許 涵 (本刊特約記者)

科技,讓生活更美好

許 涵 (本刊特約記者)

第41屆世博會(huì)于2010年5月1日在上海正式開幕,這次世博會(huì)體現(xiàn)了科技世博的理念,幾十項(xiàng)新成果為世博提供科技保障。一些新的生活理念將改變我們今后的日常生活。

世博科技

2010上海世博會(huì)期間中國(guó)科學(xué)院近20個(gè)研究所的幾十項(xiàng)創(chuàng)新成果,在世博園區(qū)的規(guī)劃建設(shè)、安全保障、信息交通和技術(shù)展示等方面得以應(yīng)用,為世博會(huì)的順利召開提供了有力的科技支撐。

上海微系統(tǒng)研究所研發(fā)的“上海浦東機(jī)場(chǎng)防入侵系統(tǒng)”共部署十萬多個(gè)節(jié)點(diǎn),電子圍欄長(zhǎng)達(dá)35 km,是目前國(guó)際上規(guī)模最大的機(jī)場(chǎng)防入侵傳感網(wǎng),將為世博會(huì)把好第一道入口。同時(shí),該所與上海世博局聯(lián)合成立了世博傳感網(wǎng)應(yīng)用聯(lián)合實(shí)驗(yàn)室,開展了“帶狀傳感器網(wǎng)絡(luò)關(guān)鍵技術(shù)攻關(guān)及世博防入侵應(yīng)用示范”項(xiàng)目等相關(guān)研究,建成了三層立體防入侵傳感網(wǎng)系統(tǒng)。該系統(tǒng)現(xiàn)已納入世博園區(qū)安防方案,區(qū)域定位精度可達(dá)0.3 m,能有效地監(jiān)控低空飛越、攀爬、挖掘等入侵行為。上海微系統(tǒng)研究所為世博會(huì)提供了多臺(tái)套的寬帶無線通信設(shè)備系統(tǒng)。該系統(tǒng)在世博園區(qū)周邊、有關(guān)城區(qū)布設(shè)了固定基站,并部署了若干移動(dòng)車載基站,可將場(chǎng)館及周邊信息及時(shí)傳送到指揮部門,用于世博會(huì)期間的城市監(jiān)控和突發(fā)事件處置。該所還成功研制出被稱為“人造狗鼻子”的炸藥探測(cè)儀為上海世博會(huì)保駕護(hù)航,該探測(cè)儀能檢測(cè)出10萬億個(gè)空氣分子中存在的1個(gè)炸藥分子,可像警犬一樣“嗅”出隱藏的爆炸物或殘留在被檢測(cè)對(duì)象表面的炸藥痕跡。

世博會(huì)園區(qū)、場(chǎng)館及配套設(shè)施的建筑和裝飾材料運(yùn)用了大量新技術(shù)、新材料,彰顯出此次盛會(huì)的節(jié)能、環(huán)保、低碳、綠色等特點(diǎn)。例如,印度首次用毛竹做穹頂?shù)闹黧w結(jié)構(gòu),主要材料是三夾板,這是建筑史上的一大突破。穹頂之上還覆蓋著各種各樣的花卉和草藥植物。這些植物不是在土壤里種植的,而是利用種種營(yíng)養(yǎng)液和灌溉系統(tǒng)促使其生長(zhǎng)。它們除了能讓穹頂看起來更美,還有兩個(gè)目的：一是控溫,二是植物可以結(jié)出果實(shí),長(zhǎng)出草藥。在穹頂南邊裝上了太陽能發(fā)電設(shè)備,穹頂最尖端則是一個(gè)風(fēng)輪,也可用于發(fā)電。為實(shí)現(xiàn)世博交通園區(qū)內(nèi)“零排放”、園區(qū)周邊“低排放”的目標(biāo),上海硅酸鹽所研制的陶瓷金鹵燈安裝在世博園區(qū)中國(guó)館。金鹵燈是目前國(guó)際上第三代高強(qiáng)度氣體電光源,被稱為21世紀(jì)綠色環(huán)保照明的核心產(chǎn)品,是理想的高效節(jié)能光源。光電研究院研發(fā)的世博會(huì)車載系留氣球光電監(jiān)測(cè)系統(tǒng),是一套大型多功能空中監(jiān)測(cè)系統(tǒng),能獲取世博園地面目標(biāo)的空間位置、可見光圖像、溫度、光譜特性等綜合信息,為世博園區(qū)的綜合節(jié)能、環(huán)境監(jiān)控和生態(tài)建設(shè)提供重要的監(jiān)測(cè)和評(píng)估手段。

