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Science and Technology

Prototype by Dr. Robin Wordsworth

藻类点亮火星梦想:哈佛研究团队的生物栖居突破

Self portrait of Dr. Robin Wordsworth, Image credit: Harvard University 藻类点亮火星梦想:哈佛研究团队的生物栖居突破 若人類終將在地球之外建立永久聚落,那麼我們必須設計出能在極端環境中維持生命的棲居結構。然而,要將大量工業建材運送至太空,無論在後勤還是經濟層面都面臨巨大挑戰,並且使星際殖民成為難以承受的負擔。為此,哈佛大學約翰·A·保爾森工程與應用科學學院(Harvard John A. Paulson School of Engineering and Applied Sciences)的研究人員正在探索一種突破性的生物學替代方案,有望徹底改變我們對太空建築的想像。 由環境科學與工程戈登·麥凱(Gordon McKay )講座教授,同時擔任地球與行星科學教授的羅賓·沃茲沃斯(Robin Wordsworth)領導的國際研究團隊,已成功在模擬火星大氣條件的生物塑膠棲體中培養出綠藻。這項先驅性實驗為未來建立不依賴地球材料、具自我維生能力的太空棲居環境邁出了關鍵一步。研究證實了構建可再生、能自我成長與維持的生物系統的可能性。 沃茲沃斯表示:「如果你的棲居體是用生物塑膠製成,裡面培養的藻類又能產生更多的生物塑膠,那麼這個系統就可能形成一個自給自足的循環體系,並隨時間持續擴展。」這種方法模仿自然的生物循環,同時正面回應了在其他星球上建立永續生活方式的工程挑戰。這項研究已發表於《科學進展》(Science Advances),不僅為太空探索開啟新方向,也為地球上的永續技術提供啟發。 近期,我們有幸與沃茲沃斯教授深入對談,探討這項研究的突破、太空棲居的未來,以及其對地球可持續發展的啟示。 Bioplastic Habitat Inside the Planetary Environment Chamber, Image credit: Robin Wordsworth 探寻宜居之源 能否请您分享一下您的学术历程?是什么引导您走向行星宜居性与太空永续性这一研究领域?我虽接受的是物理学训练,但对天文学和生物学的热情从未消减。这份热情很自然地将我带入了行星科学的殿堂,让我开始探寻一个核心问题:一颗星球在它的生命周期里,是如何维持其宜居性?这至今仍是我研究的重心。而太空栖息与永续发展的课题,正是这个问题的逻辑延伸。我们不再仅仅追问是什么让行星变得宜居,而是开始探索未来我们能用什么方法,在地球之外支持人类及其他生命。相比于大规模的工业方案,我个人更倾向于那些能让生命系统巧妙适应当地条件的创新思路。 自给自足的未来 您的研究描绘了一个藻类既能生长又能参与物质再生的闭环栖息地蓝图。在您看来,我们距离实现完全自给自足的太空生命支持系统还有多远?主要的挑战又是什么?要建成真正自给自足的太空生命系统,我们确实还有一段路要走,但许多基本原理我们已经相当了解。令人不解的是,这个领域的重要性与它所获得的关注度极不相称。依赖传统工业技术的生命支持方案成本极其高昂。举例来说,国际空间站平均每年要为每位宇航员补给大约两点五吨的物资,年度开销动辄数十亿美元。显而易见,如果我们期望未来能在地球之外建立永续的家园,就必须正视这一挑战,并投入更多资源来寻求突破。 Close Up of Bioplastic Habitat With Algae Growth, Image credit: Robin Wordsworth […]

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Artist's conceptual rendering of mRNA structure.by Nick Hoskin

