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Nature 的 2017 年科学展望

2016-12-23 14:37:33      
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海洋对气候的影响

如果美国收回当选总统特朗普做出的气候承诺,中国——这个世界上最大的温室气体排放国将主导减缓气候变迁。2017 年晚些时候,中国将启动排放限额与交易系统以减少温室气体排放。过去三年,全球温室气体排放已趋于稳定,一些科学家希望停滞不前的经济和绿色科技的突起能让 2017 年的温室气体排放有所回落。机器人探测器发回的数据会告诉我们南极洲周围的海洋正在吸收多少二氧化碳。


政治后遗症

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去年大选带来的政治震动会在 2017 年显示出其后果。1 月 20 日特朗普就职后,研究人员就能更清楚地知道这任政府是否会真的暂停 NASA 气候与地球科学计划(NASA's climate and Earth-science programmes)或批准用人类胚胎干细胞进行试验。三月,英国开始就脱欧展开正式协商,这也会对科学研究产生巨大影响。4 月初,随着法国、德国相继选举新领导人,科学家将会观察到西方对流行的国家主义的热情是否会继续。


返回发射方

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中国的嫦娥五号将会发回首批月球样本。如果任务成功,科学家将会深入研究这些重达两公斤的岩石和土壤,了解月球的形成与演化。然后,9 月份,NASA 20 岁的 Cassini 探测器将会荣归故里。飞船将飞身经过土星内光环,在大气层分解之前将会发回科学家期待已久的大量相关数据。


身体内的世界

希望会有更多关于人类微生物群方面的研究——收集病毒、细菌和其他体内微生物及其基因——看看它们如何影响人类健康。研究人员正在检测微生物群对大脑发育和癌症的影响。另外,分两阶段的美国人类微生物群项目(US Human Micro-biome Project)关注的是人类微生物群与早产、炎症性肠病发病以及 2 型糖尿病的关系,也会在 2017 年发布一些成果。




基因竞赛

2017 年,法院很可能会对加州伯克利大学和位于麻省剑桥的博德研究所(Broad Institute)的 CRISPR-Cas9 专利纠纷作出判决。主张自己发明了基因编辑技术的博德研究所能在专利授权方面收入数十亿美元。NgAgo,一个不分伯仲的基因编辑系统(很难复制)会在后续研究基础上孤注一掷。而且在英国,现在诊所可以申请授权使用一项有争议的辅助生育技术,该技术可以混合三个人的基因,旨在预防儿童患上经由母亲线粒体(细胞产生能量的部分)遗传下来的疾病。


量子争霸

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物理学家们希望 2017 年 将会是量子计算机执行即使是最好的普通类型计算机也无法执行的计算的一年。谷歌,D-wave 和一小撮其他机构正在进行量子争霸。但是不仅仅只有他们在追求更卓越的计算性能高度,微软正在进行一个很有野心另类技术——拓扑量子计算,这种技术把材料中类似粒子的物体运动的信息进行编码,而且他们的这项技术将会比竞争对手的方法更具鲁棒性。在 2017 年晚些时候,微软可能会第一次成功实现这样的计算。


照亮黑暗

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科学家们将在四月份第一次尝试拍摄一事件视界(event horizon),届时分布在全球的 9 个无线电望远镜一起协作形成一个地球天文台(planet-sized observatory)。事件视界望远镜(Event Horizon Telescope)将会探寻银河系中心的特大质量黑洞。如果四月份的尝试能够成功,所拍摄的图片将可以用于检验广义相对论和获知(照亮)黑洞的活动。与此同时,在 LIGO 和 VIRGO 的研究人员,将会进行第一次高级协同运作,让研究者精确定位特定星系的引力波起源。


新型材料

随着今年晚些时候商业化的开始,廉价薄型的太阳能电池即将走出实验室。自 2009 年以来,钙钛矿型太阳能电池的效率急速上升。研究者目前正在努力克服材料上的主要缺点,同时推进生产这种电池的低成本方法。德国汉堡电子同步加速器研究所的一台价值 12 亿欧元欧洲 X 射线自由电子激光器投入使用也使得材料科学领域得到强大支持。该仪器将允许研究人员研究原子细节中的二次化学反应和生物和物理过程。


Big blue

世界上最大的海洋保护区于今年 12 月正式建立,这让南极洲的罗斯海(Ross Sea)免于商业捕鱼和矿产开发。在南极洲的其他地方,甚至大冰山都能从 Larsen C 冰架上崩解,且自它在 1893 年被发现以来,冰雪的质量已经缩减到了最小。在温暖地区,过去几年对珊瑚白化扩张的研究应该可以解释其为何能在一些区域相对安全的生存下来。

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T 淋巴细胞的反击

第一个同类型、复杂的癌症免疫治疗法 CAR-T 看起来好像已经准备投入市场了。药品公司 Kite Pharma 和 Novartis 正在竞争获得批准应用此治疗方法,该疗法涉及的基因工程需要从患者的免疫系统中提取出 T 淋巴细胞,然后使用这些 T 淋巴细胞进行对抗癌症。尽管在一些公司的研究中出现了导致患者死亡的毒性问题,但该疗法今年还是有望获批作为白血病和淋巴瘤患者最后的治疗手段。


第九大行星

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太阳系外的研究可能会帮助确定第九大行星的位置,经过理论计算,它的公转周期大约是 20 万年。直到 2016 年的一项研究发现了一些柯伊伯带(Kuiper-belt)中的星体(这些都是远在冥王星轨道之外的冰冷星体),研究表明了它的存在。NASA 计划在 2017 年 12 月发射一颗人造卫星 Transiting Exoplanet Survey Satellite(TESS),从而展开系外行星搜寻。



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