世博會(huì)也是展示高技術(shù)產(chǎn)品的良好時(shí)機(jī)。光電研究院牽頭完成的激光顯示世博應(yīng)用關(guān)鍵技術(shù)攻關(guān)項(xiàng)目,開展了超高亮度、高清晰度、大色域激光投影顯示系統(tǒng)集成研究,開發(fā)出滿足世博會(huì)要求的激光顯示產(chǎn)品,其中2臺(tái)激光顯示設(shè)備已安裝在世博會(huì)中國(guó)館。電工研究所針對(duì)現(xiàn)有盲文制品的缺陷,開發(fā)出蘸膠式盲文打印系統(tǒng)和非接觸式新型盲文打印系統(tǒng)。該系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)明盲混合打印,將在世博會(huì)展出。半導(dǎo)體研究所研制的半導(dǎo)體照明通信系統(tǒng)第三代樣機(jī),網(wǎng)絡(luò)帶寬達(dá)2Mbps,已在世博會(huì)城市最佳實(shí)踐區(qū)上海案例館“滬上·生態(tài)家”安裝使用。該設(shè)備可在照明的同時(shí),通過控制軟件對(duì)電視機(jī)、網(wǎng)絡(luò)媒體播放器、音響等設(shè)備進(jìn)行光學(xué)無線控制。中國(guó)科技大學(xué)研制的量子通信技術(shù)將在世博會(huì)未來館中通過3D短片滾動(dòng)播出,展示中國(guó)量子通信技術(shù)最新研究成果。昆明植物研究所承擔(dān)了世博會(huì)英國(guó)國(guó)家館種子庫部分建設(shè)工作。英國(guó)國(guó)家館中有目前世界上最大的“種子集合體”,該種子庫是英國(guó)館的最核心展區(qū),其中有890顆種子來自昆明植物研究所。

世博印象

隨著2010年上海世博會(huì)的召開,很多新的概念已經(jīng)進(jìn)入我們的生活中。3D和低碳無疑是人們談?wù)撟疃嗟脑掝}。

所有參觀過這次世博會(huì)的人最直觀最深刻的印象無疑是3 D影片了,很多熱門場(chǎng)館都會(huì)讓參觀者觀看一段3 D影片。D是英文 Dimension(線度、維)的字頭,3 D是指三維空間。國(guó)際上是以3D電影來表示立體電影。人的視覺之所以能分辨遠(yuǎn)近,是靠?jī)芍谎劬Φ牟罹?。人的兩眼分開約5 cm,兩只眼睛除了瞄準(zhǔn)正前方以外,看任何一樣?xùn)|西,兩眼的角度都不會(huì)相同。雖然差距很小,但經(jīng)視網(wǎng)膜傳到大腦里,大腦就用這微小的差距,產(chǎn)生遠(yuǎn)近的深度,從而產(chǎn)生立體感。一只眼睛雖然能看到物體,但對(duì)物體遠(yuǎn)近的距離卻不易分辨。根據(jù)這一原理,如果把同一景像,用兩只眼睛視角的差距制造出兩個(gè)影像,然后讓兩只眼睛一邊一個(gè),各看到自己一邊的影像,透過視網(wǎng)膜就可以使大腦產(chǎn)生景深的立體感了。各式各樣的立體演示技術(shù),也多是運(yùn)用這一原理——偏光原理。

3 D電影的制作有多種形式,其中較為廣泛采用的是偏光眼鏡法。它以人眼觀察景物的方法,利用兩臺(tái)并列安置的電影攝影機(jī),分別代表人的左、右眼,同步拍攝出兩條略帶水平視差的電影畫面。放映時(shí),將兩條電影影片分別裝入左、右電影放映機(jī),并在放映鏡頭前分別裝置兩個(gè)偏振軸互成90度的偏振鏡。兩臺(tái)放映機(jī)需同步運(yùn)轉(zhuǎn),同時(shí)將畫面投放在金屬銀幕上,形成左像右像雙影。當(dāng)觀眾戴上特制的偏光眼鏡時(shí),由于左、右兩片偏光鏡的偏振軸互相垂直,并與放映鏡頭前的偏振軸相一致;致使觀眾的左眼只能看到左像、右眼只能看到右像,通過雙眼匯聚功能將左、右像疊和在視網(wǎng)膜上,由大腦神經(jīng)產(chǎn)生三維立體的視覺效果。展現(xiàn)出一幅幅連貫的立體畫面,使觀眾感到景物撲面而來、或進(jìn)入銀幕深凹處,能產(chǎn)生強(qiáng)烈的“身臨其境”感。

