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迎接春天 拥抱科学

2014-05-12

自然杂志 2014年2期
关键词:泰坦外行星测序

关 毅(本刊特约记者)

迎接春天 拥抱科学

关 毅(本刊特约记者)

要说这两个月来科学界最抢眼的大事,无疑非科学家首次发现早期宇宙急剧膨胀的直接证据莫属。这一突破性的重大发现有望帮助弄清宇宙诞生之谜。一些物理学家甚至认为,这是一项诺贝尔奖级别的发现,可以跻身过去25年最重要的宇宙学发现之列。当然与此同时,还有一些科学进展也让我们无法平静。受控核聚变研究获得新进展,首次实现能量总增益,标志着核聚变能源迈向新时代;基因疗法首次降伏HIV,或可促“功能性治愈”艾滋病;个人基因组测序即将进入千美元费用时代……只想说,这个春天来得正是时候。

HiSeq X Ten系统售价至少1 000万美元(图片来源:Business Wire)

个人基因组测序将进入千美元费用时代

花1 000美元就能为个人基因组测序,这是10多年来许多基因组测序公司奋斗的目标。现在,美国一家公司宣布,他们已能够使这一愿望成为现实。

位于圣迭戈的伊卢米纳公司本周发布消息说,将推出一款叫做HiSeq X的测序仪,每台售价100万美元,但一次至少要订购10台。该公司表示,这一仪器能以不到1 000美元的价格每天为5个人完成基因组测序。

伊卢米纳公司首席执行官杰伊·弗拉特认为,该公司打破了人类基因组学的“音障”,使世界进入了“基因组学的超音速时代”,“工厂级别的大规模测序”成为可能,伊卢米纳也由此成为首个实现千美元基因测序目标的公司。

美国麻省理工学院生物学教授埃里克·兰德评论说,这是第一次有望进行1 000美元的基因组测序,“让人无比激动”。他说,未来几年,HiSeq X系列测序仪将使人们有机会更多地从遗传学角度认识人类疾病。

伊卢米纳公司表示,目前已收到来自韩国Macrogen公司、美国布罗德研究所和澳大利亚加文医学研究所的3张订单。该测序仪将于2014年第一季度发货。

对个人基因组进行测序,有助于获得有关遗传和疾病易感性的信息,也有助于设计个性化医疗方案,而千美元费用将使基因组测序成为可以普及、真正实用的服务。很多人认为,当测序费用降至这一程度,个性化医疗时代将不再遥远。

过去10多年中,随着技术的发展,基因组测序的费用以惊人的速度下降。2003年,人类基因组计划宣告完成,它用了13年时间,耗费30亿美元。2007年,DNA双螺旋结构发现者之一的詹姆斯·沃森成为世界上拥有个人基因组图谱的第一人,“破译”组用了2个月时间,耗资100万美元。不久前,个人基因组测序的费用降到1万美元左右。

受控核聚变研究有新进展首次实现能量总增益

受控核聚变是人类安全利用核能的终极目标。美国研究人员于2014年2月12日在英国《自然》杂志网络版上报告说,他们在受控核聚变的实验中取得一项关键进展,首次在核聚变实验“点火”时实现了能量“盈余”。

多个轻原子核(如氘和氚)在超高温下相互聚合,可生成更重的新原子核(如氦),并释放出巨大能量。太阳持续“燃烧”就是典型的核聚变反应。人类已经实现了不受控制的核聚变,如氢弹的爆炸。但是要想让这种核聚变能量被有效利用,即实现受控核聚变,条件却非常苛刻。

引发核聚变反应首先要向核燃料中输入能量,即“点火”,只有让核聚变产生的能量超出“点火”所消耗的能量,才能将其作为有效的能量来源。太阳中心温度高达1 500万℃,还有巨大的压力,而在地球上无法获得那么大的压力,要想“点火”,只有通过大幅度提高温度来弥补。

