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探测首个引力波、追踪希格斯玻色子...过去十年最重要的20个科学发现

[导读]:过去十年是一个充满探索发现的时代,科学研究项目比以往任何时候都更加全球化和合作化,世界各地的科学家在了解人体、探索地球和宇宙空间方面取得了显著进展 "...

据国外媒体报道,过去十年是一个充满探索发现的时代,科学研究项目比以往任何时候都更加全球化和合作化,世界各地的科学家在了解人体、探索地球和宇宙空间方面取得了显著进展。我们一起来看看过去十年获得的20个最重要科学发现:

1、探测首个引力波

 

1916年,科学家阿尔伯特·爱因斯坦(Albert Einstein)提出,当物体具备充足的质量加速时,有时可以产生穿越时空结构的波,就像池塘泛起的涟漪。尽管之后爱因斯坦又置疑引力波的存在,但是这些被称为引力波的时空褶皱却是广义相对论的一个关键预测。几十年以来,对引力波的探索深深吸引着研究人员,虽然在20世纪70年代才首次出现了令人信服的引力波迹象,但直到2015年美国LIGO天文台才探测到两个黑洞之间遥远碰撞的余波,并在2016年宣布,开启人类“聆听”宇宙的新途径。

2017年,LIGO天文台和欧洲Virgo天文台探测到另一组震动,这一次是由两颗中子星的超密度天体发生碰撞产生的,世界各地的望远镜都观测到此次爆炸,这是首次在光波和引力波中观测到的天文事件。这些具有里程碑意义的数据帮助科学家了解引力波是如何运行的,以及金、银等元素是如何形成。

2、改变人类“家谱”

 

在过去十年里,科学家在理解人类复杂起源方面取得了许多进展,其中包括:勘测已知化石具体时期、发现完整的头骨化石,以及发现多个人类祖先分支。2010年,美国《国家地理杂志》地理探险家李·伯杰(Lee Berger)发现一种名为南方古猿源泉种(Australopithecus sediba)的人类远古祖先,5年之后,他宣布南非一处人类摇篮洞穴中发现一支远古人类新物种——纳勒迪人(Homo naledi),这支古人类与现代人类和更远古时期的人类近亲十分相似。一项后续研究表明,纳勒迪人非常年轻,生活在23.6万-33.5万年前。

科学家在亚洲陆续获得其他重大发现,2010年,一支研究小组宣称,从远古西伯利亚人小指骨提取的DNA不同于任何现代人,这是首个关于丹尼索瓦人血统的模糊证据。2018年,中国一处遗址挖掘发现210万年前的石器,证实工具制造在亚洲的出现比人们之前认为的要早几十万年,2019年,菲律宾研究人员公布了Homo luzonensis化石,这是类似弗洛瑞斯人的一支新发现远古人类,在苏拉威西岛最新发现的石质工具比现代人类登陆的时间更早,从而表明现今东南亚地区曾生存着第三种身份不明的岛屿古人类。

3、对远古DNA的革命性研究

 

随着DNA测序技术以指数级飞速发展,在过去十年里,人类理解远古基因如何塑造现代人类方面取得了巨大进步,2010年,研究人员公布了首个接近完整的古代智人基因组,从而开启了我们祖先DNA研究的革命性十年。从那以后超过3000个古代基因组被测序,其中包括Naia的DNA,这位远古女孩死于1.3万年前,尸骨挖掘地点在墨西哥,她的遗体是美洲境内发现最古老、最完整的人类骨骼之一。同年,研究人员公布了第一个尼安德特人基因组蓝图,提供了第一个可靠基因证据,证明所有现代非洲人的DNA中有1-4%源自这些远古近亲。

在另一项惊人的发现中,2018年研究远古人类DNA的科学家发现一根9万年前的骨骼属于一位少女,令人惊奇的是,她的母亲是尼安德特人,父亲却是丹尼索瓦人,意味着她是迄今发现第一位混血古人类。科学家之后研究发现将丹尼索瓦人的DNA与化石蛋白质进行对比,证实丹尼索瓦人曾生活在现今西藏地区,从而扩大了该神秘群体的生活范围。随着科学家对古代人类DNA领域认知的不断成熟,还发现了一些远古人类处理的一些伦理问题,例如:参与群体活动、将同伴遗骸送回部落。

4、发现数千颗系外行星

 

2010年前后,人类对环绕遥远恒星运行行星的认知产生了巨大飞跃,这将归功于美国宇航局开普勒太空望远镜,从2009-2018年,开普勒望远镜发现了超过2700多颗已证实的系外行星,超过目前总数的一半。开普勒望远镜最著名的一项发现是证实首颗岩石系外行星,它的继任者TESS望远镜于2018年发射升空,目前已对星空进行了勘测,共发现34颗系外行星。

2017年,研究人员宣布发现TRAPPIST-1行星系统,它仅距离地球39光年,存在7颗类地行星,这是迄今发现太阳系之外最多行星的行星系统。2016年,“红点计划”宣布发现比邻星b,这是一颗与地球大小相近的行星,其环绕距离太阳最近的恒星比邻星运行,比邻星距离地球仅4.25光年。

