關(guān) 毅 (本刊特約記者)

我們的任務(wù)已載入史冊(cè)

關(guān) 毅 (本刊特約記者)

飛行10年、距離地球5億多千米、7小時(shí)成功著陸、工作60小時(shí)。作為第一個(gè)在彗星上降落的人類(lèi)探測(cè)器，“菲萊”創(chuàng)造了歷史。正如歐洲航天局局長(zhǎng)讓?zhuān)趴恕ざ酄柕にf(shuō)，這是人類(lèi)文明的一大步，“我們的任務(wù)已載入史冊(cè)”。

著陸器“菲萊”登陸彗星表面（圖片來(lái)源：歐洲航天局）

彗星著陸器“菲萊”帶著遺憾進(jìn)入休眠

歐洲航天局在幾天里經(jīng)歷了大起大落：10年追星的“羅塞塔”探測(cè)器終于飛抵彗星“丘留莫夫－格拉西緬科”，并成功釋放著陸器“菲萊”登陸彗星表面。但僅僅過(guò)了約60個(gè)小時(shí)，“菲萊”就因?yàn)殡娏?wèn)題遺憾地進(jìn)入了休眠狀態(tài)。

歐洲航天局2014年11月15日清晨證實(shí)，“菲萊”由于電力不足已經(jīng)休眠，與地球失去聯(lián)系。“我有點(diǎn)累了，你們收到我的所有數(shù)據(jù)了嗎？我得打個(gè)盹……”在推特上發(fā)布這條消息后不久，“菲萊”便不再“說(shuō)話”了。

所幸，“菲萊”著陸以后獲取的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)都已傳回地球。14日深夜至15日凌晨，“菲萊”與地面控制人員最后一次通信，持續(xù)大約兩小時(shí)。在此期間，它接受指令，旋轉(zhuǎn)35度，將身上較大的太陽(yáng)能電池板朝向陽(yáng)光，并抓緊最后時(shí)間，把所有的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)傳回地球。

“菲萊”就這樣沉睡不醒了嗎？歐洲航天局說(shuō)，除非太陽(yáng)能電池板獲取足夠光照并轉(zhuǎn)化成足夠電力使“菲萊”蘇醒，否則地面控制人員無(wú)法與“菲萊”建立聯(lián)系。

從與母船分離，奔向彗星，到電力耗盡，進(jìn)入夢(mèng)鄉(xiāng)，“菲萊”亮相數(shù)十個(gè)小時(shí)，創(chuàng)造了歷史，牽動(dòng)了人心。

“菲萊”與母船“羅塞塔”分離后，奔向目標(biāo)彗星“丘留莫夫－格拉西緬科”。此時(shí)，距離“菲萊”與“羅塞塔”升空，開(kāi)始追星之旅已過(guò)了十年多，目標(biāo)彗星距離地球5億多千米。

離開(kāi)母船后，“菲萊”從22.5 km外飛向彗星表面。由于“丘留莫夫－格拉西緬科”引力只有地球的十萬(wàn)分之一，“菲萊”花了約7個(gè)小時(shí)才成功著陸。它由此完成人造探測(cè)器的首次彗星登陸。

與其他彗星不同，“丘留莫夫－格拉西緬科”的外形并不像土豆，而是“連體兒”，形似一只橡皮鴨。按計(jì)劃，“菲萊”要落在“橡皮鴨”頭部的一處平坦區(qū)域。為了防止它彈走，科學(xué)家們?yōu)樗O(shè)計(jì)了冰螺栓、“魚(yú)叉”等錨定裝置，還在其頂部安裝了一個(gè)推進(jìn)器，以確保它在降落時(shí)固定在彗星表面。

然而，十年前的設(shè)想并沒(méi)有完全實(shí)現(xiàn)：推進(jìn)器失靈，“魚(yú)叉”在著陸后也沒(méi)有按計(jì)劃射出?！胺迫R”在“橡皮鴨”腦袋上彈跳兩次，最終落在彗星上一處峭壁的陰影之中。

按照設(shè)計(jì)，“菲萊”的主電池只能維持大約60個(gè)小時(shí)。在那之后，“菲萊”必須依靠太陽(yáng)能電池才能繼續(xù)工作。然而，在目前所處位置，“菲萊”不能完全曬著太陽(yáng)，只能看著電力一點(diǎn)點(diǎn)耗盡。

