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科技報導

《科學新聞》雜誌年度評選出爐:氣候變化愈加嚴峻



北京時間12月19日消息,科學善於衡量進步,也能夠讓我們了解自身的不足。美國《科學新聞》(Science News)評選出的2019年十大科學新聞就反映了這種二元性。我們既要祝賀科學家們取得了突破性的成就,也希望能夠避免一些棘手的問題。

在這一年裡,世界各地的數百位科學家通過一架全球規模的“望遠鏡”觀測到了以前無法觀測到的東西。事件視界望遠鏡捕捉到了黑洞的第一張圖像。這張標誌性的圖片證實了宇宙運行的基本理論(愛因斯坦仍然是對的正確),並開啟了一個全新的探索時代,這使其成為2019年最重要的的科學新聞。

這並不是今年唯一的重大里程碑。基因編輯工具CRISPR/Cas9開發僅僅7年後,就在美國進入了人體臨床試驗階段。研究人員想知道這種方法能否用於治療癌症、血液疾病和遺傳性失明。谷歌實現了量子霸權,宣稱他們已經創造了一種基於量子比特的計算機,可以快速解決經典超級計算機需要數千年才能解決的問題。這一聲明立即引來了反對聲音,但也表明量子計算可能將迎來下一個重大飛躍。

然而,每一次進步都伴隨著挫折。在2019年,一些國家正式失去了來之不易的公共衛生成就——“消除麻疹”,即一年沒有發生持續的傳播感染。自2000年實現消除麻疹以來,美國的麻疹病例在今年達到最多,但仍勉強維持了這一狀態:一場積極的公共衛生運動在一年周期結束前阻止了麻疹疫情的爆發。

2019年還創造了許多我們從未想過要看到的紀錄,比如北半球數百個地區的氣溫飆升至歷史最高水平,導致致命的熱浪、火災和乾旱。多年來,科學家一直在警告,氣候變化導致的災難正在逼近。也許2019年將會被人們記住,因為這條警告在這一年終於引起了公眾的關注。許多地方都發生了與氣候變化有關的抗議活動,不少是由青少年活動家領導的,在全球範圍內的參與者達到數百萬人。只有時間才能告訴我們,要求採取行動應對氣候變化的浪潮是否會成為我們在未來幾年值得記住的轉折點。

以下,就讓我們來了解一下2019年這十個最受關注的科學新聞。

黑洞的肖像

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兩百多年前,就有科學家設想宇宙中存在一種具有極大質量,引力強到連光也無法逃脫的天體。愛因斯坦提出的廣義相對論就可用於計算這種天體的若干性質。 20世紀60年代,美國天體物理學家約翰·惠勒首次提出了“黑洞”這一術語。經過十多年的努力,2019年事件視界望遠鏡的觀測結果震驚了世界。這是人類首次直接拍攝到了黑洞的事件視界。

為了拍攝遙遠的黑洞,科學家使用了一架口徑相當於整個地球的望遠鏡——事件視界望遠鏡,它集合了世界各地的8台射電望遠鏡,成功拍攝到人類歷史上首張黑洞照片。這項研究是全球超過200名研究人員合作的成果,中國科學院的天文學家也參與其中。 2020年4月,事件視界望遠鏡將再次啟動,屆時將匯集11個天文台。參與該項目的科學家還在考慮向太空發射一架望遠鏡,將事件視界望遠鏡擴展到地球軌道,從而減少地面天氣對觀測結果的影響,有助於拍攝到更多、更清晰的黑洞圖像。

麻疹死灰復燃

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2019年,美國麻疹患病人數超過了1992年以來的任何一年。截至12月5日,美國31個州共報告了1276人患病,其中超過75%的病例來自紐約的兩次疫情。

始於2018年秋季的紐約麻疹疫情持續時間之長,幾乎使美國失去2000年獲得的“麻疹消除”資格。要獲得世界衛生組織認可的這一稱號,一個國家必須有一年的時間不讓這種疾病在其境內持續蔓延。美國疾病控制與預防中心主任羅伯特·雷德菲爾德在10月4日的聲明中宣布,美國保住了麻疹消除的地位。他還指出,阻止麻疹等疫苗可預防疾病的最好方法,就是接受疫苗接種。