美国利弗莫尔劳伦斯国家实验所的研究人员报告说,他们在实验中先将极少量的氢同位素核燃料均匀地裹在一个直径2mm的球状颗粒上,核燃料的厚度仅相当于一根头发丝,然后将小球装入一个微型“胶囊”。研究人员利用激光将“胶囊”迅速加热到比太阳还高的温度,使其内部发生剧烈爆炸,最终释放出的能量超出了整个实验所投入的能量,首次在完成“点火”时实现了能量“盈余”。

研究人员介绍说,此前的实验中发生内爆后球状颗粒通常会变形,降低了能量持续产生的效率,而他们取得这一新进展的关键在于更加精准地控制了核燃料在球状颗粒表层的铺设,使核聚变中产生的氦原子核可将能量再次转移至核燃料中,引发进一步的核聚变反应,从而产生更多能量。

不过研究人员也指出,实验中所取得的能量“盈余”十分有限,要让核聚变反应持续发生,这一“盈余”必须达到实验所投入能量的百倍以上,因此受控核聚变真正为人类所用,仍是一个“十分遥远的希望”。

一个毫米级燃料胶囊(图片来源:Dr. Eddie Dewald)

美科学家在猴子中实现“阿凡达”式异体控制

科幻电影《阿凡达》中,人通过脑电波控制可以掌控克隆外星人“阿凡达”的躯体。美国科研人员在2014年2月18日报告说,他们首次在猴子身上实现了这种异体操控,这一成果有助于未来帮助瘫痪者重新控制自己的身体。

脊髓损伤会阻碍大脑指令信息向躯体的传递,导致运动能力受损甚至瘫痪。目前许多科学家都在研究通过模拟脑电波信号对受伤脊髓进行电刺激,使伤者的躯体能重新接收运动指令。

美国哈佛大学医学院等机构研究人员在新一期英国《自然-通讯》杂志上报告说,他们在实验中使用了两只猴子,一只作为发出指令的“主体”,另一只则是接收指令、完成动作的“阿凡达”。

研究人员先在“主体”猴子的大脑中植入一个芯片,对多达100个神经元的电活动进行监控,记录它支配每个身体动作时的大脑神经元电活动,而猴子“阿凡达”脊髓中则植入了36个电极,并尝试刺激不同的电极组合以研究对肢体运动有何影响。

在实验中,研究人员通过仪器将这两只猴子身上的装置相连接,并给“阿凡达”服用了镇静剂,使它的身体动作可完全由“主体”的脑活动所控制。它俩的任务是协作使得电脑屏幕上的光标上下移动,操纵杆掌握在“阿凡达”手中。结果“主体”控制“阿凡达”完成这一任务的成功率高达98%。

研究人员说,他们的终极目标是利用此类技术使瘫痪人士重获运动能力,不过上下移动光标这种简单能力还远不足以改善瘫痪患者的生活,而且猴子与人有很大的机体差异,将这种技术运用到人体前还需更多研究。

听宇宙大爆炸的“余响”科学家首次发现早期宇宙急剧膨胀的直接证据

仰望浩渺的星空,人们总是不由地要问:宇宙从何而来?美国物理学家2014年3月17日宣布,首次发现了宇宙原初引力波存在的直接证据。这将帮助解答宇宙诞生之谜,被认为是诺贝尔奖级别的重大成果。

原初引力波是爱因斯坦于1916年发表的广义相对论中提出的,它是宇宙诞生之初产生的一种时空波动,随着宇宙的演化而被削弱。科学家说,原初引力波如同创世纪大爆炸的“余响”,将可以帮助人们追溯到宇宙创生之初的一段极其短暂的急剧膨胀时期,即所谓“暴涨”。

然而,广义相对论提出近百年来,源于它的其他重要预言如光线的弯曲、水星的近日点进动以及引力红移效应等都一一被证实,而引力波始终未被直接探测到,问题就在于其信号极其微弱,技术上很难测量,因此也有人将之戏称为“世纪悬案”“宇宙中最大的徒劳无益之事”。

