发个“鞋盒子”上天能干嘛?中国的SpaceX能走多远?

本文为2018年12月15日“我是科学家”第七期线下活动——迈出地球第一步 | 杨峰 演讲实录:

2014国务院出台了《60号文》,鼓励民营资本和社会力量参与到航天事业。国内迅速涌现出了一批商业火箭公司和卫星公司,这里面就包括杨峰创办的天仪研究院。面对商业航天在国内的迅速发展,有人欢欣鼓舞,也有人心存质疑。现阶段我们是否应该发展商业航天?微小卫星的作用有哪些?天仪研究院CEO杨峰为大家带来演讲《微小卫星的大梦想》。

大家好,我是天仪研究院的CEO杨峰。作为一个商业航天公司的CEO,大家可能好奇为什么我们要去做商业航天。大家都知道发展航天事业非常花钱,一方面需要国家的巨额投入,另一方面也需要企业通过商业的方式自循环地去不断赚钱,再去投入到航天事业,这就是我们公司做商业航天的原因。在商业航天领域,美国人已经走到了我们前面,但是我们现在已经开始追赶了。

演讲嘉宾杨峰:《微小卫星有大梦想》

我们公司研究的是微小型的卫星,差不多跟鞋盒子一般大,今天我就跟大家介绍一下,微小卫星到底有什么用,微小卫星未来会有什么巨大的机会。

微小卫星的革命期

这张图是刚刚着陆火星的洞察号,洞察号登陆火星是人类深空探索的又一次巨大突破,它的主要目的是研究火星的内部结构。但是在我看来,这只是人类每一次巨大突破当中的正常一步而已,没有什么让我特别惊喜的。让我特别惊喜的是洞察号着陆之后的图像在很短时间就传回了地球。这是怎么做到的?因为洞察号还有两个随从,我们把它昵称为“瓦力”和“伊娃”,这两个微小型的卫星是洞察号着陆的通信中继星,它们能在非常短的时间内把洞察号的图片传回地球,这是非常了不起的一件事情。

洞察号探测器的两颗卫星,“瓦力”和“伊娃”。

另外一件更了不起的事情是,这两个小卫星并不是跟着洞察号一块飞过去的,而是在地球轨道上就跟洞察号分离了,它们是从地球轨道推进过去的,具有极强的推进能力。

除了推进能力强和通讯能力强这两个特点之外,这两个卫星更大的特点是便宜。原来我们做一次探测火星的任务,可能需要几十亿,上百亿,但是这两颗卫星一共才花了几千万。目前很多小国也都是通过微小卫星来实现航天探索的目标。所以我称最近这个时间是“微小卫星的革命期”。

从1957年人类发射第一颗卫星Спутник(斯普特尼克号)到2017年年底,人类发射的所有的卫星航天器的总量是4000颗。2017年一年发射的微小卫星就有400颗,已经赶上了总量的10%。原来只有资金雄厚的大国才能够去拥有卫星,现在任何一个机构,任何一个公司,从准备设计、制造出第一颗卫星一直到拥有十颗卫星,一般只需要20年时间。

天仪研究院2016年1月份成立,在不到三年的时间里,我们已经制造并发射了超过十颗卫星。2010年,美国的Planet公司成立,2013年发射了第一颗卫星,截止到2018年,Planet公司一共发射了300多颗卫星。一家创业公司,八年发射的小卫星的总量赶上了整个人类航天器总量的将近1/10。这都表明微小卫星正在发生一个巨大的革命。

航天事业发展的新的生产力

天仪研究院的主要工作是为遥感通信导航以及科研领域提供微小卫星的整体解决方案。我是如何走上商业航天的道路的呢?最初我创业的时候,只是在给航天领域做一些软件的外协工作,相当于国家在建一个航天的高楼大厦,我是那个高楼大厦里边负责搬砖的一个小包工头。我搬着搬着就觉得搬不动了,我特别难受。我们国家发展航天事业是举国体制,集中资源办大事,只要国家看准了的事情就能够干得非常好。比如说载人航天,比如说探月,比如说北斗,这都是我们国家取得的非常精彩的成绩。   

国家集中资源办大事,相应的就对成功的要求极高,对成功的要求越高,成本就增加得越多,时间就会越慢。那么有没有其他的方式能够为这种“举国体制”形成一种有力的补充呢?在我看来,这里面是有一些可以去补充的事情。

大概十年前,我发现了一家公司叫SpaceX,它根本不像一家航天公司,它跟波音不一样,跟洛克希德马丁跟空客都不一样,它更像是一家互联网公司。它不断在尝试新技术,它在不断失败,不断进步,不断降成本。它走出来了一条全新的路,这条路是一种航天事业发展的新生产力。这种生产力在美国能够跑出来,也许在中国也能够跑出来。

2014国务院出台了《60号文》,鼓励民营资本和社会力量参与到航天事业,做卫星研制和火箭发射。接下来的2015年被称之为中国商业航天的元年。这是一个非常好的机会,我们希望能够成为中国第一批商业航天的建设者。

实现从0到0.1的跨越

航天的资源是向最权威的专家靠拢的。比如说量子科学,全中国从事量子科学研究的科学家有很多,但是只有最知名的院士才有能力去从事卫星的研究,他发射了量子通信科学实验卫星。其他的科学家就一定没有需求吗?当然不是。但是因为一颗卫星耗时至少十年,耗资几亿,所以只有潘院士才能够做这个研究。

我有一个朋友冯骅,他是清华年轻的教授,同时也是著名科学家张双南老师的学生。作为“慧眼”卫星的总师,张双南老师通过30年的研究,发射了“慧眼”卫星。但是我的这个朋友冯骅老师很年轻,他在从事X射线偏振探测中子星的研究。他发现自己至少需要10年,在达到一定地位的时候,他才有机会去申请科学实验卫星的发射。但是到了那个时候,到底还有没有机会让他去研究呢?航天经常说“十年磨一剑”,对于科学家来说,很多时候是三十年磨一剑,还有很多科学家三十年、一辈子也没有磨成一剑。

这时候,微小卫星就能解决冯老师的难题。我用我的微小卫星来为清华冯老师提供引力波电磁对应体的探测的卫星的研制和发射,目前我们的第一颗试验星已经发上去了。

我们在做这件事情的时候,其实改变了一种模式。原来是撺资源,办大事,从0到1,但是需要花很长的时间。微小卫星比不上大卫星的能力,我虽然不能做到从0到1,但是我至少可以做到从0到0.1。我们跟冯老师一起先把一个大科学工程拆解成一个个小科学工程,再把小科学工程拆解成若干份,我就可以先把第一份解决了。我在短短的一年时间内就把这颗卫星发上去,来验证它的一项关键技术。目前测试已经全部完成,正在探测各种宇宙的数据,相信很快我们会得到一些不错的科学成果。

0.1虽然小,但是0的无穷大倍。我马上再去做0.1到0.3的跨越,再去做0.3到1的跨越。我们认为这样的一种方式是区别于原有方式的另外一种选择。原来的方式也非常好,但是我们可以拥有另外一种选择。另外,我们发现做这样的科学研究,会让科学家更兴奋地投入到各种研究里面去。

微小卫星就像小白鼠

2017年2月15号我们跟以色列合作发了一颗卫星。这颗卫星是印度的“1箭104星”当中的一颗小卫星。以色列的这家公司负责的是卫星平台的总体设计与制造,天仪研究院和中科院过程所、中科院力学所,完成了一项科学载荷的设计和一项实验的研究,研究在微重力环境下油和水的混合和分离的过程。这是中国化工界第一次在太空完成科学实验。

为什么化工界一个这么大的行业,第一次在太空当中做实验呢?是因为化工界天生的易燃、易爆、有毒的属性,而航天对安全性和可靠性的要求非常高的。航天是不允许这些东西来威胁整个大项目的,所以化工界一直与航天界无缘。但是没有关系,我的卫星很小,坏了也没关系,我可以重来一次。

我们很快把这个实验送上了太空,我们研究在没有重力的情况下,油和水是否能够混合更充分,混合了之后能不能够分离地更充分。这对于化工科学家来研究能源的使用效率、污水处理都有很大的帮助。

除此之外,今年1月份我们还帮助北京信息科技大学的朱老师完成了一项光纤传感技术的在轨验证。光纤传感技术和传统的传感器加电缆的模式相比,光纤传感技术它的精度更高,重量更轻,可以适应更加复杂的情况,同时成本也不高。那么这么好的技术为什么在航天上原来一直没有使用过呢?因为航天的可靠性要求极高,不允许一项新技术首先用在在轨的大卫星上,于是我们的微小卫星又发挥了小白鼠的作用。

我们仅仅用了半年时间就把光纤传感技术送上了太空。北京信息科技大学拿了我们在轨的报告,三天之后,就拿这项技术跟其他的好几个大卫星的单位签了合同,这就是我们为这项新的技术创造了一点小小的价值。对于我来说这是一件非常兴奋的事情。

虽然微小卫星现在还只是小白鼠,但是它未来有巨大的作用。原来的计算机也跟屋子一般大,但是现在的手机已经比当时的计算机要强多了。虽然现在的微小卫星还没有什么太多的用处,但是我相信以后的微小卫星也能跑出摩尔定律,也能具备极强的能力。

“天联网”时代

计算机把一切连接在一起的时候叫‘互联网’,后来,用手机把一切连接在一起,叫‘移动互联网’,再后来我们已经不满足于人和人之间的连接,希望物和人都能连接,于是进入到了用传感器把一切连接在一起的万物互联的‘物联网’,那么再往后,当卫星的成本显著的下降到优于地面基站的成本的时候,就会由卫星来连接地面的所有的一切,我们称之为‘天联网’。现在在美国、中国、欧洲已经有很多家创业公司开始朝着天联网的目标在前进。

