已經過去的2018年,科學屆發生了什麼?

未來讓我們充滿幻想。僅僅在十年前,我們還無法想象今天使用的某些技術,最近世界上第一個轉基因嬰兒在中國誕生了。也許對許多人來說,這是一個可怕的事情。

另一方面,在其他領域,很多事情我們還沒沒法做到:我們還沒有發現外星生命的證據,人類還沒有踏上火星和其他一些星球。在這裡,我們回顧一下2018年發生的一些令人印象深刻的事情:

霍金離開了我們

斯蒂芬·威廉·霍金(Stephen William Hawking,1942年1月8日至2018年3月14日),男,出生於英國牛津,英國劍橋大學著名物理學家,現代最偉大的物理學家之一、20世紀享有國際盛譽的偉人之一。

毫無疑問,2018年最受關注的科學事件之一是:英國天體物理學家斯蒂芬·霍金(Stephen Hawking)在3月14日去世,享年76歲。

已經過去的2018年,科學屆發生了什麼?

霍金的主要研究領域是宇宙論和黑洞,證明了廣義相對論的奇性定理和黑洞面積定理,提出了黑洞蒸發理論和無邊界的霍金宇宙模型,在統一20世紀物理學的兩大基礎理論——愛因斯坦創立的相對論和普朗克創立的量子力學方面走出了重要一步。

霍金不僅僅是一個學者,他在普及科學方面的努力和非凡的魅力使他成為繼愛因斯坦之後20世紀最受歡迎的科學家。6月15日,在他的骨灰在倫敦威斯敏斯特教堂下葬之際,他的聲音和音樂家範吉利斯的一首原創樂曲一起被歐洲航天局送入太空。廣播的目的地是離地球最近的黑洞,距離地球約3500光年。

第一個轉基因嬰兒

來自中國深圳的科學家賀建奎在第二屆“國際人類基因組編輯峰會”召開前一天宣佈,一對名為“露露”和“娜娜”的基因編輯嬰兒於11月在中國健康誕生。這對雙胞胎的一個基因經過修改,使她們出生後即能天然抵抗艾滋病。這是世界首例免疫艾滋病的基因編輯嬰兒。

有趣的是,2018年影響最大的科學新聞受到了更多的批評而不是讚揚,我們甚至無法確認它真的發生了。去年11月的最後一週,中國的科學家賀建奎宣佈,世界首例免疫艾滋病的基因編輯嬰兒於11月在中國誕生。

已經過去的2018年,科學屆發生了什麼?

由於他還沒有公佈他的研究結果,無法確定他是否真的成功地改變了基因,使這些嬰兒對艾滋病產生了抗性。不管怎樣,大部分人認為他的實驗是不負責任、有害和危險的。不過某些研究人員,如美國遺傳學家喬治·丘奇(George Church)認為,出於治療目的的人類基因編輯是非常有必要的。

火星冰層下的湖泊

科學家利用位於火星軌道上的穿冰雷達,在火星南極冰蓋下方深處發現了首個液態水湖泊。這個湖泊可能溫度極低,且富含鹽分,並不適宜生命存活。但這項發現必將加強對火星地下水的搜尋,日後有可能會找到更宜居的湖泊。“這一結果令人大為激動,首次表明了火星上存在鹽水層。”美國西南研究所的地質物理學家戴維·斯提爾曼(David Stillman)指出。

長久以來,火星上是否存在液態水一直備受爭議。對於科學家而言,已有很多證據顯示火星上存在水的跡象。40年前,科學家就發現火星有極地冰蓋,此後,科學家又陸續發現火星表面存在腐蝕的跡象,顯示可能存在過河流與海洋。

近些年,更多的信息出現。科學家發現了火星表面曾經存在水或冰川的表面痕跡,也發現過土壤中存在一些曾經有水的證據。但至今為止,人類並未真正發現過火星或其他星球上有液態水。也有科學家認為,即使火星曆史上曾經有過水,但因為火星引力小,大氣薄,大部分的水已蒸發入太空,而不是像向地球上一樣往表面流。

已經過去的2018年,科學屆發生了什麼?

