關(guān)毅 (本刊特約記者)

無(wú)數(shù)個(gè)“一小步”

關(guān)毅 (本刊特約記者)

被譽(yù)為地球“大表哥”的“開(kāi)普勒-452b”行星走到了各路媒體的聚光燈下。美國(guó)航天局將其找到這顆疑似與地球最相似的太陽(yáng)系外行星稱為又一個(gè)“里程碑式的發(fā)現(xiàn)”。但不少人認(rèn)為這種“大新聞”實(shí)在不算新鮮。在過(guò)去幾年，人類已經(jīng)發(fā)現(xiàn)不少地球“親戚”。對(duì)此美航天局埃姆斯研究中心的開(kāi)普勒數(shù)據(jù)分析主管喬恩?詹金斯表示，如未來(lái)能確認(rèn)這種發(fā)現(xiàn)，那將是“人類的第一步”。太空探索，道路漫長(zhǎng)，需要無(wú)數(shù)個(gè)“一小步”：比如阿姆斯特朗在月球上的一小步，例如探測(cè)車登上火星的一小步，又如“新視野”號(hào)探測(cè)器對(duì)冥王星的匆匆一瞥，以及今天確認(rèn)1 400光年之外的一個(gè)亮點(diǎn)為系外行星……“你我永遠(yuǎn)無(wú)法前往，但是我們孩子的孩子的孩子，總有希望抵達(dá)那里?！?/p>

埃博拉疫苗為接種者提供100%保護(hù)有望最終結(jié)束西非疫情

在幾內(nèi)亞進(jìn)行的一項(xiàng)不同尋常的臨床試驗(yàn)第一次顯示，一種埃博拉疫苗可以保護(hù)人體免遭這種致命病毒的侵害。2015年7月31日在線發(fā)表于英國(guó)《柳葉刀》雜志上的這項(xiàng)研究表明，注射這種由默克公司生產(chǎn)的疫苗能夠在10天后對(duì)埃博拉病毒接觸者提供100%的保護(hù)?？茖W(xué)家認(rèn)為，這種疫苗將有助于最終結(jié)束在西非暴發(fā)的埃博拉疫情，該疫情已經(jīng)持續(xù)了18個(gè)月之久。

并未參與該項(xiàng)研究的美國(guó)明尼蘇達(dá)州雙子城傳染病研究與政策中心主任Michael Osterholm表示：“這將是載入史冊(cè)的一項(xiàng)公共衛(wèi)生成就?！彼f(shuō)：“我們將在公共衛(wèi)生學(xué)校教授這一課?！?/p>

同樣并未參與該項(xiàng)研究的英國(guó)牛津大學(xué)疫苗研究人員Adrian Hill表示：“這是一個(gè)極好的結(jié)果，并且完美地闡釋了疫苗如何能被快速地研發(fā)出來(lái)，從而在一次疫情暴發(fā)中用于控制疾病?！?/p>

該疫苗最初由加拿大公共衛(wèi)生局的研究人員開(kāi)發(fā)出來(lái)，包含有能夠在牲畜而非人類中導(dǎo)致疾病的水皰性口炎病毒(VSV)，該病毒能夠與埃博拉病毒表面蛋白綁定在一起。這是目前正在埃博拉疫情暴發(fā)國(guó)家進(jìn)行測(cè)試的兩種疫苗中的一種，另一種疫苗由葛蘭素史克公司生產(chǎn)。

默克公司的疫苗研究由瑞士日內(nèi)瓦世界衛(wèi)生組織(WHO)的Ana Maria Henao-Restrepo負(fù)責(zé)，并聯(lián)合了來(lái)自?shī)W斯陸挪威公共衛(wèi)生研究所、幾內(nèi)亞衛(wèi)生部的同事以及其他研究人員。

有關(guān)疫苗測(cè)試的決定最早在2014年10月作出，但直到2015年3月才開(kāi)始真正起步。當(dāng)時(shí)的埃博拉病人數(shù)量已經(jīng)在逐漸減少，并且他們分散在幾內(nèi)亞的一大片區(qū)域中。為了在一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)的隨機(jī)對(duì)照試驗(yàn)中顯示療效，研究人員不得不招募更多的受試者，而這顯然是不可行的。

最終，研究人員選擇了一種被稱為“包圍接種”的方案——曾在20世紀(jì)70年代用于清除天花，即為埃博拉患者家人、鄰居、朋友等接觸者接種疫苗，在患者周圍形成“保護(hù)圈”，保護(hù)接觸對(duì)象并阻斷病毒進(jìn)一步傳播。

試驗(yàn)中，接觸圈內(nèi)的對(duì)象被隨機(jī)分為兩組，一組立即接種疫苗，一組延遲3周后接種。目前初步結(jié)果顯示，2 014名立即接種者在接種10天后沒(méi)有人感染埃博拉病毒，2 380名延緩接種者中，16人感染埃博拉病毒。

在WHO、幾內(nèi)亞衛(wèi)生部等機(jī)構(gòu)資助或支持下，該試驗(yàn)于2015年3月下旬起在幾內(nèi)亞受疫情影響的社區(qū)內(nèi)實(shí)施。對(duì)試驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行評(píng)估的國(guó)際獨(dú)立專家組“數(shù)據(jù)與安全監(jiān)測(cè)委員會(huì)”建議，繼續(xù)進(jìn)行的試驗(yàn)應(yīng)停止隨機(jī)接種并立即接種所有接觸者，接種對(duì)象擴(kuò)大為13～17歲的青少年接觸者，甚至涵蓋兒童接觸對(duì)象。

