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日美两国政府在重返月球的“阿尔忒弥斯计划”上基本达成共识,让 2 名日本宇航员参与登月计划。“阿尔忒弥斯计划”力争继“阿波罗计划”之后,时隔约半个世纪再次实现载人探月。在“阿波罗计划”中登月的 12 名宇航员都是美国的白人男性,此次则会有女性和非白人宇航员入选。首先 2026 年 9 月让美国宇航员登上月球,日本宇航员有望在 2028 年以后登月。“阿尔忒弥斯计划”的目标是通过在月球长期逗留来积累经验,从而有助于未来的火星探索,日本除了月球车开发外,还负责向绕月基地 Gateway 运送物资等。作为这些贡献的回报,日方将获得前往月球的船票。
根据发表在《The Astrophysical Journal》期刊上的一项研究,加拿大物理学家提出新理论,认为宇宙可能暗物质。宇宙学模型普遍认为,宇宙中约 27% 为暗物质,普通物质不足 5%,其余则为暗能量。其中暗物质指所有似乎与光或电磁场不相互作用的物质,或只能通过引力解释的物质。在最新研究中,加拿大渥太华大学物理学家结合共变耦合常数理论和疲光理论得出结论称,宇宙中可能没有暗物质。其中共变耦合常数理论描述了自然力如何随着时间的推移而减弱;疲光理论则阐释了光经过“长途旅行”会损失能量。作者表示,他提出的新理论已经接受了测试,并被证明与一些观测结果相匹配。
Google Cloud 开发大使 Emma Haruka Iwao 的团队在 2022 年耗时 158 天将圆周率 π 计算到了小数点后 100 万亿位。现在 StorageReview 的一个团队耗时 75 天将圆周率 π 计算到了小数点后 105 万亿位——第 105 万亿位是数字 6。StorageReview 团队使用了 2P 128 核心AMD EPYC Bergamo 系统,1.5TB 内存和约 1PB Solidigm QLC SSD,操作系统是 Windows Server 2022 (21H2),从 2023 年 12 月 19 日开始计算,到 2024 年 2 月 27 日结束,总计算时间 62.08 天。
木星卫星欧罗巴(木卫二、Europa)冰冷外壳下隐藏的海洋,是太阳系中最有希望寻找生命的地方之一。今年晚些时候,NASA 将启动一项耗资 50 亿美元的任务——“欧罗巴快船”,以研究海洋,甚至可能对其进行采样。但科学家最近发表的两项建模研究表明,木卫二的岩石内部可能在地质学上已经“死亡”。岩浆可能无法穿透海底,形成地球上被认为是早期生命天堂的热液喷口,而木卫二的岩石地壳似乎能够抵挡地震破裂,无法出现新鲜岩石。如果没有热量和新鲜岩石共同推动海洋中的地球化学反应,木卫二就不太可能创造出有利于生命的条件。
美国国家运输安全委员会正在调查发生在德州圣安东尼奥的一起致命车祸,其中涉及到一辆可能启用了半自动驾驶系统的福特电动汽车。一辆配备半自动驾驶系统的福特野马 Mach-E SUV 与一辆停在高速公路车道上的本田 CR-V 发生追尾车祸。事故发生在晚上 9:50 p.m 左右,本田汽车停在中间车道,还没有开灯。车祸导致了 56 岁
的本田车主身亡。福特的半自动驾驶系统可以在高速公路上处理转向、制动和加速,允许司机将手从方向盘上移开。福特表示该系统不是完全自动驾驶,需要司机时刻注意路况。