美国哈佛-史密森天体物理学中心等机构物理学家利用架设在南极的BICEP2望远镜,观测宇宙大爆炸的“余烬”——微波背景辐射。微波背景辐射是由弥漫在宇宙空间中的微波背景光子形成的,计算表明,原初引力波作用到微波背景光子,会产生一种叫做B模式的特殊偏振模式,其他形式的扰动,都产生不了这种B模式偏振,因此B模式偏振成为原初引力波的“独特印记”。观测到B模式偏振即意味着引力波的存在。

位于南极的BICEP2设备发现了来自宇宙最初的引力波信号(图片来源:Steffen Richter/Harvard University)

南极是地球上观测微波背景辐射的最佳地点之一。研究人员在这里发现了比“预想中强烈得多”的B模式偏振信号,随后经过3年多分析,排除了其他可能的来源,确认它就是原初引力波导致的。研究共同作者、明尼苏达大学的克莱姆·普赖克说:“这就好像要在草堆里找一根针,结果我们找到了一根铁撬棍。”

对这项发现的意义,哈佛-史密森天体物理学中心的理论物理学家阿维·洛布说:“这项工作为一些最基本的问题提供了新见解:我们为什么会存在?宇宙是怎么诞生的?这些结果不仅是宇宙暴涨的确凿证据,它们也告诉我们暴涨是什么时候发生的,暴涨的威力又有多大。”

过去十多年中,有多个研究项目在探测原初引力波,包括普朗克卫星、POLARBEAR地面实验,及位于南极的另一个“南极望远镜”实验等,其中普朗克卫星是欧洲航天局于2009年5月发射、造价约7亿欧元的全天域微波背景辐射观测望远镜。新发现不仅填补了广义相对论实验验证中最后一块缺失的拼图,让现代物理学的根基更加坚实,也会鼓舞引力波研究人员的士气,促进有关国家进一步加大投入。

美国亚利桑那州立大学理论物理学家劳伦斯·克劳斯说,虽然这项成果还需要得到进一步验证,但“无论怎样,都令人激动”。如被证实,将“可以跻身过去25年最重要的宇宙学发现之列”,有望获得诺贝尔奖。

值得一提的是,尽管直到广义相对论发表近百年后的今天,神秘的引力波才向人们一展真面目,但在此之前人们已经间接观测到它的存在。1974年,美国物理学家乔瑟夫·泰勒和拉塞尔·赫尔斯首次发现一个双星系统。在这个系统中,两颗中子星亲密环绕并变得越来越接近,这意味着两颗星正在损失能量。由于其轨道变化与相对论的预测完全吻合,两名科学家认为能量正在以引力波的形式释放,这一发现让他们获得了1993年的诺贝尔奖。

月球遭遇迄今所见最大陨石撞击肉眼可见 时长8 秒 亮如北极星

西班牙天文学家于2014年2月24日报告说,他们观测到了迄今为止一枚陨石对月球表面最剧烈的撞击事件。

根据该团队的描述,撞击的余晖持续了破纪录的8 s,而通常月球遭遇的陨石撞击持续时间不到1 s,并且从地球上看,其亮度几乎与北极星没有差别,因此当时如有人正好望向月球可能会看到撞击产生的强光。

据科学家介绍,该撞击事件发生于2013年9月11日,他们在新一期的英国《皇家天文学会月刊》上报告了这一发现。

陨石与月球剧烈碰撞产生的热量引发了闪光,并熔化了月球表面的岩石。研究人员推断,此次碰撞产生了相当于15 t TNT炸药爆炸所释放的能量。这一数值比之前的记录——美国航空航天局(NASA)科学家于2013年3月测得的数值——高出3倍,当时那块陨石的重量约为40 kg。

