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2015年科学界十大头条

2016-1-1 环球解密

2015年即将拉下帷幕,不妨让我们来瞧瞧今年那些令人瞩目的科技热闻。记住,这些并不一定是2015年最重要的科技发展,但是它们足够吸引眼球,得到了许多媒体的关注。

10.在火星上发现水

火星上是否存在水,这个问题已经被人们议论了很多年。对这个红色星球探索得越深,我们越是觉得火星曾经繁荣过,有过大气层、液态水,甚至是生命。至今已知的是,火星上曾经有冰和水蒸气的存在,但液态水虽然有可能存在,但无法下定论。

这个观点在2015年10月得到了改变,NASA宣布“好奇号”(the Curiosity)在这个红色星球上发现了液态水存在的证据。虽然科学家们并不能确定这些“水”里的成分,但他们可以确定的是,当火星处于夏季时,这种液态水会在峡谷和火山口壁流动。

当然,这个新进展重燃了我们在火星上寻找生命的信心。在此之前,我们只是满足于“在过去的某个时间段里,也许是上万年甚至上亿年前,火星上也许存在过生命”的想法。而现在,我们总禁不住认为,也许这个红色星球上现在就有生命存在。

然而,研究新水资源(另一个名字的简称:季节性斜坡纹线recurring slope lineae)的过程将十分缓慢,但却井井有条。因为如果在地球上研究这种资源,地球微生物将会影响研究的准确性,这也是为什么虽然“好奇号”发现了这些水在流动,却无法分析其原因。宇宙研究人员面临了一个新挑战:如何发明一种无菌宇航器以便后续研究。

9.“诺亚方舟”项目(Noah’s Ark Project)

虽然这个项目名为“诺亚方舟”,但它并不准备集合地球上的每种动物,而是为了收集它们的DNA。莫斯科国立大学(Moscow State University)的研究人员想建立世界上最大的DNA仓库,存储史上所有生物的DNA,希望能够记录这个星球上所有生物的遗传物质。

这个项目于2014年年末宣布,2015年第一季度展开实施,目标在2018年完成整个项目。光是这个项目第一阶段就预计需要花费190万美元,但是在获得俄罗斯政府最大的科研经费支持——19.4亿美元之后,钱不再是问题。虽然这个项目将是同类项目中最大的一个,但是也存在很多类似的项目:“千年种子库”(The Millennium Seed Bank)是最大的植物储存项目,英国“冷冻方舟”项目( the Frozen Ark Project)会储存濒危动物的DNA,华盛顿的国家自然历史博物馆(the National Museum of Natural History)则是世界上最大的生物储藏馆,有超过420万个样本。

“诺亚方舟”项目的设施已经开始建设,预计建成后约有430平方千米(170英里)。细胞物质将被低温冰冻保存,在将来也许能够被用来复活灭绝生物。

8.新地平线号探测器(New Horizons)

球体通红的冥王星(Pluto)就像太阳系的“继子”,我们一直对它知之甚少,仅存不多的图片资料也使我们对它产生了更多的好奇心与疑问。由于迟迟得不到解答,只能希望着人类航天探测器可以近距离拍摄到更好的图片。终于,2015年7月,人类的期盼得到了回应,新地平线号宇宙航天探测器完成对冥王星的近天体飞行,拍下了史上最清晰冥王星照片。

新地平线号探测器拍下的照片为我们提供了大量的冥王星地貌特点信息:蜿蜒的山脉,被命名为史泼尼克平原(Sputnik Planum)的“心形”区域,山谷漂浮的冰流,不仅如此,我们也得到了冥王星的卫星卡戎(Charon)的清晰图像。

这是一个经过长久酝酿才得以完成的成功探测飞行。探测器于2006年发射升空,并在2007年在木星附近进行近天体飞行,这使得飞行器通过重力助推获得加速度,并且为其测试了落地仪器。

之后探测器几乎是在长达50亿千米的飞行中蛰伏,直至2015年初才接近了冥王星。如今它对冥王星的飞行任务已经完成,新地平线号探测器正进行着对柯伊伯带(Kuiper Belt)的探测任务(审校注:柯伊伯带是一种理论推测认为短周期彗星是来自离太阳50—500天文单位的一个环带。位于太阳系的尽头,其名称源于荷兰裔美籍天文学家柯伊伯),相信在2019年,它将为人来带来更多宇宙大爆炸般地惊喜。

7. 发现“纳莱迪人”(Homo Naledi)

古人类家族的家系图还没有完全呈现在人类眼前,但是我们正抽丝剥茧般对过去的人类慢慢认识着。2015年“纳莱迪人”(Homo Naledi)的发现使这个家系图谱又变大了一些,科学家们认为,“纳莱迪人”是最新发现已经灭绝的人属家族的一部分。人们于南非的石灰岩矿坑中发现了他们的遗迹。

