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《自然》十大科学展望:进军火星和超级对撞机



北京时间12月26日消息,据国外媒体报道,目前,《自然》杂志最新评选出2020年最值得关注的科学事件,其中人类探索火星、气候大会和人类-动物杂合体进入明年的研究议程。

《自然》十大科学展望:进军火星和超级对撞机 1

1、“进军火星”!

2020年将有几个火星探索项目,其中包括:3个登陆器向火星进发,美国宇航局将发射火星2020探测器,它将存储岩石样本返回地球进行深入研究,同时还将配备一架可拆卸的小型无人直升机;中国将发射首个火星登陆车——“火星1号”,将在火星表面部署一个小型探测器;俄罗斯飞船将运载欧洲航天局火星车抵达火星表面,前提条件是着陆降落伞问题能够有效解决;同时,阿拉伯联合酋长国将发射一颗人造卫星,这是该国家首次执行火星任务。

在距离地球更近的太空区域,中国计划发射“嫦娥五号”探测器,从月球采集样本返回地球,日本“隼鸟二号”任务将从“龙宫”小行星采集样本,美国宇航局OSIRIS-Rex探测器将采集“贝努”小行星样本。

2、更新银河系3D地图

2019年,科学家拍摄到梅西耶87星系中心超大质量黑洞“影子”图像,引起了媒体轰动,目前,“新视野号”探测器有望发布银河系中心黑洞最新数据,可能包括多张照片,甚至还有气体在黑洞周围形成漩涡的视频,银河系中心黑洞被称为人马座A*。

预计2020年下半年,欧洲航天器“盖亚”太空任务将更新银河系3D地图,这将显著改变科学家对银河系结构和演化的理解,同时,引力波天文学家将公布他们在2019年观测到的宇宙碰撞图像资料,这些碰撞在时空中产生涟漪,其中包括:许多黑洞发生合并,但也包括前所未见过的黑洞与恒星发生碰撞。

3、超级对撞机梦想

欧洲核子研究中心希望2020年为新型大型对撞机筹集资金,位于瑞士日内瓦附近的欧洲粒子-物理实验室将于2020年5月召开一次特殊会议,会议上委员会将决定建立新型对撞机作为该实验室粒子物理战略方案的一部分。实验室希望建造一台长度100公里的超级对撞机,其功率是大型强子对撞机的6倍,预计耗资234亿美元(相当于210亿欧元)。

2020年,美国费米国家加速器实验室应当公布期待已久的Muon g–2结果,这是μ介子(更大质量电子对)在磁场中如何运行的高精度测量,物理学家希望微小的异常现象能够揭晓此前未知的基本粒子。

4、人造酵母菌

预计2020年合成生物学家人工制造面包酵母菌(Saccharomyces cerevisiae)有望成为现实,研究人员已完全取代了之前较为简单的生物遗传密码,例如:支原体分枝杆菌,但是人造酵母菌更具挑战性,因为其具有一定的复杂性,这项研究叫做“人造酵母菌2.0”,是全球四大洲15个实验室合作完成的。研究小组现忆使用合成 DNA片段替换酵母菌中16条染色体的每一条,他们还尝试重组和编辑基因组,或者删除基因组的一部分,从而了解有机体是如何进化的,以及它是如何应对突变。研究人员希望人造酵母菌细胞能以更有效灵活的方式制造大量产品,从生物燃料至药物。

5、气候变化

2020年8月,联合国环境规划署将发布一份关于地球工程科学和技术方面的重要报告,这些方法可用于应对气候变化,例如:从地球大气中吸收二氧化碳和阻挡阳光照射。同年,国际海床管理局将发布人们期待已久的法规,使海底采矿成为可能,科学家担心海底采矿行为可能破坏海洋生态系统,以及对受到压力的环境造成灾难性影响,然而气候变化带来的负面影响,人们了解的并不完全。

但是气候方面的重大事件将于2020年11月发生,英国格拉斯哥将召开COP26气候大会,届时将迎来《巴黎协定》的关键时刻,依据2015年协议,各国必须提出最新的温室气体减排目标,有助于将全球每年升温控制在2摄氏度之内,但是大多数国家在履行承诺方面行动缓慢,该协定“前途未卜”——2019年11月美国已正式通知联合国退出《巴黎协定》。

6、美国大选高潮

2020年11月初将迎来美国第59届总统选举,预计选举结果对于科学领域具有重要影响,尤其是气候政策方面,如果特朗普连任总统,他将继续阐明气候策略,并确保在当选之后第二天美国正式退出《巴黎协定》,民主党派可以通过入主白宫或者在国会两院取得多数席位阻挠该行为的发生,众议院全部的435个席位、参议院100个席位中的35个将在总统选举之后继续进行选举。

7、“人-鼠器官”

近年来,科学家在动物身体上培育人体器官的技术日臻完善,未来有望实现在其他动物身体上培育器官,最终移植在人体,目前,日本东京大学干细胞科学家Hiromitsu Nakauchi计划在老鼠胚胎上培育人类细胞组织,之后再将这些杂合胚胎移植到替代动物体内,直到2018年3月日本一项最新法律生效,该步骤实验才被允许。据了解,Hiromitsu Nakauchi和同事也将类似的实验应用在猪胚胎上,此类实验的最终目标是在动物身体上生长出人类移植器官,但是一些研究人员持反对意见,认为在实验室培育“类器官”将更加安全、更加有效。

8、抗病毒蚊子

在印度尼西亚日惹市,对一种可以阻止登革热传播的技术将得出测试结论,研究人员已释放大量携带沃尔巴克氏细菌的蚊子,该细菌可以抑制由蚊子传播的登革热、基孔肯雅热、和寨卡病毒,导致野外环境蚊虫群体大肆传播,目前印尼、越南和巴西的小规模实验已获得诱人前景。

同样有希望的还有一种疟疾疫苗,它将在赤道几内亚的比奥科岛(Bioko)进行试验,预计到2020年,世界卫生组织(WHO)有望消除非洲锥虫病这一公共卫生问题,非洲锥虫病是由采采蝇在人群中传播感染。

9、研制新型超导材料

物理学家希望2020年实现他们的梦想——创造一种在室温下无电阻导电材料,尽管当前这种超导材料只能在数百万千帕的压力下工作。2018年,一种叫做镧的超级氢化物打破了所有超导温度记录,此后研究人员希望能够在最高53摄氏度的温度条件下合成具有超导性能的钇超级氢化物。

10、固体能源

近年来,全球许多公司都开始销售钙钛矿太阳能电池,该材料有望比传统太阳能电池板的硅晶体更便宜、更易生产,将钙钛矿与“串联”电池中的硅结合在一起,可以生产出市场上效率最高的太阳能电池板。

在2020年7月份举办的东京奥运会期间,能源行业可能达到另一个里程碑,届时日本丰田公司预计推出首款使用“固态”锂离子电池的汽车原型,该电池使用固体材料代替了之前电池内部分离电极的液体,从而增大了可储存能量,此外,固体电池寿命更长,但是充电速度更慢。(叶倾城)