Osterholm指出，“包圍接種”的想法之前從未在正式疫苗研究中被使用過(guò)，“這絕對(duì)是非常具有創(chuàng)造性的”。

世界衛(wèi)生組織助理總干事瑪麗-波勒?基尼說(shuō)：“對(duì)幾內(nèi)亞這個(gè)受埃博拉疫情影響最嚴(yán)重的國(guó)家來(lái)說(shuō)，今天的結(jié)果具有十分積極的意義。如果疫苗能獲得監(jiān)管機(jī)構(gòu)許可并投入生產(chǎn)，未來(lái)埃博拉疫情暴發(fā)后人們可獲得有效保護(hù)。”

世衛(wèi)組織總干事陳馮富珍7月31日表示：“這項(xiàng)初步結(jié)果富有前景并令人興奮，如果疫苗被證實(shí)有效，將是應(yīng)對(duì)目前和今后埃博拉疫情中的規(guī)則‘改變者’?！?/p>

但WHO警告說(shuō)，埃博拉疫情很容易突然發(fā)作。例如，5月的一周曾只有12名病例，但隨著病毒的反彈，在7月的每周都有30多名病例。

硫化氫創(chuàng)高溫超導(dǎo)新紀(jì)錄研究人員正在嘗試復(fù)制并理解這一里程碑式成果

硫化氫因臭雞蛋氣味而人盡皆知，但這種化合物卻在一個(gè)創(chuàng)紀(jì)錄的高溫下——203 K(-70 ℃)——擁有導(dǎo)電零電阻?？茖W(xué)家于2015年8月17日在《自然》雜志上報(bào)告了這一研究成果。

這項(xiàng)研究的第一個(gè)結(jié)果發(fā)表在2014年12月的arXiv預(yù)印本服務(wù)器上——它被認(rèn)為是朝著發(fā)現(xiàn)一種室溫超導(dǎo)體邁出的歷史性一步，后續(xù)成果于2015年6月問(wèn)世。它們已經(jīng)在超導(dǎo)研究領(lǐng)域激起了一波興奮的浪潮。

一種在室溫下工作的超導(dǎo)體將使日常發(fā)電和傳輸變得更為高效，同時(shí)可以大幅提升當(dāng)前對(duì)于超導(dǎo)體的使用，例如用于醫(yī)學(xué)成像儀器的巨大磁體。

在《自然》雜志網(wǎng)站同時(shí)發(fā)表的一篇新聞與觀點(diǎn)文章中，美國(guó)華盛頓哥倫比亞特區(qū)海軍研究實(shí)驗(yàn)室Igor Mazin將這項(xiàng)關(guān)于硫化氫的發(fā)現(xiàn)描述為“超導(dǎo)體的圣杯”。達(dá)拉斯市得克薩斯大學(xué)物理學(xué)家Fan Zhang對(duì)此表示贊同，認(rèn)為這一發(fā)現(xiàn)是“歷史性的”并且其影響將“極為深遠(yuǎn)”。

這項(xiàng)研究由德國(guó)美因茨市馬普學(xué)會(huì)化學(xué)研究所Mikhail Eremets、Alexander Drozdov和同事共同完成。

研究人員發(fā)現(xiàn)，當(dāng)他們將硫化氫樣品置于極高的壓力下——約150萬(wàn)個(gè)大氣壓(150 GPa)，并冷卻至203 K以下，這些樣品便會(huì)顯示出超導(dǎo)電性的經(jīng)典標(biāo)志：零電阻和一個(gè)被稱為邁斯納效應(yīng)的現(xiàn)象。當(dāng)一個(gè)超導(dǎo)材料被放置在一個(gè)外部磁場(chǎng)中同時(shí)材料內(nèi)部并沒(méi)有磁場(chǎng)便發(fā)生了邁斯納效應(yīng)，這一點(diǎn)與普通材料不同。

奧地利格拉茨技術(shù)大學(xué)Christoph Heil表示，其他科學(xué)家對(duì)這一發(fā)現(xiàn)極為感興趣，因?yàn)樗](méi)有使用一些特殊材料便實(shí)現(xiàn)了這一壯舉。這些特殊材料包括含有銅的化合物，名為銅氧化物，迄今為止它保持著最高超導(dǎo)溫度的紀(jì)錄——常壓下133 K(-140 ℃)、高壓下164 K(-109 ℃)。Heil說(shuō)，加壓的硫化氫似乎是一個(gè)“傳統(tǒng)”的超導(dǎo)體，即在材料晶格中的振動(dòng)驅(qū)動(dòng)電子形成“庫(kù)珀對(duì)”，從而能夠在晶體中移動(dòng)而沒(méi)有遭遇電阻。

在2015年4月的一份計(jì)算報(bào)告中，法國(guó)巴黎第六大學(xué)Matteo Calandra及其同事發(fā)現(xiàn)，美因茨的硫化氫研究成果能夠用一個(gè)基于晶格振動(dòng)的低溫超導(dǎo)性傳統(tǒng)理論的修改版本加以解釋。這不免讓人感到驚訝，因?yàn)榭茖W(xué)家曾推斷，超過(guò)幾十開(kāi)氏度溫度下的超導(dǎo)性需要一些并不具有傳統(tǒng)超導(dǎo)性的特殊材料。

