新華社二月國外科技新動態(tài)匯總（二）
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2018-2-8 青野云麓
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新發(fā)現(xiàn)顛覆宇宙演化標(biāo)準(zhǔn)模型
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在整個宇宙中，無數(shù)個小星系圍繞著更大的宿主星系旋轉(zhuǎn)——我們所在的銀河系便至少有幾十個這樣的追隨者，并且理論預(yù)測它們應(yīng)該是隨機(jī)運(yùn)動的。然而一項(xiàng)新的研究揭示了一組嬰兒星系就像旋轉(zhuǎn)木馬般整齊地圍繞著宿主星系旋轉(zhuǎn)。
一個國際天文學(xué)研究團(tuán)隊(duì)最近發(fā)現(xiàn)，距離地球約1200萬光年的半人馬座A星系周圍的微小星系在一個令人驚訝的平面上運(yùn)行，而不是位于一個隨機(jī)的球體中。如果這還不足夠讓你感到奇怪的話，這項(xiàng)新的研究表明，其中的大多數(shù)星系都是在朝著同一個方向運(yùn)轉(zhuǎn)。
這一發(fā)現(xiàn)對一種解釋宇宙演化的標(biāo)準(zhǔn)模型提出挑戰(zhàn)。
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瑞士巴塞爾大學(xué)天文學(xué)家Oliver Muller和美國及澳大利亞等國的同事篩選了一個包含有數(shù)百個星系的測量數(shù)據(jù)目錄，從而確定了在半人馬座A星系周圍的16個衛(wèi)星星系的速度和位置。他們發(fā)現(xiàn)，在圍繞半人馬座A星系旋轉(zhuǎn)的這16個衛(wèi)星星系中，有14個分布在垂直于母星系的一個平面上，并且其中有一半的星系朝著地球運(yùn)轉(zhuǎn)，而另一半星系則遠(yuǎn)離地球運(yùn)轉(zhuǎn)。
研究人員在2月1日出版的美國《科學(xué)》雜志上報告稱，這意味著這些衛(wèi)星星系幾乎都在沿著同一個方向轉(zhuǎn)動。而這與一種被稱為“拉姆達(dá)—冷暗物質(zhì)模型”的標(biāo)準(zhǔn)模型不符。
這一標(biāo)準(zhǔn)模型理論假定，衛(wèi)星星系應(yīng)隨機(jī)分布在母星系周圍，并向各個方向運(yùn)動。這一模型可對宇宙微波背景輻射、宇宙大尺度結(jié)構(gòu)及宇宙加速膨脹做出簡單、合理的解釋。
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此外，天文學(xué)家發(fā)現(xiàn)，環(huán)繞銀河系和我們最近的鄰居——仙女座星系的小星系似乎也在同一個平面內(nèi)沿著相同的方向旋轉(zhuǎn)。它們的衛(wèi)星星系在垂直于母星系的一個平面上同步旋轉(zhuǎn)，而這也不符合“拉姆達(dá)—冷暗物質(zhì)模型”這一標(biāo)準(zhǔn)模型。
星系形成的理論模型之前曾認(rèn)為，其他星系中只有大約不到0.5%的衛(wèi)星星系會呈現(xiàn)這種特點(diǎn)。研究人員推測，這些由小星系構(gòu)成的平面可能是大型星系之間在遠(yuǎn)古發(fā)生碰撞后的產(chǎn)物。
新發(fā)現(xiàn)的半人馬座A星系衛(wèi)星星系的分布方式再次挑戰(zhàn)了上述標(biāo)準(zhǔn)模型。銀河系和仙女座星系是螺旋星系，半人馬座A星系則兼具橢圓星系和螺旋星系的特征。研究人員據(jù)此認(rèn)為，在半人馬座A星系發(fā)現(xiàn)衛(wèi)星星系垂直分布在同一平面，說明這一分布方式或許并非統(tǒng)計(jì)異常，而可能是一種廣泛存在的現(xiàn)象。
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矮星系鄰居 存有機(jī)分子
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? 研究鄰近一個矮星系的天文學(xué)家發(fā)現(xiàn)了大量的有機(jī)分子，這表明生命的基本化學(xué)構(gòu)建模塊可以在比太陽系更原始的地方形成。
由碳和氧、氫等其他元素組成的復(fù)雜有機(jī)分子在銀河系中非常普遍，但并不確定它們是否會在一些特定的矮星系中產(chǎn)生，比如與太陽系鄰近的大麥哲倫星云。這個星云產(chǎn)生恒星的過程非常緩慢，因此其化學(xué)成分與銀河系相比更加原始，而那里碳、氧等元素也相對稀少。
于是，天文學(xué)家利用射電望遠(yuǎn)鏡——阿塔卡瑪大型毫米波/亞毫米波陣列望遠(yuǎn)鏡(ALMA)，在距離地球約16萬光年的大麥哲倫星系中尋找有機(jī)分子。
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在大麥哲倫星云的兩個恒星形成區(qū)域中，ALMA接收到來自3種復(fù)雜有機(jī)分子的信號，其中包括二甲醚和甲酸甲酯，這兩種有機(jī)分子以前尚未在太陽系以外的星系發(fā)現(xiàn)過。
研究人員在近日發(fā)表于《天體物理學(xué)快報》的一篇文章中寫道，大麥哲倫星云中的化學(xué)成分類似于早期宇宙，因此，分析我們的鄰居星系有助于天文學(xué)家描繪出一幅關(guān)于宇宙化學(xué)物質(zhì)如何演化的更清晰圖像。
