《自然》十大科學(xué)展望：進(jìn)軍火星和超級對撞機(jī)

北京時間12月26日消息，據(jù)國外媒體報道，目前，《自然》雜志最新評選出2020年最值得關(guān)注的科學(xué)事件，其中人類探索火星、氣候大會和人類-動物雜合體進(jìn)入明年的研究議程。

1、“進(jìn)軍火星”！

2020年將有幾個火星探索項目，其中包括：3個登陸器向火星進(jìn)發(fā)，美國宇航局將發(fā)射火星2020探測器，它將存儲巖石樣本返回地球進(jìn)行深入研究，同時還將配備一架可拆卸的小型無人直升機(jī)；中國將發(fā)射首個火星登陸車—;—;“火星1號”，將在火星表面部署一個小型探測器；俄羅斯飛船將運載歐洲航天局火星車抵達(dá)火星表面，前提條件是著陸降落傘問題能夠有效解決；同時，阿拉伯聯(lián)合酋長國將發(fā)射一顆人造衛(wèi)星，這是該國家首次執(zhí)行火星任務(wù)。

在距離地球更近的太空區(qū)域，中國計劃發(fā)射“嫦娥五號”探測器，從月球采集樣本返回地球，日本“隼鳥二號”任務(wù)將從“龍宮”小行星采集樣本，美國宇航局OSIRIS-Rex探測器將采集“貝努”小行星樣本。

2、更新銀河系3D地圖

2019年，科學(xué)家拍攝到梅西耶87星系中心超大質(zhì)量黑洞“影子”圖像，引起了媒體轟動，目前，“新視野號”探測器有望發(fā)布銀河系中心黑洞最新數(shù)據(jù)，可能包括多張照片，甚至還有氣體在黑洞周圍形成漩渦的視頻，銀河系中心黑洞被稱為人馬座A*。

預(yù)計2020年下半年，歐洲航天器“蓋亞”太空任務(wù)將更新銀河系3D地圖，這將顯著改變科學(xué)家對銀河系結(jié)構(gòu)和演化的理解，同時，引力波天文學(xué)家將公布他們在2019年觀測到的宇宙碰撞圖像資料，這些碰撞在時空中產(chǎn)生漣漪，其中包括：許多黑洞發(fā)生合并，但也包括前所未見過的黑洞與恒星發(fā)生碰撞。

3、超級對撞機(jī)夢想

歐洲核子研究中心希望2020年為新型大型對撞機(jī)籌集資金，位于瑞士日內(nèi)瓦附近的歐洲粒子-物理實驗室將于2020年5月召開一次特殊會議，會議上委員會將決定建立新型對撞機(jī)作為該實驗室粒子物理戰(zhàn)略方案的一部分。實驗室希望建造一臺長度100公里的超級對撞機(jī)，其功率是大型強(qiáng)子對撞機(jī)的6倍，預(yù)計耗資234億美元（相當(dāng)于210億歐元）。

2020年，美國費米國家加速器實驗室應(yīng)當(dāng)公布期待已久的Muon g–2結(jié)果，這是μ介子（更大質(zhì)量電子對）在磁場中如何運行的高精度測量，物理學(xué)家希望微小的異?，F(xiàn)象能夠揭曉此前未知的基本粒子。

4、人造酵母菌

預(yù)計2020年合成生物學(xué)家人工制造面包酵母菌（Saccharomyces cerevisiae）有望成為現(xiàn)實，研究人員已完全取代了之前較為簡單的生物遺傳密碼，例如：支原體分枝桿菌，但是人造酵母菌更具挑戰(zhàn)性，因為其具有一定的復(fù)雜性，這項研究叫做“人造酵母菌2.0”，是全球四大洲15個實驗室合作完成的。研究小組現(xiàn)憶使用合成 DNA片段替換酵母菌中16條染色體的每一條，他們還嘗試重組和編輯基因組，或者刪除基因組的一部分，從而了解有機(jī)體是如何進(jìn)化的，以及它是如何應(yīng)對突變。研究人員希望人造酵母菌細(xì)胞能以更有效靈活的方式制造大量產(chǎn)品，從生物燃料至藥物。

5、氣候變化

2020年8月，聯(lián)合國環(huán)境規(guī)劃署將發(fā)布一份關(guān)于地球工程科學(xué)和技術(shù)方面的重要報告，這些方法可用于應(yīng)對氣候變化，例如：從地球大氣中吸收二氧化碳和阻擋陽光照射。同年，國際海床管理局將發(fā)布人們期待已久的法規(guī)，使海底采礦成為可能，科學(xué)家擔(dān)心海底采礦行為可能破壞海洋生態(tài)系統(tǒng)，以及對受到壓力的環(huán)境造成災(zāi)難性影響，然而氣候變化帶來的負(fù)面影響，人們了解的并不完全。

