2020年可能改變世界的科學大事

2020-01-06 16:13 來源:解放日報 責任編輯:李敏

  去年11月,中國火星探測任務著陸器懸停避障試驗完成,這是中國火星探測任務的首次公開亮相。據報道,中國首臺火星探測器計劃將于今年發射。 新華社 發

  剛剛過去的2019年,是人類科技史上又一個不平凡的年份:中國嫦娥四號實現人類探測器首次月背軟著陸;美國“新視野”號探測器完成了人類探測史上最遙遠的一次星際“邂逅”;“事件視界望遠鏡”項目發布人類獲得的首張黑洞照片,震驚世界;谷歌公司領銜的團隊宣稱成功實現“量子霸權”;艾滋病治療重現曙光……有的發現已然推動了實用進步,有的研究卻爭議尚存。

  2020年伊始,我們展望新年即將發生的一系列科學大事。這些更復雜、更前沿的科技,雖然看起來距離遙遠,說不定卻蘊藏著改變人類命運的潛力。

  寂寞火星 熱鬧非凡

  2020年,向火星進發將成為人類歷史上最重要的科學探索之一。隨著最新一個“火星沖日”的到來,多個國家將開展火星探測任務。

  火星距離地球最近點有5500多萬公里,最遠點超過4億公里。每隔約26個月發生一次的“火星沖日”期間,地球與火星距離較近,人類可用較小花費和較短時間將探測器送往火星,而最近的“火星沖日”將會在2020年7月到來。鑒于此,中美歐宣布,將于2020年發射航天器登陸火星,40多億年來一直“寂寞沙洲冷”的火星將變得熱鬧非凡。

  美國國家航空航天局(NASA)將于今年夏天發射“火星2020”火星車,在火星上采集并存儲巖石樣本,留待未來的任務帶回地球,與它一起到達的是一款小型可拆卸無人直升機;中國首臺火星探測器也將于2020年擇機發射,計劃2021年降落火星;如果可以解決著陸降落傘的問題,歐洲航天局(ESA)的“羅薩琳德·富蘭克林”火星車將搭載俄羅斯火箭升空,它將利用一個能鉆探到地表以下兩米深處的鉆頭來提取未受強烈輻射的物質,這種物質中或許含有火星上曾存在生命的證據;阿拉伯聯合酋長國也計劃朝火星發射一臺軌道器,這將是阿拉伯國家的首個火星飛行任務。

  仰望星空 嫦娥探月

  2019年,科學家借助“事件視界望遠鏡”(EHT)成功拍攝到首張黑洞照片,舉世轟動。但這,只是故事的開始。

  據《科技日報》報道,EHT合作組今年有望發布有關銀河系中央超大質量黑洞“人馬座A*”的新結果。ESA的“蓋亞”探測器也將更新銀河系三維圖譜,讓科學家更好地了解銀河系的結構和演化歷程。此外,引力波天文學家也將公布2019年觀察到的宇宙撞擊數據,包括黑洞間的并和,以及以前未曾觀察到的黑洞與恒星之間的碰撞。

  自人類開始仰望星空,其對未知宇宙的探索就從未止步。日前,英國知名科學雜志《自然》在線發表文章,展望了2020年可能會對科學界產生重大影響的事件,中國的嫦娥五號任務位列其中。

  根據日前央視的報道,今年,中國探月工程三期將完成收官任務——發射嫦娥五號,執行月面采樣返回任務。在嫦娥五號探測器到達月球表面之后,飛控團隊將指揮探測器完成取樣工作,并按計劃返回。

  此外,更多國家對宇宙的探索也將持續推進:日本“隼鳥2號”將把從小行星“龍宮”上采集的樣本送回地球;NASA的“源光譜釋義資源安全風化層辨認探測器”則會繼續勘測小行星“貝努”,并從它身上“咬下”一塊樣本。

  生物健康 爭議中前行

  在新一年里,科學家除了關注星辰大海,也將持續關注人類的健康命運。

  2019年7月,日本政府批準了首個申請利用動物培育人類器官的項目——利用誘導多能干細胞(iPS細胞)在實驗鼠體內培育人類胰臟,這一項目旨在確認利用相關技術能否在動物體內正常生長出人類器官,以便將來用于移植。盡管這一研究已獲批,但仍引起廣泛爭議。有研究人員認為,異種移植仍需克服來自道德倫理和技術上的巨大障礙,在實驗室中培育的“類器官”可能更安全、更有效。

  今年,在對抗傳染病方面也有望獲得突破。在印度尼西亞日惹市,針對借助沃爾巴克氏菌對抗登革熱傳播技術的重大測試將得出結論。此外,世界衛生組織提出,希望到2020年消除昏睡病。

  另外,合成生物學家重建面包酵母(釀酒酵母)的工作也將于2020年完成。研究人員已經能人工合成簡單生物,例如蕈狀支原體的遺傳密碼,但在酵母細胞中進行這項工作更具挑戰性,因為它們十分復雜。這項名為合成酵母2.0的研究由來自四大洲的15個實驗室合作完成。研究小組已經用合成的DNA片段替換了釀酒酵母的16條染色體。

  他們還嘗試重組和編輯該酵母的基因組,以了解有機體是如何進化,以及如何應對突變的。研究人員希望,工程酵母細胞將為制造從生物燃料到藥物的大量產品提供更有效和更靈活的方法。

  能源行業 新秀輩出

  2020年,能源領域將會取得不少新成果。其中,最值得期待的是鈣鈦礦太陽能電池。

  與目前大多數電池板使用的硅相比,鈣鈦礦吸光效率更高、成本更低且制造工藝更簡單。因此,鈣鈦礦太陽能電池已成為行業“新寵”,不少公司計劃于2020年開始銷售這種電池。

  此外,在2020年7月的東京奧運會上,豐田汽車公司有望發布首款固態電池動力汽車原型,這種電池用固態電解質替代了傳統電池內的液態電解質。在過度充電等異常情況下,液態電解質電池容易發熱,可能會造成自燃甚至爆炸。相比于液態電解質電池,固態電解質電池在提高電池能量密度的同時,還能解決安全問題。

  超導專家也將在2020年迎來重大突破。他們一直希望研制出能在室溫下工作的超導體,這種超導體一旦問世,將徹底改變電力的傳輸方式,并節省大量能源。2018年,一個國際團隊發現,在極高壓力下,超氫化鑭可在零下23攝氏度表現出超導性,朝室溫超導體邁進了一大步。研究人員計劃在2020年再接再厲,合成出超氫化釔,這一材料有望在53攝氏度實現超導。

  超級對撞 夢想升級

  根據新華社報道,歐洲核子研究中心(CERN)表示,希望在2020年獲得更多資金,以推動新一代大型對撞機項目。這個全球最大的粒子物理實驗室將于2020年5月在布達佩斯召開理事會特別會議,討論決定歐洲粒子物理戰略規劃的更新事宜,巨型對撞機便是其中一個重要部分。該實驗室希望建造一臺100公里長的機器,其功率是大型強子對撞機的6倍,耗資可能高達234億美元。

  在大西洋彼岸,美國費米國家實驗室也將在2020年公布“繆子g-2”實驗的結果,無數科學家對此翹首以盼。該實驗旨在對繆子在磁場中的行為進行高精度測量。物理學家希望能發現小小的異?,F象,揭示出以前未知的基本粒子,從而拉開新物理學的序幕。

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