研究人員最近的發(fā)現(xiàn)表明，生命的化學(xué)基礎(chǔ)可能在宇宙相當(dāng)年輕的時候就形成了。
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卵子中一種蛋白質(zhì)可能與不孕相關(guān)
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科學(xué)家2月5日在美國《發(fā)展細(xì)胞》雜志上發(fā)表報告說，雌性小鼠卵子中的一種蛋白質(zhì)決定了它能否生育，人類也擁有這種蛋白質(zhì)，這有望為一些女性不孕找到原因。
研究人員培育了10只卵子中缺少L2蛋白的小鼠和10只正常小鼠。6個月里正常小鼠組共生育約60只鼠崽，而缺少L2蛋白的小鼠組則無法生育。缺少L2蛋白的小鼠卵子看起來正常，卻無法受精。
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研究人員發(fā)現(xiàn)，卵子中的L2蛋白負(fù)責(zé)在卵子發(fā)育的最終階段終止脫氧核糖核酸(DNA)被轉(zhuǎn)錄為信使核糖核酸(mRNA)，讓卵子“安靜”地等待受孕，這一過程被稱為“全局轉(zhuǎn)錄沉默”。但如果缺少L2蛋白，該過程則不會被“叫?！?，卵子也就無法受精并發(fā)育成胚胎。
論文作者、美國加利福尼亞大學(xué)圣迭戈分校助理教授海迪·庫克—安德森說，臨床中許多夫婦所有檢查都顯示正常，很難找到不孕的原因，該研究提供了一條線索。“許多研究小組從細(xì)胞內(nèi)基因被激活的角度看待基因調(diào)控，現(xiàn)在我們發(fā)現(xiàn)基因被關(guān)閉也同樣重要”。
研究團(tuán)隊(duì)將進(jìn)一步研究確認(rèn)缺少L2蛋白是否會導(dǎo)致人類不孕。
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新技術(shù)超越全息圖展示三維動態(tài)
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? 最近發(fā)表于《自然》的一項(xiàng)成果介紹了一種可以“憑空”產(chǎn)生三維雕刻動態(tài)圖像的技術(shù)。這種圖像可以和相同物理空間內(nèi)的實(shí)體共存，是目前全息技術(shù)無法實(shí)現(xiàn)的。
三維動態(tài)圖像一直是科幻小說里的東西。三維現(xiàn)象一般通過光的控制來實(shí)現(xiàn)，但是現(xiàn)有的方法存在局限，如視角窄、需要佩戴特殊的觀看裝置。
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美國猶他州楊百翰大學(xué)的Daniel Smalley和同事設(shè)計(jì)了一種自由空間立體顯示平臺——光學(xué)陷阱顯示(OTD)，三維物體通過它可以在實(shí)體空間中再現(xiàn)，而且不用佩戴任何眼鏡，就能從任何角度觀看。一個近乎不可見的光場捕獲和移動小粒子穿過一個空間。在粒子移動的過程中，利用紅色、綠色和藍(lán)色激光進(jìn)行照射，映射出物體表面，使之成像。當(dāng)粒子移動速度足夠快時，就會產(chǎn)生三維立體圖像，并且色域大、精細(xì)度高。速度再快一點(diǎn)，成像的物體看起來就像在動。
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新材料可更好存儲甲烷
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甲烷是天然氣的主要成分，但常規(guī)條件下甲烷因較難存儲而造成運(yùn)輸和使用成本大幅上升。英國劍橋大學(xué)等機(jī)構(gòu)的研究人員開發(fā)出一種新型材料，能使單位體積內(nèi)甲烷存儲量大幅提升50%，遠(yuǎn)優(yōu)于現(xiàn)有材料。
存儲甲烷的傳統(tǒng)方法是在250個大氣壓下將其壓縮，許多科學(xué)家致力開發(fā)多孔吸附材料，使甲烷可在較低壓強(qiáng)狀態(tài)下存儲。美國能源部2012年設(shè)定的一個研究目標(biāo)是，在室溫和65個大氣壓下能將263立方厘米甲烷壓縮存儲到1立方厘米的材料中，但現(xiàn)有材料的吸附能力還遠(yuǎn)低于這一目標(biāo)。
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劍橋大學(xué)研究人員在《自然—材料》期刊上發(fā)表報告說，成功合成了一種被稱作塊體金屬有機(jī)框架的新材料。報告第一作者、劍橋大學(xué)博士生田天告訴新華社記者，這種新材料能實(shí)現(xiàn)在每立方厘米中壓縮存儲259立方厘米甲烷，與此前最好材料相比存儲能力提升了50%，已非常接近美國能源部的目標(biāo)。
研究人員表示，這種新材料不僅能用于存儲甲烷，還可存儲二氧化碳、氨氣等小分子氣體。
此外，相比同類材料，這種塊體金屬有機(jī)框架的力學(xué)性能還提升了130%，比原有材料更硬、更適于實(shí)際應(yīng)用。
鑒于新材料的優(yōu)勢，目前研究團(tuán)隊(duì)已成立一家公司，致力于把這項(xiàng)成果推向?qū)嶋H應(yīng)用。如果新材料實(shí)現(xiàn)量產(chǎn)，預(yù)計(jì)可為全球天然氣運(yùn)輸每年節(jié)省千億英鎊(1英鎊約合1.4美元)的成本。
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