羅塞塔和其被稱作Philae的著陸器在11月成為重大新聞?lì)^條,當(dāng)時(shí)Philae在該快速運(yùn)行的彗星表面著陸。盡管著陸比預(yù)期的要更加困難——Philae被67P難以應(yīng)付的表面彈開并最終以側(cè)面著陸而且與其目標(biāo)著陸處相距甚遠(yuǎn)——然而這是有史以來(lái)第一次在一顆彗星上進(jìn)行的軟著陸。而來(lái)自這兩個(gè)太空探測(cè)器的數(shù)據(jù)已經(jīng)就這類彗星的形成和演化提供了新的見(jiàn)解。
《科學(xué)》雜志的新聞編輯Tim Appenzeller說(shuō):“Philae的著陸是一個(gè)驚人的壯舉,它吸引了全世界的注意力。而整個(gè)羅塞塔使命就是突破。它使科學(xué)家們能夠近距離觀察彗星的變暖、呼吸和演化。”
2004年3月由歐洲航天局(ESA)發(fā)射的羅塞塔飛船現(xiàn)正在圍繞67P作軌道運(yùn)行,有時(shí)它與該彗星表面近至6.2英里(10公里)。它上面裝備的攝像機(jī)可區(qū)別該彗星上的相距只有幾厘米的物體,而與此同時(shí)一系列光譜儀——被稱作羅塞塔軌道飛行器的離子和中性分析感測(cè)器(ROSINA)——可對(duì)67P彗發(fā)的氣體進(jìn)行采樣;彗發(fā)是環(huán)繞彗星的一個(gè)大氣薄暈圈。
ROSINA已經(jīng)在67P的彗發(fā)中探測(cè)到了水、甲烷和氫氣以及某些較少見(jiàn)的物質(zhì),其中包括甲醛和氰化氫。這些發(fā)現(xiàn)很重要,因?yàn)檠芯咳藛T相信某些彗星可能通過(guò)輸送水和有機(jī)分子而幫助早期的地球快速啟動(dòng)了生命現(xiàn)象。12月,由ROSINA團(tuán)隊(duì)發(fā)布的一個(gè)報(bào)告揭示了一個(gè)異常高的重氫(氘)與普通氫的比例,提示像67P這樣來(lái)自柯伊伯帶的彗星(柯伊伯帶是冥王星外的一個(gè)區(qū)域)是不會(huì)這樣輸送水的。
《科學(xué)》新聞副編輯Robert Coontz說(shuō):“突破應(yīng)該起到兩種作用中的一種:它或者解決了一個(gè)人們長(zhǎng)時(shí)間冥思苦想的問(wèn)題,或者為許多新研究開啟了大門。就現(xiàn)在的條件而言,許多重要的科學(xué)研究將呈現(xiàn)在我們眼前。”
通過(guò)將他們的關(guān)注持續(xù)放在67P后尾隨的氣體和塵埃上,研究人員可能最終會(huì)了解當(dāng)彗星接近太陽(yáng)時(shí),它們是如何演變的。接著,通過(guò)逆向研究,研究人員可將時(shí)鐘回?fù),并可能收集到不同彗星是如何在大約45億年前形成的信息。
Philae上的目前已經(jīng)沒(méi)電的電池或能隨著該彗星與太陽(yáng)更接近時(shí)而得到充電,但即使它們沒(méi)有被充電,ESA使命的管理人員提出,所有科學(xué)信息中的80%將來(lái)自其母船羅塞塔。他們說(shuō),該飛船上的活動(dòng)高峰應(yīng)該在2015年8月出現(xiàn),那時(shí)67P將位于地球和火星軌道間的中途——這是它能最接近太陽(yáng)的時(shí)候。
除了今年“年度突破”中的9個(gè)入選項(xiàng)目外,《科學(xué)》雜志的工作人員還敘述了應(yīng)關(guān)注的領(lǐng)域——如北極海冰和復(fù)合免疫療法等——以及今年的重大事故——對(duì)西非埃博拉疫情爆發(fā)做出的反應(yīng)——和讀者之選的調(diào)查結(jié)果,在這些結(jié)果中公眾對(duì)其自己所選的科學(xué)突破進(jìn)行了表決。
