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"九大行星"重排座次 2006十大国际科技新闻解读
华夏经纬网   2006-12-28 07:51:54   
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  1 人类首次将彗星样本带回地球“彗星灰尘”通过“身份认定”

  彗星探测一直是科学家研究了解太阳系、行星和生命起源的重要途径。去年7月的“深度撞击”让人类首次获得彗星内部的图像;“星尘”号项目则是人类首次用航天器对彗星进行取样研究,带来的科学收获更加丰厚。美国宇航局曾经将“星尘”号项目喻为“把彗星带回地球”。“星尘”号项目的成功,无疑在人类彗星探测史上写下了辉煌一笔。

  “星尘”号飞船于1999年2月发射升空,2004年1月近距离飞过位于太阳系边缘冥王星以外的“维尔特二号”彗星,伸出由气凝胶材料制成的网球拍状尘埃采集器,成功捕获到许多彗星物质粒子和星际尘埃颗粒。这些尘埃是太阳、月亮、地球等太阳系天体最初形成物质中保存最完整的标本,有助于深入了解太阳系和宇宙生命的起源奥秘。

  今年1月,在外奔波了7年之久的“星尘”号将载有宇宙星尘的返回舱送回地球。踏上地球之后,这些远道而来的“贵宾们”一直在接受“解剖”和进行“身份认定”。初步结果显示,彗星灰尘非常微小,有些灰尘直径只有4微米,25粒彗星灰尘排成一列才有一根头发丝细,而且确实是45亿年前太阳系刚刚形成时留下的原生质。科学家还发现,这些尘埃物质明显是在不同时期、不同太空位置形成的,甚至形成的条件也各不相同,其多样性令科学家十分吃惊。

  2 “九大行星”重排座次冥王星遭遇“降级”

  自冥王星76年前首次被人类观测到,并跻身太阳系第九大行星之日起,围绕它的争论一直不断,其行星地位一再受到质疑。它那比月球还小的个头,特立独行的公转轨道……屡遭非议。

  为了确认冥王星的身份、探索柯伊伯带星体的奥秘,新年伊始,美国宇航局就将第一个造访冥王星的人类探测器———携7种科研仪器的“新地平线”号,于美国东部时间1月19日下午2时送入太空,“新地平线”号计划于2015年抵达,对原九大行星中面目最模糊的、人类航天器尚未涉足的最后一个死角———冥王星进行近距离观测。该探测计划是人类对太阳系最遥远的第三个区域———冥王星及其柯伊伯带的首次探索。这次探测将极大地加深人类对太阳系的形成与演化的认识,有望澄清围绕冥王星的争议和众多谜团,更可将人类对太阳系最后的“地平线”———柯伊伯带的认识向前推进一大步。

  然而就在“新地平线”号动身不久,它前去拜访的客人的身份就发生了巨变。经过激烈争论,本届国际天文学联合会大会终于投票决定,将冥王星与前8颗地位毫无争议的行星区分开来。备受争议的冥王星从8月24日起正式下岗,被“开除”出太阳系行星行列,太阳系行星数目从此降为8颗。游走在太阳系边缘的冥王星将只能与其他个头相近的“兄弟姐妹”一道被称为“矮行星”。根据8月24日通过的新定义,“行星”指围绕太阳运转、自身引力足以克服其刚体力而使天体呈圆球状、并能清除其轨道附近其他物体的天体。而同样具有足够质量、呈圆球形,但不能清除其轨道附近其他物体的天体则被称为“矮行星”。其他围绕太阳运转但不符合上述条件的物体则被统称为“太阳系小天体”。

  确定新的行星定义是天文学研究的里程碑。对“九大行星”的传统说法作出修改,将冥王星排除在行星家族之外,这是人类认知自然的一次重大跨越,也反映出人类对行星的认知出现新的突破,改变了对太阳系的传统认识。

