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《科学资讯》杂志年度评选出炉:气候变化严峻

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北京新浪科技资讯12月19日消息,科学擅长衡量进步,但也让大家了解自己的缺点。美国科学资讯选出的2019年十大科学资讯反映了这种双重性。大家要祝贺科学家取得的突破性成就,并希翼避免遇到一些困难的问题。

  在这一年里,世界各地的数百位科学家通过一架全球规模的“望远镜”观测到了以前无法观测到的东西。事件视界望远镜捕捉到了黑洞的第一张图像。这张标志性的图片证实了宇宙运行的基本理论(爱因斯坦仍然是对的正确),并开启了一个全新的探索时代,这使其成为2019年最重要的的科学资讯。

  这并不是今年唯一的重大里程碑。基因编辑工具CRISPR/Cas9开发仅仅7年后,就在美国进入了人体临床试验阶段。研究人员想知道这种方法能否用于治疗癌症、血液疾病和遗传性失明。GOOGLE实现了量子霸权,宣称他们已经创造了一种基于量子比特的计算机,可以快速解决经典超级计算机需要数千年才能解决的问题。这一声明马上引来了反对声音,但也表明量子计算可能将迎来下一个重大飞跃。

  然而,每一次进步都伴随着挫折。在2019年,一些国家正式失去了来之不易的公共卫生成就——“消除麻疹”,即一年没有发生持续的传播感染。自2000年实现消除麻疹以来,美国的麻疹病例在今年达到最多,但仍勉强维持了这一状态:一场积极的公共卫生运动在一年周期结束前阻止了麻疹疫情的爆发。

  2019年还创造了许多大家从未想过要看到的纪录,比如北半球数百个地区的气温飙升至历史最高水平,导致致命的热浪、火灾和干旱。多年来,科学家一直在警告,气候变化导致的灾难正在逼近。也许2019年将会被人们记住,因为这条警告在这一年终于引起了公众的关注。许多地方都发生了与气候变化有关的抗议活动,不少是由青少年活动家领导的,在全球范围内的参与者达到数百万人。只有时间才能告诉大家,要求采取行动应对气候变化的浪潮是否会成为大家在未来几年值得记住的转折点。

  以下,就让大家来了解一下2019年这十个最受关注的科学资讯。

  黑洞的肖像

  两百多年前,就有科学家设想宇宙中存在一种具有极大质量,引力强到连光也无法逃脱的天体。爱因斯坦提出的广义相对论就可用于计算这种天体的若干性质。20世纪60年代,美国天体物理学家约翰惠勒首次提出了“黑洞”这一术语。经过十多年的努力,2019年事件视界望远镜的观测结果震惊了世界。这是人类首次直接拍摄到了黑洞的事件视界。

  为了拍摄遥远的黑洞,科学家使用了一架口径相当于整个地球的望远镜——事件视界望远镜,它集合了世界各地的8台射电望远镜,成功拍摄到人类历史上首张黑洞照片。这项研究是全球超过200名研究人员合作的成果,中国科学院的天文学家也参与其中。2020年4月,事件视界望远镜将再次启动,届时将汇集11个天文台。参与该项目的科学家还在考虑向太空发射一架望远镜,将事件视界望远镜扩展到地球轨道,从而减少地面天气对观测结果的影响,有助于拍摄到更多、更清晰的黑洞图像。

  麻疹死灰复燃

  2019年,美国麻疹患病人数超过了1992年以来的任何一年。截至12月5日,美国31个州共报告了1276人患病,其中国足球协会超级联赛过75%的病例来自纽约的两次疫情。

  始于2018年秋季的纽约麻疹疫情持续时间之长,几乎使美国失去2000年获得的“麻疹消除”资格。要获得世界卫生组织认可的这一称号,一个国家必须有一年的时间不让这种疾病在其境内持续蔓延。美国疾病控制与预防中心主任罗伯特雷德菲尔德在10月4日的声明中宣布,美国保住了麻疹消除的地位。他还指出,阻止麻疹等疫苗可预防疾病的最好方法,就是接受疫苗接种。

