профилактики депрессии.

Результаты этого обзора были опубликованы в журнале Alzheimer’s & Dementia (A&D). Учёные изучили данные 58 исследований с участием людей и обнаружили, что у пациентов с лёгкими когнитивными нарушениями и болезнью Альцгеймера состав кишечных бактерий отличается от микробиома здоровых пожилых людей.

Эти различия меняются по мере прогрессирования заболевания, формируя своего рода «микробные подписи» разных стадий когнитивного снижения. В частности, у людей с болезнью Альцгеймера чаще выявляли повышенное содержание определённых групп бактерий и сниженное микробное разнообразие.

Функциональная активность микробиоты также менялась: ослабевали пути, связанные с энергетическим обменом и регуляцией иммунных процессов. Эти сдвиги могут быть связаны с усилением воспаления и повреждением нервных клеток в мозге.

Авторы подчёркивают, что речь пока идёт о корреляции, а не о прямой причине болезни. Однако результаты поддерживают гипотезу о важной роли оси «кишечник — иммунная система — мозг» в нейродегенеративных процессах.

Исследователи считают, что в будущем целенаправленное воздействие на микробиом может стать одним из направлений профилактики и замедления когнитивного снижения. Ранее учёные выяснили, что резкое повышение уровня сахара в крови после еды может быть связано с риском развития болезни Альцгеймера.