關(guān)毅 (本刊特約記者)

2018年7月，世界知識產(chǎn)權(quán)組織等機(jī)構(gòu)發(fā)布2018年全球創(chuàng)新指數(shù)報告，中國首次進(jìn)入“最具創(chuàng)新力經(jīng)濟(jì)體”前20名。近年來，中國重大成果、專利申請、科研論文“井噴”，創(chuàng)新指數(shù)排名不斷上升；但另一方面，關(guān)鍵核心技術(shù)被發(fā)達(dá)國家“卡脖子”的消息也見諸報端。那么，究竟應(yīng)當(dāng)如何看待中國科技創(chuàng)新能力及在世界的地位？中國科技發(fā)展正在從跟跑進(jìn)入“跟跑、并跑和領(lǐng)跑并存”的時代，進(jìn)步和落后同在，成就與短板并存。對于中國科技創(chuàng)新能力，人們既不可妄自尊大，也不能妄自菲薄，保持“定力”十分重要。同時應(yīng)該看到，堅持開放是中國科技進(jìn)步的寶貴經(jīng)驗，航空航天、高鐵等領(lǐng)域的快速發(fā)展都得益于此。專家普遍認(rèn)為，擴(kuò)大國際合作、用好國際資源，結(jié)合國內(nèi)市場和人才等優(yōu)勢，中國成為世界科技創(chuàng)新強(qiáng)國的目標(biāo)可期。

火星首次發(fā)現(xiàn)大型地下湖

美國《科學(xué)》雜志2018年7月25日發(fā)表的研究成果顯示，火星南極冰蓋表面下約1.5 km處存在一個約20 km寬的液態(tài)水湖。這一發(fā)現(xiàn)在國際上尚屬首次，有望引發(fā)對火星是否存在生命的新探索。

來自意大利航天局、意大利國家天體物理學(xué)研究所、意大利國家科研委員會及意大利3所大學(xué)的30多名研究人員組成的團(tuán)隊公布了這項研究成果。他們分析了歐洲航天局“火星快車”探測器上的雷達(dá)設(shè)備在2012年5～12月間的觀測數(shù)據(jù)，發(fā)現(xiàn)在火星南極冰蓋地區(qū)的雷達(dá)信號出現(xiàn)明顯異常，形態(tài)與地球南極冰川下的液態(tài)水湖相似，這說明火星上有穩(wěn)定的液態(tài)水存在。

該研究負(fù)責(zé)人、意大利國家天體物理學(xué)研究所研究員羅伯托·奧羅塞說，這可能是在火星上找到的首個可供生命棲息的地方。

科學(xué)家一直將穩(wěn)定的液態(tài)水源視為生命存在的關(guān)鍵條件，例如地下湖或含水土層，而非只是微量的水、水汽或冰。

未參與研究的美國航天局首席科學(xué)家吉姆·格林說，極端情況下，生命可以在巖石下生存，火星上有液態(tài)水，這讓人相信，火星可能具備支持現(xiàn)存生命的條件。

研究人員還發(fā)現(xiàn)，該液態(tài)湖的溫度約為-68 ℃。遠(yuǎn)低于冰點，為什么還能保持液態(tài)？奧羅塞解釋說，水中可能溶有鎂、鈣、鈉等火星巖石中的金屬鹽，這些金屬鹽像防凍劑一樣，加上冰蓋帶來的壓力，使這個湖泊在冰點下保持了液態(tài)。

火星南極冰蓋(圖片來源：ESA/DLR/FU Berlin/CC BY-SA)

未參與研究的澳大利亞新南威爾士大學(xué)天體生物學(xué)家布蘭登·伯恩斯評論說，有證據(jù)表明地球兩極冰蓋下存在微生物，但火星是否同樣如此還有待證明，這一發(fā)現(xiàn)為太空探索開辟了令人激動的新空間。

中國科學(xué)家發(fā)現(xiàn)宇宙中鋰含量最高恒星

以中國科學(xué)院國家天文臺為首的科研團(tuán)隊日前依托大科學(xué)裝置郭守敬望遠(yuǎn)鏡(LAMOST)發(fā)現(xiàn)一顆奇特天體，它的鋰元素含量約為同類天體的3 000倍，是目前人類已知鋰元素含量最高的恒星。國際學(xué)術(shù)期刊《自然·天文》2018年8月7日在線發(fā)布了這一科研發(fā)現(xiàn)。

鋰元素是連接宇宙大爆炸、星際物質(zhì)和恒星的關(guān)鍵元素，它在宇宙和恒星中的演化，一直以來都是天文領(lǐng)域的重要課題，但當(dāng)代天文學(xué)對鋰元素的理解還有很大局限性。富含鋰元素的巨星十分稀有，在揭示鋰元素起源和演化上卻具有重要意義，過去30余年天文學(xué)家只發(fā)現(xiàn)極少量此類天體。

隨著郭守敬望遠(yuǎn)鏡和巡天計劃的開展，其海量恒星光譜觀測能力在天文基礎(chǔ)研究中逐漸發(fā)力，在此次科學(xué)發(fā)現(xiàn)中發(fā)揮至關(guān)重要的作用。這顆新發(fā)現(xiàn)的富鋰恒星來自銀河系中心附近的蛇夫座方向，位于銀河系盤面以北，距離地球約4 500光年。

國家天文臺閆宏亮博士、趙剛研究員和施建榮研究員在取得這一重要發(fā)現(xiàn)的同時，與來自中國原子能科學(xué)研究院、北京師范大學(xué)等院所高校的科學(xué)家合作，對這顆奇特恒星開展深入研究。他們發(fā)現(xiàn)這顆恒星的鋰元素很可能來自恒星內(nèi)部的一種特殊的物質(zhì)交換過程，并結(jié)合美國自動行星搜尋者望遠(yuǎn)鏡(APF)的高分辨率光譜和中國原子能科學(xué)研究院最新的原子數(shù)據(jù)，通過模擬再現(xiàn)其內(nèi)部經(jīng)歷的變化，從而對這顆恒星的鋰元素含量給出合理的解釋。