然而對(duì)于其他人而言，這樣的理論分析是多余的，直到由Eremets和同事取得的這一成果被其他獨(dú)立研究團(tuán)隊(duì)的試驗(yàn)所證實(shí)。一些科學(xué)家已經(jīng)在朝著這一目標(biāo)努力，包括日本大阪大學(xué)的Katsuya Shimizu及同事，他們已經(jīng)觀察到加壓后硫化氫的電阻消失，但還沒(méi)有發(fā)現(xiàn)邁斯納效應(yīng)。與此同時(shí)，有4個(gè)研究團(tuán)隊(duì)——3個(gè)來(lái)自中國(guó)1個(gè)來(lái)自美國(guó)——表示他們已經(jīng)證實(shí)了電或磁效應(yīng)。

如果Eremets及其同事是對(duì)的，那么其他氫化物或許也將成為高溫超導(dǎo)的優(yōu)質(zhì)候選者。例如，已經(jīng)有研究人員在arXiv預(yù)印本服務(wù)器上發(fā)表理論文章，提出取代了硫的由鉑、鉀、硒或碲與兩個(gè)氫原子構(gòu)成的化合物。

超導(dǎo)是指導(dǎo)電材料在溫度接近絕對(duì)零度的時(shí)候，物體分子熱運(yùn)動(dòng)下材料的電阻趨近于0的性質(zhì)。超導(dǎo)體是指能進(jìn)行超導(dǎo)傳輸?shù)膶?dǎo)電材料。零電阻和抗磁性是超導(dǎo)體的兩個(gè)重要特性。使超導(dǎo)體電阻為零的溫度，叫超導(dǎo)臨界溫度。

第一朵花或水中盛開(kāi)科學(xué)家認(rèn)為一種1.25億年前水生植物代表被子植物開(kāi)端

在查爾斯?達(dá)爾文描述的所有地球生命中，讓他永遠(yuǎn)感到困惑的便是開(kāi)花植物，并將其爆發(fā)性演化稱為一個(gè)“難解之謎”。如今，對(duì)化石標(biāo)本進(jìn)行的一項(xiàng)新分析有望闡明這些所謂的被子植物到底是從哪里起家的。這個(gè)令人驚訝的答案便是淡水。

植物學(xué)家長(zhǎng)期以來(lái)一直認(rèn)為被子植物——大約在距今1.6億年前開(kāi)始統(tǒng)治陸地景觀——出現(xiàn)于旱地，而且是由當(dāng)時(shí)存在的陸生植物進(jìn)化而來(lái)的。支持這一假說(shuō)的是1999年發(fā)現(xiàn)的名為互葉梅屬的且位于被子植物系譜圖基部的一種小型陸生灌木。

美國(guó)耶魯大學(xué)進(jìn)化生物學(xué)家Michael Donoghue表示：“大家的共識(shí)是開(kāi)花植物起源于陸地，隨后向水中遷徙。”

然而布盧明頓市印第安納大學(xué)古植物學(xué)家David Dilcher卻對(duì)上述共識(shí)產(chǎn)生了懷疑。

在對(duì)名為Montsechia vidalii的一種古植物的1 000多塊化石進(jìn)行了緊張的分析后，Dilcher和一個(gè)研究團(tuán)隊(duì)斷定，這種1.25億年前的水生植物是狐尾草(一種現(xiàn)代被子植物)的近親。這種化石與狐尾草之間的聯(lián)系以及來(lái)自其他古代水生植物的證據(jù)表明早期——也許就是其開(kāi)端——被子植物曾在淡水湖泊與池塘中茁壯成長(zhǎng)。

研究人員在2015年8月17日出版的美國(guó)《國(guó)家科學(xué)院院刊》上報(bào)告了這一研究成果。

自從150年前在西班牙的巖石礦床中被發(fā)現(xiàn)以來(lái)，植物學(xué)家在最終把Montsechia vidalii確定為一種開(kāi)花植物之前，曾將其分類為一種馬尾草、一種針葉樹(shù)、一種熱帶常青樹(shù)以及一種地錢。

為了更好地了解這些化石，Dilcher與同事用6年的時(shí)間煞費(fèi)苦心地溶解了包裹在Montsechia vidalii周圍的石灰?guī)r，從而揭示其復(fù)雜的內(nèi)部結(jié)構(gòu)。

古植物Montsechia vidalii化石(圖片來(lái)源：David Dilcher)

Dilcher指出，這一化石物種與現(xiàn)今的狐尾草似乎擁有許多類似的特征。例如，分析表明它們都是在水下授粉。一旦被釋放，它們的花粉便會(huì)下沉并生長(zhǎng)出一些管子，其中一根最終會(huì)連接到雌株結(jié)種子結(jié)構(gòu)的一個(gè)孔洞中，而該結(jié)構(gòu)恰好是發(fā)生授精和種子及果實(shí)形成的地方。

