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科技《科学》展望2020年即将发生的科学大事件

2020-03-06 07:15

 

  2020年,包括3个着陆器在内的几艘航天器将会向火星进发,美国宇航局将会发射名为“Mars 2020”的探测器,旨在收集火星上的岩石样本、并在未来任务中将所采集的样本送回地球,同时该探测器还将配备一架小型、可拆卸的无人机。中国也计划于2020年首次实施火星探测任务,即向火星发射名为“Huoxing-1”的探测器,该探测器将会部署一个小型的火星探测车;如果降落伞技术能够得到有效解决,来自俄罗斯的一艘航天器也建辉将欧洲航天局(ESA)的火星车送往火星;同时阿拉伯联合酋长国也将会发射一颗人造卫星,这是其首次执行火星的探测任务。

  除了进行探测火星的任务外,中国计划在2020年实施嫦娥五号任务,实现月球表面无人采样返回的计划。日本的小探测器隼鸟2号将在2020年把采集到的小样本送回地球;美国宇航局的奥西里斯王号(OSIRIS-REx)探测器也会在小贝努上实施采样作业。

  继2019年科学家们拍下黑洞首张照片以来,视界望远镜(Event Horizon Telescope)计划发布新的研究结果,这一次可能是关于中心的黑洞,其中可能包括多张图像、甚至可能是围绕人马座(Sagittarius A*)的气体影像;今年晚些时候,ESA的“盖亚”探测器将会更新的三维图谱,这能明显改善科学家们对结构和演化的理解,引力波天文学家将公布他们在2019年观测到的碰撞的“宝藏”,这些碰撞在时空中产生了涟漪。其中包括许多黑洞的合并,也包括以前从未见过的黑洞与恒星的碰撞。

  欧洲核子研究中心(CERN)希望在2020年获得更多资金来推动新一代大型对撞机的研究项目,位于附近的欧洲粒子物理实验室将于5月在匈牙利召开一次特别会议,一个委员会将会决定该实验室欧洲粒子物理战略更新的部分内容;该实验室希望建造一台100公里长的机器,其功率是大型强子对撞机的6倍,或将耗资210亿欧元(234亿美元)。

  在美国,伊利诺斯州附近的费米国家加速器实验室也会公布期待已久的Muon g2的结果,这是一项对更大质量的“电子兄弟”在中如何运动的高精度测量。物理学家希望利用这种微小的异常现象来此前未知的基本粒子。

  合成生物学家将会在2020年完成重建面包酵母(酿酒酵母)的计划,如今研究人员已经能够完全取代许多简单生物的遗传密码,比如丝状支原体等,但因具有较高的复杂性,在酵母中进行这项工作对于科学家们而言就更具挑战性了,这项名为“合成酵母2.0”的工作由来自4大洲15个实验室的科学家们完成,如今研究人员已经能利用合成的DNA片段来替代酿酒酵母16条染色体中的片段了,同时研究人员还尝试对这些染色体进行重组和编辑来更好地理解酵母的进化机制以及其如何应对突变,研究人员希望,工程化的酵母将会为制造生物燃料到药物等大量产品提供更为有效和灵活的方法。

  8月份,联合国规划署将会发布一份关于地球工程方法方面的科学和技术报告,旨在应对气候变化,这其中就包括如何从大气中吸收二氧化碳并阳光;同样在2020年,国际海底管理局将会发布人们期待已久的法规,使海底采矿成为可能,为此科学家们担心,对于这种行为如何海洋生态系统,及如何对已到压力的可能造成的灾难性影响,人们或许还了解地并不够。

  明年11月在英拉斯哥召开的第26届联合国气候变化大会(COP26)上,需要继续推动《巴黎协定》的落实。根据2015年的协议,必须提出最新的温室气体减排目标来帮助将全球变暖控制在2摄氏度以内。但大多数国家在兑现承诺方面行动迟缓,此外,条约本身也前途未卜,预计美国将正式退出。

  新一轮美国总统将于2020年11月举行,谁将入主白宫?谁将掌控?其结果可能会对科学尤其是气候科学产生重大影响。第二任期将会使特朗普继续其前任的气候政策,并确保美国在后的第二天正式退出《巴黎协定》;而党可以通过赢得白宫或在两院中取得多数席位来这些努力,目前的所有435个席位和100个席位中的35个都在竞争中。

  随着研究人员在充满伦理的技术上取得长足进步,在其它动物身上为人类培育替代器官的梦想或有望实现;来自日本动静大学的研究者中内启光 (Hiromitsu Nakauchi)如今实现了在小鼠和大鼠胚胎中培育出由人类细胞组成的组织,研究人员随后将会将这些杂交的胚胎移植到动物机体中,直到今年3月日本的一项新法律生效,这一研究步骤才会得到批准。研究者Nakauchi还与同事申请利用猪的胚胎进行类似的实验,诸如此类研究的目的在于在动物体内培育出未来有望移植到人类机体中的器官/组织,但有研究人员认为,在实验室培育出的“类器官”也会更加安全和有效。

  在印度尼西亚的日惹市,关于一项有望登革热技术的重大测试将得出结论,目前研究人员已经了携带沃尔巴克氏体细菌的蚊子,这种细菌可以由蚊子的登革热、基孔肯雅热和寨卡病毒的复制,同时还能让这种感染在野生种群中。来自印尼、越南和巴西的小规模试验出了诱人的前景。

  同样能带来希望的是一种疟疾疫苗,该疫苗研究将会在赤道几内亚的比奥科岛进行,世界卫生组织希望在2020年消除昏睡病或非洲锥虫病这一公共卫生问题,这种疾病是由采采蝇所携带。

  物理学家希望能够实现他们的梦想,即创造一种在室温下无电阻导电的材料,尽管目前这种超导材料只能在数百万千帕的压力下工作。镧超氢化物在2018年打破了所有的超导温度记录,在此之后,研究人员希望能合成出在最高53摄氏度下具有超导性能的钇超氢化物。

  目前很多公司都计划销售使用钙钛矿的太阳能电池,这种材料要比在传统太阳能电池板中使用的硅晶体更加便宜且容易生产;当与钙钛矿配合使用时,钙钛矿就能够生产出在市场上效率最高的太阳能电池板。

  在7月份的东京奥运会期间,能源行业也将会取得另一个里程碑,届时丰田公司将会推出首款由固态锂离子电池驱动的汽车原型,这将会取代将电池内部正负极分开的液体,从而就会增加可存储的能量,而固体电解质也会使得电池的寿命变得更长,但充电速度就会变得更慢。