科学家在格陵兰岛钻取的冰芯
“朱诺”探测器模拟图
本报记者 刘霞 综合外电
2010年12月31日,英国《自然》杂志列举了2011年科研领域有可能会出现的重大突破和大事件。
揭示埃姆间冰期的气候。
2010年7月份,格陵兰岛北部埃姆冰芯钻探项目(NEEM)钻到了冰盖之下的基岩,在2537.36米深处得到了最底层的冰芯,即埃姆间冰期的表面。埃姆间冰期(大约13万年前到11.5万年前)是上一个间冰期,当时全球的平均气温比现在高5摄氏度。利用冰芯里同位素、温室气体、DNA(脱氧核糖核酸)、孢粉等,研究人员可以知道过去气候变化的情况,进而为未来气候变化预测提供可靠的依据。
全基因组关联研究将证明其价值。
全基因组关联研究(GWAS)是一种检测特定物种中不同个体间的全部或大部分基因,从而了解不同个体间的基因变化有多大的一种方法。GWAS已经揭示了疾病和基因组特定区域之间的关联,但令人沮丧的是,它仍然没有揭示隐藏在这些关联背后的生物化学机制。2011年,科学家有望透彻地解释基因、非编码的区域如何影响与它们有关的身体状况。代谢作用、肥胖和糖尿病都将成为热点研究领域。
干细胞研究准备就绪。
研究人员已经知道如何通过重新编程将人们的细胞变成诱导多功能干细胞(iPS),并在此基础上得到其他类型的细胞,例如,科学家已成功地将皮肤细胞变成了神经细胞。今后,科学家会越来越多地将从病人那儿获得的iPS细胞作为研究模型,研究人们的身体情况。从精神病患者那儿获得的iPS细胞尤其有用,因为现在还没有很好的研究精神病的动物模型,而且科学家对细胞内部发生的情况几乎一无所知。科学家也会利用这些iPS细胞来筛选药物,另外深入了解为什么现存药物对有些人有用,而对有些人则无济于事。
基因组测序呈爆炸性增长。
今年,人类基因组测序服务的收费可能下降到每个基因组1000美元以下。随着下一代测序机器投放市场,其基因组完全被测序的人数将飙升。
神秘的希格斯玻色子将“现形”。
尽管大型强子对撞机(LHC)在2010年没有探测到神秘的“上帝粒子”希格斯玻色子的“芳踪”,但在新一年里,LHC或许会给我们带来一些惊喜,比如找到超对称性存在的证据。超对称性认为,每个基本粒子都有一个未被发现的、超重的“伙伴”。与此同时,美国费米实验室的万亿电子伏特加速器(Tevatron)也不甘落后,试图于今年抢先一步发现希格斯玻色子。
暗物质的关键时刻到来。
意大利巨石峰国家实验室进行的XENON100实验、美国的低温暗物质搜寻实验计划(CDMSII)等都在殚精竭虑地搜寻暗物质粒子,研究结果有望于2011年公布。
丙型肝炎治疗将有大突破。
全世界有1.7亿人患有丙肝,在西方国家,丙肝是造成肝硬化和肝癌的首要原因。2011年,美国食品和药物管理局(FDA)有可能批准美国Vertex制药公司研发的丙肝治疗药物telaprevir上市销售。2010年5月一项后期临床试验结果显示,当把telaprevir加入到已有的治疗方案(即干扰素阿尔法和利巴韦林联合方案)中后可治愈75%的患者,而原来的方案只有44%的治愈率,而且新方案使治疗周期减半到24周。
搜寻类地行星的任务继续进行。
孜孜不倦地寻找行星的人希望美国国家航空航天局(NASA)的开普勒望远镜能找到一颗围绕类似于太阳的恒星运转的类地行星,它已经在太阳系外找到了几百颗行星,不过,有关研究数据还没有被完全披露出来。
合成生物学的发展如火如荼。
去年,研究人员通过重新编程,让一个菌落的细菌一起发荧光。今年,合成生物学有望取得重大突破。更多科学家将给我们详细解释细胞的集体行为,这些研究最终目的是赋予细菌有用的功能,诸如制造出治疗疾病的药物等。
私人设计的载人飞船有望受重用。
NASA最后的飞行任务可能于今年4月份进行,那时,NASA将把阿尔法磁谱仪(AMS)送往国际空间站,以探测反物质和暗物质。然而,美国国会可能授权另外一艘航天飞机于今年11月份进行外星漫游。如果美国商业宇航公司SpaceX研发的“龙”号太空船(Dragon,首架私人设计的载人宇宙飞船,可以携带7名乘客或相等重量的货物到低地轨道,足以为国际空间站进行人员轮替和物资补充运输)第二次发射成功,发射一艘私人公司研发出的载人或载货宇宙飞船将不再是问题。
太阳系探测精彩纷呈。
今年3月,NASA的“信使”号探测器可能成为首个环绕水星运转的宇宙飞船,并且,NASA的“拂晓”号探测器将围绕小行星带上最大的成员之一灶神星运转。其他计划中的太空发射任务还包括今年8月份即将升空的“朱诺”探测器和GRAIL探测器。目前,“朱诺”探测器正在建造当中,它将飞往木星,绘制木星地图,以期解开这颗巨大星球古老结构之谜。GRAIL是NASA“重力恢复与内部实验室”探月任务的英文简称,它将对月球诡异的引力场进行探测,所获数据将有助于科学家了解月球、地球和其他行星体是如何演化的。火星科学实验室的大小与汽车相当,它也将于2011年探测火星。
高能激光点燃“人造太阳”。
位于美国加州的国家点火装置(NIF)是美国科学家研制的、世界最大的激光核聚变装置。NIF可以把200万焦耳的能量,通过192条激光束聚焦到一个2毫米大的冷冻氢气球上,从而产生高达1亿摄氏度的热力,类似恒星和巨大行星的内核以及核爆炸时的温度和压力。在此基础上,科学家可进行之前在地球上无法进行的许多试验。科学家估计NIF今年将点火成功。
探测地球家园不遗余力。
欧航局的“地球重力场和海洋环流探测卫星”(GOCE)重力任务将以前所未有的精度来探测地球的引力场,研究结果将于今年出炉,有助于科学家监测海平面的上升。科学家也将发射水瓶座的卫星来测量海水的盐度;于2008年发射升空的地球遥感卫星Glory也将持续监测太阳辐射和气溶胶。