據(jù)介紹，這一發(fā)現(xiàn)改變了人類對天體中鋰元素的認(rèn)知，將國際上鋰含量觀測極限提高一倍。同時，這項研究在理論上對鋰元素合成和現(xiàn)有恒星演化理論提出了獨樹一幟的新觀點。

人類首個“觸日”探測器升空開啟史上最“熱”太空任務(wù)

有史以來飛得最快的航天器美國“帕克”太陽探測器2018年8月12日升空，正式開啟人類歷史上首次穿越日冕“觸摸”太陽的逐日之旅，這也將成為迄今最“熱”的太空探測任務(wù)。

美國東部時間12日3時31分(北京時間12日15時31分)，“德爾塔4”重型運載火箭從美國佛羅里達(dá)州卡納維拉爾角空軍基地騰空而起，搭載著小汽車大小、重約635 kg的探測器直入云霄。

美國航天局說，“帕克”將在未來7年內(nèi)環(huán)繞太陽飛行24圈，并在金星引力的幫助下調(diào)整軌道逐漸逼近太陽，最終抵達(dá)距離太陽表面約610萬km的地方，成為有史以來最靠近太陽的航天器。人類此前距離太陽最近的一次飛行任務(wù)由德美兩國研制的“太陽神2號”探測器于1976年完成，當(dāng)時距離太陽表面約4 300萬km。

“帕克”外部采用厚度約11.4 cm的碳復(fù)合材料防熱罩，可抵御近1 400 ℃的高溫，使探測器內(nèi)部在保持約30 ℃的環(huán)境下正常工作。當(dāng)飛抵最接近太陽的地方時，它的飛行速度將高達(dá)每小時70萬km，成為史上飛得最快的人造物體。按這種速度，只要一分鐘就能從華盛頓飛到北京。

“帕克”太陽探測器升空(圖片來源：Bill Ingalls/NASA)

作為第一個將直接從位于太陽大氣最外層的日冕中穿越的探測器，“帕克”將使人類能夠近距離測量太陽外層空間的電場和磁場，研究日冕物質(zhì)拋射的物理機(jī)制，從而更準(zhǔn)確地預(yù)測太陽風(fēng)暴對人類生活可能造成的影響。

“帕克”探測器以91歲高齡的尤金·帕克的名字命名。這位美國物理學(xué)家曾于1958年預(yù)測了太陽風(fēng)的存在，這也是美國航天局首次以還在世的科學(xué)家命名探測項目。探測器內(nèi)還搭載了一枚微芯片，記錄有從全球征集的超過110萬人的姓名，它們將與科學(xué)儀器一道飛向太陽系的中心。

如果一切順利，探測器將于2018年11月第一次抵達(dá)近日點，并從12月開始傳回相關(guān)數(shù)據(jù)。

“太陽日冕是太陽系中最后一批尚未有航天器造訪過的地方之一，”“帕克”探測器項目科學(xué)家亞當(dāng)·紹博在一份聲明中說，“它給我一種探險家的興奮感。”

歷經(jīng)13年 小麥基因組圖譜繪制完成

經(jīng)過13年努力，來自20個國家73個研究機(jī)構(gòu)的200多名科學(xué)家終于繪制完成完整的小麥基因組圖譜。這項“里程碑”工作為培育產(chǎn)量更高、營養(yǎng)更豐富、氣候適應(yīng)性更強(qiáng)的小麥品種奠定基礎(chǔ)。

國際小麥基因組測序協(xié)會2018年8月16日在美國《科學(xué)》雜志上發(fā)表論文說，他們以一種叫做“中國春”的小麥遺傳研究模式品種為材料，研究整合了21條小麥染色體參考序列，獲得107 891個基因的精確位置、超過400萬個分子標(biāo)記以及影響基因表達(dá)的序列信息。

國際小麥基因組測序協(xié)會2005年成立，在60多個國家擁有會員。該機(jī)構(gòu)執(zhí)行主任凱利·埃弗索爾在一份聲明中說，繪制小麥基因組圖譜是許多人共同努力的結(jié)果，曾被視為“不可能完成的任務(wù)”。這種繪制參考序列的方法為今后大型、復(fù)雜的植物基因組測序工作提供范例，再次證明通過國際合作推進(jìn)糧食安全的重要性。

同日，還有多篇利用這一基因組圖譜開展科研的相關(guān)論文在不同科學(xué)期刊上發(fā)表，其中一些論文研究了與高溫、干旱和小麥疾病相關(guān)基因的表達(dá)方式。

小麥?zhǔn)侨蚣s30%人口的主要糧食，提供了20%的人類熱能和蛋白質(zhì)消耗。小麥與水稻和玉米并稱全球三大糧食作物，但后兩者的基因組圖譜繪制工作已完成多年。

小麥(圖片來源：DANIEL ACKER/BLOOMBERG VIA GETTY IMAGES)

小麥的“基因密碼”之所以破譯困難，是因為小麥基因組龐大而復(fù)雜，包含約160億個堿基對，是人類基因組的5倍多。另外，小麥有3套亞基因組，其重復(fù)序列含量達(dá)85%，基因相似度高，給區(qū)分和排序帶來挑戰(zhàn)。

科學(xué)家相信，小麥基因組圖譜的繪制完成，可幫助培育出抗旱、抗病和高產(chǎn)優(yōu)質(zhì)的小麥品種。國際小麥基因組測序協(xié)會指出，全球人口到2050年預(yù)計將達(dá)到96億，小麥產(chǎn)量需每年增長1.6%才能滿足未來需求，而這種增長必須主要通過改良作物性狀而非增加種植面積來實現(xiàn)。

