2021年突破極限的6大科學紀錄
2021-12-23 16:56 作者：dl001 來源：科技日報 閱覽：
人類每年都在創造歷史，科學家們也在不斷創造新紀錄，今年也不例外。
美國《科學新聞》雜誌網站在12月20日的報道中，為我們梳理了2021年令人驚奇的6大科學紀錄，包括髮現迄今最古老的黑洞以及迄今最古老的動物DNA等，這些新發現突破了科學研究的極限和人類的想象力。
迄今最古老的黑洞「現身」
130多億年前，當宇宙僅6.7億歲時，一個巨大的黑洞誕生了，美國亞利桑那大學科學家主導的國際天文學家團隊今年發現了它。
新發現的超大質量黑洞被命名為J0313—1806，質量相當於16億個太陽，是之前已知最古老黑洞「體重」的兩倍，且比後者「年長」兩千萬歲。
研究人員指出，現有理論認為，超大質量黑洞由吞噬物質較小的種子黑洞生長而成，但他們的計算表明，即使J0313—1806的「種子黑洞」在宇宙中第一顆恆星形成之後出現，並儘可能快地生長，它的初始質量也至少需要達到太陽質量的一萬倍，但通過大質量恆星坍縮形成種子黑洞的方式，只能使黑洞的質量達到太陽的幾千倍。因此，新現身的這個古老的龐然大物對超大質量黑洞如何形成的相關理論提出了挑戰。
測量迄今最小引力場
在四種基本力中，引力是我們在日常生活中最熟悉的一種，但令人驚訝的是，它卻是地球上最弱、最難測量的一種。今年，來自奧地利維也納大學和奧地利科學院的物理學家測量了一個2毫米寬、重約90毫克（相當於一只瓢蟲的「體重」）的金球的引力場，這是迄今在實驗室測量到的最小引力場。
研究人員稱：「根據愛因斯坦的理論，引力是質量在其他質量移動的時空中發生彎曲的結果。所以我們真正測量的是，一隻瓢蟲如何扭曲時空。」接下來，研究團隊計畫進一步推進實驗，他們稱，那時就進入量子物理學的領域，或許要使用不同的物理學原理。
迄今最古老爪子能對握的恐龍
今年4月，中國北票翼龍化石博物館研究人員在《當代生物學》雜誌上撰文指出，他們在給一具生活於1.6億年前的鯤鵬翼龍化石做CT掃描時發現，這隻翼龍的前肢爪子竟然能夠對握，這在翼龍中還是第一次發現。之前發現的所有翼龍爪子都朝向一個方向，無法做出對握的動作，這隻翼龍是目前已知最早的爪子可對握的動物。
古生物學家認為，這種結構的出現是為了讓這種翼龍更好地適應樹棲生活，能夠對握的爪子不僅可用來爬樹，還能夠用來抓握獵物。
首次觀測到中子星和黑洞合併
6月29日，來自美國雷射干涉引力波天文臺（LIGO）、歐洲「室女座」（Virgo）和日本引力波天文臺的天文學家在發表于《天體物理學雜誌快報》的論文中，公佈了他們的研究成果：在LIGO和Virgo的第三輪運行中，他們首次發現了來自黑洞—中子星合併的引力波事件——GW200105和GW200115。
GW200105事件由一個8.9倍太陽質量的黑洞和一個1.9倍太陽質量的中子星合併產生，此次合併發生在9億光年之外。GW200115事件的「主角」分別是一個5.7倍太陽質量的黑洞以及一個1.5倍太陽質量的中子星。
研究人員指出，現在已經探測到了黑洞和中子星合併的首批案例，能確定宇宙中存在這種現象。但是關於中子星和黑洞還有太多未解之謎，未來獲得的數據將有助回答這些問題，並理解宇宙中這些最極端的天體是如何產生的。
發現迄今最古老動物的DNA
來自瑞典烏普薩拉大學的生物資訊學家表示，他們在120萬年前生活在西伯利亞東北部的猛獁象的牙齒中發現迄今最古老的DNA，並對其進行了測序，為研究已滅絕的冰河時代的北美巨獸的進化，打開了一扇嶄新的窗戶。據悉，此前最古老的DNA來自一匹生活於70萬年前的馬的化石。
科學家們說，這項新發現可能接近了DNA能持續多久的極限，從進化的角度來看，打破100多萬年這個魔法屏障相當于打開了一個新的時間窗口。而且，來自猛獁象的基因表明它可能屬於以前未知的物種。
擁有最多丹尼索瓦人DNA的族群
被稱為丹尼索瓦人的神秘原始人群體很久以前就滅絕了，但「雁過留痕」，丹尼索瓦人在遙遠的過去曾與現代人的祖先混合，留下了「蛛絲馬跡」。
瑞典科學家報告稱，菲律賓土著Ayta Magbukon人約5%的DNA來自丹尼索瓦人，是世界上擁有最高丹尼索瓦血統的族群。事實上，他們比之前被認為當今擁有最高丹尼索瓦血統的族群——巴布亞高地人攜帶更多丹尼索瓦人DNA。
研究人員表示，這些發現揭示了亞太地區現代人和古人類複雜交織的歷史，他們希望利用這一結果，以及其他攜帶丹尼索瓦人DNA的群體的遺傳線索，追溯丹尼索瓦人在東南亞、巴布亞新幾內亞和澳大利亞的活動軌跡。
