新華社二月國外科技新動態(tài)匯總（六）
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2018-2-17 青野云麓
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便攜式原子鐘首次用于實地測量
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一項新研究報告稱，一臺便攜式原子鐘首次被用于進行實地測量。這臺便攜式光學原子鐘被用來測量阿爾卑斯山脈某座山上一個特定實驗室的高度。該研究是對原子鐘在引力測量方面的未來應用原理的證明展示。相關(guān)成果2月13日在線發(fā)表于《自然—物理》。
原子鐘能夠超精確測量時間，精度可達10-17分之一。正因為如此，原子鐘可以探測時間流動中的極小變化。廣義相對論預測，由于引力場強度的不同，在地球不同高度時間流速不同。這意味著一臺極精確的原子鐘可以被用作引力傳感器。原子鐘的高精確度需要有精心控制的環(huán)境條件作保障，而這樣的條件很難存在于度量衡學實驗室之外。
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德國布倫瑞克聯(lián)邦物理技術(shù)研究院的Christian Lisdat和同事將一臺便攜式原子鐘裝入一輛2.2×3×2.2米的拖車，開入阿爾卑斯山脈弗雷瑞斯隧道的法國段，然后再將它開到意大利段的某處——距離法國測量地約100千米且海拔低了1000米，最后比較在兩地得到的原子鐘測數(shù)。實驗的實際測量環(huán)境與理想的實驗室環(huán)境相距甚遠。作者用原子鐘估計山上實驗室的高度并表明其估測結(jié)果與兩組獨立的通過最先進的大地測量學手段(即結(jié)合光學水準儀衛(wèi)星的定位系統(tǒng)與引力場模型)得到的測數(shù)相符。
研究人員提出，雖然這次測量的精度仍遠低于傳統(tǒng)測地學可取得的最佳結(jié)果，但是此次測量實驗克服了諸多技術(shù)挑戰(zhàn)，是原子鐘在地理物理學中實際應用的一大進步。
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發(fā)現(xiàn)新抗生素！能殺死多重耐藥菌
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據(jù)英國《自然·微生物學》雜志11日在線發(fā)表的一篇報告稱，美國科學家通過提取土壤細菌DNA并測序，從中發(fā)現(xiàn)一類新抗生素。新抗生素被命名為Malacidins，能夠殺死許多多重耐藥并引發(fā)疾病的細菌，甚至包括引起大鼠皮膚感染的耐甲氧西林金黃色葡萄球菌(MRSA)。
抗生素本質(zhì)上是微生物(包括細菌、真菌、放線菌屬)或高等動植物在生活過程中所產(chǎn)生的一類次級代謝產(chǎn)物，具有抗病原體或其他活性的作用，會干擾其他細胞的發(fā)育功能。目前科學界認為，遏制耐藥性感染增多趨勢需要新的抗生素。但過去30年里，僅有非常少量的新抗生素被開發(fā)出來，人們亟待新的抗生素來對抗多藥耐藥型病原體。
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鑒于大多數(shù)最終獲得許可的抗生素最初從微生物中提取，因此科學家現(xiàn)階段的重點就是從不同的環(huán)境樣本中尋找新藥。此次，美國洛克菲勒大學研究人員肖恩·布拉迪及其同事，對來自美國各地的一千多份土壤樣本中提取的細菌DNA進行測序，終于發(fā)現(xiàn)一組產(chǎn)生新抗生素Malacidins的基因。Malacidins對抗細菌的方式和其他藥物不同，它攻擊細菌細胞壁的關(guān)鍵部位。在實驗室中，微生物對這種機制并未產(chǎn)生抗性。
在本次研究中，團隊還采用了一種高通量、基于測序的篩選方法，省去了培養(yǎng)微生物的步驟。而此前大多數(shù)細菌種類無法在實驗室培植，因而新方法能用來從多樣的環(huán)境樣本中快速找出候選藥。
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特定紫外線可消滅流感病毒且對人體無害
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? 由空氣傳播的流感等傳染病是全球公共健康面臨的重大挑戰(zhàn)之一。美國研究人員在新一期《科學報告》雜志上報告說，一種特定類型的紫外線可以有效消滅空氣中的病原體且對人體無害，有望在流感季控制流感病毒傳播。
此前醫(yī)學界已經(jīng)了解，波長在200納米到400納米間的紫外線可有效消滅空氣中的病菌及病毒，但過量紫外線照射可能導致人體健康問題，甚至引發(fā)皮膚癌。
美國哥倫比亞大學醫(yī)學中心的研究人員把一種普通流感病毒——H1N1病毒霧化釋放到一個測試室中，并暴露在非常低量、波長為222納米的遠紫外線C光下。對照組則沒有遠紫外線C光。
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結(jié)果發(fā)現(xiàn)，遠紫外線C光可以有效地消滅流感病毒，而且效率與傳統(tǒng)紫外線消毒燈相同。
