《科學》雜志評出2019年十大科學突破 首張黑洞照片居首 

2019-12-20 15:26:01 來源: 科技日報 作者: 劉霞

科技日報記者劉霞

首張黑洞圖片圖片來源:美國《科學》雜志

林花謝了春紅,太匆匆!又到年底盤點時。《科學》雜志官網在1219日的報道中,為我們盤點了2019年科學領域的累累碩果,選出了年度十大科學突破,其中不乏中國科學家的身影:人類首次一窺黑洞“真容”位居榜首;新晉“網紅”丹尼索瓦人的出現讓我們重新審視人類的往昔歲月。


人類歷史上首張黑洞照片問世

物質在梅西耶87中央黑洞周圍旋轉并輻射不同波長的模擬圖 圖片來源:美國《科學》雜志官網

為了一窺黑洞“真容”,科學家聯合遍布全球的8個射電天文臺,通過甚長基線干涉測量技術,模擬出口徑和地球直徑相當的望遠鏡——事件視界望遠鏡。這一望遠鏡拍攝下的首張黑洞照片,使人類第一次看見了位于星系中心的引力怪獸。這個黑洞位于一個名為梅西耶87M87)星系的中央,質量是太陽的65億倍。

看見黑洞不僅再次證明了愛因斯坦的正確性,也為將來揭開與黑洞有關的種種謎題奠定了基礎。進一步研究或許能為構建“大一統理論”帶來新線索,這無疑是一個里程碑式的成就。

人類首張黑洞照片凝聚了全球200多位科學家的心血,其中包括多名來自中國的科學家。中科院上海天文臺臺長沈志強對媒體表示,中國科學家在望遠鏡觀測、后期數據處理和結果理論分析等方面做了突出的貢獻。


人類學“新晉網紅”——丹尼索瓦人

一名丹尼索瓦女孩面容的藝術化重構 圖片來源:美國《科學》雜志官網

人類學今年迎來“新晉網紅”——丹尼索瓦人,她們是尼安德特人的姊妹,曾在亞洲各地繁衍生息。

今年的多項研究讓科學家對丹尼索瓦人有了進一步認識。包括中國科學院院士、中國科學院青藏高原所研究員陳發虎等帶領的研究團隊,通過一種新蛋白質技術,確認一塊來自青藏高原的頜骨屬于丹尼索瓦人;另一組科學家則利用基因技術,重建了一個7.5萬年前居住在俄羅斯西伯利亞的年輕丹尼索瓦人女孩的面容。


谷歌宣布實現“量子霸權”

谷歌公司量子處理器上的芯片陣列 圖片來源:美國《科學》雜志官網

今年10月,谷歌研究人員稱實現了名為“量子霸權”的里程碑。“量子霸權”指量子計算機最終超越最先進超級計算機。谷歌表示,他們的Sycamore量子處理器能在200秒內完成世界上最強大的超級計算機需要10000年才能完成的計算,但國際商用機器公司(IBM)對此提出了質疑。

不管怎樣,這凸顯了商業公司對量子計算領域的濃厚興趣。目前,多國政府、多家公司都在這一前沿領域展開激烈競爭,希望能夠拔得頭籌。


對抗營養不良的補充劑問世

改善腸道微生物的補充劑有望改變孟加拉國兒童的營養狀況  圖片來源:美國《科學》雜志官網

每年有數百萬嚴重營養不良的兒童無法完全康復,即使他們飽食后仍會發育不良并身患疾病。十年研究指出了根源所在:他們的腸道微生物尚未成熟。

今年,一個國際團隊在這項研究的基礎上,提出了一種低成本、易于獲得的補充劑,該補充劑可優先刺激有益腸道細菌的生長。在一個小型試驗中,補充劑表現良好,科學家目前正進行大規模臨床試驗,以了解該補充劑在防止發育遲緩方面的表現。


小行星撞擊地球及其帶來的影響

位于墨西哥尤卡坦半島的希克蘇魯伯隕石坑的藝術圖 圖片來源:美國《科學》雜志官網

大約6600萬年前,一顆小行星無情地撞上地球,最終導致全球76%的物種(包括大型恐龍)滅絕。

但這里存在大量未解之謎:這些物種如何滅絕、何時滅絕以及生態系統恢復的速度如何?一直是未解之謎。現在,科學家通過分析位于墨西哥尤卡坦半島193公里寬的希克蘇魯伯隕石坑的巖層,勾勒出了撞擊后24小時的細節。結果表明,撞擊導致了野火,引發了海嘯,并向大氣中噴射了大量硫,太陽被遮蔽,全球降溫,從而使大量生物滅絕。研究還表明,海洋生態系統的恢復快于預期。


