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为什么土卫形状那么怪?

2018-09-01

大自然探索 2018年7期
关键词:土卫核废料眼角膜

美国宇航局“卡西尼号”飞船近观土星达13年之久。它发现,与地球的球状卫星月球不同,靠近土星的那些土卫(土星卫星的简称)都奇形怪状,例如潘(土卫十八,如图)和阿特拉斯(土卫十五)的形状像意大利方水饺,而普罗米修斯(土卫十六)的形状像白鲸、土豆和科幻画家笔下外星人头颅的混合形状。

之前的研究猜测了每一颗土卫怪异形状的形成原因,但没有一个统一的解释涵盖土卫的所有奇怪形态。最近,一个科学团队进行了一系列计算机模拟,调查靠近土星的土卫形状怎样随时间演化。土星作為一颗大质量行星拥有强大引力,在这些模拟中这是一个关键因子。

科学家的模拟结果是,这些土卫很可能是通过微型卫星之间的一连串碰撞形成的,这被称为“金字塔阵列情景”。如果真是这样,对于卫星的成因来说就有着重要含义,因为之前的研究已经表明金字塔阵列情景有可能是太阳系中大多数卫星的成因。最新模拟显示,几乎为对撞的碰撞会形成像潘和阿特拉斯那样的方水饺形状。如果碰撞角度稍稍倾斜,就会形成普罗米修斯那样的拉长形状。

该研究参与者之一之前发现,彗星之间的碰撞可能产生“方水饺”。但是,像彗星和小行星之间的天体碰撞形成“方水饺”和赤道脊的概率很低。而土星的微型卫星处在一个相当特殊的环境中——它们很靠近土星和土星环,位于几乎正圆的轨道上,还位于几乎相同的平面上。

最新模拟还表明,靠近土星的土卫所处的特殊环境让几乎为对撞的碰撞频繁发生,这导致小个头土卫展现赤道脊或拉长形状的可能性达20%~50%,而其他小卫星展现出土豆形状的可能性更高。例如,在6颗靠近土星的土卫中,潘、阿特拉斯、普罗米修斯都有赤道脊,潘多拉(土卫十七)、雅努斯(土卫十)、厄庇墨透斯(土卫十一)是随机的土豆状。

把核废料封在玻璃里

美国华盛顿州汉福德区曾经是美国重要的核工业基地,20世纪60年代末到70年代初,此地的核反应堆陆续退役,留下大量放射性废料。这些废料(主要是液体)被密封在特制的储存罐中,但随着罐体老化,随时有泄露的危险。

最近,美国西北太平洋国家实验室的科学家宣布,他们通过一种新技术实现了核废料的“玻璃化”。在实验中,科学家将11升低放射性的废料和玻璃原料在高温下融在一起,然后冷却凝固,得到约9千克含有核废料的玻璃。随后,科学家会对玻璃和灌浆进行分析,以确定它们是否达到了处理标准。经过“玻璃化”处理的废料不易泄露,能被长时间保存。

此前已有的“玻璃化”技术只能小批量地处理废料,而新技术则可以连续进行处理,有望投入规模化生产。

3D打印眼角膜

眼角膜是人眼最外层的组织,其主要作用是聚焦光线。全球有1500万人由于疾病、感染或外伤等导致眼角膜损伤,需要移植眼角膜才能避免失明。然而可供移植的眼角膜远远不能满足这些患者的需求。

最近,英国科学家以眼角膜干细胞、藻酸盐和胶原蛋白为原料,首次采用3D打印技术打印出人的眼角膜。通过这种技术,从一位捐赠者的眼角膜中提取出的干细胞足够生产50份眼角膜。这一技术有望解决全球眼角膜紧缺这一难题。人造眼角膜还需接受进一步测试和试验,实际用于临床可能还需几年时间。

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