未来,天联网可以体现在三个方面:1、全球无死角不断网的窄带和宽带的通信。无论是在山地、海洋、天空,永远不断网。2、基于遥感卫星实现全天候全时的天机地球大数据。我们可以获得很多原来我们完全不知道的地球的情况。3、厘米级精度导航网络的应用。我们对无人机的应用,对于自动驾驶的应用一定离不开毫米级的高精度的导航,这也都需要高轨的大导航卫星和低轨的导航增强卫星来共同发挥作用。所以未来是一个由卫星连接一切的时代。

演讲嘉宾杨峰:《微小卫星有大梦想》

让航天触手可及

从创业的最早的时候起,我就一直在思考公司的愿景到底是什么?后来我写下了这么几个字,是“让航天触手可及”。

大家假想一下,50年前,当你遇到一个研究计算机的工作人员,你问他:您是做什么工作的?他说我是一个计算机的从业者,你们说好厉害,你是一个科学家,因为你研究的是计算机。20年前你遇到一个人,他是一个软件工程师,你会说你好厉害,但是到了2018年,当我们遇到了一个计算机的工作人员,我们可能会觉得是个很普通的工作,现在我们的软件工程师已经被称之为“码农”了。

我现在走出去人加问我说是干什么的,我说我是搞航天的,他们觉得非常的高大上,非常的高科技。其实我不喜欢这样。正是因为大家觉得航天非常的高大上,非常的高科技,才决定了我们这个行业非常的高冷,离大家的生活很远。我希望以后航天的各项应用能够深入到千家万户,能够深入到大家生活的各个细节中去,这个时候航天才是真正发挥巨大作用的时候,所以我们希望能够让航天触手可及。

谢谢大家,我是天仪研究院的CEO杨峰。

演讲嘉宾杨峰:《微小卫星有大梦想》

瑞典古墓里发现了已知的最古老的鼠疫杆菌,或许是导致史前欧洲人口下降的罪魁祸首?

还记得法老的诅咒吗?传说古墓里有致命的细菌,进去过的人都难逃一死。传说终究是传说,古墓里却很有可能存在着细菌,只是早就不具备传染性了。

《细胞》期刊最近就发表了一篇研究说,在瑞典一座古墓里发现了鼠疫杆菌(Yersinia pestis)的DNA,还是一株有着4900年历史的上古鼠疫杆菌。当然研究人员们都安然无恙,但是史前的欧洲人民可能被这个菌给害惨了。

已知的最古老的鼠疫杆菌

一个村庄在200年之内接连死了78个人。这个数字放在今天似乎不足为奇,但是在新石器时代地广人稀的北欧,还是比较惊人的。

这事儿发生的地点就位于今天瑞典西部的哥根海姆(Gökhem)教区内,属于北欧新石器时期的漏斗颈陶文化(Funnelbeaker Culture)。通过碳十四测定发现,墓里葬着的78具尸体几乎都死于距今5100到4900年之间。

瑞典西部哥根海姆教区20岁女性遗骨,对她牙齿分析发现了4900年前鼠疫杆菌的DNA|Karl-Göran Sjögren, University of Gothenburg

生物学家们觉得,这些人死得有些蹊跷。

于是,他们对这座墓里现存的人类DNA信息进行了全面的分析。令人惊讶的是,在一具二十岁女性遗体的牙齿上发现了鼠疫杆菌的确切证据。

鼠疫杆菌引起的鼠疫是一种非常严重的传染病。人类若是被感染鼠疫的跳蚤叮咬、接触了受感染的组织或是吸入了受感染的呼吸道飞沫,都有可能感染鼠疫。鼠疫的死亡率也非常可怕,如果不进行及时的治疗,腺鼠疫的致死率为30%-60%,而肺鼠疫则高达95%。

人类历史上已知有三次大规模的鼠疫:导致拜占庭帝国元气大伤的查士丁尼大瘟疫,消灭了中世纪欧洲至少三分之一人口的黑死病,以及十九世纪末始于云南殃及世界的第三次鼠疫大流行。在此之前发现的最古老的鼠疫杆菌来自4800年前的欧亚大草原,也就是横跨了今天的乌克兰、俄罗斯、蒙古一带。

公元6世纪爆发于地中海地区的查士丁尼大瘟疫|romeacrosseurope.com

中世纪著名的黑死病“鸟嘴医生”|steemit.com

十九世纪末开始于云南的第三次鼠疫大流行|Wellcome Collection

而这次在瑞典发现的这个鼠疫杆菌经断定,至少有4900年的历史,比欧亚大草原的案例还要再早一点儿。可以说,这是目前发现的最古老的鼠疫杆菌,是所有已知的鼠疫杆菌的祖先。

巧合的是,五千多年前新石器时代的欧洲正经历着一场人口锐减。这一切又是否跟鼠疫有关呢?

欧洲新石器时代人口不升反降?

旧石器时代的人们主要通过狩猎采集为生,大约一万年前开始,人类开始发展农业,这是新石器时代最重要的标志。农业在8500年之前从西亚经由爱琴海地区被带入欧洲,在随后的2500年之间一路向北扩展至英国、爱尔兰和北欧。

旧石器时代狩猎采集,新石器时代发展农业|Study.com

跟采集和打猎比起来,种植粮食和饲养家畜是更为稳定的获取食物的方式。这块土地上的人们逐渐定居下来,人口数量和密度都得以快速地增长。

新的技术加上人口增长,这似乎是一副新时代欣欣向荣的景象。但是,伦敦大学学院的考古学家们分析了新石器时代欧洲各地人口的放射性碳数据后,得出了不一样的结论。如下图所示,总的来说欧洲的人口在这段时间内是呈上升趋势的。但是不难发现,在5000到6000年前之间,确切地说是距今5400年这个节点之后,整体经历了一次大规模的下降。

新石器时代欧洲人口密度随时间推移的变化|Shennan et al. 2013

这波人口下降来势不小,在某些地区甚至达到了总人口的百分之三十到六十,都快赶上黑死病的死亡率了。许多大型的聚居地也随之被遗弃,消亡。

对于人口锐减的原因众说纷纭,比较普遍的说法有三个。一是环境恶化,快速发展的农耕技术、灌溉系统、畜牧养殖,导致土地被过度开发,不堪重负。二是外来移民的入侵,尤其是来自中亚的游牧民族对欧洲原住民的威胁。第三个原因就是瘟疫。

对于瘟疫一说,科学家们一直没有确切的证据,直到在瑞典发现了这个4900岁的鼠疫杆菌。

那么问题来了,这个鼠疫杆菌又是从何而来?地处欧洲边界人口稀少的瑞典总不可能平白无故冒出瘟疫来吧?

鼠疫是如何传播的?

在此之前最普遍的说法是,中亚游牧民族是传播鼠疫的罪魁祸首,他们在距今4800年的时候入侵了欧洲并带来了致命的传染病。

但是这个假设很有可能要被推翻了,因为在瑞典发现的这个鼠疫杆菌要比中亚人的入侵还要再早上一百年,而且这两拨人在基因上没有任何联系。

也就是说,在中亚人入侵之前,鼠疫早就已经存在欧洲了。我们一直错怪中亚人了?

生物学家们仔细研究了一下瑞典的这个鼠疫杆菌,发现它的祖先可以追溯到5700年之前。于是,一个关于欧洲新石器时代鼠疫传播的大胆的假设逐渐成形。

鼠疫的罪魁祸首很有可能是东欧的特里皮尔利亚人(Trypillian Culture)。这些东欧新石器时期的居民们在6000年前就建起了一个又一个万人大聚落。密集的人口,与动物的亲密接触,食物的大量囤积——这听起来就像是一个巨大的细菌培养皿。专家们推测,大约在5700年前左右,鼠疫杆菌的初代在特里皮尔利亚人之中形成了。

模拟的东欧特里皮尔利亚村庄|Wikimedia Commons

光有密集的人口还不够,新石器时代的两大发明,车轮和帆船也为病菌的传播推波助澜。人们活动的范围扩大了,出行的效率提高了,不同地区之间的贸易往来也越来越频繁。同时,疾病传播的几率也成倍增长。

巧合的是,像马车、牛车这些新的交通工具在5500年前左右开始遍布欧洲各地。更巧合的是,欧洲的人口从5400年前开始逐渐减少,东欧盛极一时的大型聚落也逐渐衰败。

我们很难不把这几件事儿联想到一块儿去:频繁的贸易往来,人口的减少,消失的村庄,以及,疾病。

新石器时代的鼠疫很有可能就是这样沿着人们贸易通商的路线,一路从东欧经由中欧,最后抵达北欧,并在瑞典给我们今天的研究留下了蛛丝马迹。还值得一提的是,通过人体基因组的分析发现,瑞典这些新石器时代的居民们在基因上与同时代中欧以及东欧的居民并无太大差异,这也进一步证明了当时这些地区人们之间的密切联系。

当然,目前一切还只是假设。古代人类的DNA在漫长的历史中,受到各种自然以及人为的破坏,非常难以保存,给科学研究带来了很大的困难。现在只是假设东欧新石器时代的特里皮尔利亚人是鼠疫的源头,将来如果能在他们身上找到确切的证据,那将是十分振奋人心的。(编辑:Ent)

参考文献

  1. Bocquet-Appel, J.P., 2011. When the world’s population took off: the springboard of the Neolithic Demographic Transition. Science, 333(6042), pp.560-561.
  2. Rascovan, N., Sjögren, K.G., Kristiansen, K., Nielsen, R., Willerslev, E., Desnues, C. and Rasmussen, S., 2018. Emergence and Spread of Basal Lineages of Yersinia pestis during the Neolithic Decline. Cell.
  3. Shennan, S., Downey, S.S., Timpson, A., Edinborough, K., Colledge, S., Kerig, T., Manning, K. and Thomas, M.G., 2013. Regional population collapse followed initial agriculture booms in mid-Holocene Europe. Nature Communications, 4, p.2486.
  4. Valtue, A.A., Mittnik, A., Key, F.M., Haak, W., Allmńe, R., Belinskij, A., Daubaras, M., Feldman, M., Jankauskas, R., Janković, I. and Massy, K., 2017. The Stone Age plague and its persistence in Eurasia. Current biology, 27(23), pp.3683-3691.
  5. https://www.cbsnews.com/news/ancient-unknown-strain-of-plague-found-in-5000-year-old-tomb-in-sweden/

题图来源: Karl-Göran Sjögren, University of Gothenburg

狗,其实没有辣么聪明

“狗聪明的哦,就差会说话了!”