  在2019年,其他许多国家也在与麻疹疫情作斗争。截至11月17日,刚果爆发了最大规模的麻疹疫情,估计有25万人感染麻疹,5000多人死亡,其中大多数是5岁以下的儿童。萨摩亚的免疫接种率低至31%,在2019年底受到严重打击,出现了3700多病例,数十人死亡。

  气候行动

  今年,夏季气温打破了数百项历史记录,给格陵兰岛带来了前所未有的融化,助长了肆虐整个北极的野火。一份严峻的报告警告说,地球上的海洋和冰冻地区前景黯淡。不过,气候科学家表示,这并不是2019年的唯一收获:今年还出现了创纪录的气候抗议行动浪潮。

  在今年9月份在纽约举行的联合国气候行动峰会期间,发生了席卷全球的气候游行,并以气候罢课达到高潮。许多罢课是由学生领导的,特别是16岁的瑞典气候活动家格蕾塔通贝里。她的“周五为未来”运动始于2018年8月,她个人承诺将在每周五进行抗议,直到瑞典政府加快原定于2045年前实现完全碳中和(碳释放总量为零)的计划。她表示自己将一直抗议,直到瑞典政府同意每年减少15%的碳排放,在大约10年内实现碳中和。

  通贝里抗议的消息通过社交媒体传播,使气候抗议运动走向全球。据估计,来自120多个国家的160万名学生于3月15日参加了一场协调一致的气候罢课。第二波由学生领导的抗议活动与9月份的联合国气候行动峰会同时举行,参加全球气候罢课的人数达到创纪录的760万人。

  电子烟的危险

  电子烟在公众当中一直享有相对无害的名声,但这种情况在2019年开始改变,今年首次有报道称,电子烟与肺损伤和死亡有关。美国疾病控制与预防中心的数据显示,截至12月10日,全美共有2409人因使用电子烟而住院治疗,很多人都很年轻,身体也很健康。其中有52人死亡,包括一名17岁的少年。联邦卫生官员宣布了一个潜在的罪魁祸首:维生素E醋酸酯,它主要作为一种增稠剂添加到含有四氢大麻酚(THC)的蒸汽产品中。电子烟用户应该避免吸入四氢大麻酚,但调查仍在进行中,他们的这些疾病可能由多种蒸汽成分引起。

  研究表明,从蒸汽中吸入的化学物质会影响大脑、心脏和肺。尼古丁会影响青少年的大脑发育,增加对其他药物上瘾的风险。电子烟中的化学物质会损害血管细胞的功能,从而增加患心血管疾病的风险。与不吸电子烟的同龄人相比,吸电子烟的青少年患慢性呼吸道疾病的风险更高。发现电子烟如何影响长期健康需要时间,而电子烟在美国市场上只出现了大约十年,而且其技术变化很快。

  丹尼索瓦人的发现

  2019年的多项进展使名为丹尼索瓦人的古人类进入了人们的视野,但也留下了大量的谜题。十多年前,科学家在西伯利亚的丹尼索瓦洞穴中发现了一小块女孩的小指骨,其DNA与任何已知原始人类的DNA都不匹配。另外几块化石——三颗牙齿和一块肢体碎片——的发现,加上基因分析表明,丹尼索瓦人是数万年前尼安德特人和智人的近亲,偶尔也是他们的配偶。但几乎没有证据表明丹尼索瓦人长什么样,他们的行为如何。

  随着化石的积累,研究人员将了解丹尼索瓦人的剖解结构是如何影响其人属交配伙伴的骨骼构成的。通过丹尼索瓦人的发现,“大家现在可以看到,杂交促成了大家自身的起源”。今年公布的古代DNA证据表明,丹尼索瓦人在基因上分散成三个独立的支系,与亚洲不同的人类群体有过交配。一个新观点认为,人类演化就像交织的溪流,密切相关的物种不断进行着基因交流。

  临床试验中的CRISPR

  当CRISPR/Cas9技术在2012年问世时,人们曾对其寄予厚望,希翼它能治疗甚至治愈成百上千种基因疾病。今年,美国研究人员开始在人体上测试这种基因编辑技术,这是决定其能否实现医学前景的关键第一步。

  这些首批临床试验正在测试CRISPR/Cas9对癌症、血液疾病和一种遗传性失明症的安全性和有效性。与2018年引发争议的人类胚胎编辑不同,在这些试验中引入的基因变化不会被后代继承。

