2022年全球十大科技新聞回顧

【2022年12月31日訊】(記者林達編譯報導)在新的一年即將到來之際,讓我們一起回顧,在過去的一年中,人類在探索宇宙奧秘的征途上取得了哪些進展。

1. Artemis 1繞月後成功返航 離重返月球又近了一步

獵戶座飛船自拍照,右上方可以看到背景中的地球和月球。(NASA)

2022年11月16日,美國宇航局發射了迄今為止最強大的火箭,作為該機構讓美國人重返月球計劃的第一階段。Artemis 1旨在對未來載人任務Artemis 2和Artemis 3的設備進行無人測試,後者將把宇航員再次帶到月球表面。前者的任務是仔細檢查獵戶座太空艙的隔熱罩如何承受重返大氣層時產生的5,000華氏度的高溫,並為NASA收集有關太空輻射可能對健康造成的影響的數據。

然而,在2022年的大部分時間裡,這個耗資數十億美元的項目看起來卻黯淡無光。太空發射系統(SLS)火箭的試運行一再受到排氣閥故障和氫氣洩漏的困擾。技術問題和風暴挫敗了幾次發射嘗試,並且在11月,當颶風妮可(Nicole)襲擊佛羅里達時,SLS和獵戶座(Orion)全都暴露在發射台上。不過,當獵戶座開始其旅程時,一切都「非常順利」,NASA官員說。在25.5天的時間裡,太空艙離開地球軌道,釋放攜帶科學實驗的小衛星,發回令人驚歎的地球和月球圖像,並多次飛越月球表面。

12月11日,獵戶座號成功降落在墨西哥的下加利福尼亞州(Baja California)海岸。隨著Artemis 1成功返航,NASA將目光投向了該在的下一階段:載人登月任務。

2. 核聚變技術獲得重大突破 有望推進清潔能源

兩個氫同位素通過核聚變生成氦並釋放能量的示意圖。(Shutterstock)

長期以來,科學家們一直認為,核聚變可能會通過減少人類對化石燃料的依賴來減緩氣候變化。這種為恆星核心提供動力的原子聚變過程似乎是在地球上產生零碳能源的絕佳方式。至少30年來,核研究人員一直無法啟動產能高於耗能的核聚變反應。但在2022年12月5日,勞倫斯利弗莫爾國家實驗室的一組科學家做到了這一點——正如核物理學家所說,「點火」成功了。

在實驗中,該團隊將192束激光束集中在一個金圓柱體上,金圓柱體內部是包裹在金剛石膠囊中的兩種氫同位素。激光瞬間蒸發黃金並將鑽石轉化為等離子體。當這些珍貴的材料被炸成碎片時,引發了衝擊波,用X射線衝擊氫同位素,將它們融合在一起。在不久的將來,軍方可能會從這一技術突破中獲益最多——利用該實驗的數據,專家們可以模擬核武器的爆炸,有效地估計彈頭的威力有多大,而無需進行真實世界的爆炸試驗。不過,至於清潔能源,專家表示,核聚變發電廠還需要幾十年的時間,至少要到2060年代或2070年代才能實現。在大規模使用該技術之前,仍然必須解決幾個後勤問題——例如運行這樣一個設施所需的巨大空間和不切實際的電力消耗。但這一突破表明創新是可能的,由核聚變驅動的未來觸手可及。

3. 韋伯太空望遠鏡拍到了宇宙最深處景象

韋伯太空望遠鏡示意圖。(Shutterstock)

美國宇航局(NASA)的詹姆斯‧韋伯太空望遠鏡(JWST)是目前停在距地球大約100萬英里處的巨型紅外儀器,它在2022年的一半時間裡準備拍攝第一張圖像。7月,這些圖像終於呈現在眾人面前,揭示了前所未有的宇宙詳細圖景。NASA副局長托馬斯‧祖布臣(Thomas Zurbuchen)說,一張遙遠星系被前景中其它星系的引力所放大的圖像代表了「有史以來最深空的宇宙圖像」。JWST的其它令人驚嘆的圖像包括現在標誌性的船底座星雲和海王星環的照片。JWST目前正忙於完成一長串計劃中的觀測,探索從最古老的星系到遙遠系外行星大氣層的一切事物。