科學(xué)家捕獲“上帝粒子”最常見衰變被視為探索希格斯玻色子的里程碑

與世界上最大的原子加速器一起工作的物理學(xué)家如今發(fā)現(xiàn)最新、最奇怪的粒子——希格斯玻色子在大部分時間里都在衰變。作為一個重量為130個質(zhì)子的亞原子粒子，“上帝粒子”希格斯玻色子持續(xù)的時間僅有1 ns的一萬億分之十，隨后它便衰變?yōu)楦〉牧Ｗ印?/p>

用瑞士日內(nèi)瓦附近的歐洲粒子物理實驗室(CERN)的大型強(qiáng)子對撞機(jī)(LHC)工作的物理學(xué)家2018年8月28日報告說，已經(jīng)發(fā)現(xiàn)了希格斯粒子衰變?yōu)橐粋€叫做底夸克的粒子和它的反物質(zhì)對應(yīng)物—— 一個反底夸克。這一“常見衰變”的捕獲被研究人員看作是探索希格斯玻色子的里程碑。

根據(jù)粒子物理學(xué)標(biāo)準(zhǔn)模型預(yù)測，57 %的時間內(nèi)希格斯玻色子都會衰變成一對底夸克，也就是6種夸克中第二重的夸克。然而具有諷刺意味的是，觀察到這種衰變是非常困難的，因為LHC中極其混亂的碰撞產(chǎn)生了大量的底夸克和反底夸克，從而掩蓋了所需的信號。

“上帝粒子”常見衰變終于被“捕獲”(圖片來源：ATLAS/CERN)

新的觀測結(jié)果支持了標(biāo)準(zhǔn)模型對這一“常見衰變”的預(yù)測。研究人員說，如果觀測結(jié)果與標(biāo)準(zhǔn)模型的預(yù)測不符，則會動搖標(biāo)準(zhǔn)模型的基礎(chǔ)并指出新的物理學(xué)方向。

40多年前，科學(xué)家們建立起一套名叫“標(biāo)準(zhǔn)模型”的粒子物理學(xué)理論，但這一理論一直缺少最后一塊拼圖，即希格斯玻色子。這一難以尋覓又極為重要的“上帝粒子”被認(rèn)為是解釋其他粒子如何獲取質(zhì)量的關(guān)鍵。2012年7月，LHC研究人員宣布發(fā)現(xiàn)希格斯玻色子，這是LHC最為顯赫的成績。

研究人員介紹，希格斯玻色子有多個衰變通道，此次觀測到其常見的衰變通道(衰變?yōu)榈卓淇?絕非易事，主要困難在于質(zhì)子和質(zhì)子的碰撞中存在許多產(chǎn)生底夸克的其他方法，因此很難將希格斯玻色子衰變信號與相關(guān)干擾隔離開。相比而言，物理學(xué)家在6年前發(fā)現(xiàn)希格斯玻色子時觀察到它不太常見的衰變通道——比如衰變?yōu)橐粚庾印獎t更容易從背景中提取。這一衰變理論預(yù)測只有9%的時間發(fā)生。

為提取信號，大型強(qiáng)子對撞機(jī)兩個實驗項目組ATLAS和CMS各自組合了大型強(qiáng)子對撞機(jī)的兩次運行數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，結(jié)果檢測到希格斯玻色子衰變?yōu)橐粚Φ卓淇恕４送?，兩個項目組還在當(dāng)前的測量精度范圍內(nèi)測量到與標(biāo)準(zhǔn)模型預(yù)測相一致的衰減速率。

ATLAS合作發(fā)言人卡爾·雅各布表示，這一最新發(fā)現(xiàn)是探索希格斯玻色子過程中的一個里程碑，表明ATLAS和CMS實驗對其數(shù)據(jù)的深刻理解和對背景的控制已經(jīng)超出了預(yù)期。

希格斯粒子是物理學(xué)家對所有其他基本粒子如何獲得質(zhì)量的復(fù)雜解釋的核心。這一新的發(fā)現(xiàn)標(biāo)志著科學(xué)家搞清希格斯玻色子是否真的會以標(biāo)準(zhǔn)模型預(yù)測的速率衰變?yōu)楦鞣N粒子組合的一個關(guān)鍵步驟。如果衰變速率與理論預(yù)測不相符，那將是一個確定的跡象，表明新的粒子仍有待發(fā)現(xiàn)，并可能在LHC的掌握之中。

美最新行星“獵人”交出首份成績單發(fā)現(xiàn)幾十顆候選系外行星供科學(xué)家研究

天文學(xué)家正在研究美國宇航局(NASA)的凌日系外行星勘測衛(wèi)星(TESS)發(fā)現(xiàn)的第一批可能的行星。TESS的用途便是在明亮的恒星周圍尋找圍繞其運轉(zhuǎn)的系外行星。2018年9月5日向其他科學(xué)家發(fā)布的“TESS感興趣的對象”包括了幾十顆候選系外行星。

TESS于2018年4月發(fā)射升空，并在7月開始了自己的科學(xué)觀測——預(yù)計將持續(xù)兩年時間。這顆衛(wèi)星目前正在南方天空搜尋系外行星；最新的觀測結(jié)果來自于這項調(diào)查的第一部分。

在最初的運行過程中，TESS每2 min觀測約15 900顆恒星，以尋找圍繞這些恒星運行的行星在飛越前者表面時，因阻擋了一小部分光線而導(dǎo)致的輕微變暗。

TESS項目科學(xué)家公布了這份名單，這樣其他天文學(xué)家就可以對這些候選系外行星是否屬于行星作出初步的判斷。該項目首席研究員、劍橋市麻省理工學(xué)院(MIT)的George Ricker說，第一批候選系外行星名單中有73顆天體，包括一些之前在地面搜索中發(fā)現(xiàn)的行星。他說，在這份名單中，可能有5%～20%的天體最終會被證明是假警報。其他的天體，如果得到證實，將加入新發(fā)現(xiàn)的系外行星的行列。