火星上發現了一個湖泊

今年7月,意大利的一個研究小組分析了“火星快車號”探測器收集到的雷達數據,推斷火星南極冰蓋下有一個約20公里長、至少1米深的液態湖床。

中微子:來自很久以前,那遙遠的星系…

中微子又譯作微中子,是輕子的一種,是組成自然界的最基本的粒子之一,常用符號希臘字母v表示。中微子個頭小、不帶電,可自由穿過地球,自旋為1/2,質量非常輕(有的小於電子的百萬分之一),以接近光速運動,與其他物質的相互作用十分微弱,號稱宇宙間的“隱身人”。科學界從預言它的存在到發現它,用了20多年的時間。

1930年,奧地利物理學家泡利提出了一個假說,認為在β衰變過程中,除了電子之外,同時還有一種靜止質量為零、電中性、與光子有所不同的新粒子放射出去,帶走了另一部分能量,因此出現了能量虧損。這種粒子與物質的相互作用極弱,以至儀器很難探測得到。未知粒子、電子和反衝核的能量總和是一個確定值,能量守恆仍然成立,只是這種未知粒子與電子之間能量分配比例可以變化而已。1931年春,國際核物理會議在羅馬召開,與會者中有海森堡、泡利、居里夫人等,泡利在會上提出了這一理論。當時泡利將這種粒子命名為“中子”,最初他以為這種粒子原來就存在於原子核中,1931年,泡利在美國物理學會的一場討論會中提出,這種粒子不是原來就存在於原子核中,而是衰變產生的。泡利預言的這個竊走能量的“小偷”就是中微子。1932年真正的中子被發現後,意大利物理學家費米將泡利的“中子”正名為“中微子”。

已經過去的2018年,科學屆發生了什麼?

在這幅藝術效果圖中,blazar發出的中微子和伽馬射線都可以被冰立方中微子天文臺探測到。

由於中微子與其他物質的相互作用極小,中微子的探測器必須夠大,以求能觀測到足夠數量的中微子。為了隔絕宇宙射線及其他可能的背景干擾,中微子的探測儀器時常設立在地底下。

2013年11月21日由美國國家科學基金會提供的照片顯示的是位於南極站的“冰立方天文臺”,這是世界上最大的中微子探測器。

多國研究人員21日在美國《科學》雜誌上說,他們利用埋在南極冰下的粒子探測器,首次捕捉到源自太陽系外的高能中微子。科學家評論說,中微子天文學從此進入新時代。中微子是一種神秘的基本粒子,不帶電,質量極小,幾乎不與其他物質作用,在自然界廣泛存在。它能自由地穿過人體、牆壁、山脈乃至整個行星,難以捕捉和探測,因而被稱為宇宙中的“隱身人”。

RNA干擾,對抗疾病的新工具

RNA干擾(RNA interference, RNAi)是指在進化過程中高度保守的、由雙鏈RNA(double-stranded RNA,dsRNA)誘發的、同源mRNA高效特異性降解的現象。基因沉默,主要有轉錄前水平的基因沉默(TGS)和轉錄後水平的基因沉默(PTGS)兩類:TGS是指由於DNA修飾或染色體異染色質化等原因使基因不能正常轉錄;PTGS是啟動了細胞質內靶mRNA序列特異性的降解機制。有時轉基因會同時導致TGS和PTGS。

在上個世紀的最後十年,我們開始聽說一種通過小分子RNA來選擇性阻斷基因活動的細胞調控新機制。RNA干擾(RNAi)指的是,將與mRNA對應的正義RNA和反義RNA組成的雙鏈RNA(dsRNA)導入細胞,可以使mRNA發生特異性的降解,導致其相應的基因沉默的現象。

已經過去的2018年,科學屆發生了什麼?

RNA干擾概述

然而,隨著這些自然調控因子的發現,設計定製RNAi以改變某些與疾病有關的基因變成了可能。今年,美國和歐盟批准了首批此類藥物:patisiran,一種RNAi,它可以用於遺傳性ATTR(hATTR)澱粉樣變性成人患者第1階段或第2階段多發性神經病的治療。

研究結果顯示,patisiran取得了極佳的治療效果,達到了研究的主要終點和所有次要終點:與安慰劑相比,patisiran改善了多神經病、生活質量、日常生活活動能力、步行能力、營養狀況、自主神經症狀。此外,在心肌受累的患者(佔研究患者總數的56%)中開展的一項心臟亞組分析結果顯示,與安慰劑相比,patisiran在心臟結構和功能探索性終點方面也表現出顯著改善。安全性方面,patisiran治療組和安慰劑組不良事件發生率和嚴重程度均相似,patisiran治療組周圍水腫和輸液相關反應發生率較高,但通常是輕至中度。