歐洲航天局說(shuō)，盡管“菲萊”處在艱難的環(huán)境下，但它仍然完成了預(yù)定任務(wù)，登陸彗星后啟動(dòng)了攜帶的所有實(shí)驗(yàn)設(shè)備，包括啟動(dòng)一個(gè)鉆探設(shè)備，從距離彗星表面25 cm深處提取樣本?？茖W(xué)家們正在分析“菲萊”傳回的數(shù)據(jù)，以確認(rèn)所有實(shí)驗(yàn)是否已完成。

盡管沒(méi)能在理想的地點(diǎn)登陸并開(kāi)展更深入的取樣分析，“菲萊”仍然創(chuàng)造了歷史。科學(xué)家們認(rèn)為，彗星保存了太陽(yáng)系形成初期的很多信息，有可能是地球上水和生命的來(lái)源，研究彗星有助揭開(kāi)太陽(yáng)系形成甚至地球生命起源的奧秘。

歐航局局長(zhǎng)讓?zhuān)趴恕ざ酄柕ふf(shuō)，這是人類(lèi)文明的一大步，“我們的任務(wù)已載入史冊(cè)”。

科學(xué)家發(fā)現(xiàn)最小有水系外行星同時(shí)擁有罕見(jiàn)晴朗大氣層

天文學(xué)家日前發(fā)現(xiàn)了一顆含有水的最小太陽(yáng)系外行星——這是顆海王星大小的天體，并且更為罕見(jiàn)的是，這顆系外行星同時(shí)擁有非常晴朗的天氣。通常情況下，科學(xué)家研究的其他一些小型系外行星都具有多云的大氣層。

美國(guó)馬里蘭大學(xué)帕克分校天文學(xué)家Jonathan Fraine表示：“這是我們迄今為止發(fā)現(xiàn)的能夠透過(guò)大氣層看清一切的最小的系外行星。”他說(shuō)：“事實(shí)上這種晴朗的天氣條件是非常重要的?！?/p>

Fraine及其同事在最新出版的《自然》雜志上描述了這顆系外行星的大氣情況。這顆編號(hào)為HAT-P-11b的系外行星位于天鵝座中，距地球約38秒差距(約124光年)。

行星的大氣成分蘊(yùn)藏著行星形成與起源的線索。此前人們已成功在一些系外行星大氣中找到水蒸氣，但這些行星都是“塊頭”更大的類(lèi)似木星的氣態(tài)巨行星。

天文學(xué)家已經(jīng)拼湊出一些系外行星的大氣細(xì)節(jié)，并試圖找到一顆與地球具有類(lèi)似大氣條件的類(lèi)地行星。然而迄今為止，系外行星大氣中的云層通常會(huì)阻礙他們的觀測(cè)工作。

天文學(xué)家首次在“系外海王星”中找到水蒸氣(圖片來(lái)源：David A. Aguilar/CfA)

然而HAT-P-11b卻不是這樣。Fraine研究團(tuán)隊(duì)利用美國(guó)國(guó)家航空航天局（NASA）的哈勃空間望遠(yuǎn)鏡和斯皮策空間望遠(yuǎn)鏡，觀測(cè)了隨著這顆系外行星從其母星前掠過(guò)，導(dǎo)致后者光線變暗的過(guò)程以及在這一行星凌日過(guò)程中光譜細(xì)節(jié)的變化。當(dāng)系外行星運(yùn)行到恒星的一側(cè)以及離開(kāi)恒星的另一側(cè)時(shí)，天文學(xué)家能夠短暫地兩次瞥見(jiàn)這顆行星的大氣情況。

在觀察了氫和氧如何吸收特定波長(zhǎng)的恒星光線后，科學(xué)家認(rèn)為這顆系外行星的大氣層中存在著高水平的水蒸氣。除了水蒸氣外，在這顆行星的大氣中，還發(fā)現(xiàn)了大量的氫氣和其他一些未知分子。讓研究人員感到驚訝的是，信號(hào)的強(qiáng)度表明，這顆系外行星的大氣層中竟然沒(méi)有云團(tuán)，從而使得哈勃空間望遠(yuǎn)鏡能夠看得一清二楚。

在HAT-P-11b表面發(fā)現(xiàn)了晴朗天空讓Fraine及其同事驚訝不已。他說(shuō)：“我們真是太幸運(yùn)了?！?/p>

Fraine強(qiáng)調(diào)，在接近這顆系外行星表面的地方可能依然有云層存在。如果飛行員能夠穿越HAT-P-11b的大氣層，他們可能會(huì)看見(jiàn)下面低洼蓬松的云彩，同時(shí)抬頭會(huì)看見(jiàn)清晰的天空。