研究人員希望TESS能夠找到10 000顆大型系外行星，但它的主要目標(biāo)是發(fā)現(xiàn)并測量至少50顆大小不超過地球4倍的系外小行星的質(zhì)量。

藝術(shù)家筆下的美國宇航局最新的系外行星搜尋衛(wèi)星(圖片來源：NASA/Goddard)

科羅拉多大學(xué)博爾德分校天文學(xué)家Zachory Berta-Thompson說：“對TESS來說，令人興奮的事情是，這是一個與鄰居見面的好機(jī)會?！彼f，一些新的世界“可能是我們將在未來幾十年或幾個世紀(jì)里研究的行星”。

TESS的前身開普勒空間望遠(yuǎn)鏡自2009年發(fā)射以來，已經(jīng)找到了超過5 300顆系外行星或候選系外行星。由于已經(jīng)大大超過了最初4年的設(shè)計壽命，開普勒太空望遠(yuǎn)鏡現(xiàn)在的燃料消耗很低，并且開始在觀測方面出現(xiàn)問題。

TESS于4月18日由美國太空探索技術(shù)公司的“獵鷹9”火箭從佛羅里達(dá)州卡納維拉爾角發(fā)射升空。它是新一代系外行星“獵人”中的第一顆，主要在地球附近尋找宜居的系外行星。

TESS是MIT研究人員的結(jié)晶——耗資3.37億美元的該項目旨在確定至少50顆巖質(zhì)系外行星。這些系外行星的大小與地球相仿或更大，它們的大氣層將由更大型的詹姆斯·韋伯太空望遠(yuǎn)鏡(JWST)仔細(xì)研究，該望遠(yuǎn)鏡將于2020年發(fā)射。

就像開普勒空間望遠(yuǎn)鏡一樣，TESS通過盯著恒星尋找行星。但是開普勒空間望遠(yuǎn)鏡保持了一個固定的視角，只觀察距離3 000光年的0.25%的天空，而TESS將會在大約300光年的范圍內(nèi)觀察85%的天空。

在未來兩年中，這架探測器將利用攜帶的4個望遠(yuǎn)鏡，觀測從太陽系的極點到赤道(被稱為黃道)的天空。在這一范圍內(nèi)觀測一次將持續(xù)27天，然后再重復(fù)這個過程。在1年觀測13次后，TESS將幾乎覆蓋一半的天空，之后它會翻轉(zhuǎn)并觀測另一個半球。

中國科學(xué)家30年測出國際最精準(zhǔn)萬有引力常數(shù)

華中科技大學(xué)引力中心羅俊院士團(tuán)隊歷經(jīng)30年艱辛工作，測出目前國際上最精準(zhǔn)的萬有引力常數(shù)G值，2018年8月30日《自然》刊發(fā)了羅俊團(tuán)隊這一最新測G成果。

以往G值測量的相對精度雖然接近10-5，相互之間的吻合程度僅達(dá)到10-4的水平。因為精度問題，很多與之相關(guān)的基礎(chǔ)科學(xué)難題至今無法解決。

此次羅俊團(tuán)隊采用兩種不同方法，用扭秤周期法和扭秤角加速度反饋法測G，精度均達(dá)到國際最好水平，吻合程度接近10-5的水平。

論文的通訊作者之一、團(tuán)隊核心成員、華中科技大學(xué)引力中心楊山清教授介紹，羅俊團(tuán)隊從20世紀(jì)80年代就已開始采用扭秤技術(shù)精確測量萬有引力常數(shù)G，歷經(jīng)10多年努力，于1999年得到了第一個G值，隨后被國際科學(xué)技術(shù)數(shù)據(jù)委員會錄用。

G值的測量原理明確，但測量過程卻異常煩瑣、復(fù)雜。在一種測量方法中，往往包含近百項的誤差需要評估。楊山清介紹，測量相關(guān)的裝置設(shè)計及諸多技術(shù)細(xì)節(jié)均需團(tuán)隊成員自己摸索、自主研制完成。團(tuán)隊研發(fā)的精密扭秤技術(shù)已經(jīng)成功應(yīng)用在衛(wèi)星微推進(jìn)器的微推力標(biāo)定、空間慣性傳感器的地面標(biāo)定等方面，這些儀器將為精密重力測量國家重大科技基礎(chǔ)設(shè)施以及空間引力波探測——天琴計劃”順利實施奠定良好基礎(chǔ)。

中國科研團(tuán)隊發(fā)現(xiàn)三疊紀(jì)昆蟲演化新證據(jù)

一個中國科研團(tuán)隊2018年9月5日在美國《科學(xué)進(jìn)展》雜志上發(fā)表報告說，他們發(fā)現(xiàn)大約2.37億年前全變態(tài)昆蟲和水生昆蟲曾經(jīng)歷生物多樣性大發(fā)展。這一發(fā)現(xiàn)有助于三疊紀(jì)昆蟲復(fù)蘇事件研究及油氣資源勘探。

銅陵川和克拉瑪依昆蟲群典型化石(圖片來源：D. Zheng et al. Science Advances (2018))

中國科學(xué)院南京地質(zhì)古生物研究所團(tuán)隊對在陜西銅川和新疆克拉瑪依化石產(chǎn)地采集的兩塊凝灰質(zhì)砂巖樣品，進(jìn)行了同位素年代學(xué)和生物地層學(xué)年代測定，并結(jié)合昆蟲群面貌研究，提出“三疊紀(jì)中晚期昆蟲大輻射”這一演化事件。

二疊紀(jì)末生物滅絕事件后，昆蟲數(shù)量和多樣性急劇下降，其后的三疊紀(jì)被稱為“現(xiàn)代生態(tài)系統(tǒng)的黎明”，但這一時期昆蟲化石稀缺，此前人們對三疊紀(jì)昆蟲復(fù)蘇認(rèn)識不足。