在世博會(huì)召開之前低碳已成為時(shí)尚詞匯,相信通過這次世博會(huì)低碳理念將成為社會(huì)發(fā)展的指向標(biāo)。低碳(low carbon)意指較低(更低)的溫室氣體(二氧化碳為主)排放。隨著世界工業(yè)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展、人口的劇增、人類欲望的無限上升和生產(chǎn)生活方式的無節(jié)制,世界氣候面臨越來越嚴(yán)重的問題,二氧化碳排放量越來越大,地球臭氧層正遭受前所未有的危機(jī),全球?yàn)?zāi)難性氣候變化屢屢出現(xiàn),已經(jīng)嚴(yán)重危害到人類的生存環(huán)境和健康安全,即使人類曾經(jīng)引以為豪的高速增長(zhǎng)或膨脹的 GDP也因?yàn)榄h(huán)境污染、氣候變化而大打折扣(因此,各國(guó)曾呼喚“綠色GDP”的發(fā)展模式和統(tǒng)計(jì)方式)。碳化合物一般從化石燃料中獲得,然后再分離并進(jìn)一步合成出各種生產(chǎn)生活所需的產(chǎn)品,如乙烯、塑料等。

低碳經(jīng)濟(jì),是以低能耗、低污染、低排放為基礎(chǔ)的經(jīng)濟(jì)模式,是人類社會(huì)繼用園區(qū)。專家表示,太陽能發(fā)電不僅為世博會(huì)留下經(jīng)認(rèn)證的綠色財(cái)富和低碳世博的理念,更重要的是將為未來城市建筑發(fā)展起到示范作用,以及對(duì)今后可持續(xù)發(fā)展經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)方式的轉(zhuǎn)變發(fā)揮巨大的作用。

科學(xué)家“稱”出了三個(gè)最輕夸克的質(zhì)量

農(nóng)業(yè)文明、工業(yè)文明之后的又一次重大進(jìn)步。“低碳經(jīng)濟(jì)”的理想形態(tài)是充分發(fā)展“陽光經(jīng)濟(jì)”、“風(fēng)能經(jīng)濟(jì)”、“氫能經(jīng)濟(jì)”、“生物質(zhì)能經(jīng)濟(jì)”。它的實(shí)質(zhì)是高能源利用效率和清潔能源結(jié)構(gòu)、追求綠色GDP的問題,核心是能源技術(shù)創(chuàng)新、制度創(chuàng)新和人類生存發(fā)展觀念的根本性轉(zhuǎn)變。低碳經(jīng)濟(jì)的發(fā)展模式,為節(jié)能減排、發(fā)展循環(huán)經(jīng)濟(jì)、構(gòu)建和諧社會(huì)提供了操作性詮釋,是落實(shí)科學(xué)發(fā)展觀、建設(shè)節(jié)約型社會(huì)的綜合創(chuàng)新與實(shí)踐,是實(shí)現(xiàn)中國(guó)經(jīng)濟(jì)可持續(xù)發(fā)展的必由之路,是一場(chǎng)涉及生產(chǎn)方式、生活方式和價(jià)值觀念的全球性革命。從世界范圍看,預(yù)計(jì)到2030年太陽能發(fā)電也只達(dá)到世界電力供應(yīng)的10%,而全球已探明的石油、天然氣和煤炭?jī)?chǔ)量將分別在今后40、60和100年左右耗盡。因此,在“碳素燃料文明時(shí)代”向“太陽能文明時(shí)代”(風(fēng)能、生物質(zhì)能都是太陽能的轉(zhuǎn)換形態(tài))過渡的未來幾十年里,“低碳經(jīng)濟(jì)”、“低碳生活”的重要含義之一,就是節(jié)約化石能源的消耗,為新能源的普及利用提供時(shí)間保障。特別從中國(guó)能源結(jié)構(gòu)看,低碳意味節(jié)能,低碳經(jīng)濟(jì)就是以低能耗低污染為基礎(chǔ)的經(jīng)濟(jì)。