在一个喜欢狗的家里长大,我从小就看着家人对狗赞不绝口。有一天,我突然发现,家人夸狗聪明的次数比夸我还多。以至于,当时年幼敏感的我不禁就想,我是不是没有狗聪明?


图片来源:giphy

最近,终于有研究表示:狗,其实没有我们想的那么聪明

一篇发表于《学习与行为》(Learning & Behavior)期刊的研究发现,和其他肉食动物、家养动物、以及群体狩猎动物相比,狗的认知能力相当一般。“目前还没有案例可以说明狗的认知能力超群,”论文的作者说道。【1】

没有对比就没有伤害

在认知研究领域,狗一直都是出色的研究对象。因为狗的普遍性、以及悠久的驯化历史,我们得以使用大量的数量、较简单的方法、较低的成本、更容易的互动……对狗的认知进行大量的研究。

然而,把狗和其他动物作比较的研究却少得多。为了评估狗的认知能力,研究人员认为应该对它们进行综合考虑。于是,他们将狗和其他食肉动物、群体狩猎动物、以及家养动物进行了比较。而比较的领域也相当广泛,如联想学习、感官认知(嗅觉、味觉、视觉、听觉等等)、空间认知、社会认知等等。

In what sense are dogs special? Canine cognition in comparative context[J]. Learning & behavior

研究人员分析了超过300份的研究资料,在将狗与其他动物进行了比较之后,他们总结道:狗的认知能力并不出众。比如:

关于联想学习,研究人员并没有找到任何证据证明这一能力仅限于狗;

狗能在狭小空间里进行空间导航,然而,对照组的其他动物也会;

在感官认知方面,我们都知道狗的鼻子很灵敏,但是,其他食肉动物、家养动物的鼻子也毫不逊色。其中,猪的嗅觉可能比狗还强;而马能通过粪便的气味辨认自己的同类。

可能会让爱狗人士更加失望的是,在感知、使用人类发出的交流信号方面,狗的表现也相对一般。根据驯化假说,经过驯化的狗对人类给出的提示非常敏感,尤其是面对手势信号的时候。然而,研究人员发现,其他动物也会这一技能,而最会看人类手势的,其实是宽吻海豚和灰海豹。

……

“我们当然不是在说狗好笨呀,” 论文的作者莱亚(Stephen E. G. Lea)说道。【2】在一个比较的语境下,狗的技能水平和其他动物的不相上下。“我们的重点更多的是想表示,我们还没有意识到很多动物其实都非常聪明。”

图片来源:giphy

关于上述研究的报道一出,推特上的知名萌宠博主WeRateDogs立刻转发表态“撤回”,其他爱狗人士也纷纷表示:我不听、我不信……

那为什么在我们眼里,狗狗会辣么聪明呢?

这一方面是因为缺乏合适的对比。拿狗来研究实在是太容易了,因为它们真的非常配合。“人类的环境就是狗的自然环境,但是对于大多数动物而言可不是这样,”达弗纳·布什宝(Daphna Buchsbaum),多伦多大学犬科认知实验室的首席研究员说道。

其实,“每个物种都有自己独特的智慧,”论文的作者莱亚说。但由于动物们被研究的程度和容易度都不一样,导致我们过去只看到了狗的聪明,却忽略了很多其他动物。

除了科学家们的研究,我们在从小到大的生活环境里,也都没少听说过身边人对狗的各种称赞;而在偶尔和狗的接触中,我们自己可能也会有感而发——狗狗真聪明。狗会和你深情对视、进行互动;在你不开心的时候,它会安静地趴在你身边;经过训练的狗,可以明白你发出的多项指令。而且,狗能胜任盲人的第二双眼睛,通过稳定而良好的定向行走能力,导盲犬能够给盲人的生活带去巨大的帮助。电视节目里的狗也是各种神奇,比如记住上千种玩具的名字……

上述这些所见所闻当然会影响我们的判断,但其实,我们容易高估狗的认知能力,还和我们自己有关。当人们被要求对自己的某些特质(如:智力)进行评价时,人们倾向于打出高于平均值的分数。而这一想法会进一步延伸,认为自己家的孩子更优秀、自己养的狗也更聪明。这一心理倾向被称为乌比冈湖效应(Lake Wobegon effect)【3】

早前曾有一个调查,问狗主人是否愿意接受一百万美元的价格卖掉自己的爱犬,结果56%的人居然说不卖!一个发表于《基础与应用社会心理学》(Basic and Applied Social Psychology)期刊的研究解释说,这可能是因为主人眼里出西施,他们把狗看得太好了。【4】

我家狗狗就是更优秀,图:Reigning cats and dogs: A pet-enhancement bias and its link to pet attachment, pet-self similarity, self-enhancement, and well-being

虽不是最聪明的,但还是条好狗

其他动物再聪明有什么用,它们会一辈子陪在我们身边吗?

不会吧,那不就得了。

作为第一种被人类驯化的动物,狗已经陪着人类共同生活了几千年,我们的友谊可谓地久天长。而且,狗给予的陪伴可能还会给你带去意想不到的好处。研究发现,狗的陪伴对你的心血管健康有利。狗主人患心脏病、死于心血管疾病的风险都更低一些。而养狗的好处在单身人士身上则会更加明显。科学家认为可能的解释有两种:一是狗的陪伴减少了孤立和抑郁所带来的社会心理压力;二是遛狗能够增加运动量。

狗会用一辈子的时间来研究你,试图分析你在干嘛、你在说什么,试图成为你生活的一部分。人类能够拥有如此忠诚的朋友,实属难得,哪怕有研究说狗是真笨,那又怎样。(编辑:Ent)

等待主人归来的忠犬八公,电影《忠犬八公的故事》

参考资料:

  1. Lea S E G, Osthaus B. In what sense are dogs special? Canine cognition in comparative context[J]. Learning & behavior, 2018: 1-29.
  2. https://www.cbc.ca/radio/thecurrent/the-current-for-october-15-2018-1.4862884/new-research-suggests-dogs-aren-t-exceptionally-smart-1.4862907
  3. https://www.scientificamerican.com/article/your-dog-may-not-be-a-genius-after-all/
  4. El-Alayli A, Lystad A L, Webb S R, et al. Reigning cats and dogs: A pet-enhancement bias and its link to pet attachment, pet-self similarity, self-enhancement, and well-being[J]. Basic and Applied Social Psychology, 2006, 28(2): 131-143.
  5. https://www.theatlantic.com/science/archive/2016/06/the-origin-of-dogs/484976/

题图来源: 图虫

他曾资质平平,一度深陷绝望,却最终成为“宇宙之王”

|· 本文来自“我是科学家”·|

因为“宇宙之王”,大家应该只凭题目就能猜到今天故事的主角是谁。这位2018年去世的物理学家名气如此之大,以至于很多时候我们会在不经意间忽略一个事实,即除了黑洞、轮椅和《时间简史》,我们可能对他知之甚少。

宇宙之王——霍金。

红移只是因为光线累了

1942年1月8日,是第二次世界大战中普通的一天。而对于科学界来说,这一天有两件事不那么普通。

一件是伽利略逝世300周年,另一件,是霍金诞生。

现在很多人会觉得霍金出生在这一天是冥冥之中的安排,不过霍金本人并不这样想,他曾说过:不要忘了,这一天里大约有20万个婴儿出生。我们不知道有没有其他孩子长大后成为物理学家或者天文学家[1]

霍金幼时家在伦敦,但他却在牛津降生。这是由于二战时,英国和德国相互之间承诺,不会轰炸对方大学城(英国的牛津和剑桥,德国的海德堡和哥廷根,四座城市分别有世界著名的大学)。

后来,霍金回到伦敦上学,但由于所在学校的教学方法激进且失当,直到8岁他才学会阅读。1950年,全家因为他父亲的工作变动而搬家。他被送进“女子中学”(High School for Girls)读书(虽然叫这个名字,那所学生也招收10岁以下的男生就读[2])。

此后,他进入圣奥尔本斯学校(St Albans School)读书。在当时英国的教育体制中,学生会被分成A、B、C三组,只有在A组的学生才有希望在未来从事学术工作。

霍金入学时被分在A组,但是一年之后,班级排名20位之后的学生会被降到B组。在第一年,霍金前2个学期在班里的排名分别是第24和第23,但最后一个学期他考到了18名,幸运地没有被降级(英国一年有3个学期)。

实际上,霍金从未排在班级前一半。但不知同学们是看出了什么端倪还是只是出于无心,给成绩平平的他起了一个“爱因斯坦”的外号[2]

霍金回到圣奥尔本斯学校(图片来源:参考资料[3])

在圣奥尔本斯学校期间,霍金知道了哈勃发现的红移,而这暗示了宇宙在膨胀。但他觉得红移肯定还有别的原因:遥远星系发出的光线在宇宙中经过长距离的旅行到达地球,因此会非常疲劳,所以变红了,就像我们跑步跑累了脸会变红一样。

然而这样红移和宇宙膨胀就没什么关系。直到他开始读博士之后,听说有人发现了宇宙微波背景辐射,才知道自己当年的想法完全错了。

霍金,一生都在探索宇宙、探索星空。图片来源:Pixabay

比脱欧谈判更难的事情

霍金的父亲曾经在牛津大学学院读书,因此建议他也去申请牛津大学。霍金尽管成绩并不出众,仍进入了牛津大学并且拿到了奖学金。1962年到了快毕业的时候,他在考试前一晚因为紧张没有睡好觉,在考场上发挥不佳。

