編譯 希區(qū)客

今年科學(xué)界的大動(dòng)作：進(jìn)擊火星、氣候會(huì)議以及人類與動(dòng)物的雜交等。

NASA的火星2020任務(wù)將配備可拆卸的無人直升機(jī)，不過這次行動(dòng)實(shí)際上只是今年人類奔赴紅色星球大計(jì)劃的其中一次任務(wù)

進(jìn)軍火星

2020年注定要見證人類進(jìn)軍火星，一支來自地球的宇宙飛船軍團(tuán)（包括3個(gè)著陸器）將陸續(xù)奔向紅色星球。美國宇航局（NASA）將發(fā)射他們的火星2020探測(cè)器（Mars 2020 rover），該火星探測(cè)器將裝載巖石樣本，并送回地球，小型可拆卸的無人直升機(jī)也將用于輔助該探測(cè)器工作。中國也將派出第一架著陸器——火星1號(hào)（配有小型漫游車）。俄羅斯表示，如果可以順利解決降落問題，他們也將把一艘歐洲空間局（ESA）的火星車送上去。阿聯(lián)酋也會(huì)送出一個(gè)軌道飛行器探索火星。

除了進(jìn)軍火星，中國正計(jì)劃將嫦娥五號(hào)探測(cè)器送上月球執(zhí)行樣本采集任務(wù)；日本的隼鳥2號(hào)探測(cè)器將把在“龍宮”（Ryugu）小行星表面采集的樣本返回地球；而NASA的奧西里斯-REx（OSIRIS-REx）探測(cè)器將會(huì)把小行星貝努（Bennu）上的采樣帶回地球。

浩瀚蒼穹里的轟動(dòng)

繼2019年在Messier 87星系中心的超大質(zhì)量黑洞照片引起媒體轟動(dòng)之后，事件視界望遠(yuǎn)鏡（Event Horizon Telescope）計(jì)劃有望在2020年發(fā)布新結(jié)果——關(guān)于銀河系中心的黑洞。這一次的黑洞樣貌展示可能包括多個(gè)圖像，甚至?xí)腥笋R座A*周圍氣體旋繞景象的視頻呈現(xiàn)。

今年晚些時(shí)候，ESA的蓋亞（Gaia）任務(wù)將更新其三維銀河系地圖，該地圖可以說刷新了科學(xué)家們對(duì)銀河系結(jié)構(gòu)與演化的理解。引力波天文學(xué)家們?cè)?019年觀察到了天體碰撞所產(chǎn)生的引力波及其造成的時(shí)空擠壓和拉伸，可謂超級(jí)大發(fā)現(xiàn)；而今年，專家們會(huì)再接再厲，揭開更多宇宙奧秘——包括黑洞的許多并合現(xiàn)象，以及過去沒被我們觀察到的黑洞和恒星間的碰撞。

大型對(duì)撞機(jī)的夢(mèng)想

歐洲核子研究中心（CERN）希望在2020年為未來的大型對(duì)撞機(jī)研發(fā)爭(zhēng)取資助。CERN位于瑞士日內(nèi)瓦的歐洲粒子物理實(shí)驗(yàn)室，將于今年5月在布達(dá)佩斯召開理事會(huì)特別會(huì)議。在這次會(huì)議上，委員會(huì)將更新他們的“歐洲粒子物理學(xué)戰(zhàn)略”（European Strategy for Particle Physics）。CERN的提案包括未來對(duì)撞機(jī)的各種選擇，他們希望建造一臺(tái)100公里長的大家伙，其能量能達(dá)到目前大型強(qiáng)子對(duì)撞機(jī)的6倍，而成本預(yù)計(jì)會(huì)高達(dá)210億歐元（約合1 600億人民幣）。

美國伊利諾伊州巴達(dá)維亞草原上的費(fèi)米國家加速器實(shí)驗(yàn)室應(yīng)該會(huì)在今年公布人們期待已久的μ介子g-2實(shí)驗(yàn)的結(jié)果。在實(shí)驗(yàn)中，他們對(duì)μ介子（更大質(zhì)量電子對(duì)）在磁場(chǎng)中的行為進(jìn)行了一種高精度測(cè)量。物理學(xué)家希望通過微弱的異?，F(xiàn)象揭示出以前未知的基本粒子。

合成酵母

合成生物學(xué)家的重構(gòu)面包酵母?jìng)I(yè)將于2020年完成。實(shí)際上研究人員已經(jīng)能夠人工取代許多簡單生物（例如，絲狀支原體細(xì)菌）的遺傳密碼了，但在酵母細(xì)胞中這樣做是復(fù)雜而高難度的。這項(xiàng)人工合成酵母基因組計(jì)劃（Synthetic Yeast 2.0）的工作由來自四大洲的15個(gè)實(shí)驗(yàn)室合作進(jìn)行。研究團(tuán)隊(duì)已經(jīng)以合成DNA替換了釀酒酵母16條染色體中每一條的DNA；他們還嘗試重組和編輯基因組（或刪除其中的一部分），以了解生物體如何演化以及應(yīng)對(duì)突變?？茖W(xué)家們希望，經(jīng)過基因工程改造的酵母細(xì)胞能以更高效和靈活的方式生產(chǎn)服務(wù)人類的產(chǎn)品，例如生物燃料和藥物等。