向低碳經(jīng)濟(jì)轉(zhuǎn)型已經(jīng)成為世界經(jīng)濟(jì)發(fā)展的大趨勢(shì)。在此背景下,“碳足跡”、“低碳經(jīng)濟(jì)”、“低碳技術(shù)”、“低碳發(fā)展”、“低碳生活方式”、“低碳社會(huì)”、“低碳城市”、“低碳世界”等一系列新概念、新政策應(yīng)運(yùn)而生。能源與經(jīng)濟(jì)以至價(jià)值觀實(shí)行大變革的結(jié)果,可能將為逐步邁向生態(tài)文明走出一條新路,即擯棄20世紀(jì)的傳統(tǒng)增長(zhǎng)模式,直接應(yīng)用新世紀(jì)的創(chuàng)新技術(shù),通過低碳經(jīng)濟(jì)模式與低碳生活方式,實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展。

在2010上海世博會(huì)上,許多低耗環(huán)保的新型材料也一一亮相,會(huì)“呼吸”的墻壁、地板隨處可見。世博會(huì)很多場(chǎng)館使用的都是可回收利用的綠色材料,除了住、行,衣也可以低碳。比如,德國(guó)館的工作人員身上所穿的制服采用了一種生態(tài)循環(huán)纖維,這種特殊的滌綸纖維,可以循環(huán)回收使用。上海世博園還是目前國(guó)內(nèi)最大的太陽能光伏發(fā)電應(yīng)

最近,美國(guó)科學(xué)家以超細(xì)微的誤差幅度成功計(jì)算出了三個(gè)最輕的夸克——上夸克、下夸克和奇異夸克的質(zhì)量。此項(xiàng)研究將夸克質(zhì)量的誤差幅度從10～20倍降低到了百分之幾。相關(guān)研究發(fā)表在2010年5月4日出版的《物理評(píng)論快報(bào)》上。

有科學(xué)家認(rèn)為,所有的亞原子粒子都由三個(gè)夸克組成,夸克是組成質(zhì)子和中子的基本粒子。質(zhì)子由兩個(gè)上夸克和一個(gè)下夸克組成;中子由兩個(gè)下夸克和一個(gè)上夸克組成?？淇吮旧怼绑w態(tài)輕盈”,非常難以“捉摸”。由于夸克存在于與其他夸克、反夸克以及膠子(一種理論上假設(shè)的無質(zhì)量的粒子)等粒子組成的“夸克湯”中,經(jīng)由強(qiáng)作用力混雜在一起,由于它們之間的作用力太過強(qiáng)大,以至于科學(xué)家很難將夸克隔離開來單獨(dú)研究。

美國(guó)康奈爾大學(xué)的研究人員利用大型超級(jí)計(jì)算機(jī)模擬質(zhì)子等基本粒子中的夸克和膠子的“言行舉止”,借此充分了解它們之間的強(qiáng)作用力。研究人員表示,夸克之間的質(zhì)量差異大得驚人。最輕的是上夸克,其質(zhì)量只有一個(gè)質(zhì)子的1/470;最重的是頂夸克,其質(zhì)量是質(zhì)子的180倍,與整個(gè)鉛原子的質(zhì)量差不多。最終研究人員成功計(jì)算出了三個(gè)最輕的也因而最難捉摸的夸克的質(zhì)量。上夸克的質(zhì)量約為2 MeV;下夸克的質(zhì)量約為4.8 MeV;奇異夸克的質(zhì)量約為92 MeV。

英科學(xué)家研發(fā)出新碳基超導(dǎo)物質(zhì)

2010年5月25日出版的 Nature雜志刊登了英國(guó)利物浦大學(xué)和杜倫大學(xué)研究人員的最新發(fā)現(xiàn)。通過施加一定的壓力,可改變C60的晶體結(jié)構(gòu),不同C60晶體結(jié)構(gòu)下的Cs3C60能夠從磁絕緣體轉(zhuǎn)變?yōu)槌瑢?dǎo)體,而其超導(dǎo)轉(zhuǎn)化溫度也從38 K轉(zhuǎn)化為35 K。研究人員表示,新發(fā)現(xiàn)將有助于降低諸如磁共振成像掃描儀及其他依賴超導(dǎo)體的能源存儲(chǔ)應(yīng)用的成本。

