Прислушайтесь к голосам Вселенной. От биения пульсаров в космосе до шумов глубоко под землей — мир звучит, даже если мы этого не слышим. Российские ученые нашли способ перевести эти скрытые ритмы в мелодии. Получился необычный альбом, где вместо инструментов играет сама природа.

Геофизик Александр Буторин и музыка Земли

"Террапия"— онлайн-радио, где все треки созданы из звуков недр Земли. Мелодии состоят из шумов известняка, глины и нефти на глубине трёх километров. Такая музыка в стиле лаундж помогает бороться со стрессом и концентрировать внимание, когда слушаешь её фоном во время работы, занятий йогой или медитации.

В основе проекта — записи сейсмических волн из научного центра "Газпром нефти". Геологи используют их, чтобы заглянуть вглубь планеты, подобно рентгену. Так, например, ученые ищут новые залежи нефти и газа.

Александр Буторин, геофизик "Газпром нефти": "Сейсморазведка похожа на рентген или УЗИ — только вместо человеческого тела мы изучаем Землю. Для этого создаём на поверхности сейсмические волны, регистрируем их поведение и по этим данным видим, что происходит под поверхностью планеты".

Сейсмические волны фиксируют с помощью геофонов. Их расставляют по площади исследуемой территории, чтобы записать колебания и скорость движения волн.

Александр Буторин, геофизик "Газпром нефти": "Этим проектом я хотел показать студентам, которым преподаю в СПбГУ, как можно творчески использовать нейросети для обработки данных. Мы взяли записи сейсмики с Еты-Пуровского месторождения на Ямале и перевели их в звуки через простую программу на Python — получилась музыка недр".

Данные с геофонов преобразовываются в цифровые модели.

Аналогичные данные помогают строить трёхмерные геологические модели — карты подземных структур, по которым нефтяники находят месторождения. Каждая модель — как партитура с историей нашей планеты.

Инфохимик Павел Зун и музыка микрокапель

"Микрооркестр левитирующих капель"— научный проект, где мир химических реакций превратился в настоящий концерт. Для этого был создан капельный кластер, состоящий из парящих над поверхностью теплой воды микрокапель. Они "общаются" между собой посредством крошечных вспышек света и под различным воздействием выстраиваются в определённые композиции.

В будущем такие исследования позволят создавать компьютеры на основе химических вычислителей, которые в отдельных задачах могут быть эффективнее кремниевых: например, чтобы рассчитать вероятность образования циклона, вычислить активное вещество бактерий или понять, как быстро будет распространяться вирус.

Ученые из института X-BIO при Тюменском госуниверситете и университета ИТМО из Санкт-Петербурга прицельно изучают капельные кластеры.

Ученые из Тюмени разработали специальную установку для изучения феномена. В природе капельные кластеры устроены хаотично: например, в тумане микрочастицы перемещаются в произвольном порядке. В установке же частицы упорядочены, порядок зависит от условий в установке — температуры, наклона.

Инфохимик Павел Зун вместе с коллегами смог описать в деталях, как происходит "общение" капель. В определенный момент в частицах образуются супермолекулярные кристаллы, которые мерцают. Это мерцание отражается в соседях.

Павел Зун, инфохимик: "При внешнем освещении кристаллы дают вспышки отраженного света с разной частотой, которая связана с формой кристалла и вращением капли. В таких мерцаниях может быть закодирована полезная информация о взаимодействии микрокапель".

"Общение" капель может увидеть любой желающий. Ученые отсняли процесс на камеру, загрузили снимки в нейросеть и запрограммировали ее на то, чтобы составить карту динамики мерцаний капель в разных частях кластера. В зависимости от частоты и интенсивности мерцания капель каждой из них был присвоен свой цвет и звук.

Теперь у каждой частицы есть своя "партитура", ученые могут "дирижировать" каплями внутри кластера, изменяя температуру нагрева поверхности воды. А мы слышим это в природной мелодии, похожей на джазовую. Однажды эта музыка поможет человечеству изобретать удивительные вещи.

Инженер инноватики Александра Михайлова и музыка водорослей

"SOS: Sound of Survivor" — художественно-научный проект о влиянии звука на микроводоросли. В нем с помощью звуковых волн человек может войти в контакт с древнейшей формой жизни — водорослям вида Chlorella vulgaris.

Для проекта команда Acousmatic group из университета ИТМО разрабатывает биореактор для культивации микроорганизмов. Прототип выглядит как бассейн с установкой звуковых волн и датчиками движения.

Проводя рукой над датчиком, зритель запускает изменения в мелодии, вибрации которой насыщают водоем углекислым газом, нужным для жизни водорослей. При взаимодействии на поверхности бассейна появляются узоры, которые известны как рябь Фарадея.

Рябь Фарадея — состояние волны, которое возникает при вибрации жидкости. Мелодия, пронизывающая бассейн, похожа на белый шум. Таким может быть язык для общения с микроорганизмами.

Музыкальный паттерн в проекте разработали инженеры инноватики Александра Михайлова и Екатерина Кулакова, они настроили оборудование и вырастили микроорганизмы в лаборатории. Консультировал исследовательниц биолог Алексей Видлер.

Екатерина Кулакова, инженер инноватики, мультимедийный художник: "Название проекта выбрано не случайно. SOS в нашем случае это не сигнал тревоги или зов о помощи, а звук выжившего, отклик живой материи. Для нас это способ исследовать не только науку, но и искусство общения с природой".