研究人员推断,这颗陨石直径0.6~1.4 m之间,其质量约为400 kg,撞击月球时速度达到每小时6.1万km。

这一撞击事件最初是由位于西班牙南部的“月球撞击监测和分析系统”(MIDAS)所发现的。MIDAS是一套由两架望远镜组成的系统,它们分别安置于塞维利亚和西班牙托莱多,两者能够持续不断地监测月球表面的撞击事件。

并未参与此次月球观测的加拿大伦敦市西安大略大学陨石物理学家Peter Brown表示:“这是一个非常明亮、长时间、充满活力的事件,说它是有史以来最亮的事件也不为过。”Brown曾对去年在俄罗斯发生的陨石事件进行过研究。

这枚陨石坠落于月球表面一个名为“云海”的区域,后者是一个巨大的火山盆地。研究人员估计,撞击形成的陨石坑直径为47~56 m。Brown说:“我希望一架月球探测器能够找到这个陨石坑并测量它的大小,从而了解更多有关此类陨石撞击的物理学知识。”

报告这一观测结果的研究团队成员之一、韦尔瓦大学天文学家José Maria Madiedo指出,这一发现改变了之前对于这样大小的陨石撞击月球表面频率的估计。他说:“这意味着相同大小的陨石对于地球的撞击可能也将更加频繁。”

Madiedo说,这次撞击的亮度、规模都是有记录以来最大的,希望NASA不久后可以进一步证实这个巨大撞击坑的存在。但Brown则表示,对于陨石撞击频率的估计可能会受到此类剧烈事件可用统计资料匮乏的影响。

月球没有大气层,因此陨石不会经历摩擦燃烧而是直接撞击到月球表面,此前频繁的陨石撞击已经让月球表面“伤痕累累”,并形成了独特的环形坑地貌。

NASA“打包”发现系外行星新增715颗,总数达1 750颗

天文学家日前宣布,由NASA的开普勒空间望远镜发现的715颗候选太阳系外行星被证实为行星。这一“富矿带”几乎使由开普勒望远镜发现并已确认的外星世界的数量增加了4倍,同时将已知太阳系外行星的总数从1 035提升至1 750。

加利福尼亚州莫菲特场NASA埃姆斯研究中心的开普勒研究人员Jack Lissauer表示,这些发现为研究系外行星的统计特征提供了一个新数据的母矿,同时为找到一个像地球这样的行星带来了好兆头。

Lissauer强调,这些天体都属于多行星系统——这有助于快速确定候选系外行星的属性。他和同事、加利福尼亚州山景城SETI研究所的Jason Rowe,在即将出版的《天体物理学杂志》上以两篇论文的篇幅描述了他们的分析结果。

研究人员表示,过去科学家寻找系外行星通常是“一个一个分析的艰苦过程”,一次只能发现一颗或少数几颗,而他们利用一颗恒星通常有多颗行星绕转的特点,开发出一种“多重确认”统计学技术,使得一次性“大批量”确认系外行星成为可能。

这份根据开普勒望远镜在2009—2011年采集的数据编纂的新系外行星花名册意味着,多行星系统在空间望远镜持续监控的15万颗恒星中是相对较为常见的。Rowe指出,这些系外行星中约95%的大小介于地球与海王星之间,最新的发现中有4颗系外行星的母星位于“宜居带”中。宜居带温度条件适宜,理论上其表面可保有适宜生命存在的液态水。但这4颗天体的大小均为地球大小的2倍左右。

这715颗行星分布在约305个多行星系统中,并配有太阳系的类地行星所具有的圆形轨道,但排列要更加紧密。

Rowe认为,尽管许多系外行星都比地球大,但这些系外行星系统“类似于内太阳系按比例缩小的版本,使得我们有机会着眼于开普勒数据集,并从我们所处的环境中获得线索”。

并未参与此项研究的华盛顿哥伦比亚特区卡耐基科学研究所的行星猎人Alan Boss认为:“这些新发现进一步强化了这样一种理念,即类似于地球的系外行星在我们的宇宙中是很常见的,尽管它们依然很难被发现和描述。”