Dilcher表示，Montsechia vidalii與狐尾草的這種親緣關(guān)系非常有趣，因?yàn)樵?0世紀(jì)90年代，后者被廣泛認(rèn)為處于開(kāi)花植物系譜圖的基部。后來(lái)，分子研究讓它與睡蓮——被子植物根基的另一競(jìng)爭(zhēng)者——向互葉梅屬放棄了它們的頭銜。Dilcher認(rèn)為，是時(shí)候使用新的形態(tài)學(xué)和分子數(shù)據(jù)重新對(duì)關(guān)于互葉梅屬的假設(shè)進(jìn)行評(píng)估了。

基于對(duì)Montsechia vidalii的分析，Dilcher想知道被子植物是否最早出現(xiàn)在淡水中。

有兩件事尤其促使他這樣想。Dilcher指出，如果與Montsechia vidalii的緊密聯(lián)系確實(shí)存在，則狐尾草要比之前的預(yù)想古老1 000萬(wàn)年，從而將其置于同被子植物起源的年代更近的時(shí)間段中。此外，其他古代水生被子植物也像Montsechia vidalii一樣獨(dú)立出現(xiàn)。例如睡蓮最早在距今1.25億年前出現(xiàn)在葡萄牙。并且就像Dilcher及其同事在1998年描述的那樣，另一種“最早的花”的競(jìng)爭(zhēng)者——同樣是一種水生被子植物——于1.25億年前出現(xiàn)在中國(guó)。

并未參與該項(xiàng)研究的蓋恩斯維爾市佛羅里達(dá)大學(xué)植物生物學(xué)家Pamela Soltis表示，Dilcher最近的工作“表明水生被子植物在同一時(shí)間出現(xiàn)在地球的不同地區(qū)，并且在被子植物進(jìn)化的早期適應(yīng)了淡水環(huán)境”。

Soltis對(duì)被子植物起源于淡水表示了懷疑，但她說(shuō)自己更愿意保持開(kāi)放的心態(tài)。她說(shuō)，找到更多水生開(kāi)花植物化石并將這些化石置于系譜圖中“將告訴我們第一批被子植物到底是水生還是陸生的”。

被子植物又名綠色開(kāi)花植物，在分類學(xué)上常稱為被子植物門。它們是植物界最高級(jí)的一類，是地球上最完善、適應(yīng)能力最強(qiáng)、出現(xiàn)最晚的植物，自新生代以來(lái)，它們?cè)诘厍蛏险贾^對(duì)優(yōu)勢(shì)?，F(xiàn)知被子植物共1萬(wàn)多屬，20多萬(wàn)種，占植物界的一半。被子植物能有如此眾多的種類，有極其廣泛的適應(yīng)性，這和它的結(jié)構(gòu)復(fù)雜化、完善化分不開(kāi)的，特別是繁殖器官的結(jié)構(gòu)和生殖過(guò)程的特點(diǎn)，提供了它適應(yīng)、抵御各種環(huán)境的內(nèi)在條件，使它在生存競(jìng)爭(zhēng)、自然選擇的矛盾斗爭(zhēng)過(guò)程中，不斷產(chǎn)生新的變異、新的物種。

揮別冥王星 飛赴柯伊伯帶美宇航局敲定“新視野”號(hào)新目標(biāo)

就在2019年新年的那一天，美國(guó)宇航局(NASA)的“新視野”號(hào)探測(cè)器將“俯沖轟炸”一顆名為2014 MU69的冰凍天體。繼冥王星之后，它將成為這架探測(cè)器拜訪的第二顆天體。

NASA于2015年8月28日向外界公布了它的選擇。比較實(shí)際的考慮支配了最終的決定：2014 MU69在其他的候選天體中脫穎而出，這是因?yàn)椤靶乱曇啊碧?hào)探測(cè)器到達(dá)那里所需的燃料最少。

“新視野”號(hào)的控制人員將在2015年10月的晚些時(shí)候點(diǎn)燃探測(cè)器的引擎，從而將其送上飛往2014 MU69的旅途。此次的軌道調(diào)整將用光“新視野”號(hào)探測(cè)器所剩35 kg燃料中的12 kg。

當(dāng)“新視野”號(hào)探測(cè)器抵達(dá)2014 MU69后，它將在距離小行星表面不超過(guò)12 000 km的軌道上飛行。這一高度大概與其在7月14日歷史性地飛越冥王星時(shí)的高度相似。

項(xiàng)目組成員之一、科羅拉多州博爾德市西南研究所行星科學(xué)家John Spencer表示：“我們想與目標(biāo)更近一些，但我們不知道能不能做到。”探測(cè)器距離天體表面的高度取決于任務(wù)控制團(tuán)隊(duì)能夠多快地旋轉(zhuǎn)照相機(jī)進(jìn)行拍攝，同時(shí)避免生成模糊的圖像。

項(xiàng)目科學(xué)家是在利用哈勃空間望遠(yuǎn)鏡為“新視野”號(hào)探測(cè)器搜索冥王星之后的可能目的地時(shí)發(fā)現(xiàn)2014 MU69的。這顆天體屬于柯伊伯帶(KBOs，在海王星之外圍繞太陽(yáng)運(yùn)行的冰凍天體)的一批“冷經(jīng)典”天體。

冷經(jīng)典KBOs被認(rèn)為是來(lái)自太陽(yáng)系早期原始物質(zhì)的剩余物。與在一個(gè)被“野蠻”拉伸了的軌道上搖擺的冥王星不同，它們的軌跡似乎因?yàn)樘?yáng)系外圍的巨行星的存在而相對(duì)平靜。