其实早在2013年,一队业余洞穴探查人员就无意之间被“纳莱迪人”的骨化石绊倒,经过深入的研究,1550块骨骼碎片被挖掘出来,这些骨骼碎片证明,曾经这里至少生活了15人。经过一段时间对这些被掩埋的骨骼的分析研究,科学家于2015年才正式对外宣布“纳莱迪人”(Homo Naledi)的发现。

古人类学家李·伯杰(lee berger)领导的研究小组宣称“纳莱迪人”(Homo Naledi)是人属动物的一个新种类。然而也有其他研究人员不赞同这一分类,直至确凿证据的出现,大家才普遍接受。2015年12月,我们甚至还没确定这些骨头的年代,但根据它们的结构特点,专家们称“纳莱迪人”(Homo Naledi)和直立人(Homo Erectus)、能人(Homo Hbilis)大致生活于距今2百万年前的同一时代。

人类学家对这次发现中骨骼的摆放颇感好奇。死去的人看起来是在死后被人移至这个洞穴中去的,这样看来,骨骼发现地Dinaledi Chamber就变成了一个墓穴,而不简单是一个洞穴了。像“纳莱迪人”这样的原始人类如果真的已经有了殉葬行为,那将又会为人来带来无数关于人类进化的疑问了。

6.表观基因组图谱(Epigenome Map)

2003年,科学家们完成了史上最有挑战性的生物学任务之一——人类基因图谱计划。基因图谱可以被看作是一张可以展现所有组成人类DNA的公路地图,然而表观基因组图却可以“持续跟踪”人类基因结构组织功能中的变化。

在图谱中整理标注这些表观基因组比人类基因图谱要困难的多,同时也有用的多。它可以让我们明白各种各样细胞的功能,更重要的是,我们也可以替换改变细胞结构,并将其应用在医学治疗上,比如在癌症、糖尿病、阿尔茨海默氏病(Alzheimer’s disease)的治愈上,表观基因组地图将会非常有用。

2015年初,科学家们揭开了表观基因组图谱的大幕,展现在世人眼前的是111种详尽的不同类型的人类细胞,接着科学家们出版了大量报告论文详细解释图谱可能会给未来带来的一系列难以预料的结果。

这次图谱计划被称为“表观基因组路线图谱计划”(Roadmap Epigenomics Program),要完成这次计划,人们还有很长一段路要走。2008年,美国政府出资2亿4千万美金启动了这次图谱计划,并且预计十年才可将计划全面完成。

5.发现远古海狸兽化石(Kimbetopsalis Simmonsae)

作为一种已经灭绝的动物,远古海狸兽不仅因英文名发音之难使人们惊叹,它们还是人类迄今为止发现的、生活年代最久远的哺乳动物。远古海狸兽生活在大约650万年前,不管是什么险境使恐龙灭绝,它们都神奇地幸免于难。远古海狸兽的解剖结构与饮食习惯为我们研究哺乳动物取代恐龙占领主导地位这一问题提供了很多有用的线索。

远古海狸兽的名字源于Kimbeto Wash,他们的化石被发现于新墨西哥州。人们发现,虽然已成化石,但它们的尖牙仍保存完好。为了纪念古生物学家南希·西蒙斯(Nancy Simmons),人们称远古海狸兽Simmonsae。人们估计它们的体型大约为1米高,10公斤重。

远古海狸兽属于多尖牙动物,是最早的一群哺乳动物,生活在侏罗纪时期,并且和恐龙同时期进化。在恐龙灭绝以后,多尖牙动物繁衍生活了将近1亿年的时间,但在啮齿动物出现并彻底击垮尖牙动物后,远古海狸兽才从陆地上永远地消失了。

这一种特别的尖牙动物属于早期发现于北美和亚洲的一部分群体,与之前的尖牙动物相比,远古海狸兽的体型要巨大很多。它们缺少具有威胁性的捕食者,并且自身长有尖牙,使得远古海狸兽在古近纪时期生活“衣食无忧”,群族壮大。

4.世界上第一个硅烯晶体管收音机(Silicene Transistor)

几年前,碳的一种同素异形体——石墨烯(graphene )被誉为纳米技术中抢手的新事物。石墨烯和原子的形式一样,用肉眼几乎看不见,但它却比钢强硬200倍,也是热和电的良好导体。2015年,科学家们发现了另一个轰动一时的物质——硅烯。

硅烯是硅的一种新形式,一层只有一个原子那么厚。从理论上来说,硅烯的导电性表明它可以被用来制造极小但却功能强大的计算机芯片。但在现实中,用硅烯制作东西十分困难,就连测试它的基本特性都不容易。

然而,2015年1月,科学家们成功地创造出了世界上第一台硅烯晶体管收音机,这源于美国和印度研究者的共同努力。杂志《自然纳米科学技术》(Nature Nanotechnology)详细报道了这一过程。

这个团队声称自己已经使用硅烯制作出多功能的收音机。更棒的是,根据性能测试,硅烯晶体管收音机达到了他们的期望值。即使这样,科学家们还是不确定硅烯发展壮大后,是否有一定的商业可行性。但就算是这样,他们也相信在未来的纳米技术时代,硅烯更易处理的优点,使得它必将取代石墨烯。

