未来的能源主力

文/本刊编辑部

世界系留气球升空高度新纪录诞生

中国科学院青藏高原研究所的研究人员,在我国西藏林芝市进行第二次青藏高原科学考察期间,使系留气球抵达超过海拔6 200米的高空,这是世界上首次利用系留气球在如此高的海拔测量高空水汽状况。
中国科学院的系留气球系统是通过自主创新逐步发展起来的,曾经创造过多次观测纪录。系留气球是一种无动力浮空飞行器,配备有测量大气温度、湿度和气压的传感器。系留气球用系缆与地面设施连接,球体内充有氦气,依靠浮力悬停在空中。系缆可以约束系留气球停留在期望的高度,系缆内部有导线与光纤,导线为系留气球搭载的各种载荷输送电力,光纤可将传感器获得的信息传送至地面接收站。因为系留气球大多采用地面设施供电,与其他飞行器相比具有显著的续航时间优势。
这次探测主要是以三维视角,研究被称为“亚洲水塔”的青藏高原的水汽来源和水汽补充问题。

 


世界首例生物节律紊乱体细胞克隆猴模型

2019年1月,中国科学院神经科学研究所、上海脑科学与类脑研究中心的研究团队对外宣布,他们通过体细胞克隆技术,成功获得了5只BMAL1基因敲除的克隆猴。这是国际上首次成功构建一批遗传背景一致的生物节律紊乱猕猴模型。这种可有效模拟人类疾病的克隆猴模型,既能满足脑疾病和脑高级认知功能研究的需要,也可应用于新型药物的研发。
由于灵长类动物与人类在生理结构和功能活动上高度相似,它们是研究节律紊乱相关疾病机理和诊治手段理想的动物模型。研究团队利用CRISPR/Cas9基因编辑技术,敲除了猴胚胎中的生物节律核心基因BMAL1,产生了一批缺失生物节律核心基因的克隆猴。
成功利用体细胞克隆技术制作出脑疾病模型猴意义重大,这意味着克隆基因编辑猴技术从理论层面迈向了实践层面,它将为人类重大脑疾病的机理研究、早期诊断以及药物研发带来光明的前景。

 


来自南极洲的奇怪信号

美国国家航空航天局在南极洲布置了南极脉冲瞬态天线(ANITA),它被安装在一个巨大的气球上,放飞在南极洲上空,每次飞行一个月。它的使命是寻找从南极洲冰层中发出的无线电脉冲以及来自太空的高能中微子。
2006年和2014年,ANITA发现了两个异常的粒子信号。它们以陡峭的角度到达天线,在低于水平27°和35°的位置离开地球。
通常只有从冰层反射出来的宇宙射线才能以这些角度靠近,但这种射线的极性或方向通常会发生翻转。这两个异常信号的极性和方向没有翻转,所以它们不可能来自冰层。
我们目前用标准物理模型来描述粒子和力的相互作用,但却无法很好地解释ANITA发现的异常信号。美国宾夕法尼亚州立大学的德里克·福克斯猜测,这些信号有可能是一种超越标准物理模型的新粒子的迹象。如果该猜测成立的话,可能预示着我们又发现了一个新的物理学领域。

 


“弄虚造假”的人工智能

英国赫瑞-瓦特大学的安德鲁·布洛克研究团队,创建了一个生成式对抗网络和一种算法,可以让两个人工智能系统互相对抗并产生新的图像。
这一生成式对抗网络首先接受了数千个与特定单词相关联的图像的训练,例如蝴蝶、海星等。通常情况下,这样的系统针对每个单词只能提供大约64幅图像,但该生成式对抗网络强大的处理能力可以提供2 000幅图像。在经过训练之后,该生成式对抗网络就会自主创建与每个单词相关的图像。
这些色彩绚丽的照片看起来就像是自然界中真实的场景,然而,这些场景实际上并不存在,人工智能系统虚构了这些照片。它创建的很多图像如此逼真,甚至可以骗过该生成式对抗网络的创造者。在项目期间,布洛克就将它生成的美洲虎和熊的图像,误认为谷歌搜索的结果。
当然,该人工智能系统仍然会犯错。例如,在它创建的图片中,蜘蛛的腿数有时会超过8条,在某些情况下会有20多条;有时候也会让青蛙长出好几个眼睛。

