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Science年度十大科学突破出炉:韦伯望远镜高居榜首

www.cechina.cn2022.12.29阅读 1615

  前脚韦伯望远镜运维科学家刚获得Nature年度十大人物;紧接着,Science也将韦伯望远镜评为年度最大科学突破!
  
  日前,Science重磅发布2022年度科学十大突破,并刊登在最新一期封面上。
  围观网友高呼:韦伯望远镜它值得!
  
  除此之外,AIGC、NASA成功撞击小行星、云南大学创制多年生稻等也一并入选。
  下面我们来一文回顾详情~
  韦伯望远镜高居榜首
  今年韦伯望远镜(JWST)带来的震撼,相信你我都感同身受。
  历经20年、耗资100亿美元以及150万公里的危险太空之旅,JWST终于用它的红外之眼帮人类窥见了宇宙大爆炸更多奥秘。
  
  而这些浩瀚星云照片背后,JWST更为深远的影响在于,它将重写人类对于宇宙的认识。
  正如Science所言:
  没有人会怀疑JWST将改写我们对于宇宙的理解,由此它获评为2022年度科学突破事件。
  基于有史以来最大的反射主镜面和红外敏感系统,JWST可以获取前所未有的观测细节并能解析星云。
  而且合成照片的速度也更快,只需十几个小时就能搞定,而哈勃望远镜需要上百小时。
  由此,JWST也掀起了天文学界一场新的竞速赛,arXiv上几乎每天都在涌现关于JWST传回数据的分析论文。参考此前哈勃望远镜的战绩,它为超过22000篇论文提供了数据支持,JWST可能会更多。
  如今,它已经拍摄到了距离地球46亿光年的星系团、385光年外的系外行星等,为天文学界提供源源不断的新数据。加之飞行使用的燃料比预期中少很多,所以JWST很有可能在2040年前,都是人类获取宇宙深处数据的主要工具。
  天文学界,由此也将可能开启一段新征程。
  正如一位天文学家所说:
  每天我打开 arXiv,里面都有烟花绽放。
  
  AIGC:AI进军艺术科学探索的抢地战
  今年AI圈最大的趋势,非AIGC莫属。
  它意味着,AI进军到了此前被视为“人类独占”的领域,如艺术表达、科学发现。
  Science表示,最初AI这种渗透是缓慢的,但在今年逐渐形成了一场抢地战。
  
  Dall·E 2先声夺人,以逼真、契合的效果,掀起了文本-图像模型的新趋势。紧接着Stable Diffusion在更大众层面掀起狂潮——当然也引发艺术圈争议。
  但用扩散模型生成精美的图像视频,已经成为了今年科技巨头都在冲的领域,Meta、Google都在接二连三发布相关模型。
  以及在科学探索、数学、编程方面,AI也在大举阔步。
  去年,AlphaFold2就获得了Science年度最大突破。
  今年,DeepMind相继发布了AlphaTensor、AlphaCode。
  其中,AlphaTensor打破矩阵乘法计算50年记录,可用于计算机图形学、物理模拟和机器学习。AlphaCode则在编程比赛中,成绩超过了一半人类选手。
  尽管AIGC目前还尚存许多争论,但毋庸置疑的是,它能开拓人类的创造力。
  Science评价说,这种现象,或许就像过去人类接受织布机、照相机等发明的过程一样。
  NASA成功撞击1100万公里外小行星
  科幻片中的剧情,在今年成为了现实。
  9月26日,由NASA发射的DART(戏称“打他”)航天器,成功撞击距地1100万千米的一颗小行星,并使其偏离轨道。
  这意味着,如果未来发现近地小行星撞击地球的威胁,人类将有可能有应对之计。
  毕竟之前有研究表明,6500万年前“希克苏鲁伯小行星撞击”事件直接导致了恐龙的灭绝。
  尽管这次撞击是一次性任务,但是它为科学家们提供了关键数据参考,能为以后设计任何撞击小行星任务动量模型提供数据支撑。
  云南大学创制多年生稻
  11月,云南大学胡凤益团队宣布,已经成功培育出了能够连续多年生长的水稻PR23。
  尽管理论上所有水稻都是多年生的,但是第二年生长的水稻产量并不高,所以在以往耕种过程中,水稻都是一年一种的。
  如今,胡凤益团队以长雄野生稻为父本,RD23栽培稻为母本进行杂交,历经数十年时间终于培育出多年生水稻PR23。
  并且平均产量略高于一年一种水稻品种。
  团队发表在《自然可持续性》科学期刊的论文显示,4年来,PR23水稻的平均产量为每公顷6.8吨(1公顷=15亩)。
  而且在耕作成本上,这种水稻第一年的成本和其他品种相当,之后的管理成本会降至一半,并且能有效减少农民耕作天数。
  目前,这种水稻能保持5年内产量不骤减。
  在我国该品种的种植面积已经超过1.5万公顷,同时也在非洲进行测试,还能减缓东南亚梯田高地水土流失问题。
  发现图钉大的巨型细菌
  按照以往认知,细菌属于微观世界,只有通过显微镜才能观察到。
  但在今年6月,科学家发现了一个比常规细菌体积大5000倍的巨型细菌——肉眼可见、有图钉那么大。
  