迄今為止，人們對(duì)于2014 MU69幾乎一無(wú)所知，除了它的大小——直徑約為45 km。

Spencer表示，在與2014 MU69相遇的前后，“新視野”號(hào)探測(cè)器將能夠從遠(yuǎn)處拍攝約12顆KBOs其他天體的圖像。這并不足以讓科學(xué)家看清這些天體表面的細(xì)節(jié)，卻能夠讓研究人員發(fā)現(xiàn)這里是否存在任何雙星KBOs，即兩顆天體圍繞一個(gè)共同的重心運(yùn)轉(zhuǎn)，就像冥王星及其最大衛(wèi)星卡戎那樣。同時(shí)這些圖像還能夠幫助科學(xué)家對(duì)KBOs的一般亮度展開(kāi)一次普查。

除了2014 MU69，與“新視野”號(hào)探測(cè)器最近的KBOs天體的距離約為1 500萬(wàn)km，這相當(dāng)于日地距離的1/10。

“這是一個(gè)很大的距離?！盨pencer說(shuō)，“但即便是用探測(cè)器上裝載的小型望遠(yuǎn)鏡，我們也能夠獲得比哈勃空間望遠(yuǎn)鏡具有更高分辨率的圖像?！?/p>

“新視野”號(hào)探測(cè)器于2006年1月17日發(fā)射升空，主要目的是對(duì)冥王星、冥衛(wèi)一等柯伊伯帶天體進(jìn)行考察。該探測(cè)器將成為人類有史以來(lái)最快速的人造飛行物體，它飛越月亮繞地球軌道不到9 h，到達(dá)木星引力區(qū)只用了13個(gè)月?！靶乱曇啊碧?hào)探測(cè)器現(xiàn)在正以每小時(shí)約3.1萬(wàn)英里(4.99萬(wàn)km)的速度前進(jìn)。它于美國(guó)東部時(shí)間2015年7月14日近距離飛過(guò)冥王星，成為首個(gè)探測(cè)這顆遙遠(yuǎn)矮行星的人類探測(cè)器。

“新視野”號(hào)探測(cè)器(圖片來(lái)源：NASA/JHUAPL/SwRI/Alex Parker)

美宇航局宣布發(fā)現(xiàn)迄今最像地球的系外行星

美國(guó)航天局于2015年7月23日在音頻新聞發(fā)布會(huì)上宣布，天文學(xué)家通過(guò)開(kāi)普勒太空望遠(yuǎn)鏡確認(rèn)在宜居帶發(fā)現(xiàn)第一顆與地球大小相似、圍繞類似太陽(yáng)的恒星運(yùn)行的太陽(yáng)系外行星。

開(kāi)普勒-452b(圖片來(lái)源：SETI Institute/Danielle Futselaar)

這顆被命名為開(kāi)普勒-452b的行星比地球大60%，公轉(zhuǎn)周期為385天，只比地球公轉(zhuǎn)周期長(zhǎng)5%。其繞轉(zhuǎn)的恒星也與太陽(yáng)相似，“年齡”為60億歲，比太陽(yáng)大15億年，它與太陽(yáng)的溫度類似，質(zhì)量比太陽(yáng)大4%，直徑比太陽(yáng)大10%，比太陽(yáng)明亮20%。

新發(fā)現(xiàn)的開(kāi)普勒-452b在距離地球1 400光年的天鵝座，位于宜居帶中。宜居帶溫度條件適宜，理論上其表面可能有適宜生命存在的液態(tài)水。盡管目前尚不能確認(rèn)開(kāi)普勒-452b是否為固態(tài)行星，也不能確認(rèn)其是否有水或者空氣，但這顆行星無(wú)疑是與地球最相近的一顆系外行星。

在當(dāng)天公布的開(kāi)普勒太空望遠(yuǎn)鏡的新發(fā)現(xiàn)中，共包括12顆在宜居帶圍繞各自恒星運(yùn)行、直徑介于地球直徑1～2倍之間的系外行星。其中，第一個(gè)被確定存在的是開(kāi)普勒-452b。在這些行星繞轉(zhuǎn)的恒星中，有9顆與太陽(yáng)的大小和溫度相近。

美國(guó)航天局當(dāng)天在聲明中說(shuō)，這12顆宜居帶小行星的發(fā)現(xiàn)，是人類在尋找“另一地球”道路上里程碑式的事件。

開(kāi)普勒太空望遠(yuǎn)鏡發(fā)現(xiàn)的與地球體積近似、位于宜居帶中的行星并不只有開(kāi)普勒-452b。2014年，天文學(xué)家曾借助開(kāi)普勒望遠(yuǎn)鏡發(fā)現(xiàn)了一顆和地球體積近似、位于宜居帶中的行星開(kāi)普勒-186f。不過(guò)，由于它繞轉(zhuǎn)的是一顆紅矮星而非太陽(yáng)那樣的恒星，天文學(xué)家說(shuō)它只是地球的“堂兄弟”，而非“孿生兄弟”。

23日，美國(guó)航天局還公布了開(kāi)普勒望遠(yuǎn)鏡發(fā)現(xiàn)的521顆“疑似”系外行星，使人類發(fā)現(xiàn)的這一類別的行星數(shù)量達(dá)到了4 696顆。迄今，人類已找到的系外行星總數(shù)已超過(guò)1 900顆，其中開(kāi)普勒望遠(yuǎn)鏡確認(rèn)的就有1 030顆。