但是氣候方面的重大事件將于2020年11月發(fā)生，英國格拉斯哥將召開COP26氣候大會，屆時將迎來《巴黎協(xié)定》的關(guān)鍵時刻，依據(jù)2015年協(xié)議，各國必須提出最新的溫室氣體減排目標(biāo)，有助于將全球每年升溫控制在2攝氏度之內(nèi)，但是大多數(shù)國家在履行承諾方面行動緩慢，該協(xié)定“前途未卜”—;—;2019年11月美國已正式通知聯(lián)合國退出《巴黎協(xié)定》。

6、美國大選高潮

2020年11月初將迎來美國第59屆總統(tǒng)選舉，預(yù)計選舉結(jié)果對于科學(xué)領(lǐng)域具有重要影響，尤其是氣候政策方面，如果特朗普連任總統(tǒng)，他將繼續(xù)闡明氣候策略，并確保在當(dāng)選之后第二天美國正式退出《巴黎協(xié)定》，民主黨派可以通過入主白宮或者在國會兩院取得多數(shù)席位阻撓該行為的發(fā)生，眾議院全部的435個席位、參議院100個席位中的35個將在總統(tǒng)選舉之后繼續(xù)進(jìn)行選舉。

7、“人-鼠器官”

近年來，科學(xué)家在動物身體上培育人體器官的技術(shù)日臻完善，未來有望實現(xiàn)在其他動物身體上培育器官，最終移植在人體，目前，日本東京大學(xué)干細(xì)胞科學(xué)家Hiromitsu Nakauchi計劃在老鼠胚胎上培育人類細(xì)胞組織，之后再將這些雜合胚胎移植到替代動物體內(nèi)，直到2018年3月日本一項最新法律生效，該步驟實驗才被允許。據(jù)了解，Hiromitsu Nakauchi和同事也將類似的實驗應(yīng)用在豬胚胎上，此類實驗的最終目標(biāo)是在動物身體上生長出人類移植器官，但是一些研究人員持反對意見，認(rèn)為在實驗室培育“類器官”將更加安全、更加有效。

8、抗病毒蚊子

在印度尼西亞日惹市，對一種可以阻止登革熱傳播的技術(shù)將得出測試結(jié)論，研究人員已釋放大量攜帶沃爾巴克氏細(xì)菌的蚊子，該細(xì)菌可以抑制由蚊子傳播的登革熱、基孔肯雅熱、和寨卡病毒，導(dǎo)致野外環(huán)境蚊蟲群體大肆傳播，目前印尼、越南和巴西的小規(guī)模實驗已獲得誘人前景。

同樣有希望的還有一種瘧疾疫苗，它將在赤道幾內(nèi)亞的比奧科島（Bioko）進(jìn)行試驗，預(yù)計到2020年，世界衛(wèi)生組織（WHO）有望消除非洲錐蟲病這一公共衛(wèi)生問題，非洲錐蟲病是由采采蠅在人群中傳播感染。

9、研制新型超導(dǎo)材料

物理學(xué)家希望2020年實現(xiàn)他們的夢想—;—;創(chuàng)造一種在室溫下無電阻導(dǎo)電材料，盡管當(dāng)前這種超導(dǎo)材料只能在數(shù)百萬千帕的壓力下工作。2018年，一種叫做鑭的超級氫化物打破了所有超導(dǎo)溫度記錄，此后研究人員希望能夠在最高53攝氏度的溫度條件下合成具有超導(dǎo)性能的釔超級氫化物。

10、固體能源

近年來，全球許多公司都開始銷售鈣鈦礦太陽能電池，該材料有望比傳統(tǒng)太陽能電池板的硅晶體更便宜、更易生產(chǎn)，將鈣鈦礦與“串聯(lián)”電池中的硅結(jié)合在一起，可以生產(chǎn)出市場上效率最高的太陽能電池板。

在2020年7月份舉辦的東京奧運會期間，能源行業(yè)可能達(dá)到另一個里程碑，屆時日本豐田公司預(yù)計推出首款使用“固態(tài)”鋰離子電池的汽車原型，該電池使用固體材料代替了之前電池內(nèi)部分離電極的液體，從而增大了可儲存能量，此外，固體電池壽命更長，但是充電速度更慢。