年轻时的霍金和他的妈妈。

霍金的考试成绩介于一等学位和二等学位之间,需要通过一个面试来决定最后的结果。在被考官问到他以后的打算时,霍金说他想做研究,如果是一等学位的话,他就去剑桥接着读书,如果是二等的话,他就会留在牛津。最终考官们给了他一等学位,他也如愿以偿前往剑桥大学攻读博士学位[1]

在剑桥,他本来想跟随著名天文学家弗雷德·霍伊尔(Fred Hoyle)读博士,但是霍伊尔的学生已经招满了,所以他被分给丹尼斯·西阿玛(Dennis Sciama),虽然霍金此前从未听说过他,但后来却为此感到很庆幸。

因为霍伊尔是描述宇宙性质的稳态理论(steady-state theory)的创立者和维护者。这个理论后来因为无法描述观测到的结果而风光不再。如果读了霍伊尔的博士,霍金大概就需要为稳态理论辩护了——这对他来说,是个比脱欧谈判更困难的任务[1,4]

由于不擅长动手,他选择了理论研究

学生时期的霍金发现自己不适合一些需要较强动手能力的研究,尽管他的父亲曾经很希望他去学生物学,但霍金觉得也许理论研究更适合自己。

现在看来,他的直觉也许没错。

在当时的理论物理研究中,霍金认为粒子物理发展迅速且成果很多,但是有些繁杂,他的想法可以用理查德·费曼的一句名言来说明:“如果我记得那么多粒子的名字,我就成为一名植物学家了。”

选择研究方向时,霍金敏锐地发现,虽然广义相对论研究遭到冷遇,但却提供很多施展才华的空间,而这其中听起来匪夷所思的黑洞吸引了他的目光。爱因斯坦曾经在1939年的一篇论文中试图论证恒星不可能在自身的引力作用下塌缩,但在霍金开始进行研究之时,已经有科学家相信这类奇异天体的存在。

1974年,霍金对黑洞的思考越来越深入,也发现了不可思议的地方——他通过计算发现,黑洞能够辐射出粒子,但理论上不应该有任何东西能从黑洞中逃出来,即使光都不可以。

霍金对黑洞的思考越来越深入,也发现了不可思议的地方。图片来源:图虫创意。

开始他觉得自己肯定算错了,但是越想越不对劲儿,因为反复的计算证明自己的想法没什么疏漏。所以,他觉得黑洞可能就是这么离奇,于是他公布了自己的计算结果,也就是此后以他的名字命名的“霍金辐射”。他的好朋友、诺贝尔物理学奖获得者基普·索恩认为,这可能是20世纪下半叶最令人惊诧的理论发现。

因为爱情他重新振作,写下《时间简史》

霍金在21岁的时候被查出患有卢伽雷氏症,等于被医生判了死刑,对此他一度感到非常沮丧,整日借酒消愁。但当他遇到后来第一任妻子简·王尔德(婚后改名简·霍金),爱情又重新给了他生活下去的力量。

霍金和他的第一任妻子简。

霍金的身体状况并未像医生预计的那样迅速恶化,他开始和简规划未来的婚姻生活,并由此鼓起勇气,重新投入到研究中,顺利拿到博士学位。

1982年,霍金产生了写本书的想法,一来为了给女儿准备学费,二来是希望通过这本书让公众了解到我们究竟对宇宙知晓多少。霍金最初为这本书拟的书名是《从大爆炸到黑洞:时间短史》。不过这本书的编辑彼德·古查迪把正副书名调换了一下,并且把“短史”(short history)改成了“简史”(brief history)。这就是后来大名鼎鼎的《时间简史》。

1988年4月1日,这本书在愚人节当天正式出版。此后,各类“简史”层出不穷,成为出版界的一个热门品类,应该都是拜霍金所赐。一篇在伦敦《独立报》上发表的文章曾把《时间简史》与《禅与摩托维修技术》相提并论,令霍金感到非常高兴[2,5]

《时间简史》封面。图片来源:Wikimedia Commons

他们很幸运,还不知道美国总统是谁

2014年,以霍金为原型的传记电影《万物理论》上映。观影前,霍金对饰演自己的埃迪·雷德梅恩(Eddie Redmayne)说:“看完我会告诉你我的想法,很好,或者别的。”看完电影后,他说自己很喜欢这部电影,只是觉得电影里应该有更多物理的知识和更少的感情戏[1]

《万物理论》海报。图片来源:Wikimedia Commons

在雷德梅恩看来,除了具有深邃的思想和坚毅的品格,幽默感也是霍金醒目的特质之一。

霍金曾经多次批评以美国总统特朗普为代表的政治家对气候变化问题的忽视,认为这将给人类带来灾难。

而在谈到星际旅行时,他也不忘调侃一下特朗普。半人马座α星距离地球4.37光年,地球上的信息传到那里需要4.37年的时间。霍金觉得那里如果有智慧生命的话,现在一定很幸福,这是因为他们不必为知晓特朗普当选美国总统以及之后的所作所为而感到困扰[1]

霍金把自己出生于伽利略逝世300周年纪念日归为一个巧合,而他逝世于爱因斯坦的生日这一天,也只是一个偶然。但毫无疑问,霍金曾经沿着伽利略和爱因斯坦开拓的道路,帮助我们更加深刻地洞察了宇宙的秘密。

这位差点被“降级”普通学生,摆脱身体的束缚,在适合自己的理论研究中发出璀璨的光芒。在他去世后,他被安葬于伦敦的威斯敏斯特教堂,居于牛顿和达尔文之间。在属于他的那块纪念地砖上,就刻着他的名字、他的生卒年和“霍金辐射”的方程。

纪念霍金的地砖。图片来源:威斯敏斯特教堂官方推特

一个没有早早展现出天分的少年,最终却与群星同在。(编辑:Yuki)

参考文献:

  1. Stephen Hawking. Brief Answers to theBig Questions, 2018.
  2. 史蒂芬·霍金. 我的简史. 长沙:湖南科学技术出版社,2014.
  3. https://www.st-albans.herts.sch.uk/2018/03/14/professor-stephen-hawking-ch-cbe-frs-frsak/
  4. https://en.wikipedia.org/wiki/Dennis_W._Sciama
  5. https://en.wikipedia.org/wiki/A_Brief_History_of_Time

作者名片

阿波罗登月是假的?月球背面有外星人?关于月球的谣言你信了几个

本文为2018年12月15日“我是科学家”第七期线下活动——迈出地球第一步 | 郑永春 演讲实录:

在人类探索月球的历程中,关于月球背面的阴谋论和谣言甚嚣尘上,阿波罗登月是假的?世界各国都不探月了?月球背面有外星人?月球内部是空心的?月球背面也因此得名“月之暗面”。奔赴月球,探索月球,中科院国家天文台研究员、中国首位卡尔·萨根奖得主郑永春为大家带来演讲《到月亮的背面看一看》。

大家好,欢迎大家在这个冬日的午后来到七七剧场,听我来讲一讲月亮背后的故事。我叫郑永春,来自中国科学院国家天文台,因为我的主要研究对象是月亮和火星,所以也有人叫我“火星叔叔”。

演讲嘉宾郑永春:《到月亮的背面看一看》

月亮的背面有什么呢?有人说霍金告诉我们月亮的背面有外星人,但是实际上霍金并没有说过。关于月亮的谣言有很多,有人说,阿波罗登月是假的,是在摄影棚里面拍的。但是这有一个疑点,阿波罗登月工程有几千所大学、几十万人参与,经历了将近十几年的时间,为什么半个世纪过去了,这个秘密还没有被揭开呢?

有人说,世界各国都不探月了,只有中国人往月球上一个接一个地发射探测器,真的是这样吗?

有人说,月球背面发现了很多在百慕大失踪的船舶。也有人说,月亮是空心的,因为敲了敲之后里面有砰砰的声音,但是月亮这么大的一个球,你是怎么敲的呢?

演讲嘉宾郑永春:《到月亮的背面看一看》

下图是大家每天看到的月亮。虽然有的时候看到的是满月,有的时候是上弦月、有的时候是娥眉月,但是大家一般都会联想到月亮上面有玉兔、有嫦娥、有广寒宫、有吴刚在砍桂花树,还有一只蛤蟆。

在研究月球的科学家眼里,我们看到的是月球上的月海、月陆和环形山,它们是月球主要的三个地质单元。上图中那些黑色的区域实际上是玄武岩的岩浆冷却之后形成的黑色石头。400年前伽利略把望远镜对准月球的时候,他看到一块块黑乎乎的地方,他以为那像地球上一样是海洋,所以他命名为“云海、澄海、静海、风暴洋”,这些都是海的名字。但后来我们发现,它们其实是黑色的石头。

上图中那些白色的地方是更古老的斜长岩,也是白色石头堆积的地方。月球表面还有很多的撞击坑,这表明在月亮形成的过程中,遭受了很多小天体的撞击。

中国唯一一个月亮女神。

图片中的这个姑娘,其实是中国唯一一个月亮女神,她不是嫦娥,她是太阴妙果素月天尊。她和太阳帝君、金、木、水、火、土等五德星君合称七曜(金星、木星、土星、水星、火星合称五德)。

大家看到月亮的时候一定会想,月亮跟地球的大小对比是什么样的呢?月球的直径大约是地球直径的四分之一,月亮的表面积相当于中国国土的四倍,是3800万平方千米,而月亮到地球的距离是38万公里。

38万公里到底有多远呢?我算了一下,如果我们坐400公里时速的高铁去月球,只要40天就够了。如果嫦娥1号、嫦娥2号去的话,它的速度会更快一点,只要几天就够了。

这就是月亮到地球之间38万公里距离的真实印象,就是说,可以把水星、火星、金星、木星、土星、天王星、海王星这些星球全部排到月亮和地球之间,刚好排满,这就是38万公里的距离。

破解月球四大谣言

关于月球的谣言,首先我来解释一下阿波罗登月。有人说这是假的,因为我们看到阿波罗登月拍的月球上的照片,夜空中没有星星,所以说它是摄影棚里面拍的。但是,这些照片是在月球上的白天拍的,月球上的白天当然看不到星星。在地球上,白天也看不到星星。