耗資6億美元的開(kāi)普勒太空望遠(yuǎn)鏡于2009年3月發(fā)射升空，是世界上首個(gè)專門用于搜尋太陽(yáng)系外類地行星的航天器。2013年，開(kāi)普勒望遠(yuǎn)鏡曾因反應(yīng)輪故障而被宣布報(bào)廢，但在科學(xué)家的努力下，2014年5月得以“復(fù)活”。

科學(xué)家培育出“減排水稻”可減少甲烷排放并生產(chǎn)更多稻米

一種新的轉(zhuǎn)基因(GM)水稻或許能夠顯著減少農(nóng)業(yè)生產(chǎn)對(duì)地球氣候產(chǎn)生的影響。這種新作物攜帶了來(lái)自大麥的脫氧核糖核酸(DNA)，其釋放的甲烷——一種強(qiáng)大的溫室氣體——僅相當(dāng)于常規(guī)水稻的1%，并能夠生產(chǎn)更多的稻米。

從工業(yè)革命以來(lái)，甲烷已經(jīng)導(dǎo)致了約20%的全球變暖。由人類活動(dòng)造成的主要甲烷來(lái)源是農(nóng)業(yè)，多來(lái)自于牲畜的腸道與糞便，還有便是水稻。

為什么是水稻呢？因?yàn)檫@種農(nóng)作物大部分生長(zhǎng)在淹水土壤中，這里缺少氧氣，是生產(chǎn)甲烷的微生物的理想的“家”。稻田排放的80%～90%的甲烷是由生長(zhǎng)在植物根部的微生物產(chǎn)生的；其中一些氣體溶解于水，但大部分甲烷與水一道被植物的根吸收，隨后傳送到莖和葉，并最終逃逸到大氣中。

如今已經(jīng)有一種方法能夠顯著減少稻田排放的甲烷——暫時(shí)排干農(nóng)田并向土壤中加氧，從而消滅產(chǎn)生甲烷的微生物。此舉同時(shí)還有另一個(gè)好處：中國(guó)農(nóng)民已經(jīng)在給他們的稻田排水，因?yàn)檫@能夠提高產(chǎn)量；而在美國(guó)加利福尼亞和其他地方，排水則有助于涵養(yǎng)水源。但是這種類型的水管理實(shí)施起來(lái)并不容易，特別是在那些稻田排水不均衡或是雨水充沛的地方。并且一旦發(fā)生錯(cuò)誤，將對(duì)稻田造成損害。Searchinger說(shuō)：“如果能夠改變一粒種子則要簡(jiǎn)單得多?！?/p>

因此人們一直渴望出現(xiàn)一種新的水稻。2002年，科學(xué)家注意到，水稻生成的谷物越多，釋放的甲烷就越少。這是因?yàn)樘级急绘i在了米粒的淀粉之中，而無(wú)法供給土壤中的微生物。

水稻和其他植物通常都會(huì)通過(guò)根系釋放富含碳的糖以及其他化合物，從而為土壤生態(tài)系統(tǒng)作出貢獻(xiàn)。這些營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)有利于能夠釋放甲烷的微生物的生長(zhǎng)。此外，微生物還能夠利用根系腐爛后釋放的碳。

這種新水稻是由烏普薩拉市瑞典農(nóng)業(yè)科學(xué)大學(xué)植物生物化學(xué)家Chuanxin Sun率領(lǐng)的研究團(tuán)隊(duì)培育出的，而其中發(fā)揮主要功效的則是大麥DNA。

2003年，Sun與同事發(fā)現(xiàn)一種轉(zhuǎn)錄因子，它能夠開(kāi)啟合成淀粉的基因。研究人員添加了另一段DNA序列，稱為啟動(dòng)子，從而確保淀粉主要被生產(chǎn)于植物的種子當(dāng)中。隨后他們將這個(gè)聯(lián)合體嵌入一個(gè)主要類型的水稻——粳稻。

結(jié)果顯示，就像預(yù)期的那樣，GM稻種的淀粉含量更高，大約占其干重的86.9%，相比之下，傳統(tǒng)水稻僅占76.7%。研究人員日前在《自然》雜志網(wǎng)絡(luò)版上報(bào)告了這一研究成果。

稻田會(huì)釋放出大量甲烷(圖片來(lái)源：Feng Wang)

至于甲烷，基因測(cè)試表明，與傳統(tǒng)水稻相比，生存在GM水稻根系中的生成甲烷微生物的數(shù)量要少得多。對(duì)溫室氣體以及小塊試驗(yàn)田進(jìn)行的測(cè)量證實(shí)，基于不同的季節(jié)，GM植物釋放的甲烷從0.3%到10%不等。

這種改良的農(nóng)作物還能夠促進(jìn)糧食安全。一項(xiàng)對(duì)稻米產(chǎn)量的測(cè)量顯示，米粒的干重從每株植物的16 g暴漲到GM水稻的24 g，這是一個(gè)巨大的增長(zhǎng)。

Sun說(shuō)：“我被深深地打動(dòng)了。”但他和其他學(xué)者強(qiáng)調(diào)，還需要進(jìn)行更多的研究以便確定這種趨勢(shì)在現(xiàn)實(shí)的田間試驗(yàn)中是否能夠繼續(xù)保持。Linquist表示：“我看過(guò)很多在控制情境中有希望的東西，在實(shí)地中卻不靈了。”