新研究發(fā)現(xiàn)，銅川和克拉瑪依兩個昆蟲群中都有毛翅目幼蟲構(gòu)筑的巢穴“石蠶巢”。此前毛翅目的最早記錄來自西伯利亞白堊紀(jì)下侏羅統(tǒng)的石蠶巢化石，而其姊妹類群鱗翅目的最早記錄是三疊紀(jì)-侏羅紀(jì)界限地層。新化石將毛翅目的起源和筑巢行為追溯到更早的三疊紀(jì)中三疊世拉丁期。

三疊紀(jì)、侏羅紀(jì)和白堊紀(jì)是中生代的先后3個階段，處于2.52億年前至6 600萬年前之間。

研究人員說，銅川和克拉瑪依兩個昆蟲群中都擁有多樣性最高的全變態(tài)昆蟲，而此前認(rèn)為，全變態(tài)昆蟲到中生代中期才在全球占據(jù)主導(dǎo)地位。昆蟲在個體發(fā)育中，經(jīng)過卵、幼蟲、蛹和成蟲等4個時期的叫全變態(tài)昆蟲。

論文通訊作者之一、南京地質(zhì)古生物研究所研究員王博說，銅川和克拉瑪依昆蟲群中全變態(tài)昆蟲的高多樣性和高豐度是始料未及的，這揭示了全變態(tài)昆蟲在三疊紀(jì)發(fā)生大輻射，即生物多樣性大發(fā)展。

研究還表明一些重要的水生全變態(tài)昆蟲可以追溯到三疊紀(jì)的中三疊世，克拉瑪依昆蟲群中發(fā)現(xiàn)的大量劃蝽是最早的水生蝽類，這些多樣的水生昆蟲此前也被認(rèn)為發(fā)生在中生代中期，新研究表明水生昆蟲的多樣化在中三疊世晚期已經(jīng)出現(xiàn)，為淡水生態(tài)系統(tǒng)的早期演化提供了新的視角。

全球首顆風(fēng)力測繪衛(wèi)星發(fā)射升空十九載等待終成真

歐洲空間局(ESA)的風(fēng)神(Aeolus)衛(wèi)星于2018年8月22日發(fā)射升空，執(zhí)行為期3年的任務(wù)，在全球范圍內(nèi)監(jiān)測風(fēng)力。

風(fēng)神衛(wèi)星是世界上第一個風(fēng)力測繪衛(wèi)星，它從法屬圭亞那庫魯?shù)墓鐏喣强臻g中心由一枚織女星運載火箭發(fā)射升空。地面任務(wù)控制人員將在接下來的幾個月里校準(zhǔn)航天器上裝載的儀器，包括一個紫外激光系統(tǒng)，它將用于測量大氣層中最低30 km范圍內(nèi)的風(fēng)速和風(fēng)向。

ESA在1999年便批準(zhǔn)了風(fēng)神項目，但是開發(fā)該衛(wèi)星儀器花費的時間比預(yù)期要長得多。制造一種能在真空中運行的強(qiáng)力紫外激光器所出現(xiàn)的復(fù)雜情況曾是一個主要問題。

一旦風(fēng)神衛(wèi)星開始科學(xué)觀測，來自該項目的數(shù)據(jù)將被納入數(shù)字天氣預(yù)報，從而改善各國氣象機(jī)構(gòu)的預(yù)測水平。

風(fēng)神是一項耗資4.8億歐元(5.5億美元)的項目。風(fēng)神衛(wèi)星重約1 260 kg，攜帶了一部直徑1.5 m的望遠(yuǎn)鏡、一部散射接收組件和一臺多普勒測風(fēng)紫外激光雷達(dá)。該紫外激光雷達(dá)每秒觀測50次，每道激光束會激發(fā)出數(shù)十億個光子照向大氣。而每道光子束中，大概只有幾百顆光子會由于跟大氣分子的碰撞而恰好反射回衛(wèi)星。根據(jù)多普勒效應(yīng)，科學(xué)家通過輸出脈沖與反向散射信號間的延遲，就能計算出風(fēng)的方向、速度和移動距離。

研究人員之前曾在飛機(jī)上使用類似的激光系統(tǒng)研究特定區(qū)域的風(fēng)，但風(fēng)神項目將是第一個覆蓋整個地球的風(fēng)力測繪任務(wù)。如果風(fēng)神按計劃運行，它的數(shù)據(jù)可以顯著改善熱帶地區(qū)的氣象預(yù)測水平，在地球中高緯度地區(qū)也能提高幾個百分點的準(zhǔn)確率。

“你可能認(rèn)為這并不是很多，但如果我們的預(yù)估水平能夠提高2%，對社會便能夠貢獻(xiàn)數(shù)十億美元的價值。”英國雷丁市歐洲中期天氣預(yù)報中心(ECMWF)氣象學(xué)家Lars Isaksen說。例如，更好的預(yù)測能夠讓人們更好地應(yīng)對風(fēng)暴。

Aeolus衛(wèi)星于8月22日在法屬圭亞那發(fā)射升空(圖片來源：ESA)

隨著風(fēng)神衛(wèi)星的成功發(fā)射，地面任務(wù)控制人員計劃在9月啟動激光系統(tǒng)，初始數(shù)據(jù)將在2019年1月底前到達(dá)，并在4月前合并到預(yù)測系統(tǒng)中。該項目的目標(biāo)是在衛(wèi)星收集到這些數(shù)據(jù)后的3個小時內(nèi)提供風(fēng)速測量數(shù)據(jù)。

“盡管這項任務(wù)只有3年，但如果風(fēng)神的技術(shù)被證明是可靠的，它將有助于為未來的風(fēng)力測繪衛(wèi)星鋪平道路?！比鹗咳諆?nèi)瓦世界氣象組織全球觀測系統(tǒng)負(fù)責(zé)人Lars Peter Riishojgaard說。

到目前為止，氣象學(xué)家已經(jīng)拼湊出了來自各種資源的風(fēng)力信息，包括氣象氣球和飛機(jī)飛行。但還沒有衛(wèi)星能夠直接測量風(fēng)速，盡管科學(xué)家可以依據(jù)衛(wèi)星測量的云層移動結(jié)果推斷風(fēng)速和風(fēng)向。