Patisiran的批准,為有望為此類新型藥物的推出鋪平道路。

第一輛汽車被送入太空

太空探索技術公司,即美國太空探索技術公司(SpaceX),是一家由PayPal早期投資人埃隆·馬斯克(Elon Musk)2002年6月建立的美國太空運輸公司。它開發了可部分重複使用的獵鷹1號和獵鷹9號運載火箭。SpaceX同時開發Dragon系列的航天器以通過獵鷹9號發射到軌道。

2015年10月,美國NASA正式提出了美國即將邁入 “太空2.0”。NASA認為,在“太空2.0”時代,太空開發不再僅由政府主導,應由政府、私營企業、科學技術界、公眾共同推動。在NASA等政府機構支持下,美國軌道ATK公司、內華達山公司、藍色起源公司等一批私營企業獲得了長足發展,SpaceX公司更是其中的佼佼者。

已經過去的2018年,科學屆發生了什麼?

2018年2月,埃隆·馬斯克(Elon Musk)的SpaceX公司成功發射了獵鷹重型火箭,這款火箭是世界上現役推力最大的運載火箭。獵鷹重型火箭的載重量能夠達到近64公噸,這比一架載滿乘客、工作人員、行李和燃料的737客機還重。

和獵鷹重型火箭一起上天的,是特斯拉創始人Elon Musk本人的特斯拉Roadster汽車。這輛電動汽車現在已經進入太空,駕駛座上還坐著一個穿著航天服的假人,名叫Starman。

有些人認為把Roadster送上太空是浪費機會,應該將一些更有科學研究價值或是教育意義的東西送上去,連Musk本人也認為送車上太空是他能想到的最愚蠢的行為。不過,航空航天公司在測試發射時,隨火箭送上天通常只有磚塊,畢竟火箭都有爆炸的風險。

狄更遜水母(Dickinsonia),地球上第一個已知的動物

狄更遜水母(Dickinsonia)是一種古老的生命體,生活在距今5億5千萬年至5億6千萬年( 560 Ma-550 Ma)的伊迪卡拉紀(Ediacaran)。 它的形態可以近似地看作一個兩側對稱的,呈肋狀的橢圓形。這種生物的化石最初由澳大利亞地質學家 斯普里格(Reg Sprigg)發現於澳大利亞南部,後來在 烏克蘭的波多利亞省、俄羅斯的白海地區和烏拉爾山 以及中國安徽壽縣均有發現。目前它的分類地位還不明確,多數將它歸入腔腸動物,也有歸入環節動物,還有一種觀點是將它獨立歸入新的一門——Proarticulata。

近幾十年來,科學家們已經證明,揭開陸地生物學歷史的關鍵不僅在地下,而且也存在於實驗室裡。先進的實驗技術可以揭示了一些肉眼看不到的化石殘骸細節,這些細節在重建地球生命史時是必不可少的。

2018年9月,一組研究人員通過這種方法,鑑定出了狄更遜水母化石中的膽固醇分子。狄更遜水母 (Dickinsonia)是一種伊迪卡拉生物,先發現的化石多為痕跡化石。 它近似於一個兩側對稱的呈肋狀的橢圓形。其分類地位尚存在爭議;多數的描述為一種動物, 儘管另外一些人認為它是真菌,或者屬於一種“已滅絕的界”。

已經過去的2018年,科學屆發生了什麼?

狄更遜水母化石

這一發現表明,狄更遜水母絕對是一種動物,它生活在大約5.58億年前,是迄今為止發現的最古老的動物,比寒武紀大爆發早了近2000萬年。結果表明,動物的血統可以追溯到伊迪卡拉紀,一個生命形式豐富的時代。但是哪種生物可能是其後代?這仍然是一個備受爭議的問題。

人類血統很複雜

智人(學名:Homo sapiens)又稱人類,是人屬下的唯一現存物種。形態特徵比直立人更為進步。分為早期智人和晚期智人。早期智人過去曾叫古人,生活在距今25萬~4萬年前,主要特徵是腦容量大,在1300毫升以上;眉嵴發達,前額較傾斜,枕部突出,鼻部寬扁,頜部前突。一般認為是由直立人進化來的,但有爭議認為直立人被後來崛起的智人(現代人)走出非洲後滅絕或在此之前就滅絕了。晚期智人(新人)是解剖結構上的現代人。大約從距今四五萬年前開始出現。兩者形態上的主要差別在於前部牙齒和麵部減小,眉嵴減弱,顱高增大,到現代人則更加明顯。晚期智人臂不過膝,體毛退化,有語言和勞動,有社會性和階級性。

眾所周知,智人是目前唯一存在的人類物種。但今年我們瞭解到,我們血統的歷史可能比我們想象的要複雜得多。

已經過去的2018年,科學屆發生了什麼?

