《科學(xué)》預(yù)測(cè)2019年科學(xué)大事件 揭示細(xì)胞內(nèi)部的秘密、確定下一個(gè)太陽系探測(cè)任務(wù)等

新年伊始，美國(guó)《科學(xué)》雜志網(wǎng)站在近日的報(bào)道中，對(duì)2019年科學(xué)領(lǐng)域即將發(fā)生的大事件進(jìn)行了預(yù)測(cè)，其中包括揭示細(xì)胞內(nèi)部的秘密、發(fā)現(xiàn)新物理學(xué)、確定下一個(gè)太陽系探測(cè)任務(wù)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(gè)國(guó)際科研團(tuán)隊(duì)將遠(yuǎn)征兩極。

從今年9月到明年10月，德國(guó)破冰船“RV極星號(hào)”(RV Polarstern)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(xué)科漂移觀測(cè)站”項(xiàng)目的中央樞紐。來自中國(guó)等17個(gè)國(guó)家的科研人員將參與該項(xiàng)目，研究極地云層、海洋動(dòng)力學(xué)等，以洞悉北極如何向無冰的夏季轉(zhuǎn)變，從而更好地了解氣候變化，提高天氣預(yù)報(bào)和海冰預(yù)報(bào)的準(zhǔn)確性。

無獨(dú)有偶，今年年底，美國(guó)和英國(guó)研究人員將遠(yuǎn)征南極洲，開展一個(gè)耗資5000萬美元、歷時(shí)5年的項(xiàng)目。該項(xiàng)目將使用自動(dòng)水下航行器、測(cè)震儀和貼在海豹上的傳感器，研究思韋茨冰川(Thwaites Glacier)上冰的結(jié)構(gòu)、水和冰下陸地的情況，以厘清該冰川是否會(huì)在未來幾十年內(nèi)開始崩塌。

美國(guó)國(guó)家航空航天局(NASA)用于測(cè)量冰層厚度和質(zhì)量的“重力恢復(fù)與氣候?qū)嶒?yàn)后續(xù)”衛(wèi)星和用于探測(cè)極地冰的“冰、云和陸地高度衛(wèi)星2號(hào)”(ICESat-2)于去年相繼升空并傳回?cái)?shù)據(jù)，兩大極地遠(yuǎn)征項(xiàng)目也將從中受益良多。

在μ介子中發(fā)現(xiàn)新物理學(xué)

通過研究名為μ介子的粒子的磁性，物理學(xué)家希望今年能獲得可以指向新粒子或力的結(jié)果，讓渴求了數(shù)十年的夢(mèng)想照進(jìn)現(xiàn)實(shí)。

美國(guó)費(fèi)米國(guó)家加速器實(shí)驗(yàn)室的科學(xué)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(yù)測(cè)。布魯克海文國(guó)家實(shí)驗(yàn)室在1997年至2001年間進(jìn)行的“μ介子g-2”實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)了這種過量跡象。

2013年，物理學(xué)家們把實(shí)驗(yàn)移到了費(fèi)米實(shí)驗(yàn)室，對(duì)儀器進(jìn)行了升級(jí)，并于2018年1月開始記錄數(shù)據(jù)，首批結(jié)果將于今年出爐，屆時(shí)可能轟動(dòng)粒子物理學(xué)界。

揭示細(xì)胞內(nèi)部的秘密

在細(xì)胞生物學(xué)領(lǐng)域，設(shè)備的分辨率越高，揭示的秘密越多。現(xiàn)在，科學(xué)家打算將新工具和技術(shù)結(jié)合，以前所未有的細(xì)節(jié)和3D形式，展示細(xì)胞內(nèi)部情況。研究人員將在單細(xì)胞尺度上分析DNA、蛋白質(zhì)、RNA和表觀遺傳標(biāo)記。

