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《科学》预测2019年科学大事件

发布时间:2019/01/09 创新

新年伊始,美国《科学》杂志网站在近日的报道中,对2019年科学领域即将发生的大事件进行了预测,其中包括揭示细胞内部的秘密、发现新物理学、确定下一个太阳系探测任务等等。

聚焦极地冰层

如果你想了解不断变暖的地球的未来,可以把目光投向极地。今年,两个国际科研团队将远征两极。

从今年9月到明年10月,德国破冰船“RV极星号”(RV Polarstern)将在北极海冰上,作为耗资1.2亿欧元的“北极气候研究多学科漂移观测站”项目的中央枢纽。来自中国等17个国家的科研人员将参与该项目,研究极地云层、海洋动力学等,以洞悉北极如何向无冰的夏季转变,从而更好地了解气候变化,提高天气预报和海冰预报的准确性。

无独有偶,今年年底,美国和英国研究人员将远征南极洲,开展一个耗资5000万美元、历时5年的项目。该项目将使用自动水下航行器、测震仪和贴在海豹上的传感器,研究思韦茨冰川(Thwaites Glacier)上冰的结构、水和冰下陆地的情况,以厘清该冰川是否会在未来几十年内开始崩塌。

美国国家航空航天局(NASA)用于测量冰层厚度和质量的“重力恢复与气候实验后续”卫星和用于探测极地冰的“冰、云和陆地高度卫星2号”(ICESat-2)于去年相继升空并传回数据,两大极地远征项目也将从中受益良多。

 在μ介子中发现新物理学

通过研究名为μ介子的粒子的磁性,物理学家希望今年能获得可以指向新粒子或力的结果,让渴求了数十年的梦想照进现实。

美国费米国家加速器实验室的科学家们正在研究比电子更重、寿命更短的μ介子磁性是否大于理论预测。布鲁克海文国家实验室在1997年至2001年间进行的“μ介子g-2”实验发现了这种过量迹象。

2013年,物理学家们把实验移到了费米实验室,对仪器进行了升级,并于2018年1月开始记录数据,首批结果将于今年出炉,届时可能轰动粒子物理学界。

揭示细胞内部的秘密

在细胞生物学领域,设备的分辨率越高,揭示的秘密越多。现在,科学家打算将新工具和技术结合,以前所未有的细节和3D形式,展示细胞内部情况。研究人员将在单细胞尺度上分析DNA、蛋白质、RNA和表观遗传标记。

今年,跨学科团队计划将这些方法与冷冻电子断层成像术、痕量分子标记技术及其他显微术结合起来,了解亚细胞结构和过程。这些组合方法可在分子水平生成更清晰图像,揭示细胞如何分裂、改变形状以及基因活动如何影响结构和功能等相关细节。

“调暗”阳光给地球降温或开展首次实验

一种通过暂时“调暗”太阳光来抑制全球变暖的地球工程技术可能会在今年进行首次小规模实验。这一太阳地球工程项目的基本原理是:将大量能反射太阳光的气溶胶粒子喷射到高层大气中,模拟火山喷发的降温效果。

由美国哈佛大学科学家领导的“平流层扰动控制实验”(SCoPEx),将以一种小规模可控的方式测试这一想法。研究小组计划把气球放飞到平流层,在那里释放100克的反光颗粒(可能是碳酸钙)。气球穿过颗粒羽流飞回地面时,会观察其降温效果。

但这一计划遭到不少人质疑,有科学家认为,它并不会减少导致气候变化和海洋酸化的二氧化碳。目前,该计划还未得到咨询委员会的批准。

 抗疟转基因蚊子非洲放飞

今年,人们将在布基纳法索看见非洲首批转基因蚊子,这是基因驱动技术对抗疟疾战略计划的第一步。这批蚊子将是按蚊(会传播导致疟疾的寄生虫)家族的第一批转基因蚊子。

非营利组织“向疟疾宣战”正在开发的基因驱动方法希望在野生种群中传播基因突变,以破坏关键生育基因或改变雌蚊比例,但第一批转基因按蚊不携带这种突变。研究人员将释放不到1万只经基因绝育的雄蚊,观察它们在野外如何生存和分布,从而更好地向监管机构和社区成员介绍转基因蚊子这一概念。

NASA下一个太阳系探测任务“花落谁家”

2017年12月20日,NASA宣布了第四次“新疆界计划”(投资规模约为10亿美元的太阳系探测任务)的遴选结果,收集并带回彗星样本和探索土卫六这两项任务进入决赛。今年7月,NASA将确定究竟“花落谁家”。

“彗星宇宙生物学探索样本取回项目”(CAESAR)将向丘留莫夫—格拉西缅科彗星发射探测器,从彗星表面收集至少约100克样本带回地球。这些样本很可能在几十亿年里没有改变过,可以提供一扇窗口,让我们更好地了解彗星在地球生命的诞生中扮演了何种角色。

土卫六被视为最有可能拥有外星生命的星球之一。如果这些探索任务确定,名为“蜻蜓”(Dragonfly)的半自动四旋翼飞机将飞向土卫六表面,对土卫六的地表成分、结构及大气环境等进行勘测,以寻找可能导致生命出现的化学反应的线索。

此外,今年5月,一项为期3年、耗资240万美元的针对地球生物多样性和生态系统的评估将会公布结果。来自50个国家的专家通过评估物种灭绝、海洋保护区范围等指标在未来50多年内的趋势,为生物多样性保护的国际目标指明方向。

从星辰大海之浩渺到μ介子之微小,从气候变化到生物多样性,除了上面这些几乎“板上钉钉”的大事件,一些“不速之客”——一些意料之外的发现或许更让我们期待。

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