這塊骨頭碎片是在俄羅斯的丹尼索瓦洞穴發現的,它代表了尼安德特人母親和丹尼索瓦人父親的女兒。

2018年8月,古遺傳學家斯萬特帕博(Svante Paabo)領導的一項研究揭示了一名死於9萬年前的女子的基因組。研究表明,她是兩種不同類型人類的後代:她的母親是尼安德特人,父親是丹尼索瓦人(Denisovan)——這是一個生活在亞洲的相對不為人知的人種。這個雜交案例與其他著名的現代人類與丹尼索瓦人和尼安德特人的雜交案例相結合,證實了我們物種的進化路線不是一條,而是一個複雜的網絡。

不是外星文明,而只是一團塵埃

從2011年開始,一些天文愛好者們注意到一顆恆星。在討論中,這顆恆星被他們稱為“有趣”和“奇特”。它編號為KIC 8462852,俗稱塔比之星(Tabby’s star),官方名為博亞吉安之星(Boyajian’s star)。該星位於天鵝座,距離地球大約有1480光年,光變曲線與眾不同而引人注目,它的亮度不穩定地下降高達 22%,並且那裡沒有行星做週期性的軌道運行,只有一堆不規則、找不到特定模式遮光的形狀。2017年5月19日,KIC 8462852的光度再次如期下降。

2011年,「行星獵人」(Planet Hunters)計劃的公民科學家,正在整理美國航太總署(NASA)開普勒太空船的觀測數據。開普勒太空望遠鏡在主要的四年計劃期間,發現了超過2300顆可能是行星所造成的光變特徵。當行星經過母恆星和地球之間時,會使得母恆星的亮度產生短暫且可預測的下降現象。

已經過去的2018年,科學屆發生了什麼?

恆星KIC 8462852

但是開普勒太空望遠鏡從「塔比之星」記錄到的亮度下降情形,和行星所造成的亮度下降特徵並不相同。這顆星變暗的程度更多,而且幾乎是完全隨機的。天文學家注意到這顆特殊的恆星(正式名稱為KIC 8462852),但卻想不出有什麼合理的原因,能夠解釋他們觀測到的現象。

各種假說紛紛出爐:有人認為有一群彗星環繞著恆星,擋住了恆星的光芒;也有人說是在這顆恆星和地球之間,有個碎屑盤環繞的黑洞;還有人認為是我們自己太陽系裡的物質所造成的;或可能是塔比之星本身的光度變化;最精采的當然是:巨大的外星文明建築。

然而,今年有幾項研究得出的結論是,它很可能只是一團塵埃。

至於遮擋塔比之星的塵埃,又是哪裡來的?這仍然是個謎。這顆恆星每次亮度下降的幅度和間隔的時間都不一樣,這樣的特性和科學家所想的狀況不太相同,如果是有一團物質在軌道上規律地繞行恆星,那亮度下降的週期性應該可以預測才對。此外,並沒有觀測證據顯示這團塵埃的溫度較高,這表示塵埃團塊應該離恆星很遠。而且塵埃粒子非常小,甚至比香菸的煙霧粒子還要小很多,才會被恆星吹往較遠之處。

太陽系的新邊界

天文學家觀測到迄今為止太陽系中最遠的天體,這個天體正式命名為2018 VG18,天文學家給它起了一個暱稱叫“Farout”(美國俚語,意為“遙遠的”)

已經過去的2018年,科學屆發生了什麼?

這是第一個外海王星天體,這顆小行星離地球的距離是現階段冥王星離地球距離的3.5倍,另外它比我們所知的太陽系第二遠天體Eris的距離遠出3.5萬億英里(約合5.6萬億公里)。

天文學家表示,目前有關這顆天體的信息並不多,只知道它距離太陽最遠距離、直徑以及顏色。由於Farout距離太陽軌道非常遙遠,因此Farout繞太陽公轉可能超過1000年。天文學家還說,根據這顆小行星的亮度判斷,它是一顆直徑約為500千米的球形矮行星,大約是太陽系最大的小行星穀神星的一半,另外,跟太陽系遙遠地帶的許多其他天體一樣,Farout上面看起來也有粉色。



分享到:


相關文章: