《科學》預測2019大事件:發現新物理學,揭示細胞秘密

　　新年伊始，美國《科學》雜志網站在近日的報道中，對2019年科學領域即將發生的大事件進行了預測，其中包括揭示細胞內部的秘密、發現新物理學、確定下一個太陽系探測任務等等。

 

　　聚焦極地冰層

 

　　如果你想了解不斷變暖的地球的未來，可以把目光投向極地。今年，兩個國際科研團隊將遠征兩極。

 

　　從今年9月到明年10月，德國破冰船“RV極星號”（RVPolarstern）將在北極海冰上，作為耗資1.2億歐元的“北極氣候研究多學科漂移觀測站”項目的中央樞紐。來自中國等17個國家的科研人員將參與該項目，研究極地云層、海洋動力學等，以洞悉北極如何向無冰的夏季轉變，從而更好地了解氣候變化，提高天氣預報和海冰預報的準確性。

 

　　無獨有偶，今年年底，美國和英國研究人員將遠征南極洲，開展一個耗資5000萬美元、歷時5年的項目。該項目將使用自動水下航行器、測震儀和貼在海豹上的傳感器，研究思韋茨冰川（ThwaitesGlacier）上冰的結構、水和冰下陸地的情況，以厘清該冰川是否會在未來幾十年內開始崩塌。

 

　　美國國家航空航天局（NASA）用于測量冰層厚度和質量的“重力恢復與氣候實驗后續”衛星和用于探測極地冰的“冰、云和陸地高度衛星2號”（ICESat-2）于去年相繼升空并傳回數據，兩大極地遠征項目也將從中受益良多。

 

　　在μ介子中發現新物理學

 

　　通過研究名為μ介子的粒子的磁性，物理學家希望今年能獲得可以指向新粒子或力的結果，讓渴求了數十年的夢想照進現實。

 

　　美國費米國家加速器實驗室的科學家們正在研究比電子更重、壽命更短的μ介子磁性是否大于理論預測。布魯克海文國家實驗室在1997年至2001年間進行的“μ介子g-2”實驗發現了這種過量跡象。

 

　　2013年，物理學家們把實驗移到了費米實驗室，對儀器進行了升級，并于2018年1月開始記錄數據，首批結果將于今年出爐，屆時可能轟動粒子物理學界。

 

　　揭示細胞內部的秘密

 

　　在細胞生物學領域，設備的分辨率越高，揭示的秘密越多。現在，科學家打算將新工具和技術結合，以前所未有的細節和3D形式，展示細胞內部情況。研究人員將在單細胞尺度上分析DNA、蛋白質、RNA和表觀遺傳標記。

 

　　今年，跨學科團隊計劃將這些方法與冷凍電子斷層成像術、痕量分子標記技術及其他顯微術結合起來，了解亞細胞結構和過程。這些組合方法可在分子水平生成更清晰圖像，揭示細胞如何分裂、改變形狀以及基因活動如何影響結構和功能等相關細節。

 

　　“調暗”陽光給地球降溫或開展首次實驗

 

　　一種通過暫時“調暗”太陽光來抑制全球變暖的地球工程技術可能會在今年進行首次小規模實驗。這一太陽地球工程項目的基本原理是：將大量能反射太陽光的氣溶膠粒子噴射到高層大氣中，模擬火山噴發的降溫效果。

 

　　由美國哈佛大學科學家領導的“平流層擾動控制實驗”（SCoPEx），將以一種小規模可控的方式測試這一想法。研究小組計劃把氣球放飛到平流層，在那里釋放100克的反光顆粒（可能是碳酸鈣）。氣球穿過顆粒羽流飛回地面時，會觀察其降溫效果。

 

　　但這一計劃遭到不少人質疑，有科學家認為，它并不會減少導致氣候變化和海洋酸化的二氧化碳。目前，該計劃還未得到咨詢委員會的批準。

 

　　抗瘧轉基因蚊子非洲放飛

 

　　今年，人們將在布基納法索看見非洲首批轉基因蚊子，這是基因驅動技術對抗瘧疾戰略計劃的第一步。這批蚊子將是按蚊（會傳播導致瘧疾的寄生蟲）家族的第一批轉基因蚊子。

 

　　非營利組織“向瘧疾宣戰”正在開發的基因驅動方法希望在野生種群中傳播基因突變，以破壞關鍵生育基因或改變雌蚊比例，但第一批轉基因按蚊不攜帶這種突變。研究人員將釋放不到1萬只經基因絕育的雄蚊，觀察它們在野外如何生存和分布，從而更好地向監管機構和社區成員介紹轉基因蚊子這一概念。

 

　　NASA下一個太陽系探測任務“花落誰家”

 

　　2017年12月20日，NASA宣布了第四次“新疆界計劃”（投資規模約為10億美元的太陽系探測任務）的遴選結果，收集并帶回彗星樣本和探索土衛六這兩項任務進入決賽。今年7月，NASA將確定究竟“花落誰家”。

 

　　“彗星宇宙生物學探索樣本取回項目”（CAESAR）將向丘留莫夫—格拉西緬科彗星發射探測器，從彗星表面收集至少約100克樣本帶回地球。這些樣本很可能在幾十億年里沒有改變過，可以提供一扇窗口，讓我們更好地了解彗星在地球生命的誕生中扮演了何種角色。

 

　　土衛六被視為最有可能擁有外星生命的星球之一。如果這些探索任務確定，名為“蜻蜓”（Dragonfly）的半自動四旋翼飛機將飛向土衛六表面，對土衛六的地表成分、結構及大氣環境等進行勘測，以尋找可能導致生命出現的化學反應的線索。

 

　　此外，今年5月，一項為期3年、耗資240萬美元的針對地球生物多樣性和生態系統的評估將會公布結果。來自50個國家的專家通過評估物種滅絕、海洋保護區范圍等指標在未來50多年內的趨勢，為生物多樣性保護的國際目標指明方向。

 

　　從星辰大海之浩渺到μ介子之微小，從氣候變化到生物多樣性，除了上面這些幾乎“板上釘釘”的大事件，一些“不速之客”——一些意料之外的發現或許更讓我們期待。