“就像在冥王星上看到了麥當(dāng)勞”海底2 400 m下采集到微生物

如果你想要找到一些奇怪的尚未被發(fā)現(xiàn)的生物體，海底2 000 m以下的沉積層應(yīng)該是一個(gè)不錯(cuò)的選擇。那里的熱量和壓力都非常大，而食物則供不應(yīng)求。研究人員如今在這一深度獲得了首批微生物樣本，然而它們卻出乎意料的普通。這些細(xì)胞與生活在陸地上的一個(gè)不太苛刻的棲息地——森林中的土壤——的微生物非常類似。

從炙熱的溫泉到南極冰下的湖泊，微生物往往能夠在一些非常艱難的環(huán)境中生存。然而在海底的下面多深的地方依然能夠有微生物生存卻一直沒(méi)有答案。研究人員曾經(jīng)從海底下方1 900多米深處采集過(guò)細(xì)胞，同時(shí)它們也曾在海底4 000 m深處探測(cè)到生命存在的化學(xué)跡象。

為了尋找其他被深埋的微生物，一個(gè)國(guó)際研究團(tuán)隊(duì)在遠(yuǎn)離日本東北海岸的沉積層中向下鉆探了2 400多米。這項(xiàng)研究的聯(lián)合作者、德國(guó)不來(lái)梅大學(xué)生物地球化學(xué)家Kai-Uwe Hinrichs介紹說(shuō)，大約2 300萬(wàn)年前，這片海域曾是包含濕地與瀉湖的沿海環(huán)境，有點(diǎn)類似于今日美國(guó)佛羅里達(dá)州的一部分。然而隨著陸地位置的改變，該地區(qū)逐漸下沉并最終被沉積層覆蓋。如今，這個(gè)深層含有豐富的煤炭資源。

研究人員采取了多個(gè)防范措施以免有其他微生物污染他們的樣本。在鉆探船上，他們用一部X射線CT掃描儀仔細(xì)檢查了沉積巖心，并挑選了最堅(jiān)實(shí)的部分。研究人員隨后對(duì)巖心的中間部分進(jìn)行了分析。

在實(shí)驗(yàn)室中，科學(xué)家對(duì)巖心中的微生物以及可能污染樣本的微生物進(jìn)行了基因測(cè)序。隨后他們又利用一種統(tǒng)計(jì)方法糾正了當(dāng)闖入者存在時(shí)的測(cè)量值。

研究人員日前在《科學(xué)》雜志上報(bào)告說(shuō)，他們的分析表明，少量的微生物來(lái)自于最深的沉積層——距離海底2 466 m。1 cm3的深海沉積層中含有10到1萬(wàn)個(gè)微生物細(xì)胞。Hinrichs說(shuō)，相比之下，你家后院相同大小的泥土中大約有幾十億個(gè)微生物。他說(shuō)，在這樣的深度，“生命依然存在，但只是很少的生命”。

當(dāng)研究人員在40 ℃培育這些微生物并將其投入少量煤塵中后，他們檢測(cè)到代謝活動(dòng)的跡象，這意味著來(lái)自如此深度的微生物以煤炭為食并且會(huì)釋放甲烷。

這項(xiàng)研究的共同作者、日本橫須賀海洋地球科學(xué)與技術(shù)機(jī)構(gòu)地球微生物學(xué)家Fumio Inagaki認(rèn)為，這項(xiàng)研究表明“微生物能夠在距離海底2.5 km的地方存活”。

地球上最重要的過(guò)程之一便是碳循環(huán)，即碳原子穿梭于生物與非生物的環(huán)境之間，而人類通過(guò)燃燒化石燃料、向大氣中釋放大量二氧化碳而扭曲了碳循環(huán)。Inagaki表示，微生物以煤炭為食并釋放甲烷表明它們同時(shí)扮演了“碳循環(huán)中的一個(gè)重要生態(tài)角色”。

研究表明，遠(yuǎn)離海底的微生物組并不同于那些生活在淺層的微生物。但令研究人員感到吃驚的是，深海微生物更類似于那些生活在森林土壤中的微生物。

“這真是一項(xiàng)有價(jià)值的研究”，因?yàn)樗峁┝岁P(guān)于這些微生物的如此之多的數(shù)據(jù)。并未參與該項(xiàng)研究的美國(guó)特拉華大學(xué)微生物學(xué)家Jennifer Biddle指出。她說(shuō)，你曾以為來(lái)自這樣一種奇異環(huán)境中的微生物一定非常不同，結(jié)果卻發(fā)現(xiàn)它和人們熟悉的微生物是如此類似?！熬拖衲愕搅粟ね跣菂s看到了麥當(dāng)勞?！?/p>

生活在海底2 000 m以下的微生物(圖片來(lái)源：Hiroyuki Imachi)

科學(xué)家發(fā)布“菲萊”著陸器科學(xué)收獲改變對(duì)彗星認(rèn)知 或許成其絕唱

歐空局(ESA)的“菲萊”號(hào)彗星著陸器在2015年7月9日之后就再也沒(méi)有與地球打過(guò)招呼，而科學(xué)家們或許永遠(yuǎn)也無(wú)法再次聽(tīng)到它的聲音。