在系外行星的大氣中發(fā)現(xiàn)水并不讓人感到驚奇。但伊利諾伊州芝加哥大學(xué)系外行星天文學(xué)家Kevin Stevenson指出，一覽無(wú)余的視野也使得天文學(xué)家能夠推斷在行星的內(nèi)部存在多少巖石和水冰。水分所處的位置排除了有關(guān)HAT-P-11b內(nèi)部的幾個(gè)可能的推測(cè)。它指引天文學(xué)家傾向于這樣一個(gè)模型，即這顆系外行星一開(kāi)始擁有一個(gè)由巖石或冰體構(gòu)成的內(nèi)核，并隨著時(shí)間的流逝而逐漸開(kāi)始積聚氫氣。

HAT-P-11b的體積大約是地球的4倍，而質(zhì)量是地球的26倍。它可能有著固態(tài)的核，外面覆蓋著大氣層。不同的是，它距母星較近，運(yùn)行周期只有五天左右，而表面溫度更高達(dá)605 ℃。

研究小組成員之一、帕薩迪納市加州理工學(xué)院Bjoern Benneke很快將利用哈勃空間望遠(yuǎn)鏡探測(cè)其他小型系外行星的大氣。研究人員希望這些系外行星中至少有一些也能夠看得清。

研究人員說(shuō)，在海王星大小的系外行星中發(fā)現(xiàn)晴朗天空是一個(gè)好跡象，這意味著其他小型系外行星也同樣可能有著良好的能見(jiàn)度。最終，借助先進(jìn)的觀測(cè)技術(shù)，天文學(xué)家將研究更小的類(lèi)似地球的巖石行星的大氣成分。

古代人類(lèi)定居青藏高原采用了三步走模式(圖片來(lái)源：Sharada Prasad/Flickr)

研究發(fā)現(xiàn)古代人類(lèi)定居青藏高原的“三步曲”

中國(guó)研究人員主導(dǎo)的一項(xiàng)國(guó)際研究顯示，古代人類(lèi)定居青藏高原采用了三步走模式。這項(xiàng)研究對(duì)理解人類(lèi)如何適應(yīng)青藏高原高寒地區(qū)的極端環(huán)境，及認(rèn)識(shí)主要生活于青藏高原高海拔地區(qū)的藏族的起源具有重要意義。

這項(xiàng)成果于2014年11月20日發(fā)表在美國(guó)《科學(xué)》雜志上。論文共同通信作者、蘭州大學(xué)的董廣輝副教授說(shuō)，他們對(duì)青藏高原53處古代人類(lèi)遺跡的動(dòng)物骨骼、植物遺存及人工制品進(jìn)行了研究，旨在“認(rèn)識(shí)古代人類(lèi)是什么時(shí)間，以什么樣的生計(jì)模式(如：狩獵采集、粟黍農(nóng)業(yè)、麥作農(nóng)業(yè)、游牧等)擴(kuò)散到青藏高原的哪個(gè)(海拔)區(qū)域，是季節(jié)性活動(dòng)還是永久定居？”

研究表明，古代人類(lèi)向青藏高原擴(kuò)散可能分為三步：第一步，距今約2萬(wàn)年至約5200年前，舊石器人群在青藏高原進(jìn)行低強(qiáng)度的季節(jié)性游獵；第二步，距今約5200年前至約3600年前，粟黍農(nóng)業(yè)人群在青藏高原東北海拔2500 m以下河谷地區(qū)大規(guī)模永久定居；第三步，距今約3600年前以后，農(nóng)牧混合經(jīng)濟(jì)人群向高達(dá)4700 m的高海拔地區(qū)進(jìn)行大規(guī)模擴(kuò)張。

研究顯示，大約距今6000年前，黃土高原西部粟黍農(nóng)業(yè)快速發(fā)展，隨后人口迅速增長(zhǎng)，迫使一部分人群沿黃河及其支流河谷向西遷徙至青藏高原東北邊緣地區(qū)，這部分人群以種植粟黍(谷子、糜子)為主，而粟黍的生長(zhǎng)受溫度限制，因此當(dāng)時(shí)人類(lèi)主要定居在海拔2500 m以下地區(qū)。

距今4000年前左右，歐亞大陸東西兩側(cè)文化交流增強(qiáng)，起源西亞地區(qū)的大麥、小麥等農(nóng)作物和家畜羊傳入中國(guó)西北地區(qū)，又促使青藏高原東北緣黃河谷地的人群于3600年前左右向更高海拔擴(kuò)散，其中大麥成為青藏高原高海拔地區(qū)人類(lèi)依賴(lài)的重要食物來(lái)源。

“這項(xiàng)研究厘清了古代人類(lèi)向世界最高海拔地區(qū)擴(kuò)散過(guò)程的時(shí)間框架，對(duì)理解人類(lèi)如何適應(yīng)青藏高原高寒地區(qū)的極端環(huán)境，以及認(rèn)識(shí)主要在青藏高原高海拔地區(qū)生活的藏族的起源具有重要意義?！倍瓘V輝說(shuō)。

參與研究的還有來(lái)自英國(guó)劍橋大學(xué)、美國(guó)匹茲堡大學(xué)、青海省文物考古研究所、中國(guó)社會(huì)科學(xué)院考古研究所、北京大學(xué)、美國(guó)華盛頓大學(xué)的研究人員。

迄今最古老人類(lèi)基因組測(cè)序完成DNA揭示一群神秘現(xiàn)代人曾漫步亞洲

一根來(lái)自西伯利亞的具有4.5萬(wàn)年歷史的股骨產(chǎn)生了迄今為止最古老的現(xiàn)代人基因組序列，從而揭示了一個(gè)可能曾橫跨北亞的神秘族群。來(lái)自這名狩獵采集男性的脫氧核糖核酸(DNA)序列還同時(shí)提供了現(xiàn)代人從非洲向歐洲、亞洲遷徙及其與尼安德特人繁衍的誘人線索。

來(lái)自西伯利亞的具有4.5萬(wàn)年歷史的股骨(圖片來(lái)源：Bence Viola, MPI EVA)

這根股骨是人類(lèi)的左大腿骨，它被送到德國(guó)萊比錫市馬普學(xué)會(huì)進(jìn)化人類(lèi)學(xué)研究所，在這里研究人員對(duì)其進(jìn)行了碳測(cè)年研究。

聯(lián)合主持這項(xiàng)研究的古人類(lèi)學(xué)家Bence Viola表示：“這個(gè)化石相當(dāng)特別，并且有可能非常古老。我們就像中了大獎(jiǎng)一樣?！彼f(shuō)：“它比其他任何已經(jīng)測(cè)年的現(xiàn)代人都要古老?！?/p>

然而好運(yùn)還在繼續(xù)——Viola的同事發(fā)現(xiàn)這根股骨化石仍然有保存完好的DNA，并隨即對(duì)其基因組進(jìn)行了測(cè)定。

研究人員將他們的發(fā)現(xiàn)命名為Ust’-Ishim。碳測(cè)年結(jié)果顯示，該男性生存在距今4.7萬(wàn)年前至4.3萬(wàn)年前，這一年代是迄今另一個(gè)最古老現(xiàn)代人基因組年代的兩倍。

DNA可能是將這根股骨與其他人類(lèi)聯(lián)系在一起的唯一紐帶。Viola說(shuō)：“這個(gè)家伙可謂突然出現(xiàn)——我們無(wú)法將他與任何考古學(xué)遺跡聯(lián)系起來(lái)?！?/p>

Viola推測(cè)，Ust’-Ishim可能來(lái)自于一個(gè)已經(jīng)消亡的人群——他們與5萬(wàn)年前走出非洲的人類(lèi)親緣關(guān)系密切，但隨后卻走向滅絕。

關(guān)于其起源的最有趣線索在于Ust’-Ishim約2%的基因組來(lái)自于尼安德特人。這一比例與潛伏在今天所有非非洲裔人群基因組中的比例接近——這緣于他們的祖先與尼安德特人的古老“約會(huì)”。

Ust’-Ishim可能從相同的繁衍過(guò)程中獲得了體內(nèi)的尼安德特人DNA。之前的研究顯示，這一切發(fā)生在歐洲人與亞洲人的共同祖先離開(kāi)非洲后與尼安德特人在中東相遇的那一刻。

然而迄今為止，這一雜種繁殖的具體時(shí)間尚未搞清——測(cè)年顯示大約在距今8.6萬(wàn)年前至3.7萬(wàn)年前。但Ust’-Ishim基因組中的尼安德特人DNA表明這一時(shí)間段應(yīng)為距今6萬(wàn)年前至5萬(wàn)年前之間。

英國(guó)倫敦自然歷史博物館古人類(lèi)學(xué)家Chris Stringer指出，更為精確地確定尼安德特人與現(xiàn)代人的混合時(shí)間向認(rèn)為現(xiàn)代人在距今10萬(wàn)年前離開(kāi)非洲、并于7.5萬(wàn)年前到達(dá)亞洲的科學(xué)家提出了一個(gè)挑戰(zhàn)。

