將環(huán)球科學(xué)設(shè)為星標(biāo)

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千新星球形爆炸的藝術(shù)想象圖。圖片來源：Albert Sneppen

兩顆中子星碰撞時爆炸產(chǎn)生的千新星是最為極端的宇宙現(xiàn)象之一，是宇宙中貴重金屬元素的來源。2017年，科學(xué)家首次觀測到1.4億光年外的千新星AT2017gfo（GW170817），它的幾何形狀可以反映雙中子星碰撞的過程，以及超致密物質(zhì)的屬性，以及雙中子星碰撞產(chǎn)生黑洞的能量分界線。近日，一篇發(fā)表在《自然》（Nature）雜志上的論文表明千新星可能是正球形。

雙中子星在碰撞之前每秒可以相互繞轉(zhuǎn)100次，憑直覺表明碰撞一定非常扁平、不對稱。但數(shù)據(jù)分析表明，千新星近乎是一個完美的球體。雙中子星碰撞時，會首先成為一顆超大質(zhì)量中子星，然后在幾毫秒內(nèi)坍縮成一個黑洞，同時釋放的巨大磁能幾乎能瞬間改變爆炸產(chǎn)物的分布，使其更加均勻。但這只能解釋較輕的元素，并不能闡釋重金屬元素的分布。這是可能理論中中微子的影響，它能讓中子轉(zhuǎn)化成電子和質(zhì)子產(chǎn)生較輕的元素，使總體元素構(gòu)成趨于更輕。這一發(fā)現(xiàn)可能改變對宇宙膨脹速度的測量方式。此前的測量可能存在十億年的誤差，而如果千新星的形狀為正球形，它就是一個完美的宇宙標(biāo)準(zhǔn)燭光，可以更加精確地對宇宙進(jìn)行度量。

男性避孕手段如今局限于安全套和輸精管切除術(shù)。雖然人們已做了許多工作開發(fā)更多男性避孕藥具，這些成果因效力低、預(yù)處理時間長或消極副作用而應(yīng)用受限。根據(jù)本周《自然·通訊》（Nature Communications）發(fā)表的一項(xiàng)研究，一種新開發(fā)的候選藥物在小鼠中顯示出能夠快速并暫時地抑制雄性生殖能力。這些發(fā)現(xiàn)可能為開發(fā)男性避孕藥物工作帶來了進(jìn)展。

研究者開發(fā)了一種優(yōu)化的可溶性腺苷酸環(huán)化酶（sAC）抑制劑，可以降低小鼠和人類的精子活力（精子功能的一個關(guān)鍵指標(biāo)）。他們使用多組小鼠進(jìn)行了一系列概念驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)，結(jié)果顯示當(dāng)雄性小鼠交配行為正常時，給藥后的數(shù)小時內(nèi)可抑制生育。避孕效率在前2小時為100%，前3小時為91%。至24小時，生育力會回到正常水平。持續(xù)用藥6周未發(fā)現(xiàn)消極健康影響。盡管在大多數(shù)實(shí)驗(yàn)中通過注射給藥，研究者發(fā)現(xiàn)口服給藥也能使小鼠精子活力降低同樣水平。他們提出，還需要進(jìn)一步研究確定這些藥物是否能對人有效，并識別出任何可能的副作用。

· 天文學(xué) ·

宇宙中近70%的能量是促使宇宙膨脹的暗能量，但科學(xué)家一直不清楚暗能量究竟是什么。對古老休眠星系的測量表明，宇宙中黑洞的增長速度超過預(yù)期，這與愛因斯坦引力理論預(yù)測的結(jié)果一致，而這意味著我們可能不需要再用新的東西解釋暗能量：黑洞與愛因斯坦引力的結(jié)合就是暗能量的來源。相關(guān)論文發(fā)表在《天體物理學(xué)報》（The Astrophysical Journal）和《天體物理學(xué)報通信》（The Astrophysical Journal Letters）上。

研究人員研究了一種特殊的星系：巨型橢圓星系，它在宇宙早期完成演化，進(jìn)入休眠狀態(tài)，只剩下很少的物質(zhì)供中心的黑洞吸積。將90億年前的巨型橢圓星系和今天的巨型橢圓星系對比，天文學(xué)家發(fā)現(xiàn)其中的黑洞比今天的黑洞大了7～20倍。如此快速質(zhì)量增長超出了吸積和合并能解釋的范圍，天文學(xué)家認(rèn)為這可以用黑洞包含真空能解釋。黑洞的真空能正好與宇宙的膨脹耦合，它會隨著宇宙的膨脹而增大，這種效應(yīng)最終能讓天文學(xué)家用黑洞解釋暗能量的起源。這是首個不用額外的物理存在，就能解釋暗能量起源的理論。

2018年，當(dāng)時21歲的麻省理工博士生曹原和他的團(tuán)隊(duì)在《自然》（Nature）上連發(fā)兩篇論文，指出在接近絕對零度時，將兩層石墨烯堆疊并相互構(gòu)成一個大約1.08°的小夾角（“魔角”），就能產(chǎn)生超導(dǎo)效應(yīng)。曹原因此成為了當(dāng)年《自然》十大人物之一。但是，傳統(tǒng)的理論無法解釋魔角石墨烯超導(dǎo)性的來源。近日，一項(xiàng)《自然》上的研究對此給出了解釋。