研究人員希望后續(xù)的任務(wù)不會花那么長的時間來開發(fā)。“我們在1999年便設(shè)計了這個家伙，”德比爾特市荷蘭皇家氣象研究所大氣物理學(xué)家Ad Stoffelen說，“看到它飛起來真是太令人興奮了。”

圖盧茲市法國氣象預(yù)報機(jī)構(gòu)氣象學(xué)家Alain Dabas表示，風(fēng)神衛(wèi)星的激光無法穿透厚厚的云層，因此它將無法看清像颶風(fēng)這樣的風(fēng)暴系統(tǒng)。

但它將能夠追蹤其他現(xiàn)象，例如從撒哈拉沙漠吹來的灰塵，或者擴(kuò)散到不同高度的污染物羽流?！拔掖_信會有一些有趣的發(fā)現(xiàn)?！盨ara Tucker說。她是美國科羅拉多州博爾德市波爾航天公司的一名工程師，從事風(fēng)力激光測量工作。

科學(xué)家發(fā)現(xiàn)最古老史前繪畫表明石器時代人類行為復(fù)雜性

在石器時代的某個時候，人類藝術(shù)家開始嘗試一種新的視覺藝術(shù)形式，那就是繪畫。如今，科學(xué)家從一個南非洞穴地面上堆積的古老碎石中發(fā)現(xiàn)了一個已知最早的例證—— 一幅抽象的、大約在距今73 000年創(chuàng)造的蠟筆畫。

并未參與該項研究的英國杜倫大學(xué)考古學(xué)家Paul Pettitt說：“如果有任何一點可以說明人類社會已經(jīng)出現(xiàn)了象征性的活動，那就是它。”

研究人員在2018年9月12日出版的《自然》雜志的一篇論文中描述了這一發(fā)現(xiàn)。

大約10萬年前到72 000年前，史前人類(現(xiàn)代人)生活在南非的布隆伯斯洞穴中。早期的發(fā)掘工作已經(jīng)表明了他們是一群懂藝術(shù)的人——考古學(xué)家在這個遺址發(fā)現(xiàn)了由海蝸牛殼制成的珠子，以及一些上面刻著幾何圖案的骨頭和大塊的赭石(一種富含氧化鐵的黏土礦物)。

在該遺址工作的考古學(xué)家——包括挪威伯根大學(xué)的Christopher Henshilwood——也發(fā)現(xiàn)了在這個洞穴里居住的古代居民具有敏銳的畫家特質(zhì)。2011年，該研究團(tuán)隊宣布發(fā)現(xiàn)了一種古老的藝術(shù)“工具箱”，其中包括一些巨大的蝸牛殼，里面裝有一種富含赭色顏料的殘留物。

如今，科學(xué)家知道了石器時代的穴居人也喜歡畫畫。在該遺址具有73 000年歷史的沉積物中，Henshilwood及其同事發(fā)現(xiàn)了一塊4 cm長的鵝卵石，上面用十字形畫了9條線。這些線條似乎是用赭色的蠟筆畫出來的。這幅畫讓研究人員第一次了解到布隆伯斯洞穴的史前居民是如何使用赭石作為顏料的。

“用這個工具箱，我們重建了顏料是如何制作的，但我們對它的用途卻知之甚少?！盚enshilwood說，“有了這個發(fā)現(xiàn)，我們就可以在某種程度上研究最終的作品了?！?/p>

最古老的史前繪畫(圖片來源：Craig Foster)

但這是一個不完整的觀點。據(jù)研究人員說，這塊石頭曾經(jīng)是一塊更大的磨石的一部分——它究竟有多大，誰也不知道，而且這幅畫原本可能覆蓋了大部分光滑的研磨表面。

研究團(tuán)隊成員之一、法國波爾多大學(xué)考古學(xué)家Francesco d’Errico指出，交叉的蠟筆線條讓人聯(lián)想起之前在洞穴里發(fā)現(xiàn)的史前物品上繪制的圖案。他說：“在不同的媒介上，這些標(biāo)志被不同的技術(shù)復(fù)制了?！边@表明其具有象征意義，盡管這些意義到底是什么尚不清楚。

英國南安普敦大學(xué)考古學(xué)家Alistair Pike認(rèn)為，最新的發(fā)現(xiàn)提供了比在布隆伯斯洞穴和其他地方的那些發(fā)現(xiàn)更為清晰的關(guān)于石器時代藝術(shù)的證據(jù)。Pike說，沒有辦法證明這些抽象的“繪畫”是藝術(shù)作品，而不僅僅是一個人在更堅硬的表面上打磨工具留下的痕跡。他說：“使用顏料作畫可以顯示出更高層次的意向性?！?/p>

這一發(fā)現(xiàn)與史前時代大約同時期的尼安德特人的成就相匹配。2018年早些時候，包括Pike和Pettitt在內(nèi)的一個研究小組發(fā)表的證據(jù)表明，尼安德特人曾占據(jù)了現(xiàn)在的西班牙洞穴，并且至少在65 000年前曾在石壁上作畫——盡管有一些研究人員已經(jīng)對這些藝術(shù)作品的年代提出了質(zhì)疑。

早期現(xiàn)代人和尼安德特人顯然是在同一時間開始繪畫的，這似乎很了不起。加拿大維多利亞大學(xué)考古學(xué)家April Nowell說，這個時間可能只是巧合。她說，這種發(fā)現(xiàn)是不尋常的，所以未來的發(fā)現(xiàn)可能會拓寬這兩個人種繪畫起源時間的間隔。

Nowell認(rèn)為，早期現(xiàn)代人和尼安德特人都是通過繪畫表達(dá)自己的觀點的，這一點都不讓人感到意外。她說，人類的“現(xiàn)代”行為是逐漸發(fā)展起來的，其他相關(guān)物種可能已經(jīng)發(fā)展出了這些技能。Nowell說：“在這些方面與其他人種共享并不令人感到驚訝。”。