  它是一种丝状单体细菌细胞,不光是体积大,基因量也是大多数细菌的3倍多。
  而且它的基因组副本包含在一个有膜结构中,这也是有别于普通细菌的地方。一般细菌不具备细胞核、细胞骨架及膜状胞器等。
  科学家将这种细菌命名为Ca. Thiomargarita magnifica,人们在一片红树林沼泽中的一片叶子上发现了它。
  呼吸道合胞病毒抗体疫苗迎来曙光
  呼吸道合胞病毒(RSV)是一种传染性极强的病毒,婴幼儿、儿童及体质弱老人易感,其疫苗研制工作已经开展多年。
  
  50多年前,一项实验性疫苗临床试验曾导致2名儿童死亡,80%接种者住院治疗,由此RSV疫苗开发一度中断几十年。后来,科学家们逐渐探索出利用灭活病毒来激发人体产生抗体。
  今年终于迎来重大突破。
  在经过大规模临床试验后,人们终于证明该疫苗可以有效保护婴幼儿及老人群体,并且孕晚期孕妇注射后,还能将抗体直接传递给胎儿。
  几乎人人感染过的病毒,能引起多发性硬化
  今年,学界还确定了多发硬化症与疱疹病毒变体EBV之间的强联系。
  多发硬化症是一种中枢神经系统慢性炎性脱髓鞘性疾病,患者会出现视力模糊、疲劳、麻木等症状,并会逐渐丧失说话或行走能力,全球已有280万患者。
  
  科学家通过搜集美国1000万士兵20年来的医疗记录,并分析其储存的血液样本后发现,在801名患有多发性硬化的士兵中,只有1人未曾被检出EBV病毒。
  此前,科学家就已经发现多发性硬化患者血液中存在EBV病毒抗体,但其实95%的健康成年人中也含有这种抗体。
  今年,研究人员发现了一种可能机制,即患者体内会经历“冬眠”后苏醒,并对人体造成神经损伤。
  这一发现为开发多发性硬化症治疗药物开拓道路。
  实际上,一种预防EBV病毒的疫苗也正在临床试验。由此,未来多发性硬化症可能像脊髓灰质炎一样,几乎被人类消灭。
  发现黑死病如何改变人类免疫系统机制
  700年前,黑死病席卷欧洲,并夺走了几乎三分之一人口的性命。
  之后科学家们便一直在研究,那些幸存者是如何逃过这场致命瘟疫的。
  但是想要从当代人身上检测到相关基因影响是几乎不可能的,所以研究古DNA是一条更可行的方案。
  今年,研究人员就分析了500多具遗骨中的古DNA,这些遗骸分别埋葬于黑死病来临前、期间和之后。
  结果发现,幸存者携带变异基因的可能性更大,这些基因将会增强他们对鼠疫杆菌的免疫反应。
  
  利用古DNA重建古代生态系统
  还有一项新突破也是古DNA方面。
  一般来说,DNA的保存期限都是100万年左右,因为更早以前的DNA中,遗传物质严重降解。
  今年,科学家们在北极的沙漠冻土中,成功提取到了至少200万年前的DNA片段。
  而通过这些DNA片段,科学家们还原出了非常与众不同的生态系统,其中有驯鹿、野兔甚至乳齿象。
  此前很难有人会想到,这种已经灭绝的大象近亲的活动范围,会延伸到如此北部的地方。
  
  美国颁布《通胀削减法案》
  今年美国出台《通胀削减法案》,Science认为这是一部具有里程碑意义的气候法。
  
  法案包括未来十年投入约4300亿美元用于气候和清洁能源以及医疗保健领域等内容。
  将提供高达3690亿美元补贴,以支持电动汽车、关键矿物、清洁能源及发电设施的生产和投资,其中多达9项税收优惠是以在美国本土或北美地区生产和销售作为前提条件。
  实际上,今年全球温室气体排放量还在上升,诸多气候学家认为全球气温上升幅度会超过1.5摄氏度,人类在保护环境上的动作,还要更快一些。