2020年有啥科学事件值得期待

近日,《自然》展望了2020年值得期待的科学进展,空间、气候、健康等仍是2020年研究热点。其中,中国的火星探测和嫦娥五号任务备受瞩目。

火星计划

2020年,包括3个着陆器在内的几艘宇宙飞船将向火星进发。美国宇航局计划将下一代火星车“火星2020”送上这颗红色星球,它将收集岩石样本,并在未来任务中将样本送回地球,它还将配备一架可拆卸的小型无人直升机。中国也计划在2020年实施首次火星探测任务:向火星发射第一个着陆器,它将部署一个小型火星车。如果降落伞技术问题得到解决,俄罗斯航天器也会把欧洲空间局(ESA)的“漫游者”火星车送往火星。阿拉伯联合酋长国将发射一颗人造卫星,这是阿拉伯国家首次执行火星任务。

除了探测火星,中国在2020年将实施嫦娥五号任务,实现月面无人采样返回;按计划,日本的小行星探测器隼鸟2号将在2020年把采集到的小行星样本送回地球;美国的“奥西里斯-REx”探测器也会在小行星贝努上实施采样作业。

大天空 大数据

今年的黑洞照片首秀无疑大热,拍下这张照片的“事件视界望远镜”项目,预计在2020年发布新成果,这次可能是关于银河系中心的黑洞。ESA的“盖亚”探测器将会更新银河系的三维图谱,让科学家能更好地了解银河系的结构和演化过程。引力波天文学家将公布他们在2019年观测到的宇宙碰撞“宝藏”,这些碰撞在时空中产生了涟漪。其中包括许多黑洞的合并,也包括以前从未见过的黑洞与恒星的碰撞。

超级对撞梦想

欧洲核子研究中心希望获得更多资金,以推动新一代大型对撞机项目。位于瑞士日内瓦附近的欧洲粒子物理实验室将于5月在匈牙利布达佩斯召开一次特别会议,一个委员会将决定该实验室欧洲粒子物理战略更新的部分内容。该实验室希望建造一台100公里长的机器,其功率是大型强子对撞机的6倍,拟耗资210亿欧元。

在美国,伊利诺伊州芝加哥附近的费米国家加速器实验室应该会公布期待已久的 μ介子g-2的结果。物理学家希望,微小的异常现象能够揭示此前未知的基本粒子。

合成酵母

合成生物学家重建面包酵母(酿酒酵母)的工作将于2020年完成。研究人员已经能完全取代简单生物,例如蕈状支原体的遗传密码,但在酵母细胞中进行这项工作更具挑战性,因为它们十分复杂。这项名为合成酵母2.0的研究由来自四大洲的15个实验室合作完成。研究小组已经用合成的DNA片段替换了酿酒酵母的16条染色体。

他们还尝试重组和编辑该酵母的基因组,以了解有机体是如何进化,以及如何应对突变的。研究人员希望,工程酵母细胞将为制造从生物燃料到药物的大量产品提供更有效和更灵活的方法。

气候任务

8月,联合国环境规划署将发布一份有关地球工程的重要报告。地球工程指对地球环境进行的大规模改造,被认为是应对气候变化的一种有潜力的方法。

同样在2020年,国际海底管理局将发布人们期待已久的法规,使海底采矿成为可能。但科学家担心,对于这种行为如何破坏海洋生态系统,以及对已经受到压力的环境可能造成的灾难性影响,人们了解得还不够。

在明年于英国格拉斯哥召开的联合国气候变化大会上,各国需要继续推动落实《巴黎协定》。根据2015年的协议,各国必须提出最新的温室气体减排目标,以帮助将全球变暖控制在2摄氏度以内。但大多数国家在兑现承诺方面行动迟缓。此外,条约本身也前途未卜,预计美国将正式退出。

能源行业新秀辈出

2020年,能源领域也将取得不少新成果:最值得期待的是钙钛矿太阳能电池。与目前大多数电池板使用的硅相比,钙钛矿吸光效率更高、成本更低且制造工艺更简单。因此,钙钛矿太阳能电池已成为行业“新宠”,不少公司计划于2020年开始销售这种电池。此外,在2020年7月的东京奥运会上,丰田汽车公司有望发布首款固态电池动力汽车原型,这种电池用固态电解质替代传统电池内的液态电解质,在过度充电等异常情况下,液态电解质电池容易发热,造成自燃甚至爆炸相比在提高电池能量密度的同时,还能解决安全性问题。

新材料

超导专家也将在2020年迎来重大突破。他们一直希望研制出能在室温下工作的超导体。他们相信,这种超导体一旦问世,将彻底改变电力的传输方式,并节省大量能源。2018年,一个国际团队发现,在极高压力下,“超氢化镧”可在零下23摄氏度表现出超导性,朝室温超导体迈进了一大步。研究人员计划2020年再接再厉,合成出超氢化钇,这一材料有望在53摄氏度实现超导。

“人鼠”到来

随着研究人员在这项充满伦理意味的技术上取得进展,在其他动物身上为人类培育替代器官的梦想有望实现。日本东京大学干细胞科学家Hiromitsu Nakauchi计划在小鼠和大鼠胚胎中培育人类细胞组织。然后,他将把这些杂交胚胎移植到替代动物体内(直到今年3月日本的一项新法律生效,这一步骤才被允许)。Nakauchi与合作者也用猪胚胎做了类似实验。这类研究的最终目标是培育出能移植到人体内的器官。但一些研究人员认为,在实验室里培养类有机物更安全、更有效。

此外,可能在2020年对科学界产生重要影响的事件还包括美国大选、针对登革热等传染病的一种新技术将进行测试、一种疟疾疫苗将开始临床试验等 。

来了,老弟
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