研究人員使用英國(guó)盧瑟?！ぐ⑵諣栴D實(shí)驗(yàn)室的散裂中子源(ISIS)和同步輻射光源(Diamond)及位于法國(guó)的歐洲同步輻射設(shè)施成功證明,金屬原子銫(Cs)和巴基球(碳原子組成的一種天然分子,又稱為 C60,其分子結(jié)構(gòu)類似于巴克敏斯特·富勒設(shè)計(jì)的某種圓頂,因而得名)組成的新物質(zhì) Cs3C60本身并不導(dǎo)電,但其在受到擠壓時(shí)會(huì)變成高溫超導(dǎo)體。施加在該物體上的壓力會(huì)使得 C60收縮,由體心立方結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)變?yōu)槊嫘牧⒎骄w結(jié)構(gòu),同時(shí),克服了電子之間的排斥力,使得電子能夠“成雙結(jié)對(duì)”、毫無阻力地通過物質(zhì)。

研究人員表示,C60與堿金屬作用能形成AxC60(A代表鉀、銣、銫等),它們都是超導(dǎo)體?；谔嫉某瑢?dǎo)物質(zhì)的優(yōu)勢(shì)在于不同的碳結(jié)構(gòu)具有不同的特征,因此,制造出的物質(zhì)具有不同的功能和屬性。碳基超導(dǎo)物質(zhì)結(jié)構(gòu)的靈活性讓科學(xué)家可更好地厘清高溫超導(dǎo)產(chǎn)生的內(nèi)在機(jī)制,了解如何制造更高溫度的超導(dǎo)體,碳基高溫超導(dǎo)物質(zhì)或?qū)⒊蔀槲磥淼闹髁?這也是人們首次證明,控制一個(gè)高溫超導(dǎo)體中的分子的排列方式可控制其屬性,比如C60就可以做到這一點(diǎn)。

世界首個(gè)“人造生命”誕生

2010年5月20日,美國(guó)生物學(xué)家Craig Venter宣布開發(fā)出了第一個(gè)由一個(gè)合成的基因組所控制的細(xì)胞,這代表著世界上首個(gè)人造生命細(xì)胞的誕生,這是人類科學(xué)歷史上的一個(gè)突破性成果。這一研究成果公布在當(dāng)天出版的Science雜志上。

在這項(xiàng)研究中,Craig Venter博士等人通過化學(xué)的方法合成了蕈狀支原體(Mycoplasma mycoides)的基因組,然后將其植入到與它親緣關(guān)系很近的細(xì)菌山羊支原體(Mycoplasma capricolum)的細(xì)胞里,獲得了全新的蕈狀支原體,植入的基因組能調(diào)控這一細(xì)胞,新移植的基因組取代原基因組發(fā)揮作用,把寄主細(xì)菌轉(zhuǎn)變成蕈狀支原體。這一新產(chǎn)生的生命能自我生長(zhǎng)、繁殖,此次重塑的DNA片段包含850個(gè)左右的基因,盡管在移植的細(xì)菌中有14個(gè)基因被刪除或遭到中斷,但其中包含有添加的4個(gè)DNA序列使其成為區(qū)別于自然基因組的“水印”,看上去仍然像是正常的絲狀支原體細(xì)菌,并只能產(chǎn)生絲狀支原體的蛋白質(zhì)。

這個(gè)最新研制的合成細(xì)胞被稱為“辛西婭”(Synthia,意為“人造兒”),Craig Venter博士等人希望還能設(shè)計(jì)出更新穎的基因組,使得含有這些基因組的細(xì)菌能夠完成特別的任務(wù)以幫助解決能源、環(huán)?；蚱渌膯栴}。

現(xiàn)代軟體動(dòng)物祖先

2010年5月28日,Nature雜志刊登了加拿大科學(xué)家的最新發(fā)現(xiàn)——一種好似從薩爾瓦多·達(dá)利畫作中走出來的動(dòng)物。根據(jù)分析,這種怪異的生活在大約5億年前的海洋動(dòng)物可能就是魷魚、章魚、烏賊以及其他所有頭足類軟體動(dòng)物的母親。