再生技術(shù)讓盲鼠復(fù)明為治療視網(wǎng)膜色素變性等致盲疾病帶來希望

人眼中有一些細(xì)胞能夠修復(fù)視力受損疾病造成的傷害，但到目前為止，科學(xué)家還沒有成功地讓它們發(fā)揮功效。如今，一個研究小組聲稱，他們已經(jīng)促使這些細(xì)胞——被稱為“米勒膠質(zhì)細(xì)胞”——在老鼠的眼睛里再生了一種光受體細(xì)胞。根據(jù)科學(xué)家2018年8月15日發(fā)表在英國《自然》雜志上的研究結(jié)果，這些新細(xì)胞可以探測到射入的光線，并與眼睛中的其他細(xì)胞結(jié)成網(wǎng)絡(luò)向大腦傳遞信號，而這正是逆轉(zhuǎn)某些遺傳眼病和損傷的潛在步驟，這也為治療視網(wǎng)膜色素變性等致盲疾病帶來了新希望。但也有人對這一說法持懷疑態(tài)度，并認(rèn)為這些信號可能來自于現(xiàn)有的光感細(xì)胞，而不是新生成的細(xì)胞。

美國馬里蘭州巴爾的摩市約翰斯·霍普金斯大學(xué)醫(yī)學(xué)院神經(jīng)學(xué)家Seth Blackshaw說：“沒有人比我更希望這是真的，但我對這項研究懷有嚴(yán)重的擔(dān)憂?！?/p>

論文作者、美國芒特西奈伊坎醫(yī)學(xué)院神經(jīng)及眼科學(xué)教授陳波介紹說，斑馬魚的視網(wǎng)膜具有自我修復(fù)功能，當(dāng)視網(wǎng)膜受損后，其中的“米勒膠質(zhì)細(xì)胞”可使視網(wǎng)膜的神經(jīng)細(xì)胞再生，而哺乳動物的這種細(xì)胞卻沒有類似再生功能。雖然科學(xué)界已能通過損傷視網(wǎng)膜來激活哺乳動物的“米勒膠質(zhì)細(xì)胞”，但此法對視網(wǎng)膜傷害較大，并不利于恢復(fù)視覺。

為此，研究人員在小鼠實驗中利用基因轉(zhuǎn)移的方法，促使“米勒膠質(zhì)細(xì)胞”分裂并發(fā)育為可感光的視桿細(xì)胞。新發(fā)育的視桿細(xì)胞在結(jié)構(gòu)上與天然視桿細(xì)胞沒有差別，且形成了突觸結(jié)構(gòu)，使其能與視網(wǎng)膜內(nèi)其他神經(jīng)細(xì)胞交流。實驗顯示，這種方法可讓先天失明的小鼠復(fù)明。

這項研究受到了美國國家眼科研究所的資助。該所視網(wǎng)膜神經(jīng)科學(xué)項目主任托馬斯·格林韋爾說，這是科學(xué)家首次在哺乳動物視網(wǎng)膜中，將“米勒膠質(zhì)細(xì)胞”重編為能夠發(fā)揮功能的視桿細(xì)胞。視桿細(xì)胞能讓人們在暗光條件下看到東西，而且可能有助于保護(hù)視錐細(xì)胞，后者負(fù)責(zé)分辨顏色和提高視敏度。

研究人員在老鼠視網(wǎng)膜上培育出新的感光細(xì)胞，能夠?qū)⒐廪D(zhuǎn)化為電信號(圖片來源：Nathan Devery/Science Source)

陳波說，他們接下來計劃借助體外培養(yǎng)實驗，研究上述新法能否用于人的視網(wǎng)膜組織中。

“沒有人能夠像他們那樣，制造出一種像光感受器一樣的細(xì)胞?！钡每怂_斯州休斯頓大學(xué)眼科學(xué)院細(xì)胞和發(fā)育神經(jīng)生物學(xué)家Deborah Otteson說。但她指出，即使是在重新生成最多新視桿細(xì)胞的老鼠體內(nèi)，其密度也只是健康老鼠視網(wǎng)膜的0.2%。結(jié)果就是，被治療的老鼠能夠察覺到光，但它們無法辨認(rèn)出形狀或物體。

“他們已經(jīng)破解了問題的第一部分，現(xiàn)在的問題是要把它放大?！監(jiān)tteson說。她說，如果研究人員能夠讓“米勒膠質(zhì)細(xì)胞”產(chǎn)生更多的感光細(xì)胞，那么這種方法有一天可能會讓那些因為視網(wǎng)膜脫落或遺傳障礙性視網(wǎng)膜炎而失去視桿細(xì)胞的人恢復(fù)一些視力。

肯塔基州路易斯維爾大學(xué)神經(jīng)生物學(xué)家Maureen McCall稱這項工作的“一大進(jìn)步”在于恢復(fù)了視桿細(xì)胞，但強(qiáng)調(diào)研究團(tuán)隊仍需要證明視桿細(xì)胞的發(fā)育和功能在患病的眼睛中一切正?！@里的視網(wǎng)膜細(xì)胞可能不會正常連接和交互。

然而，Blackshaw看到了對新的研究結(jié)果的另一種解釋：在盲鼠中，現(xiàn)有的桿狀細(xì)胞在手術(shù)過程中被修復(fù)了，而這要么是因為它們接受了病毒攜帶的糾正基因，要么是因為“米勒膠質(zhì)細(xì)胞”與它們分享了正確的基因。在這兩種情況下，大腦的視覺信號都不是來自于新生成的桿狀細(xì)胞，而是來自于現(xiàn)有感光細(xì)胞恢復(fù)的功能。他說，這項研究忽略了化學(xué)標(biāo)記技術(shù)，它可以證明任何功能性桿狀細(xì)胞都來自于“米勒膠質(zhì)細(xì)胞”。