许多重要的科学问题——从纳米尺度的材料建模到大规模的气候科学——都可用复杂的方程探索。然而今天的数字计算系统在速度、能耗和基础设施方面已达到了执行这些计算的极限。根据发表在《科学》上的一项研究,研究人员证明,忆阻器模拟计算设备可以完成复杂的科学计算任务,同时绕过数字计算的限制。忆阻器是存储器和电阻的结合体。忆阻器控制电路中的电流流动,同时即使在电源关闭时也能“记住”先前的状态,这与今天基于晶体管的计算机芯片不同,后者只能在有电时保存信息。当组织成交叉棒阵列时,记忆电路通过大规模并行方式使用物理定律进行模拟计算,大大加速了矩阵运算,这是神经网络中最常用但非常耗电的计算。
一项新研究表明,以前未被描述的有助于消化植物纤维素的人类肠道菌在都市社会中很少见,但它们在古人和狩猎采集者体内的微生物组中却含量丰富。与所有哺乳动物一样,人类须依靠肠道微生物群来消化纤维素,后者是植物纤维中的主要成分。然而以加工食品为主的现代工业化饮食严重缺乏植物纤维。根据发表在《科学》期刊上的一项研究,研究人员发现了存在于人类肠道中的三种独特的、先前未描述过的、可产生纤维素体的瘤胃球菌(ruminococcal bacteria),即 Ruminococcus hominiciens、 R. primaciens 及 R. ruminiciens。演化分析表明,这些细菌可能起源于反刍动物的肠道,它们可通过获取其他微生物的基因而演化以适应人类肠道。这些细菌种类在人群中的普遍性也表现出明显差异。这些菌株在古人、狩猎采集者及农村人群的体内含量丰富且广泛分布,但在工业化社会的人群中则极为罕见。这些发现表明,这些菌株正在从工业化国家人群的肠道中消失,这可能是它们对饮食和生活方式改变做出的反应。
美国疾控中心的研究人员指出,自来水可以安全饮用并不意味着可以安全清洗鼻子或眼睛。研究人员分析了 10 个案例,案例中病人通过洗鼻壶和喷射瓶使用自来水清洁鼻窦后遭遇了危及生命的阿米巴原虫感染。去年的调查发现,美国人对自来水误解很深——33% 的人认为自来水无菌,不含活细菌或其它病菌;62% 的人认为用自来水冲洗鼻窦是安全的,50% 的人认为冲洗隐形眼镜是安全的,42% 的人认为清洁人工呼吸器是安全的。自来水经过处理以减少污染物和微生物,符合饮用水标准,但绝非无菌,它仍然有微生物,会形成被称为生物膜的细菌层,其中可能会包含阿米巴原虫。微生物低剂量时对饮用或烹饪和洗涤是无害的。但如果进入鼻道、吸入肺部或喷入眼睛,情况就不一样了。
达尔文(Charles Darwin)在《人类的起源》中称,大部分哺乳动物物种雄性比雌性体型更大。虽然他没有给出支持证据,但这一观点今天被广泛接受。最新研究显示达尔文可能错了。发表在《Nature Communications》期刊上的一项研究分析了 429 种哺乳动物,发现只有 45% 物种雄性体型大于雌性,39% 的物种两者体型相当,16% 的物种雌性体型大于雄性。研究人员指出,过去大多数比较雄性和雌性体型的研究只考虑平均体重,结果是强化了达尔文的观点。
人体微生物群就像指纹那样独一无二。在长达六年的时间内,研究人员采集了 86 名参与者(年龄在 29 岁至 75 岁)的皮肤、口腔、鼻腔和粪便样本,并对微生物群落进行分析。他们发现,微生物组的稳定性和个体性与身体部位有关,并在很大程度上受到宿主影响。粪便和口腔微生物组比皮肤和鼻腔微生物组更稳定,这可能是由于每个部位有着不同的环境暴露和相互作用。这项新研究证实了之前的研究发现,揭示了在健康人的微生物组中经常发现的少数细菌,以及在感染和其他疾病期间人体微生物组的显著变化。然而,比单个细菌类型更能说明问题的是微生物组的稳定性。在健康时期,一个人的微生物组很少发生剧烈变化。在感染或糖尿病的发展过程中,构成微生物组的细菌波动更大。