作为一个研究月球的科学家,我们发现,月球跟地球之间有很多不同,比方说,月球上是彻底没有液态水、没空气、没氧气,因此,月球的土壤和矿物都是在没有液态水、没有氧气、没有空气的情况下形成的。月球的土壤里面,还有一种金属铁,天然的单质铁,铁一旦接触地球上的空气和水的话,它马上就会氧化成铁锈。但是,在月球上它就可以长期存在。我曾经亲手感受过从月球带回来的土壤,磁性非常强,用一颗磁铁来吸引它,整坨土壤会随着磁铁的移动而移动。

此外,月球上有一面激光反射镜,是“阿波罗”的航天员放置在月球上的。我们从地球上打一束激光到月球上,那个反射镜就会返回来几个光子,根据光子返回来的时间,我们就可以计算出来地球跟月球之间的距离,最近是36万公里,最远是40万公里。而且月亮正以每年三厘米的速度逐渐远离我们地球。如果没有那个激光反射镜,我们是无法得到返回来的光子的。

月球上还有地震仪,会监测月球的震动,我们根据月球的震动,能够了解它内部的结构。前不久,航天器拍到月球表面非常高分辨率的图像,大约可以达到0.5米分辨率,地球上的遥感卫星有时候也达不到这么高的分辨率。这些高分辨率的图像显示了阿波罗登月之后的登月舱、着陆器、月球车,连航天员走过的路线和月球车开过的痕迹,都还在月球上。

第二个有关月球的谣言是,有人说世界各国都不探月了。为了回答这个问题,有人把上世纪的五六十年代开始一直到现在,所有的探月航天器都放到月球的上空,绘制了这张图。

根据这幅图,大家可以看到,在上世纪的60年代末到70年代初,由于美苏争霸,大量的探月航天器探测月球,这是人类探月的第一个高峰。阿波罗登月成功之后,一直到上世纪的90年代,大概长达20年的时间,世界各国都很少再探月了。但是上世纪90年代特别是21世纪以来,世界各国又对月球产生了强大的兴趣,越来越多的航天器登陆了月球,包括中国也成为探月新的一员。这表明,我们不是不探月了,而是新的重返月球的热潮正在掀起。

这张图片里面所有的红色点,都是俄罗斯和前苏联登陆月球的着陆点,蓝色的和绿色的是美国在月球上登陆点。我们看到,它们都位于月球正面,特别是北半球的区域,我们称之为阿波罗带。其中还有一个是中国的嫦娥三号,它登陆在云海的西北角的虹湾。阿波罗十一、十二、十四、十五、十六、十七共六次任务,12位航天员登陆月球,带回来了381.7公斤的月球土壤和样品,其中在北京天文馆还有来自于阿波罗登月的一个样品,大家有兴趣可以去看一看。

2007年,中国发射了第一个月球探测器嫦娥一号,嫦娥一号发布了第一幅月球图像,发布的时候有很多人质疑说这幅图像可能是有错,也有人质疑说嫦娥一号是假的。因为月球的图像是一轨一轨拍出来的,我们在地面上把这一轨一轨的图像拼接在一起,才能形成一幅完整的月球图像,但是这些图像在拼接的时候,会产生一些错位的现象,这就是为什么会有人来质疑说嫦娥一号的图像是假的。但是,我们也没有必要来回应这样的质疑,我们用嫦娥二号、嫦娥三号、嫦娥四号、嫦娥五号更多的探月器,获得更大的成功,来回应这些质疑。

第三个有关月球的谣言是,有人说月球背面有外星人,他们拍到了外星人在月球上,拍到了金字塔、UFO、甚至长达4000米长的宇宙飞船,甚至还有人在月球上晒太阳。

但是,如果你把这些图像进一步放大,你会发现这些图片都是PS出来的。

我们在地球上为什么看不到月球的背面?是因为地球跟月球之间实现了潮汐锁定,这就像我跟你之间有一个吸引力,但是我前胸受到的吸引力跟后背受到的吸引力是不一样的,就会导致每天像是有人在牵扯我,慢慢会让我的自转和公转同步,所以在地球上,我们始终只能看得到月球的正面,看不到月球的背面。但是,这种潮汐锁定实际上在太阳系的天体里面是非常普遍的,比方说,太阳和水星之间,行星和卫星之间,太阳系外的其他的恒星和行星之间,都会有这样的潮汐锁定现象。月亮的引力会引起地球上每天两次涨潮,两次退潮,我们称之为潮汐。不仅地球上的海洋会有潮汐,其实地球上岩石圈每天也会起伏60厘米,这叫固体的潮汐。

第四个有关月球的谣言是,有人质疑说,月球内部是空心的。

我们常说上天容易入地难,在地球上入地三尺都非常困难,更何况在月球上要用无人打钻,可以想象,这是非常艰难的。但是科学家有办法,第一个办法,就是我们可以在月球上埋设月震仪,然后通过地震波的反射,来知道内部的结构。还有一个办法,航天器在月球上空飞行的时候,它会受到月球的引力。如果在航天器下面-月球的某一块区域质量比较大、密度比较高,那么航天器的轨道就会下降一点,因为此时月球对它的引力会大一点。如果下面是比较空一点的,那么它的轨道就会上升一点。所以通过分析航天器在月球上空飞行的高度,我们就可以知道月球内部的结构和它的物质成分,我们就会知道月球实际上有些地方质量比较密集,跟人长瘤子一样,我们把它叫质量瘤。虽然月球上有些地方会比较疏松一点,但这并不代表月球内部是空心的,月球是实心的。

新的月球观正在形成

以前我们认为,月球是彻底无水的,是一个完全干的天体,但我们现在认为,可能月球是潮湿的。特别是在月球南北极的深坑里面,太阳永远照不到的地区,我们叫永久阴影区,这样的地方可能会有水冰,并且已经探测到了大量的证据。

以前我们认为,月球已经完全冷却了,但是我们现在又发现,月球内部可能仍然有一些温热的地方。

以前我们认为,月球在30亿年前已经僵死了,但是现在我们发现了月球上最年轻的岩浆活动,这表明它没有死得这么早。

嫦娥一号和嫦娥二号的卫星上有一个微波探测仪,它可以通过微波波段来看月亮。因为微波的波长比我们看到的可见光的波长要长得多,所以,我们就可以认识到月球更深层的一些东西的性质。这也是全人类第一次从微波波段来看月亮。

通过分析微波探测仪采集到的数据,我们得到了第一幅全月球的微波图像。

到嫦娥二号的时候,因为分辨率更高,我们可以更清楚看到月球上的热分布情况。

我们看到,白天的时候,有些地方会特别热,就是那些暖色调的地方。晚上的时候,有些地方会特别冷,就是那些冷色调的地方。我们在月球上发现了很多的热区和冷点,然后我们分析它为什么白天会热,为什么晚上会冷。为了解决这个问题,我们需要借助于其他数据来分析,比方说,我们就用到了氧化亚铁和二氧化钛这些金属元素含量的分布数据,来佐证那些热的地方,实际上是白天吸热能力比较强的地方,也是钛铁矿含量比较高的地方;那些晚上比较冷的地方,实际上是石块含量比较高的地方。

如果大家去过沙漠或沙滩,会有一个感觉,白天太阳晒得特别烫的石头,晚上冷的往往也是它。根据这些,我们就可以研究月球表面土壤的厚度,以及土壤的一些性质。

神秘的月球背面

月亮背面到底是什么样子的?这就是我们真正看到的月亮的背面。

它跟正面真的不一样,主要体现在几个方面:第一个,月亮背面的月壳更厚一点;第二,它更古老一点,撞击坑会更多一点。第三,它的月海更少,整个月球上有22个月海,其中19个在月球正面,月球背面只有三个月海。

什么原因造成了月球正面和背面的差异?这也是科学家希望探究的一个问题。

我请大家留意的是这边右下角的一个圆圈,它是整个太阳系里面最大的、最深的盆地,叫艾特肯盆地。而我们的嫦娥4号很快就要着陆在这个盆地里面的冯卡门撞击坑,这个地方是没有航天器着陆过的。最神奇的是,这个地方虽然最大、最深,却没有岩浆冒出来,所以,科学家希望来研究它为什么是这样子的。

为了能够让大家对月球产生更大的兴趣,了解更多关于月球的知识,我就制作了一幅《月球全图》,希望大家每天晚上都可以通过这幅月亮全图,去学习有关月亮的认识。

我觉得,科学家不仅要探索未知,更要传播真知,这是科学家的两大使命。大家也知道,中国科学院国家天文台在贵州省建设了一个全世界最大的中国天眼,实际上是射电望远镜,也是从微波波段来探测宇宙的。

在地球上来探测宇宙,会受到地球上很多“噪声”的干扰,所以,这个望远镜听到的绝大部分“声音”,其实是“噪声”,我们要从“噪声”里面来探测到来自宇宙的“声音”。如果是在月球背面的话,这些担忧完全不足为虑,我们地球上的无线电噪声完全没有办法达到月球的背面,所以,月球背面是一个无线电的宁静区,如果从那个地方来架设射电望远镜的话,我们就可以听到宇宙呼吸的“声音”,所以我们能听到宇宙更暗弱的信号。

人类走向深空的跳板

从新世纪以来,我们对月球的认知已经跟上世纪七八十年代、六七十年代发生了很大的变化。以前我们把它认为是太空争霸的一个制高点,现在我们把它认为是人类走向深空的一个中转站和跳板。