Александра Михайлова, инженер инноватики, мультимедийных художник: "В нашем проекте мы визуализируем влияние человека на мир: каждый наш жест несет созидание или разрушение. Когда человек проводит рукой над датчиками установки, поверхность чашки Петри колеблется и условия существования микроорганизмов меняются — так мы проявляем акусматический звук, источник которого не видим".

Микроводоросли — удивительная форма жизни. Они выживают во льдах Антарктики и в пустынях, выдерживая экстремально высокие и низкие температуры. Они покрывают большую часть планеты, вырабатывают кислород и становятся пищей для млекопитающих. Под воздействием ультразвука водоросли растут активнее.

Алексей Видлер, биолог: "Микроводоросли — неоценимый ресурс человечества. Это “суперфуд”, в них содержится до 60–70% белка, а также аминокислоты, антиоксиданты. Это источник активных веществ для фармацевтической промышленности и косметологии — антибактериальных лекарств и противовирусных. Наконец, это сырье для биотоплива. Людям выгодно разобраться, как выращивать как можно больше микроорганизмов".

Морской геолог Дмитрий Борисов и музыка океана

"Геомеханика" — трек, созданный с помощью сканера, которым изучают породы со дна морей и океанов. Сканер позволяет "читать" историю Земли по слоям ила, вулканического пепла, обломков горных пород и остатков микроорганизмов — словно записи со старинной пластинки. Трек записал морской геолог Дмитрий Борисов, а сводить его помог музыкальный продюсер Тимур Гауф, работавший с Бастой и другими звездами.

Дмитрий Борисов, морской геолог, наставник Плавучего университета: "Сканер — это мой основной рабочий инструмент. Эта большая тяжелая автоматическая система стоит в Институте океанологии. Сканер делает сотни тысяч снимков кернов — образцов геологических пород — и одновременно “поёт”: мотор издаёт звуки, похожие на волынку.

Сотни тысяч фотографий сшиваются в единое изображение, которое весит больше 1 Гб. Затем сканер проводит сотни измерений магнитной восприимчивости и цвета осадков, анализирует их химический состав по всей длине кернов. Все делается автоматически, оператору нужно лишь правильно задать программу исследований".

Керны — это срезы донных отложений. Их добывают в море во время научных экспедиций. Добыть керн — целая задача. Нужно приехать в нужную точку, погрузить оборудование на несколько километров под воду и достать образец. После этого его можно изучать в лаборатории.

Дмитрий Борисов, морской геолог: "Для меня важным геологическим открытием стали особые донные осадки, образованные под действием течений, — контуриты. Это главный объект моих исследований. На дне океана неспокойно: течения, вызванные разницей плотности воды, движутся вдоль океанского дна. Они совершают колоссальную геологическую работу: размывают илы и породы, переносят взвесь, формируют слои контуритов. В составе и свойствах контуритов течения записывают информацию о том, куда и как быстро двигались древние океанские воды тысячи и миллионы лет назад".

Морские исследовательские экспедиции в России организовывает в том числе научно-образовательный проект "Плавучий университет". Каждый год команды из научных наставников и студентов выходят в море, чтобы собрать материал для новых открытий. Благодаря их исследованиям мир узнает об истории планеты и учится прогнозировать ее будущее, анализирует риски природных катастроф и строит новые климатические модели, ищет полезные ископаемые и находит новые виды морских обитателей. Все это помогает решать фундаментальные и прикладные задачи в области наук о Земле.

Астрофизик Николай Кардашев и музыка звёзд

"Радиоастрон" — космический проект, участники которого более 40 лет изучали звёзды и чёрные дыры. Завершая последний цикл исследований, российские учёные вместе с музыкантами создали трек с оркестром из 26 пульсаров, сигналы которых записал спутник "Спектр-Р". Альбом стал "лебединой песней" уникального научного аппарата.

"Спектр-Р" — уникальный спутник-телескоп, запущенный в космос Россией. Он делал самые четкие на тот момент снимки Вселенной — 7 микросекунд дуги при базе 340 000 км. Но в 2019 году связь с ним прервалась, и проект закрыли.

Пульсар — это сердце будущей звезды, которое появляется после смерти сверхновой и состоит почти полностью из нейтронов. Это гигантское пульсирующее тело, которое вращается со скоростью до сотни раз в секунду и часто мигает, испуская в пространство узкие лучи радиоволн. Пульсары — это космические маяки. Их сигналы можно использовать как эталоны времени на Земле.

К открытию пульсаров одним из первых еще шестьдесят лет назад подошел астрофизик Николай Семенович Кардашев (1932–2019). Он утверждал, что компактный радиоисточник в Крабовидной туманности является сверхнамагниченной быстровращающейся нейтронной звездой.

Николай Кардашев, астрофизик: "Пульсары нас удивили. Вместо одного объекта мы видим множество, иногда сотни звездочек. На самом деле физически это не так, но из-за особенностей аппаратуры сигнал расщепляется и создает такую иллюзию. Это помеха, но ее можно использовать в научных целях: например, изучать дальность объектов друг от друга".

Изучая пульсары, человечество готовит почву для создания технологий и понимает свое место во Вселенной. Уже сейчас пульсары помогают проверить фундаментальные законы физики, например теорию относительности. Они помогают понять жизненный цикл звезд и процессы, в которых рождаются тяжелые металлы. В будущем их биение можно использовать для навигации межпланетных кораблей.