以下所列的為《科學(xué)》雜志的另外9個(gè)2014年重大科學(xué)突破,它們并無(wú)特定順序:
從恐龍到鳥的轉(zhuǎn)變:今年,將早期鳥類和恐龍化石與現(xiàn)代鳥類進(jìn)行比較的一系列文章揭示了某些恐龍世系是如何發(fā)育成小型、體重輕盈的形態(tài)學(xué)構(gòu)造的,這讓它們能夠演化成許多類型的鳥類并在大約6600萬(wàn)年前的白堊紀(jì) - 古近紀(jì)物種滅絕中存活下來(lái)。
年輕者的血液修復(fù)年邁者的健康問(wèn)題:研究人員證明,來(lái)自年輕小鼠的血液——甚或只是來(lái)自年輕小鼠血液中的一個(gè)叫做GDF11的因子——能夠讓較老邁的小鼠的肌肉和大腦“返老還童”。這些發(fā)現(xiàn)已經(jīng)開啟了一項(xiàng)臨床試驗(yàn),在該試驗(yàn)中,阿爾茨海默氏癥患者接受了年輕捐贈(zèng)人的血漿。
讓機(jī)器人合作:新的軟件和互動(dòng)機(jī)器人正向人們證明,機(jī)器人終于能在無(wú)需人監(jiān)督的情況下一同工作;例如,指示成群的受到白蟻啟發(fā)的機(jī)器人來(lái)構(gòu)建一種簡(jiǎn)單的結(jié)構(gòu),或提示一千個(gè)25美分硬幣大小的機(jī)器人形成方塊、字母及其它二維形狀等。
神經(jīng)形態(tài)芯片:今年,通過(guò)模仿人類大腦結(jié)構(gòu),來(lái)自IBM和其他地方的電腦工程師首次推出了大規(guī)模的“神經(jīng)形態(tài)”芯片,它們被設(shè)計(jì)成用更接近活體大腦的方式來(lái)處理信息。
β細(xì)胞:今年,兩個(gè)不同的小組開創(chuàng)了兩種不同的方法在實(shí)驗(yàn)室中來(lái)生長(zhǎng)酷似β細(xì)胞的細(xì)胞,這給了研究人員前所未有的研究糖尿病的機(jī)會(huì);β細(xì)胞是胰臟中產(chǎn)生胰島素的細(xì)胞。
印度尼西亞的洞穴藝術(shù):研究人員意識(shí)到,印度尼西亞某洞穴中的手模印和動(dòng)物繪畫——曾被認(rèn)為有1萬(wàn)年之久——實(shí)際上其年代在3萬(wàn)5000年至4萬(wàn)年前。這些發(fā)現(xiàn)表明,人類在亞洲制作的象征性藝術(shù)與最早的歐洲洞穴畫家的作品一樣早。
操縱記憶:研究人員用光遺傳學(xué)技術(shù)顯示,他們能在小鼠中操縱特定的記憶;光遺傳學(xué)是一種用光束來(lái)操縱神經(jīng)元活動(dòng)的技術(shù)。刪除現(xiàn)有的記憶并植入虛假的記憶,他們竟然能夠?qū)⒛承∈笥洃浀那榫w內(nèi)容從好轉(zhuǎn)成壞,反之亦可。
方塊衛(wèi)星:盡管這些衛(wèi)星在10多年前就被發(fā)射進(jìn)入太空,如今這些各面面積只有10平方厘米的被稱作方塊衛(wèi)星(CubeSats)的廉價(jià)人造衛(wèi)星在2014年才真正獲得成功。據(jù)研究人員披露,這些曾被認(rèn)為是大學(xué)生的教學(xué)工具的微型衛(wèi)星已經(jīng)開始從事進(jìn)行一些真正的科學(xué)工作了。
擴(kuò)增基因字母:研究人員設(shè)計(jì)制造了一種大腸桿菌,它除了有正常的G、T、C和A等核酸外還含有另外兩種核酸——X 和 Y;G、T、C和A是組成DNA的標(biāo)準(zhǔn)構(gòu)建要素。這種合成細(xì)菌無(wú)法在實(shí)驗(yàn)室外繁殖,但它們可被用來(lái)制造具有“非自然”氨基酸的設(shè)計(jì)蛋白。
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