4. 物理學學家因量子糾纏研究獲諾貝爾獎

兩個粒子處於量子糾纏狀態示意圖。(Shutterstock)

「遙遠距離上的幽靈般動作。」這就是阿爾伯特‧愛因斯坦所形容的量子糾纏,即兩個量子粒子必須被視為一個實體,因為影響其中一個粒子會同時影響另一個粒子,即使它們相距遙遠。

2022年10月,巴黎薩克雷大學的阿蘭‧阿斯普特(Alain Aspect)、JF Clauser & Associates的約翰‧克勞瑟(John Clauser)和維也納大學的安東‧蔡林格(Anton Zeilinger)這三位量子信息科學的先驅,因對量子信息科學的貢獻而被授予諾貝爾物理學獎。

他們獲得這項殊榮有很多理由,其中包括:因為他們展示了為令人興奮的基礎科學領域提供新見解的純粹之美;因為他們為量子計算機的突破奠定了基礎,以執行傳統計算機無法進行的複雜計算,以及實現安全通信的量子加密技術;也因為他們激勵了人們通過設計更多的實驗來解決科學的重大問題之一——如何協調量子力學與愛因斯坦的廣義相對論之間的分歧;最後,也因為他們證明了以好奇心驅動的基礎科學研究的重要性,簡單的好奇心可以帶來改變生活和工作方式的實際應用。

5. NASA成功測試航天器撞擊並改道小行星

雙小行星重定向測試(DART)示意圖。(NASA)

美國宇航局雙小行星重定向測試(DART)調查小組2022年10月宣布,航天器對其目標小行星Dimorphos的動力學影響成功地改變了小行星的軌道。這標誌著人類首次人為改變天體運動,首次全面展示小行星偏轉技術的可行性。

在DART撞擊之前,Dimorphos需要11小時55分鐘才能繞其同伴Didymos(另一顆較大的小行星)運行一周。自從DART在9月26日與Dimorphos發生故意碰撞以來,天文學家一直在使用地球上的望遠鏡來測量那段時間發生了多少變化。現在,調查小組已經證實,該航天器的撞擊使Dimorphos繞行Didymos的軌道的週期從11小時55分鐘縮短為11小時23分鐘。該測量具有大約正負2分鐘的不確定度。

大約四年後,歐洲航天局的Hera項目還計劃對Dimorphos和Didymos進行詳細調查,特別關注DART碰撞留下的隕石坑和對Dimorphos質量的精確測量。

6. 湯加火山大噴發釋放能量如數百顆原子彈

湯加火山大噴發。(Tonga Geological Services)

1月中旬,湯加的Hunga-Tonga-Hunga-Ha’apai火山爆發,引發了近50英尺的海嘯,襲擊了湯加王國,摧毀了一百多所房屋,造成3人死亡。這次爆發的威力是廣島原子彈的數百倍,產生的衝擊波環繞地球數日。這一切始於2022年1月14日的隆隆聲,但21世紀最強大的火山噴發,發生在一天後的1月15日。火山口位於海平面以下約500英尺處,當它爆發時,向天空噴出一股三英里寬的蒸汽和高達35英里的火山灰。美國宇航局的研究表明,該事件向空氣中排放的水蒸氣足以填滿58,000個奧林匹克游泳池。這些水滴可能會在那裡停留五到十年並影響氣候。儘管過去的火山噴發對地球產生了暫時的降溫效果,因為火山灰和塵埃將陽光反射回太空,但由於水蒸氣的吸熱特性,這次火山噴發可能反而會使地球溫度升高。

7. 激光雷達找到亞馬遜河失落的古城

利用光學雷達技術(LiDAR)從距離地面數百英尺的空中探測到的地表圖像示意圖。(Shutterstock)