然而“菲萊”在2014年11月冬眠之前的3天采集并發(fā)回地球的7份數(shù)據(jù)分析報(bào)告，卻揭示了它所處的這顆彗星的更多令人困惑的信息，而后者正旋轉(zhuǎn)著向太陽(yáng)飛去。一些科學(xué)家表示，這些發(fā)現(xiàn)意味著彗星并非像研究人員推測(cè)的那樣是一個(gè)來(lái)自太陽(yáng)系黎明時(shí)期的一成不變的時(shí)間膠囊。

英國(guó)米爾頓凱恩斯開(kāi)放大學(xué)物理化學(xué)家、著陸器托勒密儀器負(fù)責(zé)人Geraint Morgan表示：“似乎是我們知道得越多，才發(fā)現(xiàn)我們知道得很少?！彼f(shuō)：“彗星可能比我們想象的要復(fù)雜得多?！?/p>

根據(jù)2015年7月30日發(fā)表在美國(guó)《科學(xué)》雜志上的相關(guān)論文，其中一個(gè)未解之謎是彗星67P/ Churyumov Gerasimenko的表面要比科學(xué)家之前的預(yù)想硬得多。

當(dāng)“菲萊”在2014年11月12日于彗星表面著陸時(shí)，它竟然被彈了起來(lái)，在掠過(guò)一個(gè)隕石坑的邊緣后，又再次被彈了起來(lái)，直至停止不動(dòng)。

通過(guò)測(cè)量“菲萊”的腿部在撞擊彗星表面時(shí)的壓縮過(guò)程，及其嘗試刺入彗星表面未果，科學(xué)家推斷這顆彗星具有一個(gè)牢固而堅(jiān)硬的外殼。

科隆市德國(guó)宇航中心著陸器項(xiàng)目主管Stephan Ulamec認(rèn)為，這一發(fā)現(xiàn)將有助于改變今后的著陸器設(shè)計(jì)。在此次任務(wù)之前，一些人擔(dān)心著陸器會(huì)陷入幾米厚的柔軟塵埃中。他說(shuō)：“將來(lái)會(huì)考慮一套新的機(jī)制，能夠應(yīng)付非常堅(jiān)硬的材質(zhì)?！?/p>

發(fā)表在這一期《科學(xué)》雜志上的初步分析結(jié)果還顯示，“菲萊”收集到的彗星表面塵埃中共存在16種化合物。其中，除了乙醛、甲胺等在其他彗星上發(fā)現(xiàn)過(guò)的有機(jī)化合物外，還有4種有機(jī)化合物首次在彗星上發(fā)現(xiàn)，它們分別為乙酰胺、異氰酸甲酯、丙醛和丙酮。

許多科學(xué)家認(rèn)為，糖、氨基酸、肽、核苷酸等復(fù)雜分子是生命形成的基石，而地球上的這些分子

[][]很可能來(lái)自彗星。“菲萊”攜帶的彗星取樣與成分實(shí)驗(yàn)(COSAC)研究小組負(fù)責(zé)人、德國(guó)慕尼黑馬普學(xué)會(huì)太陽(yáng)系研究所的Fred Goesmann表示，彗星上是否存在這些“生命基石”眼下尚不清楚，但最新發(fā)現(xiàn)的多種化合物中，許多化合物可參與重要生化反應(yīng)，生成可合成糖等“生命基石”的關(guān)鍵分子。

本次發(fā)現(xiàn)的16種化合物中有水、一氧化碳和甲烷，卻不包括二氧化碳和氨。二氧化碳是彗星冰的主要成分之一，氨則是含氮化合物的原材料。Goesmann說(shuō)，研究人員本以為彗星表面塵埃中肯定會(huì)存在這兩種分子，卻沒(méi)有發(fā)現(xiàn)，原因可能是在“菲萊”著陸的地區(qū)，二氧化碳和氨早已蒸發(fā)。

“菲萊”在開(kāi)展大約60 h科學(xué)實(shí)驗(yàn)后，因電量不足進(jìn)入休眠。實(shí)驗(yàn)期間，“菲萊”攜帶的COSAC相關(guān)設(shè)備收集到了彗星表面的塵埃并傳回相關(guān)數(shù)據(jù)。

“菲萊”2004年3月隨母船“羅塞塔”升空，2014年11月12日成功登陸目標(biāo)彗星67P/Churyumov Gerasimenko。由于著陸點(diǎn)處于陰影中，“菲萊”于11月15日因電力不足進(jìn)入休眠。隨著彗星接近太陽(yáng)，受到光照逐漸增多的“菲萊”再次蘇醒，并于2015年6月13日起多次向地球傳回?cái)?shù)據(jù)，但聯(lián)系時(shí)有時(shí)無(wú)，并不規(guī)律。7月9日后，“菲萊”突然沉默，不再傳回任何數(shù)據(jù)。

“菲萊”是首個(gè)在彗星上軟著陸的人造探測(cè)器。登陸彗星67P/ Churyumov Gerasimenko是ESA“羅塞塔”彗星探測(cè)項(xiàng)目的一部分。科學(xué)家希望借此進(jìn)一步了解形成于太陽(yáng)系誕生初期的彗星，探究太陽(yáng)系和人類的起源。

(2015年9月17日收稿)

(編輯：沈美芳)

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GUAN Yi

10.3969/j.issn.0253-9608.2015.05.009