  “新地平线”号探测器仍在朝冥王星飞去。冥王星和柯伊伯带其他天体可能有着与八大行星完全不同的起源。预计,“新地平线”号将会为揭示冥王星的庐山真面目,以及研究太阳系早期演化过程提供重要线索。

  3 反物质研究获重大进展Bs介子与稳定反氢原子面世

  反物质是宇宙大爆炸时的最初始产物,只在自然界存在了短短一瞬间,但却是科学家孜孜以求的重点研究对象,对解答宇宙构成等问题至关重要。

  今年的反物质研究战果颇丰:观察到正反物质粒子相互转换现象,论证了“宇宙物质较多是因为夸克的反应衰变速率不同”理论;高效生成“活的”反氢原子,标志着人类对“活的”反氢原子的研究正式起步。

  一国际研究小组4月份报告说,他们观察到一种奇异的粒子与其反物质粒子迅速相互转换的现象,这种“物质—反物质振荡”现象将有助于理解宇宙中为何看起来只有物质而没有反物质。该小组利用加速器使质子和反质子相互撞击,制造出由一个夸克和一个反夸克构成的Bs介子。在分析了超过10亿次对撞事件的数据后发现,Bs介子和反Bs介子以每秒2.8万亿次的超高速度不断地相互转变。这是科学家首次观测到Bs介子振荡的细节,这一结果为“宇宙物质较多是因为夸克的反应衰变速率不同”的理论提供了新证据。

  反氢原子是最简单的反物质,由反质子和正电子构成。日本理化研究所和东京大学研究出一种新方法,使用具备轴对称性的磁场,能高效生成稳定的、接近绝对零度的反氢原子,还可稳定储存反质子和正电子等离子体,随后再使这两种粒子高效变换,生成反氢原子,并把反氢原子冷却到接近绝对零度的状态后再加以储存。利用这种新方法,科学家能够高效生成“活的”反氢原子,并直接观测到“活的”反氢原子,为观测反氢原子的性质准备了环境条件,这将能使人类在宇宙构成等问题的研究上更进一步,也标志着对“活的”反氢原子的研究正式起步。

  4 首次成功逆转细胞分裂过程有望获得治愈癌症新方法

  对于人类而言,细胞分裂是生命得以延续的关键环节。在正常情况下,人体内的细胞每天要进行多达数百万次的分裂。然而,细胞分裂行为一旦失控,就会诱导癌症出现。如果人类能够逆转已经失控的细胞分裂行为,就会掐住癌细胞的“咽喉”,阻止癌变。美国俄克拉荷马州医学研究基金会的科学家率先在世界上实现了细胞分裂过程的逆转,此前还从未有人能够将细胞分裂的循环周期加以倒转。该成果使科学家可以对细胞分裂做进一步探索,以更深入地了解细胞分裂的复杂过程。

  研究人员首先控制了负责细胞分裂的一种蛋白质,然后设法使分裂过程停止并最终将其逆转。已经被复制的染色体则又被重新送回到了原细胞的细胞核中,这在以前一直被认为是绝无可能的事情。这项研究表明,促使细胞分裂的因素可以被改变甚至可以被逆转,这为“细胞分裂的循环周期必须处于精确控制之下”的观点提供了非常有力的证据。这一重大突破有可能最终使人类获得治愈癌症及其他多种疾病的有效办法。

  5 困扰数学界百年有余“庞加莱猜想”终获证明

  法国数学家庞加莱被公认为“最后一位数学全才”,他曾经提出过许多具有开创意义、奠基性的大问题,庞加莱猜想就是其中之一。在他留下的巨大科学遗产中,有一个属于代数拓扑学中带有基本意义的命题,这就是他在1904年提出的,困扰了数学家百余年之久的“庞加莱猜想”:如果一个封闭空间中所有的封闭曲线都可以收缩成一点,那么这个空间一定是三维圆球。这个猜想后来被推广到n维。”其高维推论已于上个世纪60年代和80年代分别得到解决,三维的今年也被彻底破解。