5、人类进入Crispr基因编辑时代

 

过去十年里,科学家在精准编辑DNA方面取得巨大进步,这在很大程度上要归功于Crispr-Cas9系统,可以让自己存储病毒的DNA片段识别任何即将匹配的病毒,然后将病毒的DNA切成条状结构。2012年,研究人员指出,Crispr-Cas9可以作业一种强大的基因编辑工具,因为科学家能够轻松精确切割DNA,几个月之后,其他研究小组证实这项技术对人类DNA有效。此后世界各地的实验都开始识别此类系统,修改Crispr-Cas9系统使其更加精准,并在农业和医学领域试验应用。

尽管Crispr-Cas9对人类带来的益处是巨大的,但是其产生的伦理困境也是令人惊愕的,2018年研究人员使用Crispr技术编辑了两个女婴的基因组,这是人类历史上首次诞生可遗传编辑DNA的婴儿。

6、以前所未有的方式分析宇宙

 

过去十年科学家获得了几项重要的太空观测结果,彻底改变了我们对宇宙的研究观点,2013年,欧洲航天局发射了“盖亚”飞船,它能远距离勘测银河系内10亿多颗恒星,以及1.5亿多颗恒星的速度数据,该数据能帮助科学家制作一部银河系3D电影,让人们以前所未有的角度观看银河系是如何随着时间逐渐形成和发生变化。

2018年,科学家公布了普朗克卫星对宇宙早期微弱余辉的最终测量结果,其中包括了宇宙成分、结构、膨胀速度的重要线索,令人不解的是,普朗克卫星观测到的宇宙早期膨胀率与现今不同,这是一种潜在的“宇宙学危机”,可能需要物理学理论进行解释。同年,大规模暗能量测量发布了首批数据报告,有助于探索宇宙结构中的隐藏模式,2019年4月,科学家们通过视界望远镜首次发现了黑洞轮廓图像,这主要是基于对M87星系中心观测的结果。

7、揭晓古老人类艺术

 

来自世界各地的发现进一步证明,艺术——或者至少是涂鸦,是一种更古老、更全球化的现象,与之前人们所认知的有一定的差异,2014年,研究人员在苏拉威西岛马洛斯洞穴遗址中发现手绘壁画和一幅“猪-鹿”壁画,其历史可追溯至3.9万年前,与欧洲最古老的洞穴壁画艺术处于同一时期。之后2018年,研究人员在婆罗洲发现距今4万-5.2万年的洞穴艺术,进一步证实其具有具象绘画起源,2018年,科学家在南非发现另一个古人类艺术作品,在布隆伯斯洞穴中发现一块石头薄片,上面刻着6条平行垂直线和3条弯曲水平线,其历史可追溯至7.3万年前。

其他富有争议的发现是对尼安德特人艺术技能的争议,2018年,研究人员在西班牙境内发现11.5万年前的颜料和穿孔海螺壳,当时只有尼安德特人生活在欧洲。同年,另一项研究显示,西班牙一些洞穴壁画拥有6.5万年的历史,许多洞穴艺术专家对该发现提出了质疑,但如果该发现有确凿的证据,将证明这是尼安德特人第一个洞穴绘画。2016年,研究人员宣称,法国洞穴里有大约17.6万年前形成的奇怪石笋状圆圈,如果洞熊不是以某种方式制造,那么这些圆圈的年龄表明尼安德特人制作的手工艺术品更多。

8、开启“星际之门”

 

未来的历史学家可能会将过去十年视为人类星际探索的黄金十年,开启了“星际之门”,人类宇宙飞船首次穿越了太阳和星际空间之间的“遮蔽区”,同时,人类首次拜访了遥远恒星周围形成的天体。

2012年8月,美国宇航局“旅行者1号”探测器穿越了日光层最外层区域,即我们太阳释放出的带电粒子气泡。2018年11月,“旅行者2号”探测器进入星际空间。但是星际之路是“双向道路”,2017年10月,天文学家探测到神秘的“Oumuamua”天体,这是迄今发现首个在其他恒星系统形成并途经太阳系的天体。2018年8月,天文爱好者根纳季·鲍里索夫(Gennady Borisov)发现第二颗类似的星际闯入者,这是一颗非常活跃的彗星,因此以发现者的名字命名——“鲍里索夫”彗星。

9、打开古代文明大门

 

考古学家在过去十年获得了许多重大发现,2013年,英国考古人员一处停车场地下发现了理查德三世尸骸;2014年,研究人员宣称,秘鲁Castillo de Huarmey神殿仍有一处未遭受破坏的王室墓穴;2016年,考古学家宣布发现第一个非利士人(古代巴勒斯坦南部非闪族人)墓室,这将科学家揭晓《希伯来圣经》中最神秘人群的生活提供重要线索;2017年,研究人员称,耶路撒冷的圣墓教堂可追溯至1700多年前,是罗马第一位基督教君主建造的,这似乎证实圣墓教堂是在罗马帝国选定的基督埋葬地建造的;2018年,秘鲁一支考古团队宣布发现迄今最大的儿童祭祀遗址,与此同时,考古学家在危地马拉采用机载激光探测到6万多座古玛雅建筑。

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