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上周新闻回顾:宇宙暴涨有力证据 尿液发电技术

http://www.kexue.com 2014-03-24 10:36:23 科学网  发表评论

  科学网(kexue-com)讯 北京时间3月24日消息,新的工作日伊始,不妨首先来盘点一下在上周的科学界都发生了哪些令人难忘的大事件。

  美发现"宇宙大爆炸"决定性证据


神秘的引力波

  哈佛大学的约翰-科瓦克博士向世界宣布他和他的射电天文学团队发现了来自大爆炸的引力波证据。他们是根据对宇宙微波背景辐射(CMB)的研究得到这一结果的,CMB常常被天文学家们称作是“大爆炸的余晖”。他们的研究工作使用的是BICEP2,这是一台架设在南极的实验性望远镜设备。研究组对宇宙微波背景辐射的偏振信号开展研究,就像是光线中存在的偏振现象一样。

  结果他们得到一张偏振地图,它的样子让人感觉就像是在磁场中洒在一个平面上的铁粉,拥有一种独特的,略呈涡旋状,或卷曲状的形态,这种现象被称作“B模”。这是宇宙在暴涨过程中产生的引力波扩散的证据。而所谓暴涨是指宇宙在大爆炸之后经历的一段短暂的极速膨胀时期。如果这项发现被证实,那么它将让我们现有的宇宙学理论建立在一个坚实的基础之上。而对于挤出物理学的研究也将具有重要意义。

  根据上世纪80年代逐渐发展起来的暴涨理论,140亿年前,在大爆炸之后不到10的负35方秒的时间里,宇宙以指数速度急剧膨胀,即所谓“暴涨过程”。原初引力波忠实记录了暴涨时期的物理过程。马寅哲告诉记者,现在关于大爆炸原初时刻的理论模型有数百个,但“到底哪个对,还是都不对,在今天之前是不清楚的。但如果(美国科学家的)结果是真的,那么很多理论模型会被排除”。

  宇宙微波背景辐射是宇宙大爆炸的“余烬”,是一种弥漫在整个宇宙空间中的微弱电磁波信号。过去几十年中,人们测量微波背景辐射,其实主要测量的是温度场的信息,却一直没有测量到引力波的独特印记——B模式偏振。目前,全球多个小组在探测引力波,新发现无疑将极大鼓舞他们的士气,并促进有关国家进一步加大科研经费和人力资源投入。

  天文学家确定地球在太空中的位置


这张图表显示了距离银河系2000万光年的宇宙里明亮的星系。最大的星系显示为点画线上的黄色点,组成“巨星委员会”

  我们的地球位于广袤的银河系里,银河系里聚集着3000多亿颗恒星,这些恒星都被行星环绕着,其中还漂浮着尘埃气体云。众所周知,银河系和它环绕的伴星仙女座是名为本星系群的小型星系群体里的主要成员,然而我们对自己宇宙邻居的了解却非常有限。

  加拿大约克大学的马歇尔-麦考尔(Marshall McCall)教授发表的一篇最新文章绘制了距离地球3500万光年范围内的明亮星系。这张地图为我们展示了地球以外宇宙环境的新视野。

  麦考尔表示,在本星系群的14个星系巨头中(包括银河系和仙女座星系),有12个是螺旋星系,这类星系有高度扁平的盘状物,恒星可以在这个盘状物上形成。剩余的两个星系巨头是肿胀的椭圆星系,有趣的是,这两个椭圆星系位于“巨星委员会”的相反方向。它们发展的早期阶段驱散的风可能驱动气体朝本星系群中央移动,从而帮助建造了银河系和仙女座星系的盘状物。

  麦考尔还调查了巨星委员会里的星系是如何旋转的。他表示:“将星系想象为一块木头里的螺丝钉,旋转的方向可以认为是螺丝钉旋进或者旋出方向。出人意料的是,巨星委员会里的星系的旋转方向是以一个小型圆圈的方式排列。这种罕见的对齐可能是由宇宙早期银河系和仙女座星系所施加的重力力矩所致。”