剑桥市麻省理工学院天体物理学家Sara Seager提到,这笔有关系外行星的“意外之财”凸显了开普勒望远镜的主要发现——“小行星在我们的星系中是很常见的”。

Lissauer认为,与单行星系统相比,在多行星系统中,如果一颗地球大小的行星围绕一颗类似太阳的恒星运转,那么它将比前者更容易被发现。这样的系统将成为NASA计划于2017年发射升空的凌日系外行星调查卫星的首要目标。

开普勒望远镜于2009年3月发射升空,是世界上首个专用于搜寻系外类地行星的航天器。2013年,开普勒望远镜团队曾发现,银河系中大约有400亿颗类似太阳的恒星,其中大约每5颗就有一颗拥有类似地球的行星。然而不幸的是,在经过数个月的努力后,NASA于2013年8月15日宣布放弃修复开普勒望远镜。该设备由此结束搜寻系外行星的主要任务,但它仍可能被用于其他科研工作。

开普勒空间望远镜的新发现使得已知系外行星的数量达到1 750颗(图片来源:NASA/JPL-Caltech)

3万年冻土中复活迄今最大病毒仍具传染性,对人与动物无害

这看起来就像是一部情节简单的低成本科幻电影——科学家日前复活了一种埋藏在西伯利亚冰层中达3万年之久的巨大病毒,并且要命的是,后者居然还具有传染性。还好,它的目标仅仅是阿米巴虫,但是研究人员推测,一旦地球上的其他冰层融化,将造成远古病毒的大回归,这将对人类健康构成潜在威胁。

这种新近解冻的病毒是迄今发现的最大病毒。它有1.5 μm长,堪比一个小型细菌的大小。主持这项研究的法国马赛大学夫妻档进化生物学家Jean-Michel Claverie和Chantal Abergel将这种病毒命名为Pithovirus sibericum,其灵感来自于希腊语“大口陶瓷坛”——古希腊人用来存储酒和食物的大容器。Claverie说:“我们是法国人,因此我们必须要在故事里加一点儿红酒。”研究人员在美国《国家科学院院刊》上报告了这一研究成果。

Claverie和Abergel之前曾发现了其他所谓的巨病毒,包括在2003年发现的第一种病毒名为Mimivirus以及在2013年发现的另外两种Pandoraviruses。并未参与该项研究的加拿大温哥华市大不列颠哥伦比亚大学病毒学家Curtis Suttle表示:“又一次,这个研究团队让我们对巨病毒的多样性大开眼界。”

在各种病毒中,巨病毒的块头名列前茅,常寄生在水生阿米巴虫体内。研究人员指出,这项研究说明病毒能在永冻土中存活极长时间。随着永冻土因全球变暖融化,存在古代危险病毒从永冻土中复活的可能性。

2年前,Claverie和Abergel的研究团队得知,科学家从埋藏于俄罗斯西伯利亚具有3万年历史的永久冻土中复活了一种古老植物。Claverie说:“如果能够复活一种植物,那么我想是否也能够复活一种病毒。”利用俄罗斯科学家从该国东北部冻原地下30 m深处采集的永冻土样本,他们以阿米巴虫(这些病原体的典型目标)为诱饵寻找巨病毒。随着阿米巴虫的死亡,研究人员在其体内发现了一种巨病毒粒子。这说明该病毒仍具有复制及感染能力。不过研究人员表示,这种病毒对人和其他动物无害。

研究人员在显微镜下发现,Pithovirus看起来是一个一端开口的厚壁椭圆形生物,与Pandoraviruses很像。Abergel强调,尽管形状很类似,但“它们完全是两类不同的病毒”。

Pithovirus具有一种蜂窝状结构。它会在宿主细胞质中完成自我复制,而不是像其他病毒那样“接管”细胞核。其蛋白质只有1/3与其他病毒类似。同时让研究人员感到惊讶的是,这种病毒的基因组(仅有500个基因)比Pandoraviruses小得多,尽管前者的体形要比后者大得多。