但英國(guó)牛津大學(xué)古人類(lèi)學(xué)家Michael Petraglia認(rèn)為，Ust’-Ishim的基因組有其特殊之處。他說(shuō)：“我想他是屬于發(fā)生在距今4.5萬(wàn)年前的人口大爆炸的一部分?！?/p>

Petraglia推測(cè)，古DNA和其他化石的發(fā)現(xiàn)將繪制一幅更為精細(xì)的亞洲人群的圖畫(huà)。“這只是在一條西伯利亞河流沉積層中的隨機(jī)發(fā)現(xiàn)。”Stringer說(shuō)，“當(dāng)我們系統(tǒng)地對(duì)那里展開(kāi)研究會(huì)發(fā)現(xiàn)什么呢？”

尼安德特人常作為人類(lèi)進(jìn)化史中間階段的代表性居群的通稱(chēng)，因其化石發(fā)現(xiàn)于德國(guó)尼安德特山洞而得名。尼安德特人是現(xiàn)代歐洲人祖先的近親，從20萬(wàn)年前開(kāi)始，他們統(tǒng)治著整個(gè)歐洲和亞洲西部，但在2.8萬(wàn)年前，這些古人類(lèi)卻消失了。

2009年，尼安德特人基因組圖發(fā)布。2014年2月，根據(jù)考古學(xué)家們公布的一項(xiàng)研究結(jié)果，發(fā)現(xiàn)尼安德特人的DNA序列和現(xiàn)代人類(lèi)的DNA序列非常相似。

魚(yú)化石改寫(xiě)生物性行為史插入式體內(nèi)受精方式竟得而復(fù)失

由于一群“不雅觀”的早已滅絕的盾皮魚(yú)的出現(xiàn)，性的歷史或許不得不改寫(xiě)。對(duì)這些身披鎧甲的生物的一項(xiàng)小心翼翼的研究表明，它們的子孫——也就是人類(lèi)的古老祖先——竟然將盾皮魚(yú)使用的體內(nèi)受精的性行為轉(zhuǎn)化為體外受精，而這一過(guò)程之前被認(rèn)為在進(jìn)化上幾乎是不可能的。

這項(xiàng)研究的主要作者、澳大利亞阿德萊德市弗林德斯大學(xué)古生物學(xué)家John Long表示：“這完全出乎意料?！彼f(shuō)：“生物學(xué)家認(rèn)為不可能存在從體內(nèi)受精向體外受精的逆轉(zhuǎn)，但是我們的研究表明這一切真的發(fā)生了?！?/p>

研究人員在2014年10月19日在線出版的《自然》雜志上報(bào)告了這一研究成果。

回到盾皮魚(yú)之前的系譜圖，那時(shí)我們的祖先是丑陋的無(wú)顎魚(yú)，這些遠(yuǎn)古魚(yú)類(lèi)是通過(guò)體外受精繁殖的，即精子和卵子被排入到水中并結(jié)合。它們的一些遠(yuǎn)親后來(lái)變成了無(wú)顎的七鰓鰻，這種魚(yú)潛伏在今天的海洋中并依然使用這種方式進(jìn)行繁殖。

Long的團(tuán)隊(duì)對(duì)生活在距今3.85億年前的盾皮魚(yú)進(jìn)行了研究，這是一種最古老的有顎動(dòng)物。研究人員在化石中發(fā)現(xiàn)了被他們解釋為多骨的“鰭足”的結(jié)構(gòu)——雄性器官插入雌性體內(nèi)并釋放精子。

研究人員之前曾在《自然》雜志上報(bào)告說(shuō)一種盾皮魚(yú)是已知最早的采用插入式性行為的動(dòng)物。而這篇最新的論文則給出了一個(gè)更早的盾皮魚(yú)種群——反弓類(lèi)（被稱(chēng)為Microbrachius）也使用這種方式進(jìn)行繁殖，從而將這種交配方式的出現(xiàn)時(shí)間至少提前了1000萬(wàn)年。這一發(fā)現(xiàn)具有重要意義，因?yàn)榉垂?lèi)被認(rèn)為是最“基礎(chǔ)”的有顎脊椎動(dòng)物（這意味著它們最接近動(dòng)物系譜圖的根部），從而表明所有盾皮魚(yú)都能夠通過(guò)利用鰭足的體內(nèi)受精方式進(jìn)行繁殖。但這一發(fā)現(xiàn)具有更加深刻的含義。Long表示，最古老的硬骨魚(yú)（在進(jìn)化樹(shù)上位于盾皮魚(yú)之后）并沒(méi)有表現(xiàn)出體內(nèi)受精的證據(jù)。因此作者認(rèn)為，在某一時(shí)刻，早期魚(yú)類(lèi)必定缺失了在盾皮魚(yú)中發(fā)現(xiàn)的體內(nèi)受精的方法，在此之后，它們的一些后代“再次發(fā)明”了具有類(lèi)似功能的器官——從今天鯊魚(yú)和鰩魚(yú)的鰭足到人類(lèi)的陰莖。