對此陳波表示，他和他的團(tuán)隊做了這樣一個標(biāo)記實驗——盡管在論文中沒有描述，而且他們已經(jīng)通過其他幾種方法徹底地證明了新桿狀細(xì)胞的起源。他還引用了對照組實驗，在實驗中，該小組將校正基因轉(zhuǎn)移到“米勒膠質(zhì)細(xì)胞”上而沒有重新編程。在這種情況下，大腦中并沒有視覺信號，這意味著現(xiàn)有的桿狀細(xì)胞沒有被恢復(fù)。

新研究顛覆人類語言進(jìn)化認(rèn)知科學(xué)家懷疑FOXP2基因的決定性作用

人類語言的進(jìn)化曾經(jīng)被認(rèn)為依賴于單個基因的改變——這種基因的作用是如此之大，以至于在遠(yuǎn)古人類種群中產(chǎn)生了重要影響。然而一項最新分析表明，這種基因——FOXP2基因——并沒有在現(xiàn)代人類即智人最近的歷史中發(fā)生變化，并且之前的發(fā)現(xiàn)可能只是一個錯誤的信號。

“現(xiàn)在的情況要復(fù)雜得多，這曾經(jīng)是一個非常干凈的故事，甚至在很長時間里成為教科書的一部分。”這篇論文的作者之一、美國馬薩諸塞州劍橋市哈佛大學(xué)與麻省理工學(xué)院布羅德研究所人口遺傳學(xué)家Elizabeth Atkinson說。

這項研究發(fā)表在2018年8月2日出版的《細(xì)胞》雜志上。

FOXP2基因最初在一個有著長期語音和語言障礙的家族中被發(fā)現(xiàn)，它也是第一個被發(fā)現(xiàn)的參與語言生成的基因。后來的研究表明它對于人類語言的進(jìn)化具有重要作用。

FOXP2基因與人類語言能力有關(guān)，其缺陷會導(dǎo)致語言障礙，患者擁有正常的認(rèn)知能力，但不會說話。2002年有一項研究提出，智人的FOXP2基因中有兩個獨特突變，它們是在過去20萬年里產(chǎn)生的，可能導(dǎo)致人類祖先語言能力增強(qiáng)，促成了智人的崛起。這篇論文后來在科學(xué)文獻(xiàn)中被引用了數(shù)百次。

人類版本FOXP2基因發(fā)生的變化在黑猩猩或其他靈長類動物中沒有被發(fā)現(xiàn)(圖片來源：Jens Schlueter/AFP/Getty)

加利福尼亞大學(xué)戴維斯分校等機(jī)構(gòu)研究人員最近報告說，他們開展了更廣泛的基因組比對，發(fā)現(xiàn)這兩個突變并不獨特，當(dāng)初的發(fā)現(xiàn)只是樣本選擇有偏差導(dǎo)致的假象。

2002年的研究以20個人的基因組為基礎(chǔ)，發(fā)現(xiàn)FOXP2基因的兩個突變在人類中存在選擇性清除現(xiàn)象，即有利的基因突變迅速在群體中擴(kuò)散，而處于劣勢的突變會被清除。

新研究分析了50個現(xiàn)代人的基因組，并與已滅絕的尼安德特人和丹尼索瓦人對比，并未發(fā)現(xiàn)選擇性清除現(xiàn)象，顯示FOXP2基因在智人身上沒有經(jīng)歷特殊的選擇作用。

研究人員說，他們發(fā)現(xiàn)樣本人群的結(jié)構(gòu)對分析結(jié)論有很大影響。舊研究的樣本主要是歐洲和亞洲人，新研究的樣本更為多樣化。如果刻意選擇與舊研究結(jié)構(gòu)相同的樣本，就能得出與之相似的結(jié)論，意味著該結(jié)論是統(tǒng)計假象。

語言是實現(xiàn)復(fù)雜社會合作的基礎(chǔ)，因而與人類文明的誕生密切相關(guān)。新研究并沒有否定FOXP2基因在功能上與語言的關(guān)系，但顯示人類語言的進(jìn)化歷程比原先認(rèn)為的更復(fù)雜。

2002年研究的合著者之一、德國慕尼黑路德維格·馬克西米利安大學(xué)進(jìn)化遺傳學(xué)家Wolfgang Enard表示：“很好，現(xiàn)在很清楚，F(xiàn)OXP2基因?qū)嶋H上是一個錯誤的信號?！?/p>

“即使FOXP2基因最近沒有進(jìn)化，仍然有大量證據(jù)表明該基因與語言有關(guān)?！焙商m奈梅亨馬普學(xué)會心理語言學(xué)研究所所長Simon Fisher說。他也是2002年研究的合著者之一。FOXP2基因的突變會導(dǎo)致人類語言障礙，而在老鼠中，這種基因?qū)τ诎l(fā)聲和運動也是很重要的——這兩個功能對人類語言來說都是至關(guān)重要的。

Fisher補(bǔ)充說，語言是復(fù)雜的，它永遠(yuǎn)不能用現(xiàn)代人類的單一突變來解釋?！拔覀冃枰邮芨鼜?fù)雜的原因，這涉及到多個基因的變化。從這個意義上說，F(xiàn)OXP2基因只是一個復(fù)雜謎題的一部分?！?/p>

這項最新研究的資深作者、加利福尼亞大學(xué)戴維斯分校人口遺傳學(xué)家Brenna Henn如今熱衷于重新研究那些被認(rèn)為對人類進(jìn)化很重要的基因，比如一種被稱為微腦磷脂的基因，它被認(rèn)為與人類大腦的發(fā)育有關(guān)。Henn擔(dān)心對小數(shù)據(jù)集的過度依賴已經(jīng)扭曲了人們對人類獨特性的理解。

“如果你問的是人類作為一個物種的進(jìn)化問題，”Atkinson說，“你真的需要包括一群形形色色的人。”

(2018年9月21日收稿)