重返月球现在已经成为世界各国的共识,我们来举几个例子。

第一个,欧洲空间局提出了建设月球村的计划,希望借助世界各国的努力,在月球上建设一个国际化的村落,一个共同的月球基地。

美国宇航局认为,以月球作为演练场,来演练人类在月球上的生活,下一步就可以从月球出发去往火星。

还有一个更绝的是SpaceX,马斯克把月球的旅游船票都卖出去了。

很快,中国的嫦娥5号从月球上采集样品回到地球上。下一步,我们就将进入载人登月和建设月球基地的阶段。

同时,世界各国也在寻找月球基地应该建在什么地方。因为月球上的一个昼夜正好是27天,就是有13天半是白天,13天半是晚上。晚上的时候,月球上没有电力,没有保暖,对人类的居住是非常不利的。如果在月球的南北极的高山顶上来建设月球基地,那就不用再担忧了,因为那个地方是永久有光照的,这样人类在月球上就不用经受漫漫长夜了。科学家已经选择了几十个月球基地的选址场所。因此,从更大的时空角度来讲,我们预测,在未来的几十年里面,人类将再一次重返月球。

2019年是阿波罗登月50周年,如今50年过去了,再也没有人登陆过月球,人类还没有再次重返月球,但我想,我们离这个目标已经不远了。人类再一次重返月球之后,下一步我们将在月球上建设科研站,建设月球基地,实践和训练人类在月球上长期生活的技术。如果这个技术得到突破,下一步我们一定是要登陆到火星上,因为那是跟地球环境最为相似的行星,也是太阳系里面唯一有可能实现大规模移居的星球。

科学的使命是探索未知,我们也希望把探索未知的乐趣分享给大家,这就是我们传播真知的过程。

人类对太空的探索永不止步,谢谢大家。

演讲嘉宾郑永春:《到月亮的背面看一看》

“医生,我应该顺产还是剖腹?”

|· 本文来自“我是科学家”·|

人生的第一个选择

十月怀胎,一朝分娩。在医疗发达的现代,母亲会选择怎样的方式让小生命降生?顺产,还是剖腹产?

提到顺产,大家脑海中浮现出的无不是各种电视剧中待产妈妈的撕心裂肺。出于对顺产的恐惧、焦虑以及一些其他一些因素(如“择日生子”)的考虑,剖腹产似乎已从一种具有明确适应症的手术成为了一项可能的“选择”,在许多国家被滥用。

图片来源:Pixabay

近日,国家卫健委发布了《关于开展分娩镇痛试点工作的通知》,将于2018-2020年在全国范围开展分娩镇痛试点,最终目标是在全国推广普及镇痛条件下的自然分娩,降低剖宫产率。这项“终于等到你”的举措对准妈妈们无疑是个好消息。

越来越多的剖腹产宝宝

一项研究显示:世界上超过20%的新生儿是通过剖腹产出生的,尤其是在拉丁美洲国家,几乎一半孩子都是通过这种方式出生的。但对于穷人们来说,剖腹产仍然让他们难以负担。

这一发现来自上个月发表于《柳叶刀》的一项覆盖了全球169个国家的大规模研究,该研究发现2015年全球出生98%的婴儿中通过剖腹产的出生比例相比2000年的12%几乎翻了一番。

在出现难产时剖腹产可以拯救婴儿生命。但是,研究者发现这一手段在拉丁美洲以及加勒比地区被过度使用了,仅在这项研究进行期间剖腹产的使用率就从32%跃升至44%。世界卫生组织(WHO)认为考虑到怀孕所经历的并发症,在具有充分医疗条件的情况下,剖腹产的合理比例应在10%到15%之间。

“剖腹产可能会影响新生儿肠道菌群的组成,从而影响孩子的免疫功能和代谢模式。”
                           ——圣保罗大学埃洛伊丝·贝蒂奥尔(Heloísa Bettiol)

这项研究的参与者之一,来自巴西佩洛塔斯天主大学的儿科医生费尔南多·巴罗斯(Fernando Barros)介绍说“巴西是世界上剖腹产率第二高的国家,仅次于多美尼加共和国”。2009年通过剖腹产出生的孩子比阴道分娩还要多。而且在一些私立医院,这个数字甚至可以达到95%。“自那以后,尽管联邦政府和医疗机构都千方百计处理这一问题,但这一比例都没有丝毫下降。”

研究者发现在受过教育的女性中,剖腹产的比例显著增高,并且最富裕的五分之一人中剖腹产比例超过最穷五分之一人的五倍之多。

图片来源:Pixabay

这项研究并没有指出导致剖腹产激增的原因。但是一份2015年WHO的报告中发现许多女性更喜欢剖腹产是因为它可以计划生产的时间,尤其是在较迷信的文化中,人们更愿意挑一个“良辰吉日”生产。一些地方人们认为剖腹产更健康,因为它能避免一些并发症的发生,比如失禁,从而更好地保护产妇。

剖腹产百益无害?

然而,非必要的剖腹产对婴儿和母亲都是有害的。这种手段是侵入性的,可能导致女性出现一系列继发性健康问题。巴罗斯还发现,许多通过剖腹产出生的婴儿都会稍早于预产期,因为医生们往往按照一个事先安排好的时间来做手术,而不是等到孕妇产生宫缩后才开始。

图片来源:Pixabay

研究已经发现通过剖腹产出生的婴儿出现哮喘、过敏以及其他非传染性疾病的概率更大,这可能是出生过程中他们没有机会接触到阴道中的激素和细菌导致的。

2017年一项发表在《美国医学会杂志》上针对中国大陆2008年至2014年剖腹产的研究显示,共计32.7%的孩子通过剖腹产出生,2008年剖腹产比例为28.8%,而2014年上升至34.9%。同样,中国的剖腹产比例远远超出WHO提出的“正常范围”。并且与上述研究结果类似,剖腹产比例具有极大的地域性,如上海这样的超一线城市比例高达62.5%,但在地处偏远的西藏仅有约4%。

前不久,在北京一家知名妇儿医院,产妇家属因与医生针对产妇是否应该进行剖腹产产生分歧而对医生大打出手,造成了恶性医患事件。

事实上,在很多人看来,“方便快捷”的剖宫产本应是正常分娩无法进行时的替代选择。生命的诞生是美好的,但是为了一个良辰吉日而可以操作一番就未免喧宾夺主了,毕竟母婴的健康与安全才是我们应该首先考虑的。

(编译:郭怿暄;编辑:大庆;校稿:Yuki)

参考文献:

  1. Li H, Luo S, Trasande L, et al. Geographic Variations and Temporal Trends in Cesarean Delivery Rates in China, 2008-2014. JAMA. 2017;317(1):69–76. doi:10.1001/jama.2016.18663
  2. 原文链接:https://www.scidev.net/global/health/news/every-fifth-baby-is-born-by-c-section.html(本文由Storythings供稿)

为什么我们支持转基因食品,却反对基因编辑婴儿?

|· 本文来自“我是科学家”·|

不久前,《自然》杂志刚刚公布了2018年科技领域的十大影响力人物。其中,制造了世界首例基因编辑婴儿的贺建奎教授以“CRISPR独走者”(CRISPR Rogue)的名号赫然上榜。在这一事件中,科学界的态度是一致的:CRISPR技术不应用在健康婴儿的基因改造上,我们绝不能支持这样缺乏监管、有违科研伦理的临床试验。

贺建奎以“CRISPR独走者”(CRISPR Rogue)的名号登上《自然》杂志2018年科技领域的十大影响力人物。图片来源:Nature

然而随之而来的社会讨论中有许多值得商榷的观点,其中之一是:基因编辑技术就是一种转基因技术,因此转基因食品的生产和基因编辑婴儿的制造都一样,是“坏”的技术应用。

这个类比有明显的逻辑错误,毫无道理。简单来说,基因编辑技术确实可以用来进行转基因操作,但是操作对象是决定试验伦理的关键所在——在动植物中可以反复试错和修改的操作,在人体试验中必须符合高得多的安全标准。

因此,我们应该反对贺建奎这种有悖伦理和存在风险的基因编辑婴儿试验,但是不必以此为出发点质疑已有大量研究基础的正规转基因产品的安全性。

CRISPR:能瞄准的瑞士军刀

其实,基因编辑与其说是一种技术,不如说是一个目标。生物体的基因组中包含着成千上万个指导各种生命过程的基因,从上世纪90年代的人类基因组计划开始,生物学领域的一大梦想就是能读懂基因组的运作方式。而了解的最终目的之一,就是改造——对基因组的特定修改,也就是基因编辑,在动植物中可以改变性状,为我们所用;而在人体自身,则是治疗疾病的希望。

这次被用于临床试验的CRISPR-Cas9技术,正是时下应用广泛的一种实现基因编辑的手段。CRISPR的全称是“规律间隔成簇短回文重复序列”,这些DNA片段相当于“入侵者”噬菌体在细菌自己资料库里的“备案”,当有过备案的噬菌体再次进入细菌体内时,从这个CRISPR资料库里按照备案打印出的“通缉照”——向导RNA,就能引导着带有DNA剪切功能的Cas9蛋白,把噬菌体的基因组切断,将“入侵行动”消灭在萌芽中。

根据这个原理,我们只要把CRISPR资料库中针对噬菌体的“备案”换成其他物种的DNA序列,不就能“指哪打哪”了吗?相较于之前的基因编辑技术而言,利用CRISPR对DNA进行“打靶”实在是好用太多了:它成本低廉,设计简单,又快又准,而且可以一次剪切多个位点(同时引入多条“引导RNA”)。自从2012-2013年在微生物和模式动物中成功实现后,CRISPR已经成为了很多生物实验室的日常标配。

CRISPR/Cas9的基因编辑原理

虽然在细菌体内只是一种防御武器,但在分子生物学家的手中,CRISPR变成了一把带瞄准系统的多功能“瑞士军刀”:比如在剪切目标位点的同时引入一段供体DNA序列,可以实现把这段序列插入目标位点——这其实就是转基因。所以说,CRISPR-Cas9系统能够实现基因编辑的目的,其中一个应用就是转基因。

CRISPR就像一把带瞄准系统的多功能“瑞士军刀”。图片来源:Pixabay

转基因操作是指使用载体将外源基因整合入生物体自身的基因组,从而在转基因生物体内表达特定的蛋白产物,比如在玉米中表达抗虫的Bt蛋白。注意,这里只说了“整合入”,并没说要整合到基因组上的哪个位置。相比较于传统的转基因操作来说,CRISPR其实是更加优秀的——可以更精准地把基因转入基因组上的特定位置。