Long表示：“我們新的論文表明，在第一批有顎脊椎動(dòng)物進(jìn)化出體內(nèi)受精方式后，這種方式又在進(jìn)化出現(xiàn)代有顎魚(yú)類(lèi)最后共同祖先的地方丟失了?！?/p>

這篇論文還有可能強(qiáng)烈影響正在進(jìn)行的關(guān)于盾皮魚(yú)在進(jìn)化歷史中的地位的討論。

直到幾年前，盾皮魚(yú)還被視為一個(gè)“單源”的種群——包括所有后代的進(jìn)化“死胡同”。然而最近，包括英國(guó)倫敦帝國(guó)理工學(xué)院古脊椎動(dòng)物學(xué)家Martin Brazeau在內(nèi)的研究人員認(rèn)為，基于其顱骨結(jié)構(gòu)，盾皮魚(yú)可能并不是一個(gè)單源種群。這意味著與其說(shuō)人類(lèi)與盾皮魚(yú)共同擁有一個(gè)祖先，不如說(shuō)盾皮魚(yú)本身就是人類(lèi)的祖先。

由于一群“不雅觀”的早已滅絕的盾皮魚(yú)的出現(xiàn)，性的歷史或許不得不改寫(xiě)(圖片來(lái)源：Brian Choo)

小火山噴發(fā)為地球降溫或可解釋過(guò)去15年的全球變暖間斷

一項(xiàng)新研究顯示，小火山噴發(fā)在2000年至2013年間大幅度減緩了全球變暖進(jìn)程。一些被噴發(fā)到大氣層中的微小顆粒（即氣溶膠）將太陽(yáng)光反射回太空，從而使全球平均溫度降低了0.05 ℃～0.12 ℃。隨著溫室氣體大氣濃度的增加，這一冷卻效應(yīng)代表了這一時(shí)期內(nèi)預(yù)期25%～50%的升溫幅度，科學(xué)家認(rèn)為，這一發(fā)現(xiàn)有助于解釋所謂的全球變暖在過(guò)去15年中的間斷。

美國(guó)博爾德市科羅拉多大學(xué)大氣科學(xué)家Brian Toon表示：“這是一篇非常重要的論文?！毖芯咳藛T的這一發(fā)現(xiàn)“有助于我們理解在過(guò)去的十多年中，地球?yàn)楹螞](méi)有像氣候模型預(yù)測(cè)的那樣變暖”。

科學(xué)家早就知道大型火山噴發(fā)造成的冷卻效應(yīng)——這些地質(zhì)活動(dòng)會(huì)將大量光散射氣溶膠噴發(fā)到平流層中。例如，菲律賓的皮納圖博火山在1991年6月噴發(fā)后的幾個(gè)月里，使地球的溫度冷卻了十分之幾攝氏度。

從2000年開(kāi)始，小火山噴發(fā)已經(jīng)減緩了溫室氣體排放造成的全球變暖過(guò)程(圖片來(lái)源：NASA)

但劍橋市麻省理工學(xué)院大氣科學(xué)家David Ridley指出，科學(xué)界對(duì)于小火山噴發(fā)的冷卻效應(yīng)一直存在巨大爭(zhēng)論。這是因?yàn)榭茖W(xué)家曾假設(shè)小火山噴發(fā)的大部分氣溶膠并不能越過(guò)對(duì)流層，而所有的天氣過(guò)程均發(fā)生在那里，并且這里的自然過(guò)程能夠迅速清理大氣中的微粒。

Ridley說(shuō)，正是基于此，科學(xué)家一般都會(huì)忽略高度低于15 km的衛(wèi)星數(shù)據(jù)。他強(qiáng)調(diào)，這是因?yàn)檫@些層位中的個(gè)別液滴或冰粒會(huì)使計(jì)數(shù)器產(chǎn)生混淆。