  俄罗斯数学家佩雷尔曼提出了证明这一猜想的要领。目前国际数学界公认,佩雷尔曼在最终证明庞加莱猜想的过程中作出了决定性贡献,因而获得今年的菲尔茨奖。在佩雷尔曼的成果基础之上,由来自美国、中国等国数学家组成的3个独立小组均对庞加莱猜想的最终完全证明作出了贡献。这一证明意义重大,有助于更好地研究三维空间,对物理学和工程学都将产生深远影响。因而被美国《科学》杂志评选为2006年度十大科学进展之首,认为科学家们在2006年完成了“数学史上的一个重要章节”。

  6 第一号染色体基因测序图完成人类基因组计划画上句号

  人类基因组计划是当代生命科学的一项伟大科学工程,奠定了21世纪生命科学发展和现代医药生物技术产业化的基础,具有巨大的科学价值和商业价值。

  这项被称为“生命登月计划”的多国联手项目于1990年正式启动,其主要目标包括识别人类DNA中所有基因(超过10万个);测定组成人类DNA的30亿碱基对的序列等。来自英、美、法、德、日、中等国的科学家分担了这项工作。到2001年初,完成了99%的人类基因组草图;到2002年2月12日,人类基因组计划基本完成,公布了99%的人类基因组序列。今年5月18日,人类第一号染色体的基因测序图正式公布,至此,该计划全始全终,圆满完成。从今往后,建立在人类基因组测序图基础上的生物和医学研究将会按部就班,继续逐步展开,为人类带来源源不断的新技术、新成果。

  7 算出暗物质大小及温度发现暗物质存在证据

  看不见、摸不着的暗物质是宇宙的主要组成物质之一。今年的暗物质研究收获颇丰:算出了暗物质的大小及其温度;观察到暗能量在过去90亿年里始终在提高宇宙的膨胀率;找到暗物质存在的直接证据。

  英国剑桥大学天文学家2月5日宣布,首次计算出了暗物质的一些基本的物理属性,如温度、体积、密度等,在揭开暗物质奥秘的过程中跨出了关键的一步。他们利用超大望远镜阵列,观察了环绕银河系运行的12个矮星系,获得7000多个独立的观测结果,进而计算出了暗物质的大小及其温度,其“体温”大约为1万摄氏度,这一发现有助于揭示究竟什么是暗物质。计算结果表明,无论星系的规模有多大,亮度有多高,或者包含多少颗恒星,所有星系似乎都含有相同数量的暗物质。暗物质温度可以提供暗物质最基本的特性,此次获得的暗物质温度表明,暗物质应由弱互相作用的大质量粒子组成。这一结果有助于粒子物理学家转变思维方式,换个角度去寻找暗物质。

  8月,美国科学家宣称,他们借助哈勃太空望远镜发现,暗能量并非太空中的新事物,在过去90亿年里,暗能量始终在提高宇宙的膨胀率。该成果为天体物理学家认识暗能量的本质提供了证据,表明暗能量不但早已存在,同时在赢得宇宙间排斥和吸引作用的“拖拉战”前,它就在阻挠宇宙间物质的引力。

  此外,美国科学家还利用钱德拉X射线天文台等,连续观测了由距地球30亿光年之遥的两个大星系团碰撞形成的星系团“1E0657-56”,找到了暗物质存在的直接证据,探测到暗物质与普通物质在两个星系团的大碰撞中被扯开的现象。这是目前证明宇宙大部分是暗物质的最有力证据,它让科学家更加确信,在地球上和太阳系中适用的牛顿引力在大尺度星系团中同样有效。过去,尽管有不少证据表明暗物质的存在,但仍有科学家试图用其他理论进行解释,他们提出:在星系间尺度上,实际引力比从牛顿和爱因斯坦的理论推导的引力更强,因此可以不需要暗物质的存在。但这次的碰撞观测结果推翻了这一理论。这是人类首次测定到暗物质的性质,也为了解暗物质提供了更多线索。