除了转入外源基因,CRISPR还可用于基因敲除,它在农业中也用处多多,比如中国研制成功的低镉水稻,就是用CRISPR“剪掉”了水稻基因组中负责吸收镉元素的基因,哪怕在镉污染地区也能种出不吸收镉、含镉量低于安全值的大米。

水稻容易蓄积镉,用CRISPR“剪掉”了水稻基因组中负责吸收镉元素的基因,可以种出不吸收镉、含镉量低于安全值的大米。图片来源:Pixabay

虽然如此优秀,CRISPR却也并非百分之百地精准:“脱靶”效应在CRISPR应用中一直是研究者关心的问题。在剪切、修饰目标位点的同时,“向导RNA”在基因组中其它区域的不精确匹配也会导致一些“计划外”的修饰,对其它基因组区域进行了剪切、插入等等反应。目前,提高CRISPR系统的修饰精准性,减少“脱靶”,是基因编辑领域的一大热门。

转基因研发:用实验事实说话的安全性

CRISPR的“脱靶”和传统转基因操作的随机插入一样,有可能会破坏基因组中一些不该被破坏的基因。因此,要得到一个符合我们生产生活需求的转基因物种,“转基因操作”只是第一步。把基因“送进去”之后,研究者需要通过各种检测来确认很多事情:基因是否成功整合进了基因组?整合到了基因组的什么地方?整合后的基因,有没有活性,能不能指导合成我们想要的产物?这个外源基因的产物,结构是否正确,功能是否正常?转基因后的粮食/禽畜,吃了有没有问题?等等……

在操作对象是粮食作物、家禽家畜时,这并不是什么大问题——我们有源源不断的实验对象用来进行各种测试:分析基因产物,与天然作物/产品进行对比,喂食实验动物观察不良反应等等。一次转基因操作不成功,我们还可以放弃失败的测试对象重头再来,直到制造出符合我们期望的转基因物种——更有营养、抗性更好、有害物质含量更少、产量更高、更好吃/好用、不会污染环境/影响生态等等。无论是在转基因技术的发源地美国,还是在我国、欧洲等地区,各种转基因物种和产品都要经历严格的审查过程,用科学的实验设计来验证产品对人体没有危害。

喂食实验动物观察转基因食品是否具有不良反应。图片来源:图虫创意

事实上,基因编辑和转基因操作本质上是对基因组进行了修改,生物学上属于基因组中的变异;而无论是自然的演化过程还是传统的杂交育种、人工选育,也都是试图保留基因组中产生的、导致优良性状的变异。有了完善的监管体系,无论是转基因物种还是基因编辑作物,都不会比传统杂交作物的危险性更大,理性接受是完全没问题的。

人体基因编辑:星辰大海的路,得一步一步走

那么,基因编辑婴儿的问题在哪儿呢?相信你已经想到了——很简单,人不能随便拿来做实验。一种新开发出的药物,在被证明对人体足够安全之前,是不能随便给人(尤其是健康人)吃的。目的是治疗或者预防疾病的基因编辑也是一样:在人体中进行基因操作之前,我们必须用其它的实验手段改进技术,充分证明我们能以最大的把握避免副作用,获得成功。这里的对比非常显而易见:研发转基因动植物时,一次差错意味着科研人员需要进行下一次尝试;而用基因编辑治病时,一次差错就是对一个人类个体的生命威胁,当然应该慎之又慎。

用基因编辑治病时,一次差错就是对一个人类个体的生命威胁,当然应该慎之又慎。图片来源:Pixabay

反观这次基因编辑试验,很多方面违反了这种科研和医学伦理精神:这个试验设计的伦理审查显然并不完善,没有业内专家参与审核;对于被编辑婴儿的监护人,也就是应该签署知情同意书的父母,他们是否得到了足够客观的背景介绍也不得而知;试验的目标并没有选择其他方法难以治愈的疑难杂症,而是本可以通过各种成熟手段预防的HIV传染;最重要的是,前面说到的脱靶等技术风险问题还没有得到足够的改善,两个原本能够健康降生的婴儿没必要也不应该承担这些风险。

事实上,基因编辑目前并不是没有在人体中的成功应用。例如2017年经由美国食品及药品监督管理局(FDA)审批的CAR-T疗法,通过在体外编辑患者自己的免疫T细胞,往基因组里转入了特定的基因,让这些细胞能够表达识别癌细胞的“抗原受体”蛋白质,同时在识别出癌细胞后能激发免疫反应,对癌细胞“定点清除”。

2017年美国食品及药品监督管理局(FDA)审批通过了CAR-T疗法。图片来源:fda.gov。

这样的基因编辑操作建立在以治疗别无他法的重大疾病为目的,得到患者的知情,并在专门的医疗机构由专业人员实施的基础上,编辑操作只涉及患者体细胞,不会把改造过的基因遗传给后代。这样规范的基因编辑操作有望挽救成千上万绝症患者的生命,也是利用基因编辑治病救人的成功一步。可以看出,我们不能因噎废食——优秀的技术,需要合理的利用来实现其价值。

优秀的技术,需要合理的利用来实现其价值。图片来源:图虫创意

无论是基因编辑还是转基因,使用这些技术为人类制造吃穿用度也好,为人类治病也好,最起码的底线都是不能增加对任何人生命健康权的危害。合理监管和经过严格测试的转基因产品达到了这个标准,而这一次的基因编辑婴儿试验,无论从结果来看还是从试验过程来看,都没有能够保证“不危害健康”这个底线,在合理的监管体系下绝不该发生。

现在,我们只能寄希望于被编辑的两个女婴并无健康问题,过上正常的生活;对人体基因编辑,需要加以合理而严格的监管;而面对层层把关的转基因农副产品,则完全可以以科学理性的态度接受。(编辑:Yuki)

作者名片

冰淇淋真好吃,感谢冰箱——等等,明明是冰淇淋出现得更早啊!

炎热的夏天,你可能会热得吃不下饭,但没有人会拒绝一支冰淇淋。色泽可人、口感细腻、凉中带甜……冰淇淋可真好吃!感谢冰箱!等等,冰淇淋可比冰箱出现得早多了,到底该感谢谁呢?

 

那些美味诱人、色泽鲜艳、奇形怪状的冰淇淋总能让人想起童年的记忆,而如今的冰淇淋制造商已经试图通过更先进的技术来制造冰淇淋了,这些冰淇淋不融化、不滴水,有些甚至能在黑暗中发光

看看这6个令人难以置信的冰淇淋创新,将让你感觉自己仿佛生活在未来世界。没错,那将是一个非常美味的未来

氮气冰淇淋

“仙气缭绕”。图片来自:Flickr

氮气冰淇林利用液氮沸点极低的特点,在短时间内迅速将食材冷冻。这样制作出来的冰淇淋冰晶的颗粒小,而且冰淇淋里空气的含量也要比传统做法的冰淇淋要少得多。

冰淇淋三明治

“冰淇淋馅”的夹心饼干。图片来自:Pinterest

冰淇淋三明治就像“冰淇淋馅”的夹心饼干,而且口味甚至比饼干更丰富,比如Coolhaus的冰淇淋三明治就推出了越南咖啡、北京烤鸭和古巴雪茄味,简直是对味蕾的挑战!

铁桶圣代

连桶都这么好看。图片来自:Pinterest

把圣代装在一个充满艺术气息的小铁桶里,再配上根汁汽水、烤棉花糖、樱桃和迷你樱桃蛋白甜饼。欲罢不能。

硬壳冰淇淋球

想在哪儿吃就在哪儿吃。图片来自:Pinterest

想象一下,捧在手里的一颗小球,一口咬下去,外面是酥脆的外壳,里面是甜甜的冰淇淋!这种冰淇淋名叫“Wikipearl”,它不需要放在任何容器里,是完全独立的,身如珍珠般圆润,小巧又讨喜。其外壳由钙离子固定在一起,可以保持8小时不融化,还可以加入巧克力和坚果。

3D打印冰淇淋

图片来自:PC

如果你想度过一个独特又“高科技的”夏天,那来一支3D打印冰淇淋是再好不过的选择了。来自于麻省理工学院的三名学生就发明出了这样一个机器来满足你的味蕾。

夜光冰淇淋

这种冰淇淋是借助生物发光原理,每舔一次都会发光。听起来很棒是不是?不过它价格不菲,每一个夜光冰淇淋大约需要220美元。

冰淇淋的进化历程讲述着一代代吃货们的智慧和执着,一个又一个的天才思路让人们摆脱了种种束缚,这才有了我们今天吃到的美味冰淇淋。相信在未来,会有更多新奇的冰淇淋等着你!

那么问题来了,你想吃到什么样的冰淇淋呢?

(编辑:八云)

交配前,喝尿;交配时,一秒

作为最高的哺乳动物,长颈鹿的辨识度极高,被人们所熟知。其实,它们不仅有独特的外表,还有独特的习性,特别是雄性长颈鹿,它们真正关心的只有两件事:打架、做不可描述的事

图:图虫创意

交配前,先喝尿

长颈鹿没有交配季,但是,它们有发情周期,很像人类的生理周期。雌性长颈鹿的发情周期一般是两周,其中只有不到四天的时间能够受孕。所以,雄性长颈鹿并不会一直和雌性交配,它们会想方设法和发情中的雌性交配。这就产生了一个问题——雄性是如何判断雌性正在发情呢?