美國《科學新聞》雜誌網站在12月20日的報道中，為我們梳理了2021年令人驚奇的6大科學紀錄，包括髮現迄今最古老的黑洞以及迄今最古老的動物DNA等，這些新發現突破了科學研究的極限和人類的想象力。
迄今最古老的黑洞「現身」
130多億年前，當宇宙僅6.7億歲時，一個巨大的黑洞誕生了，美國亞利桑那大學科學家主導的國際天文學家團隊今年發現了它。
新發現的超大質量黑洞被命名為J0313—1806，質量相當於16億個太陽，是之前已知最古老黑洞「體重」的兩倍，且比後者「年長」兩千萬歲。
研究人員指出，現有理論認為，超大質量黑洞由吞噬物質較小的種子黑洞生長而成，但他們的計算表明，即使J0313—1806的「種子黑洞」在宇宙中第一顆恆星形成之後出現，並儘可能快地生長，它的初始質量也至少需要達到太陽質量的一萬倍，但通過大質量恆星坍縮形成種子黑洞的方式，只能使黑洞的質量達到太陽的幾千倍。因此，新現身的這個古老的龐然大物對超大質量黑洞如何形成的相關理論提出了挑戰。
測量迄今最小引力場
在四種基本力中，引力是我們在日常生活中最熟悉的一種，但令人驚訝的是，它卻是地球上最弱、最難測量的一種。今年，來自奧地利維也納大學和奧地利科學院的物理學家測量了一個2毫米寬、重約90毫克（相當於一只瓢蟲的「體重」）的金球的引力場，這是迄今在實驗室測量到的最小引力場。
研究人員稱：「根據愛因斯坦的理論，引力是質量在其他質量移動的時空中發生彎曲的結果。所以我們真正測量的是，一隻瓢蟲如何扭曲時空。」接下來，研究團隊計畫進一步推進實驗，他們稱，那時就進入量子物理學的領域，或許要使用不同的物理學原理。
迄今最古老爪子能對握的恐龍
今年4月，中國北票翼龍化石博物館研究人員在《當代生物學》雜誌上撰文指出，他們在給一具生活於1.6億年前的鯤鵬翼龍化石做CT掃描時發現，這隻翼龍的前肢爪子竟然能夠對握，這在翼龍中還是第一次發現。之前發現的所有翼龍爪子都朝向一個方向，無法做出對握的動作，這隻翼龍是目前已知最早的爪子可對握的動物。
古生物學家認為，這種結構的出現是為了讓這種翼龍更好地適應樹棲生活，能夠對握的爪子不僅可用來爬樹，還能夠用來抓握獵物。
首次觀測到中子星和黑洞合併
6月29日，來自美國雷射干涉引力波天文臺（LIGO）、歐洲「室女座」（Virgo）和日本引力波天文臺的天文學家在發表于《天體物理學雜誌快報》的論文中，公佈了他們的研究成果：在LIGO和Virgo的第三輪運行中，他們首次發現了來自黑洞—中子星合併的引力波事件——GW200105和GW200115。
GW200105事件由一個8.9倍太陽質量的黑洞和一個1.9倍太陽質量的中子星合併產生，此次合併發生在9億光年之外。GW200115事件的「主角」分別是一個5.7倍太陽質量的黑洞以及一個1.5倍太陽質量的中子星。
研究人員指出，現在已經探測到了黑洞和中子星合併的首批案例，能確定宇宙中存在這種現象。但是關於中子星和黑洞還有太多未解之謎，未來獲得的數據將有助回答這些問題，並理解宇宙中這些最極端的天體是如何產生的。
發現迄今最古老動物的DNA
來自瑞典烏普薩拉大學的生物資訊學家表示，他們在120萬年前生活在西伯利亞東北部的猛獁象的牙齒中發現迄今最古老的DNA，並對其進行了測序，為研究已滅絕的冰河時代的北美巨獸的進化，打開了一扇嶄新的窗戶。據悉，此前最古老的DNA來自一匹生活於70萬年前的馬的化石。
科學家們說，這項新發現可能接近了DNA能持續多久的極限，從進化的角度來看，打破100多萬年這個魔法屏障相當于打開了一個新的時間窗口。而且，來自猛獁象的基因表明它可能屬於以前未知的物種。
擁有最多丹尼索瓦人DNA的族群
被稱為丹尼索瓦人的神秘原始人群體很久以前就滅絕了，但「雁過留痕」，丹尼索瓦人在遙遠的過去曾與現代人的祖先混合，留下了「蛛絲馬跡」。
瑞典科學家報告稱，菲律賓土著Ayta Magbukon人約5%的DNA來自丹尼索瓦人，是世界上擁有最高丹尼索瓦血統的族群。事實上，他們比之前被認為當今擁有最高丹尼索瓦血統的族群——巴布亞高地人攜帶更多丹尼索瓦人DNA。
研究人員表示，這些發現揭示了亞太地區現代人和古人類複雜交織的歷史，他們希望利用這一結果，以及其他攜帶丹尼索瓦人DNA的群體的遺傳線索，追溯丹尼索瓦人在東南亞、巴布亞新幾內亞和澳大利亞的活動軌跡。