IBM 和 NASA 合作使用科学文献训练大模型促进科学知识的可及性。模型是基于 Transformer 架构,可用于分类到实体抽取(entity extraction)到问答和信息检索等不同应用。IBM-NASA 模型使用了天体物理学、行星科学、地球科学、太阳物理学以及生物和物理科学数据集的 600 亿个令牌进行训练,在评估生物医学任务表现的 BLURB 基准测试中的得分比开源模型 RoBERTa 高 5%。两个模型都开源发布在 Hugging Face 上。
在包括美国在内的一些国家,由于筛查的增加、吸烟率的下降和新的治疗选择,癌症死亡率正在下降。但在全球范围内,癌症发病率呈上升趋势。早发性癌症——通常被定义为发生在 50 岁以下成年人身上的癌症——仍然只占总病例的一小部分,其发病率一直在上升。来自世界各地的统计数据显示:在 50 岁以下的成年人中,十几种癌症的发病率正在上升。这种增长因国家和癌症而异,但基于全球数据的模型预测,2019 年至 2030 年间,早发性癌症病例的数量将增加 30% 左右。在美国,结直肠癌——通常发生在 60 多岁或以上的男性身上——已经成为 50 岁以下男性癌症死亡的主要原因。在年轻女性中,它已成为癌症死亡的第二大原因。为什么会出现这种情况?最可能的因素——比如肥胖率和早期癌症筛查率的上升——并不能完全解释癌症发病率的增长。它可能是是多种不同因素综合作用的结果。
随着 openVertebrate (oVert)项目的完成,自然历史博物馆进入了科学发现和可访问性的新阶段。oVert 是 18 个机构耗时 6 年的合作项目,旨在创建馆藏脊椎动物标本的 3D 复原图像并在网上免费提供。图像提供了只有通过破坏性解剖和组织采样才能获得的见解。项目成员在 6 年中对两栖动物、爬行动物、鱼类、鸟类和哺乳动物的一半以上的纲或属进行 CT 扫描,渲染模型,让人们能从内到外近距离观察这些生物。
1989 年 10 月 19 日 12:29 UT 太阳释放的 X13 级耀斑引发了一场强地磁风暴,第二天日本、美国、澳大利亚甚至德国的天空都出现极光。如果当时有人在月球轨道上飞行,宇航员将会吸收远超 6 西弗的辐射——这个剂量会在一个月左右的时间内杀死你。这就是为什么 NASA 执行载人任务的月球飞船 Orion 需要为宇航员提供一个严密防护的太阳风暴庇护所。但飞船的辐射保护是为 30 天任务设计的,不足以支持火星任务。要在太空中拥有人类在地面获得的防辐射保护,需要数百吨的材料,这在目前的是不现实的。一个主要的替代方案是主动屏蔽,像地磁场那样偏转辐射粒子。这个想法最早是在 1960 年代提出的,今天它逐渐走向了现实。宇航员在太空中接受的辐射剂量 95% 是由能量在 70 MeV-500 MeV 的粒子造成的。短程飞行太阳风暴是主要问题,但长程飞行来自银河的宇宙辐射将会日益成为一个更大的问题。
人类何时开始穿衣服?衣服不同于骨头无法长时间保存,因此只能通过其它证据推断,比如带有剥皮痕迹的骨头、缝纫针和锥子,以及虱子。通过观察只能生活于人类体毛中的头虱和生活于人类衣物上的衣虱在进化过程中分离的时间节点。研究团队推断,现代人类在大约 17 万年前,也就是倒数第二个冰河时期,开始定期穿着简单的衣物。但有证据表明,包括现代人类及其已经灭绝的“亲属”在内的人类祖先穿衣的时间要早得多。德国图宾根大学研究团队去年发表的论文指出,在德国舍宁根旧石器时代遗址上发现的熊骨头上的“蛛丝马迹”表明,约 30 万年前的人类(可能是海德堡人)已经开始穿着熊皮来保暖。