在2019年,其他許多國家也在與麻疹疫情作鬥爭。截至11月17日,剛果爆發了最大規模的麻疹疫情,估計有25萬人感染麻疹,5000多人死亡,其中大多數是5歲以下的兒童。薩摩亞的免疫接種率低至31%,在2019年底受到嚴重打擊,出現了3700多病例,數十人死亡。

氣候行動

今年,夏季氣溫打破了數百項歷史記錄,給格陵蘭島帶來了前所未有的融化,助長了肆虐整個北極的野火。一份嚴峻的報告警告說,地球上的海洋和冰凍地區前景黯淡。不過,氣候科學家表示,這並不是2019年的唯一收穫:今年還出現了創紀錄的氣候抗議行動浪潮。

在今年9月份在紐約舉行的聯合國氣候行動峰會期間,發生了席捲全球的氣候遊行,並以氣候罷課達到高潮。許多罷課是由學生領導的,特別是16歲的瑞典氣候活動家格蕾塔·通貝里。她的“週五為未來”運動始於2018年8月,她個人承諾將在每週五進行抗議,直到瑞典政府加快原定於2045年前實現完全碳中和(碳釋放總量為零)的計劃。她表示自己將一直抗議,直到瑞典政府同意每年減少15%的碳排放,在大約10年內實現碳中和。

通貝里抗議的消息通過社交媒體傳播,使氣候抗議運動走向全球。據估計,來自120多個國家的160萬名學生於3月15日參加了一場協調一致的氣候罷課。第二波由學生領導的抗議活動與9月份的聯合國氣候行動峰會同時舉行,參加全球氣候罷課的人數達到創紀錄的760萬人。

電子煙的危險

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電子煙在公眾當中一直享有相對無害的名聲,但這種情況在2019年開始改變,今年首次有報導稱,電子煙與肺損傷和死亡有關。美國疾病控制與預防中心的數據顯示,截至12月10日,全美共有2409人因使用電子煙而住院治療,很多人都很年輕,身體也很健康。其中有52人死亡,包括一名17歲的少年。聯邦衛生官員宣布了一個潛在的罪魁禍首:維生素E醋酸酯,它主要作為一種增稠劑添加到含有四氫大麻酚(THC)的蒸汽產品中。電子煙用戶應該避免吸入四氫大麻酚,但調查仍在進行中,他們的這些疾病可能由多種蒸汽成分引起。

研究表明,從蒸汽中吸入的化學物質會影響大腦、心臟和肺。尼古丁會影響青少年的大腦發育,增加對其他藥物上癮的風險。電子煙中的化學物質會損害血管細胞的功能,從而增加患心血管疾病的風險。與不吸電子煙的同齡人相比,吸電子煙的青少年患慢性呼吸道疾病的風險更高。發現電子煙如何影響長期健康需要時間,而電子煙在美國市場上只出現了大約十年,而且其技術變化很快。

丹尼索瓦人的發現

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2019年的多項進展使名為丹尼索瓦人的古人類進入了人們的視野,但也留下了大量的謎題。十多年前,科學家在西伯利亞的丹尼索瓦洞穴中發現了一小塊女孩的小指骨,其DNA與任何已知原始人類的DNA都不匹配。另外幾塊化石——三顆牙齒和一塊肢體碎片——的發現,加上基因分析表明,丹尼索瓦人是數万年前尼安德特人和智人的近親,偶爾也是他們的配偶。但幾乎​​沒有證據表明丹尼索瓦人長什麼樣,他們的行為如何。

隨著化石的積累,研究人員將了解丹尼索瓦人的解剖結構是如何影響其人屬交配夥伴的骨骼構成的。通過丹尼索瓦人的發現,“我們現在可以看到,雜交促成了我們自身的起源”。今年公佈的古代DNA證據表明,丹尼索瓦人在基因上分散成三個獨立的支系,與亞洲不同的人類群體有過交配。一個新觀點認為,人類演化就像交織的溪流,密切相關的物種不斷進行著基因交流。

臨床試驗中的CRISPR

當CRISPR/Cas9技術在2012年問世時,人們曾對其寄予厚望,希望它能治療甚至治愈成百上千種基因疾病。今年,美國研究人員開始在人體上測試這種基因編輯技術,這是決定其能否實現醫學前景的關鍵第一步。

