Учёные провели опыты по левитации мышей

Новая установка для левитации позволит в условиях Земли проверить влияние продолжительной невесомости на организм. Об эксперименте, выполняемом по заказу NASA, рассказали физики Юаньмин Лю (Yuanming Liu) из Лаборатории реактивного движения (Jet Propulsion Laboratory) и Дамин Чжу (Da-Ming Zhu) из университета Миссури (University of Missouri — Kansas City) и их коллеги.

Авторы мышиного левитатора (на снимке он показан в действии) сообщают, что его настройки позволили подвесить в камере даже каплю воды диаметром 5 сантиметров. А это открывает установке дорогу и в область материаловедения (фото Da-Ming Zhu et al.).

Другие авторы уже проводили опыты по левитации небольших лягушек и кузнечиков, но мыши, будучи ближе к людям по биологии, способны помочь в исследованиях по противодействию негативным эффектам снижения тяжести, какие ожидаются в дальних космических полётах и на поверхности других планет. Потому важно научиться моделировать как полную невесомость, так и слабую гравитацию, как на Марсе (0,38 g), Луне (0,16 g) или Европе (0,13 g).

Для корректной симуляции невесомости необходимо, чтобы некий "подвес" действовал на всю "толщу" организма. Потому струи воздуха и звук не подходят, и даже плавание в жидкости — не равноценная замена. Но Лю и Чжу использовали магнитную левитацию (magnetic levitation), точнее, её разновидность — диамагнитную левитацию.

Таким способом можно подвешивать в поле тяжести воду, а также живые объекты (в значительной мере состоящие из воды). Правда, для того чтобы левитировать могли сравнительно крупные тела, необходима очень большая магнитная индукция — порядка 15-16 тесла и даже выше.

Физики построили установку, основанную на сверхпроводящем магните (катушки из соединений ниобия, охлаждаемые жидким гелием), который способен регулировать силу своего поля. Центральное отверстие магнита насчитывает в диаметре 66 миллиметров, чего достаточно для размещения небольших млекопитающих. В нём остаётся комнатная температура.

Отверстие окружено пластиковой клеткой, представляющий собой миниатюрный мышиный дом. Сверху он открыт, чтобы в домик поступал воздух, а исследователи могли давать зверьку воду и пищу, а также проводить видеосъёмку. Снизу на полу — отверстия для удаления отходов.

Чтобы корректно сравнивать воздействие невесомости на организм, авторы опыта построили аналогичный мышиный домик, но без левитатора. Контрольная группа должна находиться в таких же условиях (за исключением гравитации), как и "летающие" подопытные животные, говорят физики (фото Da-Ming Zhu et al.).

Учёные поместили в левитатор трёхнедельных мышат весом 10 граммов, обеспечив им полную невесомость. Поначалу зверьки были взволнованы и дезориентированы, пытаясь ухватиться за стенки. Они вертелись в воздухе во все стороны. Но через три или четыре часа мыши акклиматизировались и даже спокойно ели и пили.

Авторы системы подчёркивают, что её преимущество — возможность выдерживать мышей в невесомости длительное время. Ранее такое было возможно только в космическом полёте. А тут вся работа может вестись в земной лаборатории, вместе со всем её потенциалом.

Американские специалисты отмечают, что ранее уже проводились эксперименты по длительному воздействию на крыс сверхсильного магнитного поля (но без создания эффекта левитации). После 10 недель в таком поле отрицательных эффектов выявлено не было.

Сходный метод изменения силы тяжести, кстати, учёные применяли в опытах по воздействию усиленной гравитации на инфузории, а также по моделированию чёрной дыры в треугольной капле воды.

Лю и его коллеги полагают, что столь крупный левитатор поспособствует освоению космоса. Ведь даже эксперименты на орбите не в состоянии ответить на все вопросы. Наземные опыты могли бы их удачно дополнить. Мало того что микрогравитация в космосе ослабляет опорно-двигательный аппарат человека, так ещё и на иммунную систему негативно влияет. Есть воздействие и на другие системы. Стало быть, тут есть что выяснять.

К тому же в космосе затруднительно организовать "частичную" силу тяжести, с которой столкнутся космонавты на Красной планете. Заранее "проверить Марс" на мышах было бы очень полезно. Эту же цель преследовали инициаторы проекта по запуску мини-спутника Mars Gravity Biosatellite. Пытаясь спасти эксперимент от финансового краха, группа преподавателей и студентов из США даже предприняла попытку коммерциализировать эту научную программу, но ничего не вышло — последние новости на сайте Mars Gravity датированы 2007 годом.

Ну а первые результаты эксперимента по диамагнитной левитации мышек его авторы опубликовали в статье в Advances in Space Research.