女儿继承两条 X 染色体(一条来自母亲,一条来自父亲),而儿子只继承一条来自母亲的 X 染色体。在发表在《Molecular Cell》期刊上的一项新研究中,麻省总医院的研究人员发现,父亲传给女儿的 X 染色体中有很大一部分是沉默的,甚至在受精前也是如此。这可能是一种机制,在早期胚胎发育过程中,以及在进化过程中,随着 Y 染色体(开始时与 X 相等)失去越来越多的遗传物质,在两性之间平衡 X 连锁基因的活性。第一作者 Chunyao Wei 博士表示:“这些预先沉默的基因需要在胚胎中得到精确控制,这种机制也避免了 X 基因在子代中过量使用。”
澳大利亚批准了一种能抵抗巴拿马病的转基因香蕉。被称为巴拿马病的真菌感染正危及世界各地的香蕉作物。这是第一种获得批准的转基因香蕉。香蕉是一门大生意。截至 2023 年,香蕉产业价值 250 亿美元,许多人依赖它获得收入或营养。但一个国家的香蕉产业随时可能会因巴拿马病变种 Tropical Race 4(TR4)的入侵而受损。TR4 在全世界扩散了数十年,能攻击几乎所有香蕉品种,其中包括最受欢迎的 Cavendish 品种。澳大利亚昆士兰科技大学的研究人员花了 20 多年时间开发出 Cavendish 的转基因香蕉 QCAV-4,对 TR4 有强抵抗能力。野生香蕉品种携带的 RGA2 基因使其对巴拿马病几乎免疫,Cavendish 存在相同的基因,但该版本的基因不活跃。研究人员向 Cavendish 引入了活跃版本的 RGA2 基因创造出转基因香蕉。
天文学家结合哈勃和韦伯太空望远镜的数据,对哈勃常数进行了最新测量,确认了哈勃早先的测量是正确的。研究报告发表在《The Astrophysical Journal Letters》期刊上。哈勃常数被用于衡量宇宙膨胀的速率。早期的科学家曾认为宇宙是静止的,在爱因斯坦广义相对论出现之后,这一认识发生了变化。Alexander Friedman 在 1922 年发表的一组方程式显示宇宙可能在膨胀,Georges Lemaitre 通过独立推导得出了相同结论。哈勃 (Edwin Hubble) 于 1929 年通过观测数据证实宇宙在膨胀。爱因斯坦此前也是静态宇宙的支持者,他曾试图通过引入宇宙常数修正广义相对论,但哈勃结果发表之后他据称认为这是一生中最大的错误。
发表在 PNAS 期刊上的一项研究估计,含铅汽油降低了美国半数人口的 IQ 分数。美国在 1996 年禁止了含铅汽油,这项研究重点分析了 1996 年前出生的人口。佛罗里达州立大学和杜克大学的研究人员发现,儿童时期的铅暴露使美国人损失了 8.24 亿 IQ 分,平均每人损失 2.6 IQ 分。对于含铅汽油消费最火热的 1960s 和 1970s 出生人口,IQ 分数损失高达 6 分,甚至超过 7 分。截至 2015 年,逾 1.7 亿美国人口在儿童时期血铅水平曾超过 5 微克/分升。血铅水平达到 3.5微克/分升就被认为很高了。铅是一种神经毒素,美国人接触它主要是通过吸入汽车尾气。
声带位于喉部,是两条肌肉带,可以打开和关闭。当它们大部分闭合或内收时,从肺部呼出的空气通过声带时会产生声音。根据发表在《科学》期刊上的一项研究,研究人员发现了一种驱动发声的大脑回路,它确保你只在呼气时说话,在吸气时停止说话。新发现的回路控制着发声所需的两个动作:喉咙变窄和从肺部呼出空气。研究人员还发现,这种发声回路受脑干区域的控制,该区域负责调节呼吸节奏,确保呼吸比说话更重要。