此外，哥倫比亞大學醫(yī)學中心2013年參與的一項小鼠研究發(fā)現(xiàn)，波長在207納米到222納米間的遠紫外線C光可以有效抑制細菌，但不會對小鼠的皮膚造成明顯危害。
研究人員解釋說，遠紫外線C光無法穿透皮膚表面的角質(zhì)層抵達活細胞，所以不會對皮膚細胞造成損害，而細菌通常幾微米大小，病毒更小，所以遠紫外線光可以有效地穿透并消滅它們。
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北極永久凍土內(nèi)發(fā)現(xiàn)大量天然汞
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據(jù)美國《國家地理》雜志在線版近日消息稱，科學家在北半球永久凍土內(nèi)發(fā)現(xiàn)了大量的天然汞，分析顯示其數(shù)量是過去30年人類排放出的汞的10倍。而這一層凍土有消融的危險，可能會對全球人類健康和生態(tài)系統(tǒng)產(chǎn)生重大影響。相關(guān)報告發(fā)表在最新一期的《地球物理研究快報》雜志上。
汞俗稱水銀，是自然界存在的元素，會與植物結(jié)合。通常植物腐爛分解時，會把汞釋放到大氣中，但北極地區(qū)植物不會完全分解，因此造成汞留在植物中。
科學家日前對阿拉斯加北部13個地點的永久凍土進行了深入鉆探，結(jié)果在其中發(fā)現(xiàn)了大量的汞。目前發(fā)現(xiàn)的汞數(shù)量約為7.93億千克?；?016年的數(shù)據(jù)，這幾乎是過去30年來人類排放出的汞數(shù)量的10倍。而據(jù)研究人員估計，北部凍土內(nèi)的汞儲量總和為16.560億千克，這使其成為已知的地球上最大“汞庫”。
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該研究的主導者、美國地質(zhì)勘探局的水文學家保羅·舒斯特表示，此前科學家已經(jīng)了解全球汞循環(huán)會給北極帶去汞，但卻沒想到數(shù)量如此之高，這一發(fā)現(xiàn)極大地改變了科學家對全球汞循環(huán)的認識。
更嚴重的是，這層凍土有因氣溫升高和氣候變化而解凍的危險。汞釋放起初會對北極野生動物構(gòu)成風險，但最終將分散到整個地球。目前，該“汞庫”對人類和食物鏈的影響仍是未知數(shù)——尚不清楚有多少會隨著地球變暖進入生態(tài)系統(tǒng)。在某些形式下，汞是一種強大的神經(jīng)毒素，會侵害中樞神經(jīng)系統(tǒng)，引發(fā)行動障礙、出生缺陷等問題，當汞在食物鏈中傳播下去，處在食物鏈頂端的人類因此也會遭受影響。而這些都是團隊目前要量化和估算的重點。
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NASA在實驗室模擬土衛(wèi)六海洋環(huán)境
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據(jù)物理學家組織網(wǎng)近日報道，美國華盛頓州立大學(WSU)的科學家在實驗室創(chuàng)建了一個與土衛(wèi)六“泰坦”(Titan)的海洋極為類似的環(huán)境，希望借此厘清美國國家航空航天局(NASA)正在研制的外太空潛艇在其中的工作原理。NASA計劃未來20年內(nèi)將一艘真正的潛艇發(fā)射到泰坦的海洋內(nèi)。
泰坦是土星的最大衛(wèi)星，也是太陽系第二大衛(wèi)星。它與地球相似的一個重要地方在于——它擁有液體。泰坦的表面擁有海洋、河流和云，就像地球一樣，其上也下雨，只不過“水文”循環(huán)以甲烷為基礎(chǔ)而非水。因此，很多天文學家希望派潛艇深入泰坦一探究竟。但泰坦海洋的溫度極低，且海洋由甲烷和乙烷組成，建造潛艇變得非常棘手。
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此外，這艘潛艇需要研究大氣和海洋環(huán)境，在海床周圍移動，并在地表或以下盤旋。而且與地球海洋中的水幾乎勻質(zhì)不同，泰坦海洋中乙烷和甲烷的濃度會顯著變化，從而改變液體的密度特性。因此，潛艇將不得不自動運行，從而進一步加大了研制難度。
在最新研究中，WSU的科學家建立了一個測試室，將液體混合物置于低溫下來模擬泰坦的海洋。他們增加了一個兩英寸的筒式加熱器，它產(chǎn)生的熱量與潛艇產(chǎn)生的相當。
研究人員面臨的最大挑戰(zhàn)之一是理解泰坦海洋中的氣泡，因為將潛艇加入非常冷的泰坦液體中，會形成氮氣泡。氣泡太多會使操縱船舶、查看采集數(shù)據(jù)和管理壓載系統(tǒng)變得困難。
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另一個大問題是獲得視頻。他們利用內(nèi)窺鏡和能耐受低溫以及高壓的攝像機解決了這一問題，從而可視化測試室內(nèi)正在發(fā)生的事情。他們成功拍攝了乙烷—甲烷雨雪的錄像，還研究了甲烷和乙烷湖的凍結(jié)溫度，并確定，由于液體中含有少量氮，湖泊結(jié)冰的溫度約為零下198℃，低于預期的零下183℃。
目前，研究人員還在與NASA繼續(xù)合作更新泰坦?jié)撏У脑O計。
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