科學(xué)家們正在釀造合成酵母

氣候問題今年可決？

今年8月，聯(lián)合國環(huán)境規(guī)劃署（UNEP）將發(fā)布?xì)夂蚬こ痰闹匾獔?bào)告，旨在通過科學(xué)和技術(shù)找到應(yīng)對(duì)氣候變化的具體方法。報(bào)告提出的措施包括抽出大氣中的二氧化碳以及阻擋陽光。國際海底管理局（ISA）也會(huì)在今年發(fā)布關(guān)于海底采礦的規(guī)則，這標(biāo)志著人們期待已久的海底采礦事業(yè)將被推入更穩(wěn)健科學(xué)的軌道。一直以來，科學(xué)家們都在擔(dān)心海底采礦可能會(huì)破壞海洋生態(tài)系統(tǒng)，對(duì)已經(jīng)很緊張的環(huán)境造成潛在的災(zāi)難性影響，但具體細(xì)節(jié)，人們知之甚少。

第二十六屆聯(lián)合國氣候大會(huì)（COP26）將在11月舉行，這場(chǎng)在英國格拉斯哥召開的重量級(jí)大會(huì)將是《巴黎協(xié)定》的關(guān)鍵時(shí)刻。根據(jù)2015年的協(xié)議，各國必須提出減少溫室氣體排放的最新目標(biāo)，以幫助把全球變暖的漲幅控制在2 ℃以內(nèi)，但大多數(shù)國家在兌現(xiàn)承諾時(shí)行動(dòng)遲緩。這個(gè)條約的未來也是懸而未決的：預(yù)計(jì)美國將在開會(huì)的那個(gè)月正式退出協(xié)定。

美國大選的高潮

白宮和美國國會(huì)將在11月展開總統(tǒng)爭(zhēng)奪戰(zhàn)，其結(jié)果可能會(huì)對(duì)科學(xué)（尤其是氣候研究）產(chǎn)生重大影響。如果特朗普連任，他就能接著實(shí)行與奧巴馬政府的選擇背道而馳的氣候政策，并確保美國在大選后的第2天正式退出《巴黎協(xié)定》。而民主黨如果能戰(zhàn)勝特朗普，就可以重新把氣候政策扳回他們這邊，當(dāng)然，也就不會(huì)退出《巴黎協(xié)定》。

人鼠情緣

隨著研究人員在充滿倫理爭(zhēng)議的技術(shù)上取得長足進(jìn)步，我們距離在其他動(dòng)物身上培養(yǎng)人類器官的夢(mèng)想可能越來越近了。東京大學(xué)的干細(xì)胞科學(xué)家中內(nèi)啟光計(jì)劃在小鼠和大鼠的胚胎中生長由人類細(xì)胞構(gòu)成的組織。這之后，他會(huì)把這些混合胚胎移植到代孕動(dòng)物體內(nèi)。在2019年3月日本頒布一項(xiàng)新法律之前，這種研究是不被允許的。

中內(nèi)啟光及其合作者還申請(qǐng)使用豬胚胎進(jìn)行類似實(shí)驗(yàn)。此類研究的終極目標(biāo)是培養(yǎng)能長出人體器官（可直接用于移植）的動(dòng)物。但一些研究人員認(rèn)為，在實(shí)驗(yàn)室中培育“類器官”更安全和有效。

人類反擊蚊子

在印度尼西亞的日惹（Yogyakarta），有研究者測(cè)試了一項(xiàng)有望阻止登革熱傳播的技術(shù)，而這一重大測(cè)試將在今年得出結(jié)論。研究人員釋放出了攜帶沃爾巴克氏菌（Wolbachia）的蚊子并使之在野外傳播。沃爾巴克氏菌能抑制引發(fā)登革熱、奇昆古尼亞熱以及寨卡病毒病的蚊媒病毒的繁殖。在印度尼西亞、越南和巴西所進(jìn)行的較小規(guī)模測(cè)試中已顯示出了光明前景。

沃爾巴克氏菌正在感染蚊子

同樣有希望的是另一種瘧疾疫苗，該疫苗將在赤道幾內(nèi)亞的比奧科島（Bioko）進(jìn)行試驗(yàn)。到2020年，世界衛(wèi)生組織希望消除昏睡?。ㄓ梢环N叫作錐蟲的寄生蟲引發(fā)，亦稱“錐蟲病”）這一公共衛(wèi)生問題，錐蟲會(huì)被舌蠅攜帶。

高壓下的室溫超導(dǎo)

物理學(xué)家希望能創(chuàng)造一種在室溫下無電阻的導(dǎo)電材料。目前，此種類型的超導(dǎo)材料只有在數(shù)百萬千帕的壓強(qiáng)下才可發(fā)揮功效。此前成功研制出的超氫化鑭（lanthanum superhydrides）在2018年打破了所有超導(dǎo)溫度記錄，而研究人員希望合成出能在53 ℃下實(shí)現(xiàn)超導(dǎo)的超氫化釔（yttrium superhydrides）。

固體能源

大小企業(yè)都計(jì)劃開始銷售鈣鈦礦太陽能電池，鈣鈦礦有望比傳統(tǒng)太陽能電池板中使用的硅晶體更便宜，更容易生產(chǎn)。如果將它與硅配對(duì)構(gòu)建出疊層電池，就可得到目前市場(chǎng)上最高效的太陽能電池板。

能源行業(yè)可能會(huì)在7月的東京奧運(yùn)會(huì)期間迎來另一個(gè)里程碑，屆時(shí)豐田汽車有望推出首款采用固態(tài)鋰離子電池驅(qū)動(dòng)的原型樣車。用固態(tài)材料代替電池內(nèi)部用于分離電極的液體，提高了電池可存儲(chǔ)的能量，而且采用固態(tài)電解質(zhì)的電池，可以延長使用壽命，不過充電速度往往更慢。