在對(duì)來自加拿大伯吉斯頁巖的化石樣本進(jìn)行分析之后,科學(xué)家發(fā)現(xiàn)了這種動(dòng)物,將其命名為“Nectocaris pteryx”。Nectocaris身長(zhǎng)在 5 cm左右,這一長(zhǎng)度包括兩個(gè)觸角在內(nèi)。它們是行動(dòng)快速的捕食者,利用起伏的類似翅膀的鰭狀物在水中游動(dòng)。令人感到好奇的是,這種動(dòng)物還能利用漏斗狀的鼻子噴水,鼻子同時(shí)還可以朝著不同方向轉(zhuǎn)動(dòng)。噴水是現(xiàn)代頭足類動(dòng)物的一個(gè)特征。在對(duì)新發(fā)現(xiàn)的Nectocaris化石進(jìn)行仔細(xì)分析之后,研究人員發(fā)現(xiàn)了這個(gè)關(guān)鍵的解剖學(xué)特征。在他們看來,這一特征說明Nectocaris一定就是魷魚、章魚以及鸚鵡螺最原始的共同祖先,理由就是其他任何動(dòng)物都不采用這種噴水推進(jìn)方式。

研究人員表示,頭足類動(dòng)物是智商最高的無脊椎動(dòng)物。它們的腦容量較大,視力極佳,能夠利用偽裝躲避捕食者或者蒙騙獵物,但其起源問題一直未能確定。人們長(zhǎng)久以來一直認(rèn)為頭足類動(dòng)物在寒武紀(jì)晚期進(jìn)化,逐漸形成類似蝸牛的殼,使其能夠在水中漂浮。Nectocaris告訴我們第一批頭足類動(dòng)物實(shí)際上已經(jīng)在不借助充滿空氣的殼情況下在水中游動(dòng)。根據(jù)這一發(fā)現(xiàn),可將頭足類動(dòng)物的起源往前推至少3000萬年,也就是大約5億年前著名的寒武紀(jì)生物大爆炸時(shí)期。

新型類人物種

2010年4月9日,Science雜志刊登封面文章,介紹一種新發(fā)現(xiàn)的類人物種——南方古猿源泉種。這一發(fā)現(xiàn)源自有“人類搖籃”之稱的南非斯泰克方丹化石遺址區(qū)出土的兩具類人動(dòng)物骨骼化石,其生活的年代距今約200萬年,這一發(fā)現(xiàn)可能填補(bǔ)史前由猿到人進(jìn)化過程中的一些失落環(huán)節(jié),并幫助科學(xué)家解開人類遠(yuǎn)祖何時(shí)開始以雙腿直立行走等關(guān)鍵問題。

此前,科學(xué)家發(fā)現(xiàn)的史前人類化石大多數(shù)是骨頭或牙齒化石碎片,很難從這些小碎片或骨頭中來了解幾百萬年的進(jìn)化歷程,但這次在南非發(fā)現(xiàn)的骨骼化石幾乎是完整的骨骼。這兩具骨骼化石同時(shí)體現(xiàn)出猿類和人類的特征。比如“他們”的胳膊像古猿那樣很長(zhǎng),暗示這種古人類非常善于爬樹?！八麄儭钡氖窒裨愁惸菢訌澢?但是手指排列緊密,與現(xiàn)代人的手非常相似。少年雄性的頭骨尤其體現(xiàn)一些混合特征,比如頭部很小,大腦僅比當(dāng)時(shí)的南方古猿稍大,但其面部特征,如突出的鼻子、相對(duì)較小的臼齒、顴骨縮回,都與后期的現(xiàn)代智人更相似。此外,“他們”還擁有較長(zhǎng)的雙腿,以及原始人類所特有的骨盆,這表示“他們”已經(jīng)具備直立行走的能力,甚至可能已經(jīng)會(huì)跑?！八麄儭钡纳砀呔鶠?.27 m左右,這種物種最高能長(zhǎng)到1.3 m左右,與更新紀(jì)靈長(zhǎng)動(dòng)物接近。少年雄性腦容量約為420 cm3至450 cm3,比已知的原始人類“智人”最小的腦容量510 cm3還要小(人類的腦容量在1200 cm3至1600 cm3之間)。這些罕見的化石將幫助科學(xué)家了解200萬年前我們史前祖先的面貌,以及他們是如何生活的,更關(guān)鍵的是,這些化石還有助于解開靈長(zhǎng)類動(dòng)物何時(shí)開始以兩條腿直立行走等謎團(tuán)。