很简单,验尿

就像备孕的女性会购买排卵试纸,通过检测尿液里的激素判断自己是否在排卵。和人类不一样的是,雌性长颈鹿只负责尿,而雄性则负责验尿,在喝尿的那一瞬间,化身为鹿版的排卵试纸。

雄性长颈鹿会先用头顶一下雌性的臀部,雌性受到刺激后可能就会排尿,此时,身后的雄性赶紧对着尿液闻一闻、尝一尝。这里,就要使出它的特殊技能——裂唇嗅反应(Flehmen Response)。雄性的上唇会翻起,这一动作有利于信息素与其他气味传递到辅助嗅觉感觉器官——犁鼻器,从而判断雌性的发情状态。裂唇嗅有时也被称做“性嗅”。

一旦在尿液中尝出了希望的气味,雄性就会锁定目标,紧紧跟在雌性身后。

一头上唇翻起、正在细细品尝雌性尿液的长颈鹿。图:nationalgeographic.com.au

追得久,但射得快

雄性在确定交配目标之后,满脑子只有一个想法,那就是瞄准时机交配。一见雌性安静地站着,雄性就会快速站起来、将前肢趴在对方身上。此时,被吓到的雌性通常会赶紧走开,雄性也就无法得逞……这样一个简单的动作,有时候要试上好几天

在穷追不舍的过程中,雄性会一直保持勃起的状态。偶尔,它还会在碰一碰雌性的后腿,告诉对方自己准备好要交配了哦。追求的过程或许显得有些漫长,但是一旦交配成功,整个过程十分迅速,大概只需要一秒

第N次失败,图:Kruger Sightings, Youtube

拿好基友练练手

被骚扰的不只有雌性,还有很多雄性长颈鹿。它们常常站着好好的,突然就被身后的同性“骑击”。同性性行为在动物身上并不少见,而在长颈鹿身上则尤为常见。在一个研究里,研究人员观察到94%的长颈鹿交配行为发生在雄性之间1这个数值不一定具有代表性,但足以证明 “公骑公”绝非罕见场景。

两头雄性长颈鹿可能上一秒还甩着长脖子打得不可开交,下一秒就骑到对方身上交配得不亦乐乎。研究人员最初认为雄性长颈鹿之间的性行为是表示支配和统治,通过骑到对方身上宣示自己高你一等的地位。然而,不像雌性长颈鹿,雄性被骑时没有表现出任何服从的迹象,这表明雄性之间的性行为并不是为了统治,很可能只是简单的性而已。2

辛苦的妈妈,坚强的宝宝

秒射之后,雄性长颈鹿掉头就走。受孕的雌性虽然不会再受到骚扰了,但是在接下来的日子里也很辛苦,怀胎的时间长达15个月。而在分娩的那一天,长颈鹿宝宝也不容易,因为妈妈是站立分娩的,所以,宝宝真的是“呱呱坠地”,从约2米高的地方径直掉到地上,还是头朝地。不过别担心,这不会摔伤宝宝,反而会帮助它做第一次深呼吸。

小长颈鹿出生后半个小时左右就能走路了,这是没办法的事,因为周围常有很多捕食者,没有尽快学会走路的话,长颈鹿宝宝很容易会被吃掉。调查显示,一半的长颈鹿宝宝成为了土狼、狮子或者其他捕食者的猎物。3另外,它们得赶紧站起来才能喝到奶。

长颈鹿站立分娩

为了繁殖后代,长颈鹿可以说是操碎了心。然而,尽管它们很努力地在繁殖,数量却在减少。据统计,1985年,长颈鹿的数量约为15万头,而在2015年则锐减到9万多头。4在这30年里数量竟减少了40%。2016年,国际自然保护联盟将长颈鹿调至“易危”级别。非法狩猎、栖息地的减少、农业与矿业发展的扩大、非洲内乱等原因都在威胁长颈鹿的生存。

长颈鹿自己交配、哺育后代就很不容易了,现在又遭遇人类活动带来的巨大影响,这不免让人为它们的未来感到担忧。(编辑:Ent)

参考链接:

  1. https://en.wikipedia.org/wiki/Homosexual_behavior_in_animals
  2. https://www.popsci.com/giraffe-reproduction-birth-live-stream
  3. https://www.nationalgeographic.com/animals/2018/09/giraffe-baby-film-standing-birth-news/
  4. https://www.iucn.org/news/secretariat/201612/new-bird-species-and-giraffe-under-threat-%E2%80%93-iucn-red-list
  5. https://www.livescience.com/52804-animal-sex-giraffes.html

题图来源: 图虫创意

一大坨泥巴在移动,但没人知道为什么

(Bearkiii/编译)最近几年,在美国的圣安德列斯断层附近,一大坨神奇泥巴引起了人们的注意。

本来,圣安德列斯断层就是个不太安分的家伙。这个长达1200千米、贯穿整个加州的断层是由于太平洋板块和北美洲板块交界而产生的,该处地层活跃十分频繁,可以说是加州最有名的地理奇观了。 

圣安德列斯断层。图片来源:维基百科

然而现在,这坨泥巴的风头盖过了壮观的断层,它的面积大约2230平方米,正以每年行进6米多的速度不屈不挠地移动。看上去,如果没人阻止的话,它也没有停下来的意思。

至于它为何移动,没人知道。

风骚走位,不可阻挡

这一大坨奇怪的泥巴位于索尔顿海槽,该处地形是由圣安德列斯转换断层和东太平洋海隆加利福尼亚湾地段相互作用而产生的。这一带非常特殊,几百万年来,科罗拉多河的沉积物一直在填充索尔顿海槽的北部裂谷,这也导致下游几英里处的地层被加热并且被压碎了一点点。

索尔顿海槽地貌。图片来源:NASA

这种轻微的变质作用也将沉积物变成了一种新的岩石。过程中,岩石中的二氧化碳被挤出,从内部的裂缝和空隙跑到湿透的表层,形成了泥塘。如果它从地面突出的话,那么也叫做泥火山。

注:变质作用是指岩石在基本上处于固体状态下,受到温度、压力及化学活动性流体的作用,发生矿物成分、化学成分、岩石结构与构造变化的地质作用。

泥塘或者泥火山什么的很常见,不是什么稀奇的事情。但是,它们通常都是固定的,并不会移动。因此,科学家们很容易就注意到,在2015到2016年的某个时候,这个泥塘居然开始移动了。

这家伙目前到了尼兰的北部,但工程师们十分头疼。因为它的前进路线上是联合太平洋铁路公司的铁路。于是人们想了各种办法来阻止它。

先是挖了一口井,试图释放驱动它移动的气体。

没有效果。

接着又造出一堵钢墙,将其打进地面约24米深。

墙陷落了。

这个泥塘轻松躲开了它们,继续着自己的破坏之旅。

图片来源:GREGORY BULL, AP

多年研究这一区域地热现象的物理学家大卫·林奇(David Lynch)表示:以前没人见过这种会移动的泥塘。而除了移动以外,还有十分反常的一点:它特别能喷水。

泥塘和泥火山通常并不会排放很多的水,但是这个泥塘水特别多,每天几乎要产生约151立方米的水。林奇和其他专家表示,这简直是个“泥泉”。

原因不是地震,也并非火山

人们发现,这坨泥巴在移动的过程中,并没有加速。而且,它肯定也不是一天之内就移动18米。还有,它的“路演”和地震也没有什么关系——虽然少数报告并不这么认为。

地球物理学家肯·赫德纳特(Ken Hudnut)表示,虽然圣安德列斯断层是地球上地质活动最为剧烈的地区之一,但这个“泥浆怪物”跟地震并不相关。人们可以放心,它并不是地震的先兆。

这个泥泉跟火山活动也没有关系。当地政府在描述它的时候用了“间歇泉”这样的字眼,可能无意中在暗示它像是间歇式的火山。但事实并非如此。

黄石国家公园的泥塘。图片来源:David Monniaux

由岩浆热驱动的地热系统会形成不同特征的泥塘和泥火山,比如著名的黄石国家公园。但在这个案例中,该地区已经几千年没有火山喷发了。赫德纳特表示,尽管索尔顿山丘是由5座火山口在最近12000年形成的,表明这一地区曾经有过非常活跃的岩浆运动,但它们最近根本没有任何活动的迹象。并且,最重要的是,这个移动的泥泉尽管看上去像是沸腾的,但它其实根本不热。它的温度跟周围的环境温度差不多。

当然,这个泥泉闻上去有臭鸡蛋的气味,表明有硫化氢。而硫化氢通常被认为与火山活动有关。但在这次的情况下,这更可能是由于细菌引起的。这一区域有一个盐碱湖,叫做索尔顿湖。索尔顿湖原为干地,于1905年因科罗拉多河水位急涨,河水冲毁人工灌溉渠的河堤涌入盆地而形成。目前的索尔顿湖一直被用做排放农业废水。废水中的肥料会让湖中的藻类大量增殖,而当这些藻类死去,细菌就以这些藻类喂食,同时释放出了大量的硫化氢。

林奇表示,要么这个泥泉就类似臭水库的水龙头,要么这种恶臭就纯粹是地质原因引起的。

索尔顿湖。图片来源:东方IC

跟圣安德列斯断层有关吗?

这个泥泉还加深了一个疑问:这一地区的地热隆凸跟圣安德列斯断层有没有关系?之前的研究认为它们可能有关系,但还缺乏更确切的证据。

目前,这个泥泉已经接近威斯特断层(圣安德列斯断层在东南面的延伸带)。然而,它看上去正沿着一条与这一地区主要断层呈直角方向的路径前进。它也许沿着的是横穿这一区域的另一条断层,但目前还不清楚,为什么这个泥泉并没有进入一个裂隙状的开口。按道理说,这样的裂隙更利于释放出泥泉中的气体。

这个谜题看上去要持续一段时间了。美国地质勘探局和加利福利亚地质勘探局都没有对这一现象开展积极的研究,因为这实施起来太花钱了,并且双方之间还有些没解决的争议。

但铁路公司却慌了,因为这个泥泉的路径很可能会切断公司的铁路线。因此,他们正在建一条临时便道来作为应急方案。目前看来,任何人能做的,只能是躲开它罢了。(编辑:EON、Ent)

本文由National Geographic授权果壳编译。

编译来源

National Geographic, A bubbling pool of mud is on the move, and no one knows why