在熱帶地區(qū)，平流層與對(duì)流層的邊界大約在15 km的高度。但Ridley指出，在溫帶和極地地區(qū)，這一邊界大約只有10 km的高度。這便在較低平流層中留下了一個(gè)5 km厚的缺口——具有冷卻氣候作用的氣溶膠會(huì)存在于此，卻并不會(huì)出現(xiàn)在衛(wèi)星數(shù)據(jù)中。

因此，Ridley及其同事從其他渠道搜集了數(shù)據(jù)。其中一些來(lái)自位于北半球的用于探測(cè)大氣的4個(gè)地基激光站點(diǎn)。通過(guò)測(cè)量激光被反射回地球的數(shù)量，研究人員能夠估算不同高度的氣溶膠濃度。由高空氣球和衛(wèi)星采集的數(shù)據(jù)則有助于對(duì)激光測(cè)量結(jié)果進(jìn)行反復(fù)核對(duì)。同時(shí)，一個(gè)測(cè)量到達(dá)地面的光線總量的全球傳感器網(wǎng)絡(luò)，使得科學(xué)家能夠了解在不同的高度有多少輻射被大氣氣溶膠反射回太空。

最終，研究小組的分析表明，較低的平流層實(shí)際上包含了大量未被計(jì)算在內(nèi)的來(lái)自小火山噴發(fā)的氣溶膠。采自日本筑波附近一處站點(diǎn)的數(shù)據(jù)顯示，大約1/3的平流層氣溶膠——大部分來(lái)自于小火山噴發(fā)——位于15 km以下；而俄羅斯托木斯克附近的一處站點(diǎn)則發(fā)現(xiàn)，平均而言，大約一半的平流層氣溶膠位于15 km的下方。

研究人員將在即將出版的《地球物理學(xué)研究快報(bào)》上報(bào)告這一研究成果。Ridley說(shuō)，在這些較低的平流層中，氣溶膠濃度會(huì)在火山噴發(fā)后升高，之后再減少。

新澤西州新布倫瑞克市羅格斯大學(xué)氣候科學(xué)家Alan Robock表示：“他們的發(fā)現(xiàn)很有意義，進(jìn)行量化是非常重要的?！彼f(shuō)，科學(xué)家只有更好地確定氣候的自然影響，他們才能更好地理解人類(lèi)活動(dòng)造成的影響。

Toon指出，然而這種小火山噴發(fā)造成的冷卻效應(yīng)并不能完全解釋自20世紀(jì)90年代末期以來(lái)地球平均氣溫升高出現(xiàn)的延遲現(xiàn)象?？茖W(xué)家越來(lái)越相信，其余大部分丟失的熱量進(jìn)入了深海水域?？茖W(xué)家懷疑這種冷卻效應(yīng)的另一個(gè)來(lái)源是源自東亞地區(qū)的工業(yè)氣溶膠。

無(wú)論如何，Robock認(rèn)為，科學(xué)家應(yīng)該開(kāi)發(fā)出一系列用于測(cè)量平流層氣溶膠的新的傳感器或分析技術(shù)。其中的一些設(shè)備可以是天基的，或是安裝在高空氣球上。Robock強(qiáng)調(diào)，后一種類(lèi)型的傳感器能夠直接測(cè)量氣溶膠的粒度分布情況，這將有助于研究人員更好地模擬它們所產(chǎn)生的氣候效應(yīng)。

干細(xì)胞治療嚴(yán)重眼疾兩年無(wú)虞為源自干細(xì)胞的眼細(xì)胞移植鋪平道路

根據(jù)一份最新的健康狀況報(bào)告，作為第一批人類(lèi)胚胎干細(xì)胞（hESC）移植的接受者，18位嚴(yán)重眼疾成人患者在手術(shù)后平均將近兩年的時(shí)間里并沒(méi)有出現(xiàn)明顯并發(fā)癥。視力測(cè)試同時(shí)表明，其中超過(guò)半數(shù)患者的視力得到了改善，但也有研究人員對(duì)這些結(jié)果提出了警告。盡管如此，這一結(jié)果為源自干細(xì)胞的眼細(xì)胞（被稱(chēng)為光感受器）的移植鋪平了道路，如果一切按計(jì)劃進(jìn)行，后者能夠戲劇性地提高眼病患者的視力。

在患有嚴(yán)重眼疾的患者眼中，移植自胚胎干細(xì)胞的眼細(xì)胞似乎是安全的，并產(chǎn)生了更大和更多的色素沉著(圖片來(lái)源：S. D. Schwartz等，《柳葉刀》)