關於亞馬遜河流域失落古城的傳說已經存在了幾個世紀,激發了研究者不斷的探索,其中包括大衛·格蘭(David Grann)所寫的《失落的Z城》(The Lost City of Z)一書,該書講述了英國探險家珀西·福塞特(Percy Fawcett)在叢林中尋找大都市的征途。福塞特已逝,但2022年德國考古研究所的一位科學家及其同事在福塞特曾經失敗過的地方取得了成功。他們將激光雷達(LIDAR)安裝到直升機上,並從650英尺的高空掃描玻利維亞的亞馬遜雨林。圖像展示了Llanos de Mojos周圍森林下的巨大城市定居點,其中包括巨大的平台和金字塔建築。高架堤道將城市中心與帶有運河和水庫的郊區定居點連接起來。

這一發現發表在2022年5月的《自然》雜誌(Nature)上,推翻了在歐洲人到來之前亞馬遜地區主要是荒野且人煙稀少的說法。科學家推測,這些由卡薩拉貝(Casarabe)文化建造的定居點在公元1400年左右被遺棄,原因可能是乾旱。研究人員說,這一發現強調了在開發之前研究和保護亞馬遜部分地區的必要性。「我敢肯定,在未來10年或20年內,我們會看到很多這樣的城市,有些甚至比我們在論文中展示的城市還要大。」該研究的合著者、德國考古研究所的海科·普呂默斯(Heiko Prümers)這樣說。

8. 有史以來首次在人體血液和肺中發現微塑料

血液中的微塑料粒子示意圖。(Shutterstock)

在珠穆朗瑪峰的高處和海洋的最深處都發現了塑料碎片——現在,科學家第一次在人體的血液和肺部發現了塑料碎片。根據3月24日發表於《環境國際》(Environment International)期刊的研究,科學家在捐獻的血液中發現了納米塑料,其直徑小於一微米,可能是被吸入或食用而進入人體的。他們還在手術患者的肺部發現了長達兩毫米的塑料纖維。目前尚不清楚這些塑料碎片會不會危害人體健康——但「是的,我們應該擔心」,生態毒理學家迪克·維薩克(Dick Vethaak)說,「塑料不應該進入你的血液。」

9. 導致恐龍滅絕的小行星撞擊有更多新細節

小行星撞擊地球示意圖。(Shutterstock)

六千六百萬年前,當一顆6.5英里寬的小行星撞擊墨西哥尤卡坦半島(Yucatán Peninsula)附近的海域時,生命的軌跡陡然間發生了巨變。世界末日般的打擊導致了一場大規模滅絕,超過四分之三的物種滅絕,包括所有恐龍。它留下了一個被稱為希克蘇魯伯(Chicxulub)的巨大海底隕石坑。

2022年2月,研究人員對一組在爆炸中死亡的魚化石進行了研究,結論認為這顆小行星是在當年的春季撞擊北半球的。3月,科學家們再次瞥見了這顆小行星的破壞:在撞擊發生後的幾分鐘內,在極端溫度下形成的岩石從隕石坑中心一千多英里處傾瀉而下。8月,研究人員宣布:在西非海岸發現了另一個可能與希克蘇魯伯年齡大致相同的海底隕石坑的跡象——這可能是小行星的碎片破裂並分別撞擊地球的證據。

10. 重症監護室的昏迷者不等於什麼也不知道

處於昏迷狀態的病人並不一定完全沒有意識。(Shutterstock)

一些看似處於昏迷狀態的人實際上可能有意識並可聽到別人講話。

這被稱為「隱性意識」,在這種狀態下,大腦可以對外界做出一些認知,但身體卻沒有反應。《科學美國人》(Scientific American)於2022年11月1日報導說,在對大腦進行監測時,多達15%到20%的看似處於昏迷狀態的人會表現出這種隱性意識。這正在改變科學家對昏迷和其它無反應狀態的理解。

研究顯示,能在早期發現隱性意識的人更有可能完全恢復大腦功能。「這對這個領域來說意義重大」,一位神經科學家談到針對這一現象的首次重大研究時說,「隨著大腦的恢復,七分之一的人可能會有意識,非常清楚周圍人在談論他們時所說的話,而且這每天都發生在重症監護室裡」。◇

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