 


身披冰刺的木卫二

科学家最近研究发现,木星的卫星木卫二上可能覆盖着长长的冰刺带。
在地球上非常干燥、寒冷的地方,如果阳光长期照射在冰雪洼地上,最终会形成尖锐的冰刺丛林地貌,这些冰刺可高达几米。而木卫二比地球更寒冷、更干燥,因为它几乎没有大气层,并且重力较小,更容易形成这种地貌。英国卡迪夫大学的丹尼尔·霍布利和他的同事计算得出,木卫二上的冰刺可能高达15米,在这些冰刺中间还会有7.5米深的空洞。
科学家认为,这是由于冰的升华过程造成的。当冰被阳光照射时,会变成气体,而不是融化成液体。随着木卫二星球表面冰的升华,其表面会出现一些中空的孔洞,随着孔洞加深,周围就产生了高高挺立的尖刺。
当太阳直射时,这种冰刺会生长得更快,因此它们很可能大部分出现在赤道周围区域。对于希望降落在该地区的航天器而言,这可能会造成很大的障碍,使探测这颗寒冷星球的行动变得更加危险。

 


腔棘鱼的超级装甲

腔棘鱼是一种古老的鱼类,因其中空的鳍棘而得名。其历史可追溯到3.5亿年之前,曾经被认为已经灭绝了6 000万年。1938年,人们在非洲南部海岸发现了活的腔棘鱼。科学界普遍认为,腔棘鱼很可能是水生动物到陆生动物之间的重要过渡物种,称其为“恐龙时代的活化石”。
腔棘鱼的鳞片又大又厚,表面有很多皱纹,就像是一套盔甲。科学家认为,正是腔棘鱼特殊的盔甲构造,才帮助它们免遭灭绝的命运,成功生存了数亿年。
美国劳伦斯伯克利国家实验室的罗伯特·里奇及其同事检查了腔棘鱼的鳞片,发现它具有一种令人惊讶的复杂内部结构。在其坚硬的矿物层下面是一束束的胶原蛋白,组成扭曲的结构,就像螺旋楼梯一样。
当腔棘鱼的鳞片承受压力,例如被捕食者撕咬时,这些胶原蛋白束可以吸收能量。该研究团队还发现,如果腔棘鱼的鳞片受损,这些胶原蛋白束之间的纤维有助于阻止矿物层中裂缝的扩散。

 


哈勃太空望远镜发现一个孤独的矮星系

一个国际研究团队发表报告说,美国的哈勃太空望远镜发现了一个此前不为人知的矮星系,它有长达130亿年的历史,相当于早期宇宙的“活化石”。
该研究团队利用哈勃太空望远镜搭载的先进巡天照相机,观测银河系NGC 6752球状星团内的白矮星,意外拍到一组分布紧凑的恒星。他们对这组新发现恒星的亮度和温度进行了分析,认为它们来自3000万光年之外的另一个星系。
新发现的恒星系尺寸较小,亮度微弱。研究人员根据相关特性,认为它属于矮星系。矮星系是亮度最弱的一类星系,本身并不罕见。但研究小组发现,新发现的矮星系有许多与众不同的特征。它不仅是为数不多的能确定与银河系距离的矮星系,也是迄今已知最“孤独”的矮星系,它与最邻近的NGC 6744螺旋星系有200万光年的距离。
根据该矮星系内恒星的特性,天文学家推断这个矮星系有130亿年历史,几乎与宇宙一样古老,它很少有机会与其他星系产生相互作用,这使它成为研究早期宇宙的“活化石”,可以帮助我们揭示宇宙早期演化的奥秘。

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