3.海藻培根(Seaweed Bacon)

即便大多数人都知道培根并不是世界上最健康的食物,可我们还是爱吃。但是如果出现了一种有益于身体健康的培根呢?当然,那听起来就好像是烹饪学领域的圣杯(Holy Grail)!(注:传说喝下用圣杯盛的水后就会返老还童、死而复生且获得永生)感谢俄勒冈州立大学(Oregon State University),这样健康的培根终于诞生于世了。

那实际上是一种海藻,叫做掌状红皮藻(dulse),在大西洋和太平洋的沿海地区很常见。几个世纪以来,它一直被人们采收和食用,所以并不是什么新发现。掌状红皮藻是“藻类超级食物”中的一种,那些想要减肥的人一定会对此有所了解。与羽衣甘蓝相比,掌状红皮藻更出名,实际上,它有多于羽衣甘蓝两倍的营养。

来自俄勒冈州(Oregon State)的研究员们曾致力于开发掌状红皮藻新品系,以此作为鲍鱼的潜在替代资源。尽管那个想法无疾而终,可在油炸掌状红皮藻的过程中,科学家们注意到了一些很奇怪的东西:它们尝起来的味道像培根。研究者们很快便意识到这种新海藻变成人类食品的潜力巨大。目前,他们正在考虑将掌状红皮藻带入公众视野,跻身于商业市场。

如果在未来,海藻培根变成了炙手可热的新鲜食物,大家就不要感到诧异了。不吃猪肉培根的素食主义者们、宗教团体纷纷向这所大学表明了他们对海藻培根深感兴趣。

2.使猛犸象重返世间

基因工程是科学研究中最具争议性的领域之一。科学家们在你的遗传物质上翻来覆去研究,不时扮演着“上帝”的角色,无疑引起了人们对道德和伦理方面的诸多争论。

基因编辑技术(CRISPR)就是这种著名的基因技术之一。简单来说,CPISPR是一类成簇的、有规律间隔的短回文重复序列。这种技术可用来修改一个基因或多个基因,理论上来说,它甚至可以改变整个基因组。一些科学家深信它可以严重阻碍衰老的进程。还有一些人认为CPISPR可用于改变有害动物,如在修改害虫基因组的同时创造出超级作物,那必将彻底改变农业。

或许CPISPR还可用于复活已灭绝的生物。原本使灭绝生物重返世间的想法仅存在于科幻电影之中,但现在,只要我们能有该动物的DNA就真的有可能使它复活。科学家们则已经开始了这种神奇的复活之旅。他们将猛犸象的DNA植入到了亚洲象的细胞中。

几年之前,我们就已绘制出猛犸象的基因组。有了这些信息,理论上将猛犸象的整个DNA复制,并将其植入到关系最近的亚洲象细胞中十分可行。截至2015年底,我们仅仅培养了一些有着猛犸象DNA的健康象细胞。但这已经在复活灭绝了3300年的动物上前进了一大步。

1.外星人的巨型建筑群

经过了多年研究,天文学家们于2015年9月宣布了一项有关恒星KIC 8462852的研究结果。尽管名字并不浪漫,这颗奇特的恒星却引爆了社交网络。此恒星的另一名字也很知名,是根据研究的第一作者Tabetha Boyajian博士命名的“Tabby’s Star”。其奇特之处就在于它的运动轨迹让人大惑不解。它向外输出的光完全不可预测,呈现出不规律的波动。

通常,一颗恒星的光线会被其运行轨道上的物体遮挡,以每隔几小时或几天的规律消失一次,这使人们可预测到它的运行模式并推测出其运动轨道。Tabby’s Star却不以常理出牌,使得人们开始怀疑是否有外星人在大兴土木,打造超级建筑。

媒体得知这一消息后立即刷遍社交圈,每个人都讨论起这颗在距离地球1500光年处发现的恒星。公平地说,这种巨型建筑理论已被科学家们研究了很长时间。“戴森球”(a Dyson sphere )就是设想中的高级文明可建造的巨型人造结构,(审校注:“戴森球”,是弗里曼·戴森在1960年就提出的一种理论。所谓“戴森球”其实就是直径2亿km不等,用来包裹恒星开采恒星能的人造天体。)可绕其恒星旋转甚至完全包围恒星并且获得其绝大多数或全部的能量输出。

科学家们有些保守并持怀疑态度,但他们并没完全排斥外星人大兴土木这一说法。截至2015年底,我们几乎可以确定,这奇特现象并不是外星人所致,但我们仍没有一个万无一失的解释。我们知道那并不是一颗行星,因为即使像木星那样巨大的行星,也最多只能挡住百分之一的太阳亮度。Tabby’s Star的亮度则经历过一次恒星亮度达22%之多的下滑。要想有这样的效果,这颗行星必须有恒星的一半大小才行。其他理论包括尘埃和碎片云,一系列的彗星,和不规则形状的恒星等也支持这一论点。

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