“这种巨大的微粒基本上是中空的。”Claverie说,“我们认为病毒的一种性质是将DNA尽可能紧密地塞进最小的微粒中,然而与任何噬菌体(能够感染细菌的病毒)相比,这个家伙的紧密度只是前者的1/150。我们不能理解这是为什么。”

Claverie和Abergel担心,随着全球气温上升以及北极开采和钻井作业,会解冻许多仍然具有传染性的更古老的病毒,可以想见,这将对人体健康构成威胁。

但Suttle指出,人体每天都会吸入数千种病毒,而当他们游泳时则会咽下数十亿的病毒。冰川融化会释放有害的病毒以及这些病毒的传播足以影响人类健康的想法,“将科学理性延伸至极限”,但他说:“相比之下,我更关注随着海平面的上升,有多少人会因此而搬迁。”

法科学家从永冻土中复活3万年前巨病毒(图片来源:Julia Bartoli & Chantal Abergel; Information Génomique et Structurale, CNRS-AMU)

基因疗法首次降伏HIV或可促“功能性治愈”艾滋病

一项临床试验日前表明,一种基因编码技术对于人类而言是安全且有效的。这是研究人员第一次使用一种名为锌指核酸酶的酶瞄准并破坏了12名艾滋病病毒(HIV)携带者免疫细胞中的一种基因,从而增强了他们抵抗病毒的能力。该项研究成果发表在2014年3月6日出版的《新英格兰医学杂志》上。

美国加利福尼亚州杜瓦迪市希望之城国家医学中心贝克曼研究所分子生物学家John Rossi说:“这是HIV基因疗法的第一个重大进步,因为它证明了‘柏林病人’Timothy Brown如何远离HIV。”

2008年,研究人员报告说,当他们用携带着一种名为CCR5的基因突变的骨髓干细胞治疗Brown后,后者获得了控制其HIV感染的能力,Brown在德国柏林被移植携有CCR5突变基因的骨髓后,其HIV检测一直呈阴性,他也因此成为医学界公认的艾滋病“治愈”第一人。

大多数HIV毒株利用一种被CCR5编码的蛋白质作为进入宿主免疫系统T细胞的途径,而那些携带了该基因变异拷贝的人群——包括Brown的捐献者——便获得了对HIV的抗性。

然而类似的治疗对于大多数HIV感染者而言并不是可行的——这是侵入性的,并且人体有可能攻击供体细胞。因此由费城宾夕法尼亚大学免疫学家Carl June和Pablo Tebas率领的一个研究小组考虑利用靶基因编辑技术,在患者自身的细胞中创造一种有益的CCR5突变。

研究人员报告说,他们从12名HIV感染者体内提取未被感染的T细胞,并对该细胞的CCR5基因进行改造,让HIV无法通过其合成的CCR5蛋白质受体进入这些细胞。

研究人员把改造后的T细胞注回感染者体内,每人一次性注入100亿个T细胞。这12名感染者被分为两组,每组6人,其中一组4周后开始停止服用抗逆转录病毒药物12周。在停药的6名感染者中,有4人体内的HIV数量变少,还有1人病毒检测结果呈阴性。研究人员后来发现,这名感染者体内本来就有CCR5突变基因。

June指出,这项研究表明,可以安全有效地改造HIV感染者自身的T细胞,模拟针对HIV的抵抗性,这些细胞注回感染者体内后会维持一段时间,即使不服药也能将HIV拒之门外。“这使得我们更加相信”,改造T细胞是免于终身使用抗逆转录病毒药物、促使“功能性治愈”艾滋病的关键。“功能性治愈”是指感染者停止治疗后,也难以在其血液中检测出某病毒。

HIV利用被CCR5基因编码的一种蛋白质攻击名为T细胞的一种免疫细胞(图片来源:NIBSC/Science Photo Library)

“海洋学将不再是一门地球科学”泰坦首现地外“涟漪”

