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2021年3月8日探索科学要闻
2022-05-01

最大规模引力波事件可能源于原初黑洞合并;卵细胞为什么这么大?人类演化出了更“节水”的代谢系统;物理学家提出吉布斯悖论的量子版本……

· 天文学 ·

最大规模引力波事件可能源于原初黑洞合并

图片来源:D. Ferguson,K. Jani,D. Shoemaker,P. Laguna,Georgia Tech,MAYA Collaboration

2020年9月,LIGO/Virgo合作团队公布了迄今最大规模的引力波事件,并将其命名为GW190521。GW190521被认为是由质量分别为太阳的66倍和85倍的两个黑洞合并成一个142倍太阳质量的黑洞时产生的,然而,这落在了理论预测的“质量间隙”中,恒星坍缩被认为无法产生52-150倍太阳质量范围内的黑洞。一项《物理评论快报》上的最新研究认为,这可能是两个形成于宇宙早期的原初黑洞,在当时,该质量范围内的黑洞是可以形成的。他们计算了两个原始黑洞合并的速度(合并率)及由此产生的引力波信号,并与观测到的信号比对,发现原始黑洞说在理论上成立。这为进一步研究打开了新大门。

· 细胞生物学 ·

卵细胞为什么这么大?

图片来源:Jasmin Imran Alsous

包括人在内的大多数生物中,卵细胞都是最大的细胞,这是因为它需要积累足够的营养物质,以维持后续胚胎的发育。据一篇发表于《美国科学院院刊》的研究,科学家通过分析果蝇的卵细胞,揭示卵细胞在受精前明显增大的原因。不成熟的卵细胞会经过4个细胞分裂循环,形成一个较大的卵细胞和15个“保姆细胞”,但研究发现,由于分裂过程并不完全,细胞之间能通过狭窄的管道进行物质交换。由于“双气球效应”(two-ballooneffect),体积较小的“保姆细胞”会承受更大的压力,其细胞质会向卵细胞流动。当其体积减少至原体积的1/4时,由于肌球蛋白收缩力,这些细胞会进一步变形,使得其剩下的细胞质流向卵细胞。

· 演化 ·

人类演化出了更“节水”的代谢系统

为了维持体液平衡,机体流失的水分与摄入的水分需要保持动态平衡。据一项发表于《当代生物学》的研究表明,人类与最近缘的灵长类动物相比,每日新陈代谢活动所需的水量更少,约为后者的50%-70%。研究人员比较了309个采取不同生活方式的人和72只黑猩猩的水周转率(包括水分摄入量和排出量),发现黑猩猩每日所需的水量是普通人类的两倍。研究显示,在人类演化过程中,对每日水分的需求减少或能帮助人类保持健康。该现象还可能与人类口渴反应的改变与突出的鼻部形状(更能保留水分)相关,但具体原因还待进一步探索。

· 量子物理 ·

物理学家提出吉布斯悖论的量子版本

图片来源:Beth Morris

吉布斯悖论是统计力学上一个思想实验。当定量的两种物质A和B混合时,不论A和B的差异大小,混合熵的计算都是一致的。然而,当两种完全相同的物质混合时,就不存在混合熵。混合熵随A和B之间相似程度的变化是不连续的,这被称为吉布斯悖论。近日,科学家在《自然·通讯》上发表了吉布斯悖论的量子版本,假设在容器中存在两种除颜色分别为红蓝之外,没有其他区别的气体,将其混合之后,可以分辨颜色的观测者理论上可以将两种气体分子分开。然而即使将整个系统蒙上一层紫色滤镜,让观测者完全无法分辨两种气体,观测者仍然可以通过基于量子光学的方法,将这两种“不可区分”的气体分开。这一理论增进了我们对量子条件下统计力学的理解,可能用于指导量子热机的设计。

· 环境 ·

2020年碳排放较前一年降低7%

《自然·气候变化》发表的一篇论文指出,2020年全球二氧化碳排放较2019年下降了约7%。研究发现,全球二氧化碳排放在2020年减少了约2.6吉吨(Gt),这也让全年二氧化碳排放量降至34Gt左右。作者还分析了不同国家在2015年签署《巴黎气候协定》后的排放趋势。数据显示,自协定签署以来,高收入国家每年碳排量减少0.8%,2020年因新冠疫情额外减少9%;在中高收入国家,排放自2015年以来每年增速放缓0.8%,2020年减少了5%;在低收入国家,排放自2015年以来每年增加4.5%,2020年减少了9%。

· 新技术 ·

3D打印速度显著加快

据新发表于《先进医疗材料》的研究,科学家以水凝胶为材料,利用立体光刻3D打印技术,可快速打印厘米尺度的水凝胶人体组织和器官模型。该新型技术的打印速度比行业标准快10~50倍,极大程度上减少了由长时间暴露在环境压力下而产生的零件变形和细胞损伤。例如打印一只手掌的时间可由常规的6小时缩短到数十分钟。科学家表示,该技术有望成为3D打印人体组织和器官的核心部分,挽救因捐赠器官短缺而垂危的病人。

· 新冠疫苗 ·

奥地利暂停接种一批阿斯利康疫苗

奥地利卫生监管机构7日叫停接种一个批次的阿斯利康新冠疫苗。奥地利联邦卫生保健安全办公室说,两名女子在下奥地利州茨韦特尔一家诊所接种了同一批次的阿斯利康疫苗后,身体出现异常。一名49岁女子因严重凝血功能障碍死亡。另一名35岁女性出现了肺栓塞,正处于康复阶段。据奥地利广播公司等媒体报道,两人都是该诊所的护士。此前,在临床试验阶段,大多数有关阿斯利康疫苗的不良反应都是暂时性的,没有报告显示受试者出现凝血问题。(新华社)

· 新冠疫情 ·

截至北京时间3月8日10时,据约翰·霍普金斯大学最新统计,全球累计新冠确诊病例116817145例,死亡病例2592768例。

3月7日0—24时,31个省(自治区、直辖市)和新疆生产建设兵团报告新增确诊病例19例,均为境外输入病例(上海5例,广东4例,河南2例,四川2例,陕西2例,山西1例,内蒙古1例,江苏1例,福建1例);无新增死亡病例;无新增疑似病例。

31个省(自治区、直辖市)和新疆生产建设兵团报告新增无症状感染者17例(均为境外输入);当日转为确诊病例2例(均为境外输入);当日解除医学观察16例(境外输入15例);尚在医学观察无症状感染者242例(境外输入241例)。

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