這些首批臨床試驗正在測試CRISPR/Cas9對癌症、血液疾病和一種遺傳性失明症的安全性和有效性。與2018年引發爭議的人類胚胎編輯不同,在這些試驗中引入的基因變化不會被後代繼承。

CRISPR在非常短的時間內就崛起成為潛在的醫療工具,相關的技術專利申請出現了爆發性增長。許多人正在投資這項技術,並認為它具有巨大的商業價值。首批測試CRISPR/Cas9技術的人體試驗很可能決定了該技術的未來,只有繼續投資這項技術,患者才會受益,而這種投資可能取決於這些早期臨床試驗是否成功。

量子霸權

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就像薛定諤的貓一樣,2019年宣稱的量子霸權似乎同時處於存在和死亡這兩種相互矛盾的狀態。

今年10月,谷歌的研究人員聲稱,他們已經達到了被稱為量子霸權的里程碑。他們創造了第一台量子計算機,可以進行典型標準計算機無法進行的運算。但是,IBM的研究人員反駁稱,谷歌並沒有做任何特殊的事情。這場衝突凸顯了量子計算領域濃厚的商業興趣,各家公司都在爭奪這一領域的前沿地位。例如,IBM已經打造了可以雲訪問的14台量子計算機,最大的一台具有53個量子位。谷歌最新的量子計算機Sycamore也有53個量子位。

遭遇火災威脅的生物多樣性

2019年,《自然》雜誌的一些令人震驚的數據成為了新聞,人們開始談論植物、動物和其他生命多樣性的減少,以及應該如何應對。最引人注目的消息來自亞馬遜雨林,衛星捕捉到了火災季節異常活躍的跡象。破紀錄的火災再次引發了人們對地球上這一生物多樣性寶庫的擔憂。

僅在8月份,衛星成像設備MODIS就在巴西西北部的亞馬遜州錄得11516次火災。火災探測專家解釋稱,這一數字不是指單個火災,而是“像素”的數量,每個像素至少測量了一平方公里內的火災活動。一些新聞媒體報導的較高數字記錄的是從像素較小的儀器上探測到的信號。

火災季在10月下旬接近尾聲。儘管2019年南美大部分地區的火災風險“非常平均”,但亞馬遜卻陷入混亂。 8月份探測到的火災數量超過了近20年來的MODIS當月的所有記錄。 2019年6月下旬至10月的火災季堪稱是僅次於2005年的第二嚴重火災季。

重返月球

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月球登陸任務似乎正重新流行起來。 “嫦娥四號”著陸成功,成為首次探訪月球背面的人類探測器。相比之下,其他任務的結果不盡人意。以色列非營利組織SpaceIL和印度空間研究組織發射的兩架探測器都在月球緊急著陸,此後一直沒有音訊。

登月計劃的複蘇才剛剛開始。歐洲空間局正在與俄羅斯宇航局合作,進行一系列的月任務。美國國家航空航天局希望將2020年代的幾次月球之旅作為把宇航員送往火星的跳板。

現在,不僅是一些大國能夠實現登月,隨著導航技術和機器人技術的進步,以及發射成本的降低,一些私人公司也開始計劃前往月球的旅行。

新的抑鬱症藥物

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幾十年來第一種全新機制的抗抑鬱藥物終於在今年上市。這種名為Spravato的鼻腔噴霧劑為重度抑鬱症患者提供了新的治療方法。但是,該藥物的有效性和安全性仍然存在很大問題。

今年3月,美國食品和藥物管理局批准了Spravato的申請。這種藥物含有艾氯胺酮(esketamine ),這是構成藥物氯胺酮(ketamine,又稱“克他命”)的兩種鏡像分子之一。氯胺酮是幾十年前開發出來的一種強效麻醉劑,同時也是一種迷幻劑,被狂歡者用來製造令人眩暈的靈魂出竅的快感。

許多現有的抗抑鬱藥物針對的是血清素,一種大腦中與情緒有關的化學信使。科學家認為,氯胺酮和艾氯胺酮會在數小時內影響另一種化學信使谷氨酸。

儘管新聞媒體對Spravato獲得批准大肆宣傳,但多年來,氯胺酮快速扭轉某些人嚴重抑鬱症的能力已為人所知。獨立診所和學術醫療中心會為重度抑鬱症患者提供氯胺酮靜脈注射。對一些患者來說,這種治療改變了他們的生活,但這並不一定適合其他人。 (任天)