经过多年搜索,行星学家认为他们可能最终发现了泰坦(土卫六,土星最大的卫星)海洋中的波浪涟漪。一旦得到证实,这将成为科学家首次在地球之外发现的海浪。

2012—2013年,美国宇航局(NASA)的卡西尼号探测器在泰坦的一处碳氢化合物海洋——蓬加海的表面,发现了几处不同寻常的太阳反光。莫斯科市爱达荷大学行星学家Jason Barnes表示,这些反光可能来自于正在“扰乱”平静海洋的不超过2 cm高的小波纹。

Barnes在2014年3月17日召开的月球与行星科学大会上公布了这一发现,而同时发表的另一份报告暗示在泰坦的其他海洋中也存在波浪。

研究人员希望在接下来的几年中会出现更多的波浪,因为随着泰坦从冬季进入春季,预计将有更多的风出现在这颗卫星的北半球——其大部分海洋恰好位于这里。

“泰坦可能开始搅拌。”马里兰州劳雷尔市约翰斯·霍普金斯大学应用物理实验室行星学家Ralph Lorenz说,“海洋学将不再仅仅是一门地球科学。”

在以往多次飞越泰坦的过程中,卡西尼号探测器曾发现了由甲烷、乙烷及其他碳氢化合物构成的小型湖泊及大型海洋。液态雨水降落到卫星表面然后蒸发,形成了一个复杂的天气系统,据推测,可能包含有风的模式。

但之前的探测从未发现风在泰坦海洋表面吹起的涟漪。它们通常就像玻璃一样光滑。这或许缘于液态碳氢化合物比水更有黏性,因此更难移动,又或许因为泰坦上的风太小了不足以吹动液体产生波纹。2010年,Lorenz和其他科学家提出,随着春季的到来,泰坦上的风力将越来越强,从而使科学家更有望发现波浪的存在。土星及其卫星围绕太阳旋转一周大约需要29个地球年。

安装在卡西尼号探测器上的一部分光计在2012—2013年数次飞越泰坦的过程中拍摄了蓬加海的图像。这些图像显示,阳光在海洋的表面闪烁,就像黄昏时刻在地球上看到一架飞机从湖面上低空掠过时产生的景象一样。

Barnes在此次会议上报告说,在这些图像中有4个像素点比可能的反射阳光还要亮。他推断,它们一定代表了一些粗糙的表面,例如一个波浪或一组波浪。

对海浪高度进行的计算表明,它们只有微不足道的几厘米高。Barnes说:“现在还不要急着想到泰坦上去冲浪。”

搞清这些波浪是如何形成的将有助于科学家更好地了解泰坦的湖泊及海洋的物理状态。一项NASA的任务提案——已被重返火星的提案击败——曾设想让一架探测器漂浮在泰坦的湖泊中。“如果我们投放一架湖泊着陆器,它是否只会溅起很小的浪花呢?”Barnes问道。

在这次会议上发表的另一项研究结果也暗示了泰坦存在波浪的可能性。2013年夏季,卡西尼科学家发现,在另一片海洋——丽姬亚海中的一个所谓的“魔幻岛”在出现后又随即消失了。纽约州伊萨卡市康奈尔大学行星学家Jason Hofgartner表示,这两次拍摄的间隔为16天。

在排除了一些相关的可能性后,例如一座岛屿随着海平面的变化而露头,研究人员推断,“魔幻岛”很可能是一组海浪。

与Barnes相比,丽姬亚海的研究人员可能要幸运得多——卡西尼号探测器将于2014年8月重新飞越这片海洋,从而可以再次寻找波浪的痕迹。

卡西尼号探测器在泰坦海洋中可能发现了波浪(图片来源:NASA/JPL-Caltech/University of Arizona/University of Idaho)

(2014年3月20日收稿)

(编辑:段艳芳)

Embrace science in the spring

GUAN Yi

10.3969/j.issn.0253-9608.2014.02.009

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