今年，跨學(xué)科團(tuán)隊(duì)計(jì)劃將這些方法與冷凍電子斷層成像術(shù)、痕量分子標(biāo)記技術(shù)及其他顯微術(shù)結(jié)合起來，了解亞細(xì)胞結(jié)構(gòu)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(xì)胞如何分裂、改變形狀以及基因活動(dòng)如何影響結(jié)構(gòu)和功能等相關(guān)細(xì)節(jié)。

“調(diào)暗”陽光給地球降溫或開展首次實(shí)驗(yàn)

一種通過暫時(shí)“調(diào)暗”太陽光來抑制全球變暖的地球工程技術(shù)可能會(huì)在今年進(jìn)行首次小規(guī)模實(shí)驗(yàn)。這一太陽地球工程項(xiàng)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(fā)的降溫效果。

由美國(guó)哈佛大學(xué)科學(xué)家領(lǐng)導(dǎo)的“平流層擾動(dòng)控制實(shí)驗(yàn)”(SCoPEx)，將以一種小規(guī)模可控的方式測(cè)試這一想法。研究小組計(jì)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(shí)，會(huì)觀察其降溫效果。

但這一計(jì)劃遭到不少人質(zhì)疑，有科學(xué)家認(rèn)為，它并不會(huì)減少導(dǎo)致氣候變化和海洋酸化的二氧化碳。目前，該計(jì)劃還未得到咨詢委員會(huì)的批準(zhǔn)。

抗瘧轉(zhuǎn)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(zhuǎn)基因蚊子，這是基因驅(qū)動(dòng)技術(shù)對(duì)抗瘧疾戰(zhàn)略計(jì)劃的第一步。這批蚊子將是按蚊(會(huì)傳播導(dǎo)致瘧疾的寄生蟲)家族的第一批轉(zhuǎn)基因蚊子。

非營(yíng)利組織“向瘧疾宣戰(zhàn)”正在開發(fā)的基因驅(qū)動(dòng)方法希望在野生種群中傳播基因突變，以破壞關(guān)鍵生育基因或改變雌蚊比例，但第一批轉(zhuǎn)基因按蚊不攜帶這種突變。研究人員將釋放不到1萬只經(jīng)基因絕育的雄蚊，觀察它們?cè)谝巴馊绾紊婧头植迹瑥亩玫叵虮O(jiān)管機(jī)構(gòu)和社區(qū)成員介紹轉(zhuǎn)基因蚊子這一概念。

NASA下一個(gè)太陽系探測(cè)任務(wù)“花落誰家”

2017年12月20日，NASA宣布了第四次“新疆界計(jì)劃”(投資規(guī)模約為10億美元的太陽系探測(cè)任務(wù))的遴選結(jié)果，收集并帶回彗星樣本和探索土衛(wèi)六這兩項(xiàng)任務(wù)進(jìn)入決賽。今年7月，NASA將確定究竟“花落誰家”。

“彗星宇宙生物學(xué)探索樣本取回項(xiàng)目”(CAESAR)將向丘留莫夫—格拉西緬科彗星發(fā)射探測(cè)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(wèi)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(wù)確定，名為“蜻蜓”(Dragonfly)的半自動(dòng)四旋翼飛機(jī)將飛向土衛(wèi)六表面，對(duì)土衛(wèi)六的地表成分、結(jié)構(gòu)及大氣環(huán)境等進(jìn)行勘測(cè)，以尋找可能導(dǎo)致生命出現(xiàn)的化學(xué)反應(yīng)的線索。

此外，今年5月，一項(xiàng)為期3年、耗資240萬美元的針對(duì)地球生物多樣性和生態(tài)系統(tǒng)的評(píng)估將會(huì)公布結(jié)果。來自50個(gè)國(guó)家的專家通過評(píng)估物種滅絕、海洋保護(hù)區(qū)范圍等指標(biāo)在未來50多年內(nèi)的趨勢(shì)，為生物多樣性保護(hù)的國(guó)際目標(biāo)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(fā)現(xiàn)或許更讓我們期待。