  罕见案例或证艾滋病毒可在女性间传播


电子显微镜拍摄到艾滋病毒(图中绿色部分)感染人体细胞

  目前,一位46岁美国德克萨斯州女子从她的同性伴侣身体感染艾滋病毒,健康官员指出,这是非常罕见的女性传播至女性的艾滋病毒感染病例。

  这两位女子保持性爱关系已有6个月,一位感染艾滋病,两年内并未进行艾滋病治疗;第二位女子在她们保持性关系期间,开始感染上艾滋病毒,她并不存在感染艾滋病的其它危险因素:她已有10年未与异性发生关系,同时并不使用注射药物。

  报道女性之间传染艾滋病的病例非常罕见,研究人员无法确定是否有其它诱导因素,例如:使用注射药物导致艾滋病毒感染。

  由于艾滋病毒存在于阴道液体和月经血中,女性之间感染艾滋病毒从理论上是可能的。研究人员分析了当前这个病例,认为两位女性性伴侣潜在传播艾滋病,她们采取无保护性行为,口腔液体与对方阴道液体接触,使用相同的性具,月经期间进行无保护性行为,有时进行粗暴性行为导致出血。

  研究报告指出,虽然这种病例非常罕见,女性之间传播艾滋病是可能发生的。艾滋病单阳配偶进行任何性行为应当知晓对方艾滋病状况,接受性教育和咨询服务,尤其是进行安全性行为。

  尿液发电技术有望缓解十亿人口用电难题


微生物燃料电池技术未来或可实现大规模应用

  全球目前有超过70亿人口,每天平均约有105亿公升的人类尿液产生并浪费。这些尿液能够填满4200个奥运会规模的游泳池。随着全球石油供应的减少和煤炭导致温室气体的不断增加,科学家们一直在寻找着可再生而且更廉价能源。如果一些科学家的方法可行,那么我们人类的排泄物将不会再被浪费。

  去年,英国布里斯托机器人实验室的研究人员证明,他们能够使用人类尿液为一部手机充电。他们的装置使用了微生物燃料电池(MFCs)来产生手机所需要的电量。他们相信,这项技术最终将为房屋甚至是整个村庄供电。微生物燃料电池本质上是一种能量转换器,它使用自然界的细菌来分解有机物,以此产生转换成能量的电子。

  布里斯托机器人实验室手机充电装置的首席研究员Ioannis Ieropoulos从2002年开始就一直致力于这项技术的研究,最近他们已经采用一种新的方法实现了突破。其它科学家一直试图改善单微生物燃料电池的能效来产生更多的电子。但是布里斯托机器人实验室团队的方法是将一系列微型微生物燃料电池堆积到一起。

  目前这项技术面临的最大障碍就是成本、规模和输出。虽然目前的太阳能电池每单位提供的能量更多,但是它们并不持久而且无法清洁废水。即使这种微生物燃料电池技术真的能够帮助我们获得能源,你也不要期待你的下一个厕所就装有这种手机充电装置,至少目前还不行。

  1500年前冰冻苔藓被成功唤醒


苔藓覆盖的海岸是经过数千年的积累形成的

  研究人员解冻这些古老的植被之后就惊奇的发现,它们很快就出现了新枝叶。虽然科学家们之前曾经复活过类似历史年代的细菌,但是科学家们声称,这些苔藓是他们复活过的最古老植物。碳年代测定方法最终确定这种新生长的苔藓具有1530年的历史。

  苔藓覆盖的海岸是南极冰原上的一种奇特特征,这是这些在短暂夏季焕发活力的顽强植物历经数千年时间积累而成的。最古老的海岸可以追溯到5000多年以前,而且是科学家了解过去气候条件的档案馆。研究人员们之前曾经尝试复苏长时间冰冻的苔藓,但是他们只成功复活了在冰层中冰冻了大约20年的苔藓。

  现在英国南极调查局(BAS)和雷丁大学的科学家们已经从永冻土中收集到苔藓样本切片,并且成功复活了它们。这些苔藓样本被放置在一个17摄氏度的保温箱中,这个温度通常出现在南极的夏季。经过三个周时间之后,这些苔藓就长出了新枝。

  研究的合著者,BAS的Peter Convey教授告诉《BBC新闻》道:“各行各业的人们都要求我们尽力复活它。我们只是切下它,并且放在保温箱中。”虽然研究人员对它做的很少,但是他们很仔细的确保没有来自其它生命形式的污染。(科学网kexue-com 郑昊)

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