  8 首次利用人造精子育出老鼠为解决不育症开启一扇“大门”

  对于渴望生出亲生子女的不育男性而言,英国纽卡斯尔大学达勒姆生物干细胞研究所的科学家纳耶尼亚博士给他们带来了希望。纳耶尼亚6月10日在《细胞发育》杂志上宣布,他的研究小组首次成功地用胚胎干细胞制造的人造精子培育出了生命。此项研究意义重大,首次表明由人类培育出的精子可以最终形成完整的生物个体,这为研究遗传学、癌症或细胞重组等学科提供了思路,也为解决人类不育症开启了一扇大门。利用这项技术,患不育症的夫妇今后有可能通过使用人造精子或人造卵子,生出带有自己遗传特征的后代。

  其实,人造精子研究已持续了十几年,但一直没有人用人造精子孕育出生命。研究人员从老鼠的胚泡中分离出精原干细胞(可发育成早期精子细胞的干细胞)进行培养,最终培育出7只老鼠。虽然实验只获得部分成功,但仍然令人激动不已,证明可在实验室中制造出有活力的精子,这在帮助深入了解精子生成的生物过程方面尤为重要,也为科学家研究生命如何孕育提供了动物模型,有助于揭示不孕不育的根源。从理论上讲,这一进程还意味着,男性无须自身参与,或利用精子捐献者,就能孕育出胎儿。科学家相信,这项技术有着巨大的应用前景。如果人造精子技术发展成熟,将有可能一劳永逸地解决男性不育症问题。将来,医生可以通过克隆方法,用一名男子的皮肤细胞制造精子;科学家甚至还可以从一位女人的细胞中培育出人造精子。

  9 病毒在计算机中“复活”50纳秒完整生命形态数字仿真首获成功

  病毒是介于生命和非生命之间的微小蛋白质和遗传物质束,它们与正常生命形式一样包含RNA或DNA,但仅能在其他有生命的细胞中进行复制。它们能够用“精细”的方法感染细胞并在宿主内增生扩散,导致种种疾病,如流感和艾滋病。

  为了更好地研究病毒的生命形态,美国伊利诺斯大学和加利福尼亚大学的科学家采用世界上功能最强和运算速度最快的计算机,首次对卫星状烟草花叶病毒进行了其完整生命形态的数字仿真,模拟仿真了单个卫星状烟草花叶病毒所含的全部原子和在病毒周围的一个小水滴,两者加起来共有100多万个原子。由于计算量巨大,该数字仿真病毒仅“存活”了50纳秒(1纳秒等于十亿分之一秒)。该成果是在“飞速测试”生命有机体方面首次获得的重要进步,将有助于更好地了解病毒的工作机制,改善人类的身体健康。

  10 4000多个基因开关位置确定基因组图谱有了“全球定位系统”

  今年有关基因研究的另一项重大进展是新加坡基因组研究院科学家取得的,他们于3月22日宣布成功绘制了4000多个基因开关位置图谱。

  干细胞的活动受一种特殊蛋白质转录因子控制,它们会在基因组的特定位置,与相应的蛋白质结合,产生后续作用,启动或抑制某种基因的表达,影响干细胞分化成各种组织和器官,所以,基因开关位置图谱就如同基因组图谱的“全球定位系统”,可使人类更准确地知道在基因组的哪些位置可以产生哪些基因表达。

  医学界一直希望能以干细胞疗法治疗诸如糖尿病、心血管病、帕金森症、阿尔茨海默氏症、先天性肌肉萎缩症等疾病。但由于无法掌控干细胞的分化,干细胞疗法始终无法得到有效利用。基因开关位置图谱的成功绘制有望为干细胞疗法带来突破,使科学家有可能按图索骥、对症进行药品开发和基因修正。

  (来源:科技日报 作者:赵亚平)

转自中新网

 

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