Научный дайджест: вылетит - не поймаешь: в чем сила чиха?

Среди научных новостей недели:

(Вы не хотите знать), что вылетает при чихании и кашле

Весь этот год ученые твердили нам об опасности распространения инфекции воздушно-капельным путем и предупреждали, что одного социального дистанцирования может быть недостаточно. И хотя уже изобретена и применяется вакцина от коронавируса, эта инфекция продолжает находить новые мишени, а теперь еще оказалось, что эти самые микрокапли, содержащие вирус, при кашле и чихании летят куда дальше, чем считалось ранее.

"В большинстве смоделированных нами случаев самые крупные капли после вылета неизменно преодолевали горизонтальную дистанцию в два метра прежде, чем опускались на землю", - объясняет математик из университета Лафборо в Лестершире Эмилиано Ренци в работе, опубликованной в Physics of Fluids.

В своем исследовании Ренци и помогавший ему студент Адам Кларк смоделировали динамику выброса облака микрокапель при кашле и чихании, с помощью аэрозольного баллончика нажимного действия, вроде тех, которыми мы пользуемся, когда распыляем лекарство в носу. При этом они добились создания физического феномена, именуемого плавучими вихревыми кольцами. (Кстати, такой же динамикой обладают грибообразные облака, возникающие при атомных взрывах).

Наличие такого феномена, как говорят ученые, доказывает, что крошечные частицы жидкости, содержащиеся в чихе или кашле и потенциально несущие вирусы, могут (как радиоактивные осадки) распространяться куда дальше, чем можно было бы предположить.

По словам Ренци, в некоторых случаях плавучий вихрь забрасывал частички на высоту свыше 3,5 метров, а самые крошечные - диаметром 30 микрометров - и вовсе возносил на 6 метров, причем они долгое время оставались там во взвешенном состоянии.

Между тем, в помещениях с кондиционером достаточно куда меньшей высоты, чтобы частички попали в систему и распространились по всему зданию.

Ученые также выяснили, что важную роль в потенциальном распространении инфекции играет изначальное направление вылетающего изо рта или носа облачка дисперсной жидкости.

Иными словами, если чихать или кашлять вниз, можно значительно снизить дальность распространения аэрозолей по помещению.

Исследователи признают, что их модель была построена на ряде математических допущенийв и что мы слишком мало знаем об инфекционном потенциале мельчайших капель, однако и без этого понятно, что этот вопрос требует дальнейшего детального изучения, а нам, тем временем, не мешало бы пересмотреть правила поведения в общественных местах и социального дистанцирования.

"Правила, требующие двухметровой дистанции, могут быть неадекватными и не предотвращать прямого заражения посредством крупных капель, - считает Ренци. - Поэтому мы предлагаем пересмотреть культурные традиции и манеру поведения, и помимо обязательного ношения маски стараться кашлять вниз, что может снизить риск прямого распространения респираторных вирусов на близком расстоянии".

С мамой по жизни: сыновья любовь шимпанзе

В обществе шимпанзе процветает мужской шовнизм. Главный друг каждого уважающего себя шимпанзе - сильный самец. Но пока ты малыш, твой самый надежный защитник - это мама. И даже взрослея, шимпанзе продолжают трепетно относиться к своим матерям, а для трети самцов отношения с мамой остаются самыми главными в жизни.

Да, переход от детства к юности, а потом и возмужанию, даются шимпанзе нелегко, в этом смысле они мало чем отличаются от нас. И в этот трудный период мамы-шимпанзе обеспечивают своим сыновьям поддержку, которая выходит далеко за рамки простого выкармливания. В результате те из них, кто не теряет контакта с матерью, вырастают более крупными, и их шансы на выживание значительно выше, чем у шипанзе, потерявших своих матерей, пока им еще не исполнилось 12 лет.

Чтобы выяснить, как долго могут продолжаться такие взаимоотношения между матерью и сыном, исследователи в течение трех лет следили за 29 подростками и молодыми шимпанзе в возрасте от 9 до 20 лет в национальном парке Кибале в Уганде.

Они отмечали все аспекты социального взаимодействия: как обезьяны вычесывают друг друга, держатся за руки, обнимаются, оглядываются и ждут других, помогают в драках и просто сидят рядом.

Оказалось, что по мере взросления, шимпанзе становятся более независимыми, осваивают новые территории, больше времен проводят вдали от матерей. В отличие от подростков, они перестают постоянно звать маму и бежать к ней жаловаться, если их побьют в драке.

Однако, как пишут авторы нового исследования (его результаты опубликованы в издании Behavioral Ecology and Sociobiology), оказываясь в обществе матери, уже взрослые самцы снова превращаются в подростков в том, что касается их отношений с матерями.

По мнению одного из руководителей исследования, антрополога Рачны Редди из Гарварда, такая поддержка со стороны матерей снижает стресс у самцов, а его в условиях постоянной конкуренции накапливается немало. Редди указывает на то, что сходные модели поведения наблюдаются и у людей, когда сыновья, живущие отдельно от матерей, все время обращаются к ним за моральной поддержкой.

"Важность такой связи в нашей жизни и тот комфорт, который мы получаем от нее, имеют глубокие эволюционные корни", - считает антрополог.

Суперклей на магнитном поле

Эпоксидный клей, или эпоксидка, как называют его в народе, - незаменимое средство, если нужно что-то починить. Но чтобы клей на эпоксидной основе затвердел, необходимо внешнее воздействие, будь то тепло, свет или вода. Но это не всегда удобно, а в промышленных масштабах (где больше всего и используется клей) к тому же еще и дорого.

Проблему обещает решить принципиально новый метод склеивания, разработанный специалистами по материалам из Наньянского технологического университета в Сингапуре (NTU). В качестве отвердителя они решили использовать… магнитное поле.

Новый клей состоит из обычной эпоксидной основы и набора магнитных наночастиц железа, цинка и магния, которые при попадании в магнитное поле разогреваются, создавая скрепляющий эффект.

"Ключевым элементом нашего открытия стало отвердение клея за несколько минут при помещении его в магнитное поле без перегрева склеиваемых поверхностей, - объясняет один из разработчиков нового клея Терри Стил. - Это очень важно, поскольку часто возникает необходимость в соединении таких чувствительных к теплу материалов как гибкая электроника или биоразлагающийся пластик".

Новый клей легче применять, он быстрее схватывается, не требует специального ускорителя или отвердителя. Склеиваемые поверхности не нужно помещать в специальные большие печи - достаточно небольшого электромагнитного генератора.

По словам разработчиков, для отвердения одного грамма обычного эпоксидного клея требуется час работы 2000-ваттной печи, в то время как грамм магнитоклея схватывается за 5 минут под воздействием 200-ваттного устройства.

В ходе экспериментов новый клей успешно скреплял дерево, керамику и пластик, доказав свою эффективность и потенциал при использовании на современных производственных линиях.

По словам разработчиков магнитоклея (результаты их исследований опубликованы в издании Applied Materials Today), их творение можно применять в самых разных областях, от производства спортивного инвентаря до аэрокосмической промышленности.