科學(xué)家發(fā)現(xiàn)另類天體

美國(guó)賓夕法尼亞大學(xué)天文學(xué)家凱文·魯曼領(lǐng)導(dǎo)的科研小組利用哈勃太空望遠(yuǎn)鏡和雙子座天文觀測(cè)臺(tái),新近發(fā)現(xiàn)一顆天體令天文學(xué)家感到非常困惑,因?yàn)樗浅Ｉ衿?不屬于任何已知的天文學(xué)分類。科研人員將研究成果發(fā)表在2010年4月5日的《天體物理學(xué)雜志》(The Astrophysical Journal)上。

這顆新發(fā)現(xiàn)的神秘天體圍繞一顆褐矮星運(yùn)轉(zhuǎn),構(gòu)成了雙星系統(tǒng),位于離地球460光年的金牛座。它的質(zhì)量大約是木星的5到10倍,不過還是因質(zhì)量太小而無法被劃歸為褐矮星;同時(shí)這顆天體據(jù)估算大約有100萬年的歷史,這又讓它因?yàn)樘贻p而無法被劃為一顆行星。魯曼認(rèn)為,盡管這一小型的伴星的質(zhì)量同繞恒星運(yùn)轉(zhuǎn)的行星相近,但是并不能就此認(rèn)為它是像行星那樣形成的。也就是說,似乎存在兩種不同的生成小型伴星的方法。

這一神奇天體和褐矮星之間相距15個(gè)天文單位,兩者構(gòu)成了雙星系統(tǒng)。如果它們被置于太陽系內(nèi),褐矮星在太陽的位置,那么這顆神奇的天體將處于土星和天王星中間的位置。該天體的質(zhì)量大約是木星的5到10倍,由于質(zhì)量太小無法使氘發(fā)生聚變反應(yīng)。最近國(guó)際天文學(xué)聯(lián)合會(huì)將能否引發(fā)氘的核聚變反應(yīng)看做衡量褐矮星的標(biāo)準(zhǔn),只有當(dāng)天體達(dá)到13個(gè)木星質(zhì)量時(shí),才會(huì)發(fā)生聚變反應(yīng)。不過這一神奇天體似乎同那顆褐矮星“年齡”相仿,并不符合常規(guī)的行星形成理論。常規(guī)理論認(rèn)為,行星形成于圍繞新生恒星赤道旋轉(zhuǎn)的氣體盤。氣體和塵埃云中的微粒相互碰撞,逐漸積聚成大物體,最終形成行星。因此,行星的形成時(shí)間應(yīng)該晚于恒星。并且100萬年并不足以按這種方式形成一顆行星。

由于這種奇特的天體很可能是同褐矮星一同形成的,魯曼認(rèn)為它應(yīng)該劃歸為小型褐矮星。因?yàn)檫@顆天體像褐矮星那樣形成,因此它的成分應(yīng)該與褐矮星相同。這一天體主要是由同一物質(zhì)構(gòu)成的,這同木星的構(gòu)成成分形成了鮮明反差。木星很可能有一個(gè)重元素構(gòu)成的巖質(zhì)內(nèi)核,周圍包裹著氫氣和氦氣構(gòu)成的氣態(tài)殼。

這一雙星系統(tǒng)附近還存在另外一個(gè)由紅恒星和褐矮星組成的雙星系統(tǒng)。這兩個(gè)雙星系統(tǒng)似乎是在同一時(shí)間形成的,而且形成方式也是一樣的?？茖W(xué)家表示將對(duì)這一奇特天體展開進(jìn)一步研究。國(guó)際天文學(xué)聯(lián)合會(huì)系外行星委員會(huì)主席阿蘭·波什說：“似乎這一新系統(tǒng)是按照形成雙星系統(tǒng)的崩塌和破碎過程形成的。”在2001年,波什就曾撰寫論文從理論上闡釋這種行星的存在。波什說：“盡管人們喜歡用行星來稱呼比13個(gè)木星質(zhì)量小的天體,但是考慮到人們?cè)絹碓疥P(guān)注系外行星,其中的一些叫做次褐矮星更為合適?！?/p>

(2010年6月2日收到)

(責(zé)任編輯：方守獅)

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XU Han

10.3969/j.issn 0253-9608.2010.03.011