在導(dǎo)電金屬中，電子移動非?？?。但是，在雙層石墨烯的“平帶”結(jié)構(gòu)中，電子移動緩慢，在夾角恰好為魔角時，速度甚至接近零。根據(jù)傳統(tǒng)理論，電子移動如此緩慢的材料甚至不應(yīng)該導(dǎo)電。這次，研究人員構(gòu)造了極高精度的魔角，精確測量并證實(shí)了電子運(yùn)動的緩慢速度。他們發(fā)現(xiàn)從量子幾何學(xué)，而非電子速度的角度出發(fā)，考慮電子在平帶中的波函數(shù)的幾何形狀，結(jié)合電子之間的相互作用，便能夠解釋魔角石墨烯的超導(dǎo)性。這項(xiàng)研究為開發(fā)室溫超導(dǎo)材料帶來了新的見解。

細(xì)菌與細(xì)菌，可以相互傳遞DNA片段（接合性質(zhì)粒），在此過程中它們可能獲得一些有利的特性，比如抗生素耐藥性。不過，一些質(zhì)粒能在沒有帶來明顯優(yōu)勢的情況下長期存在，科學(xué)家并不完全理解這樣的現(xiàn)象。而現(xiàn)在，一項(xiàng)發(fā)表在PLOS Biology上的新研究提供了新的思路。

科學(xué)家想知道，質(zhì)粒能夠在多大程度上操控細(xì)菌的基因表達(dá)。他們研究的是一個質(zhì)?；颍@個基因編碼了名叫RsmQ的蛋白質(zhì)。研究者用熒光假單胞菌（Pseudomonas fluorescens）進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)RsmQ蛋白對宿主細(xì)菌對環(huán)境的感知有影響。當(dāng)RsmQ存在時，細(xì)菌對環(huán)境的響應(yīng)有所不同，它們生存狀態(tài)更好，移動更少?？茖W(xué)家發(fā)現(xiàn)，RsmQ與宿主細(xì)菌mRNA上的特定位點(diǎn)相互作用，可以對細(xì)菌的翻譯調(diào)節(jié)網(wǎng)絡(luò)產(chǎn)生影響。而這會讓細(xì)菌的代謝基因、關(guān)鍵調(diào)節(jié)基因以及與趨化性有關(guān)的基因發(fā)生大規(guī)模的蛋白質(zhì)組學(xué)變化，操控細(xì)菌的代謝和運(yùn)動。研究者表示，RsmQ是首例由質(zhì)粒編碼的全局調(diào)控因子，改寫細(xì)菌的行為和生活方式。

自殺已是美國青少年第二大死因，新冠期間抑郁、焦慮以及社會隔離增大了青少年自殺的風(fēng)險。最新發(fā)表于Pediatrics的兩項(xiàng)研究分析了新冠疫情期間美國青少年的自殺事件的數(shù)量與特征變化趨勢。發(fā)現(xiàn)自殺事件總體上升，但在不同亞群體中分布并不平均。

其中一項(xiàng)研究按性別、年齡、種族和民族以及自殺方式提取了年度和月度自殺人數(shù)， 分析了2015年至2020年美國5至24歲青少年的全國自殺數(shù)據(jù)。研究人員先通過疫情前的數(shù)據(jù)對2020年疫情中的自殺死亡的趨勢進(jìn)行預(yù)測和模擬，后將該預(yù)測結(jié)果和實(shí)際的自殺數(shù)據(jù)進(jìn)行對比。實(shí)際數(shù)據(jù)顯示，2020年疫情期間（3月以后），美國發(fā)生了5568起青少年自殺案件，其中大多數(shù)青年死者是男性（79.2%），非西班牙裔白人（59.6%），通過槍械自殺（51.1%）。他們發(fā)現(xiàn)，與模擬的自殺數(shù)據(jù)相比，在新冠疫情期間總體上自殺事件數(shù)目增加。具體上，自殺事件增加主要發(fā)生于男性、5-12歲的青少年、18-24歲成年人、非西班牙裔黑人青年等群體。此外，部分自殺率低的亞群體在疫情中的自殺率增高，例如非西班牙裔的亞裔/太平洋島民女性。而且，沒有一個亞群體的自殺人數(shù)明顯少于預(yù)期。該研究結(jié)果突出了依據(jù)個體的性別、種族制定自殺干預(yù)措施的重要性。

另一項(xiàng)研究則通過描述統(tǒng)計(jì)學(xué)的方法，分析了2020年受新冠影響（144位）和未受新冠影響（408位）的10-17歲自殺者的各方面特征。發(fā)現(xiàn)受影響的自殺者大多（89%）是受新冠的間接影響，更多采用了上吊的手段，并且經(jīng)歷了明顯更多的孤立（60%對14%）、學(xué)校問題、抑郁癥和焦慮癥等壓力。這項(xiàng)研究為識別疫情中有更高自殺風(fēng)險的弱勢青年亞群體提供了線索。

圖片來源：pixabay

撰文：韓佳桐、馬一瑗、蔣澤華、陶兆巍、王昱、栗子

編輯：王昱、栗子、馬東源