  CRISPR在非常短的时间内就崛起成为潜在的医疗工具,相关的技术专利申请出现了爆发性增长。许多人正在投资这项技术,并认为它具有巨大的商业价值。首批测试CRISPR/Cas9技术的人体试验很可能决定了该技术的未来,只有继续投资这项技术,患者才会受益,而这种投资可能取决于这些早期临床试验是否成功。

  量子霸权

  就像薛定谔的猫一样,2019年宣称的量子霸权似乎同时处于存在和死亡这两种相互矛盾的状态。

  今年10月,GOOGLE的研究人员声称,他们已经达到了被称为量子霸权的里程碑。他们创造了第一台量子计算机,可以进行典型标准计算机无法进行的运算。但是,IBM的研究人员反驳称,GOOGLE并没有做任何特殊的事情。这场冲突凸显了量子计算领域浓厚的商业兴趣,各家企业都在争夺这一领域的前沿地位。例如,IBM已经打造了可以云访问的14台量子计算机,最大的一台具有53个量子位。GOOGLE最新的量子计算机Sycamore也有53个量子位。

  遭遇火灾威胁的生物多样性

  2019年,《自然》杂志的一些令人震惊的数据成为了资讯,人们开始谈论植物、动物和其他生命多样性的减少,以及应该如何应对。最引人注目的消息来自AMAZON雨林,卫星捕捉到了火灾季节异常活跃的迹象。破纪录的火灾再次引发了人们对地球上这一生物多样性宝库的担忧。

  仅在8月份,卫星成像设备MODIS就在巴西西北部的AMAZON州录得11516次火灾。火灾探测专家说明称,这一数字不是指单个火灾,而是“像素”的数量,每个像素至少测量了一平方公里内的火灾活动。一些资讯媒体报道的较高数字记录的是从像素较小的仪器上探测到的信号。

  火灾季在10月下旬接近尾声。尽管2019年南美大部分地区的火灾风险“非常平均”,但AMAZON却陷入混乱。8月份探测到的火灾数量超过了近20年来的MODIS当月的所有记录。2019年6月下旬至10月的火灾季堪称是仅次于2005年的第二严重火灾季。

  重返月球

  月球登陆任务似乎正重新流行起来。“嫦娥四号”着陆成功,成为首次探访月球背面的人类探测器。相比之下,其他任务的结果不尽人意。以色列非营利组织SpaceIL和印度空间研究组织发射的两架探测器都在月球紧急着陆,此后一直没有音讯。

  登月计划的复苏才刚刚开始。欧洲空间局正在与俄罗斯宇航局合作,进行一系列的月任务。美国国家航空航天局希翼将2020年代的几次月球之旅作为把宇航员送往火星的跳板。

  现在,不仅是一些大国能够实现登月,随着导航技术和机器人技术的进步,以及发射成本的降低,一些私人企业也开始计划前往月球的旅行。

  新的抑郁症药物

  几十年来第一种全新机制的抗抑郁药物终于在今年上市。这种名为Spravato的鼻腔喷雾剂为重度抑郁症患者提供了新的治疗方法。但是,该药物的有效性和安全性仍然存在很大问题。

  今年3月,美国食品和药物管理局批准了Spravato的申请。这种药物含有艾氯胺酮(esketamine ),这是构成药物氯胺酮(ketamine,又称“克他命”)的两种镜像分子之一。氯胺酮是几十年前开发出来的一种强效麻醉剂,同时也是一种迷幻剂,被狂欢者用来制造令人眩晕的灵魂出窍的快感。

  许多现有的抗抑郁药物针对的是血清素,一种大脑中与情绪有关的化学信使。科学家认为,氯胺酮和艾氯胺酮会在数小时内影响另一种化学信使谷氨酸。

  尽管资讯媒体对Spravato获得批准大肆宣传,但多年来,氯胺酮快速扭转某些人严重抑郁症的能力已为人所知。独立诊所和学术医疗中心会为重度抑郁症患者提供氯胺酮静脉注射。对一些患者来说,这种治疗改变了他们的生活,但这并不一定适合其他人。(任天)

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