“新視野”號飛掠“天空”

“雪人”形狀的“天空”的藝術圖 圖片來源:美國《科學》雜志官網

今年11日,美國國家航空航天局(NASA)的“新視野”號探測器飛掠“雪人”形狀的小行星“天空”(Arrokoth),這顆遠在64億公里外的天體是人類探測器迄今拜訪過的最遙遠天體。

“新視野”號傳回的數據不僅向我們展現了一個從未見過的奇異世界,也有望向我們揭示更多與太陽系起源和演化有關的謎題。而這則來自遙遠太陽系遠端的新聞,拉開了2019年的科學領域碩果累累的序幕。


實驗室成功培育古菌有望揭示生命終極祖先

科學家歷時12年培育出深海古菌 圖片來源:美國《科學》雜志官網

日本一個研究小組歷時12年,成功從深海沉積物中培育出一種神秘微生物MK-D1。對MK-D1基因組進行測序表明,它是阿斯加德(Asgard)微生物群中的一員。阿斯加德并非細菌,而是一種完全獨立的生命分支——古菌。

研究人員確認培育出的這種古菌攜帶真核基因;此外,今年也有研究人員在其他古菌DNA片段中確定了更多真核基因。包括人類在內的所有動物和植物都是真核生物。因此,最新研究朝揭示包括人類在內的終極祖先邁出了重要一步,我們有望在這一古菌的引領下繼續探尋生命的起源。


FDA批準首個囊性纖維化三聯療法

囊性纖維化病患的跨膜傳導調節因子(CFTR)的蛋白(綠色)模型 圖片來源:美國《科學》雜志官網

今年10月,基因藥物迎來一座里程碑:美國食品藥品監督管理局(FDA)批準了對大多數囊性纖維化(CF)病例有效的療法,用于治療年齡12歲以上CF患者。

這種被稱為Trikafta的三聯療法可糾正肺部疾病最常見突變產生的影響,對于那些發生突變的病患(約占所有CF患者的90%),它可將CF從進行性疾病轉變為更易控制的慢性疾病。自CF基因CFTR面世以來,科學家歷時30年研究,才最終推出Trikafta療法。


人類終于擁有對抗埃博拉病毒的有力武器

剛果民主共和國爆發埃博拉疫情時,一名醫務人員穿上防護裝備  圖片來源:美國《科學》雜志官網

1976年,剛果民主共和國雨林中突然出現了一種新病毒:埃博拉病毒。自此,它就成為致命且無法治愈感染的代名詞,但40多年后,人類今年終于擁有了對抗埃博拉病毒的有力武器。

今年,科學家們最終確定了兩種藥物,可大大降低該病的死亡率。一種是從1996年埃博拉疫情幸存者體內分離出來的抗體;另一種是在具有人源化免疫系統小鼠體內產生的三種抗體的混合物。在隨機試驗中,接受這兩種藥物之一的患者中約有70%存活下來;而不使用任一抗體的患者只有約50%存活下來。


人工智能(AI)在多玩家撲克游戲中戰勝頂級人類玩家

人工智能(AI)在多玩家撲克游戲中戰勝頂級人類玩家 圖片來源:美國《科學》雜志官網

今年7月,由Facebook與卡內基梅隆大學合作開發的一款新型人工智能系統Pluribus撲克機器人,在6人無限制德州撲克比賽中擊敗了15名頂尖選手,其中包括多位世界冠軍。這是AI首次在超過兩人的復雜對局中擊敗人類頂級玩家。

Pluribus通過自我博弈的方式從零開始進行訓練,最終達到超越人類的水平。

這些給我們帶來驚喜、反思以及福祉的突破加深了我們對宇宙、生命、萬物包括我們自身的了解,必將銘刻于人類科技史冊。凡是過往,皆為序章!2019年珠玉在前,我們有理由對即將到來的2020年懷抱最美好的期待。

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責任編輯: 陳可軒
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