包括老年性黃斑變性以及折磨年輕人的遺傳病斯塔加特黃斑變性在內(nèi)的眼病被認(rèn)為是最適合干細(xì)胞治療的疾病，這是因?yàn)檠劬κ且粋€(gè)免疫“特區(qū)”，從而意味著與其他部位的移植物相比，眼睛移植細(xì)胞不會(huì)被視為一個(gè)外來(lái)物而遭到排斥。(盡管如此，在這些試驗(yàn)中，志愿者依然接受了12周的免疫抑制劑治療。)

理論上講，這種療法能夠?qū)⒈粴牡募?xì)胞重新注入眼睛，從而幫助病人恢復(fù)失去的視力。但美國(guó)馬里蘭州巴爾的摩市約翰斯·霍普金斯大學(xué)干細(xì)胞與眼再生醫(yī)學(xué)中心聯(lián)合主任Hendrik Scholl表示，這里也存在許多障礙：其中，需要在培養(yǎng)皿中生成足夠多的細(xì)胞并確保它們能夠與眼球進(jìn)行“機(jī)械地連接”；同時(shí)，人們對(duì)于所有的hESC研究都存在安全性質(zhì)疑，包括擔(dān)心胚胎干細(xì)胞的增殖會(huì)失去控制。

這項(xiàng)最新的研究是同一研究團(tuán)隊(duì)在2012年早些時(shí)候進(jìn)行的工作的后續(xù)成果。當(dāng)時(shí)，馬薩諸塞州馬爾堡先進(jìn)細(xì)胞技術(shù)公司首席科學(xué)家Robert Lanza及其同事發(fā)表了利用hESC進(jìn)行臨床試驗(yàn)的首例結(jié)果。他們報(bào)告說(shuō)，移植細(xì)胞對(duì)于最早接受治療的兩個(gè)盲人并沒(méi)有產(chǎn)生任何不良影響。

如今，Lanza和洛杉磯市加州大學(xué)朱爾斯·施泰因眼研究所視網(wǎng)膜部門(mén)主任Steven Schwartz及同事，在兩類(lèi)不同的眼病中分享了早期研究中的更多細(xì)節(jié)。研究人員報(bào)告了他們對(duì)于9名老年性黃斑變性患者以及9名斯塔加特黃斑變性患者的治療結(jié)果。這些志愿者的年齡介于20～88歲，他們?cè)谄湟暰W(wǎng)膜下接受了一類(lèi)特殊眼細(xì)胞——在實(shí)驗(yàn)室培養(yǎng)的源自hESC的視網(wǎng)膜色素上皮(RPE)細(xì)胞——的注射。

RPE細(xì)胞對(duì)于最初的hESC安全性研究具有一個(gè)最大的優(yōu)勢(shì)——由于它們能夠被染色，因此很容易被追蹤。這些細(xì)胞也相對(duì)容易在實(shí)驗(yàn)室里生長(zhǎng)、操縱和控制。然而不利的一面是，這些眼病患者之所以喪失視力很大一部分原因在于他們?nèi)鄙僖环N不同類(lèi)型的眼細(xì)胞——在視網(wǎng)膜中能夠感受光線的光感受器。

不過(guò)，目前的試驗(yàn)結(jié)果帶來(lái)了希望。在進(jìn)行外科手術(shù)之后，18位眼病患者中有13人增加了他們的色素沉著，這意味著移植的細(xì)胞正在完成它們的使命。作者同時(shí)報(bào)告稱(chēng)，有10人說(shuō)他們的視力也有所改善，Lanza表示這是一個(gè)意料之外的結(jié)果。他說(shuō)：“在最好的情況下，我們可以認(rèn)為有希望防止這些病人的視覺(jué)喪失。”因?yàn)镽PE細(xì)胞已知能夠幫助維持已有的光感受器。

Lanza說(shuō)：“我們從未奢望這樣戲劇性的改善?！彼茰y(cè)移植細(xì)胞實(shí)際上可能恢復(fù)了“休眠”的光感受器的功能。

研究人員在最新出版的英國(guó)《柳葉刀》雜志上報(bào)告了這一研究成果。

然而，研究人員指出，這種視覺(jué)的改善并沒(méi)有與額外的色素沉著相對(duì)應(yīng)，同時(shí)Lanza表示，出于倫理原因，這項(xiàng)研究并沒(méi)有使用接受外科手術(shù)而未移植細(xì)胞的對(duì)照組。

(2014年11月25日收稿)

(編輯：段艷芳)

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GUAN Yi

10.3969/j.issn.0253-9608.2014.06.011