澳大利亚研究人员开发突破性的“生物智能”系统,加速分子设计

Dr. Christopher Denes works with PROTEUS in the laboratory, conducting molecular evolution experiments while colleagues observe the groundbreaking biological artificial intelligence system in action. Image credit: Tian Du 澳大利亚研究人员将哺乳动物细胞内的分子进化从数年加速至数周 为了应对生物技术与医学领域的严峻挑战,科学界正积极运用尖端科技来设计功能更强或全新的分子。在此背景下,澳大利亚悉尼大学查尔斯帕金斯中心(Charles Perkins Centre, University of Sydney)的研究团队取得了一项开创性成就。他们开发出一个被称为“生物人工智能”的革命性平台。 这个系统能够在哺乳动物细胞内部直接培育并优化分子,使其具备前所未有的功能。这项创新不仅为科学研究提供了更为精密的工具,也为开发靶向性更强的基因疗法铺平了道路。 该系统被命名为PROTEUS,其名称意为“通过非自然选择实现蛋白质进化”,它基于一种名为“定向进化”的技术。定向进化是一种在实验室内模拟自然演化过程的方法。与需要漫长时间的自然进化相比,PROTEUS极大地加速了这一过程,能够在短短数周内就发展出全新的分子。 这项突破远超传统的定向进化技术,因为传统方法主要在细菌细胞内进行,而PROTEUS则能够直接在哺乳动物细胞中实现分子的进化。该研究成果已于2025年5月7日发表在《自然通讯》期刊上,标志着分子工程领域一个重要的里程碑。 PROTEUS系统的应用前景十分广阔,有望在多个领域中革新现有的医学疗法。例如,PROTEUS可用于增强CRISPR等基因编辑技术的性能,可能提高其在治疗环境中的精确性和有效性。此外,该系统还能生成专为人体生理环境而设计的全新分子,从而创造出传统技术难以合成的药物。 它就如同一个能够处理复杂生命难题的人工智能平台,能够探索数以百万计的潜在分子序列,并在短时间内找出最具适应性的解决方案,而这项工作若由人类研究员来完成,则可能需要数年之久。 我们近期有幸采访到这一革命性系统背后的主导研究者克里斯托弗·德内斯博士(Dr. Christopher Denes),以下为访谈要点: PROTEUS has created an enhanced version of a gene-regulating protein (right) that

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飞天梦成真:iRonCub3,全球首款喷气动力人形机器人开启新纪元

This robotic flight demonstration marks the newest achievement of the Artificial and Mechanical Intelligence (AMI) Lab at IIT in Genoa under the leadership of Daniele Pucci. Their research focuses on advancing the frontiers of multi-modal humanoid robotics by integrating ground-based locomotion with aerial mobility to create robots capable of functioning in unstructured and extreme environments.

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Anauchen picasso by Vukašin Gojšina, Biologist, Serbia

蜗牛界的毕加索:微观世界中的自然艺术

Self portrait, Image credit: Vukašin Gojšina 东南亚微型蜗牛揭示的进化多样性与形态创新 在东南亚云雾缭绕的石灰岩喀斯特地貌中,一项令人瞩目的发现悄然登场:一位极具先锋派艺术气质的微型建筑师。它就是阿诺乌肯·毕加索蜗牛(Anauchen picasso),一种仅有3毫米大小的蜗牛。它的螺壳打破了常规设计,呈现出棱角锐利、近乎长方形的螺纹,令人不禁联想到立体主义大师毕加索那革新性的艺术笔触。这个小巧奇特的生物由塞尔维亚博士生武卡辛·戈伊希纳(Vukašin Gojšina)和匈牙利导师巴尔纳·帕尔盖尔盖伊(Barna Páll-Gergely)领导的国际软体动物学家团队发现。它不仅标志着一个新物种的诞生,更是大自然无穷创造力和意外惊喜的鲜活例证。他们的研究成果已于2025年4月发表在《动物之钥》(ZooKeys)期刊上。 除了它那充满艺术美感的螺壳,阿诺乌肯·毕加索蜗牛还归属于一个引人入胜的微型蜗牛家族。这些小家伙们的复杂精巧与其微小的体型形成了奇妙的对比。这些体长均不足5毫米的小型软体动物,在螺口处进化出了巧妙的防御机制,长有牙齿般的屏障,用以抵御天敌。有些物种甚至进化出了独特的携壳方式:要么将螺壳上下倒置,要么螺口戏剧性地向上或向下翻折。这些别出心裁的适应性特征,充分展现了这些尚未得到充分研究的生态系统中所蕴藏的惊人多样性。在这里,进化过程雕琢出的解决方案既独特又充满美感。 然而,在柬埔寨、缅甸、老挝、泰国、马来西亚和越南等地发现这46个蜗牛新物种的消息,却伴随着一丝复杂的感慨。其中一些标本来源于可追溯至上世纪八十年代的博物馆藏品,它们所代表的栖息地如今或许早已不复存在。这些特化生物赖以生存的石灰岩家园,正因森林砍伐和矿石开采而迅速消逝,威胁着无数尚未被发现的物种。为了更深入地探寻这一重大发现及其背后驱动科学探索的热情,我们与武卡辛·戈伊希纳进行了直接对话。更多精彩细节,敬请期待下文。 Among the 46 remarkable new species recently discovered in Southeast Asia, these intricate microsnails showcase nature’s extraordinary creativity while underscoring the critical need to protect their rapidly vanishing limestone habitats. Image credit: Vukašin Gojšina 您能分享一下您的求学经历吗?是什么特别吸引您研究软体动物学,尤其是微型蜗牛呢?我在贝尔格莱德大学生物学院完成了本科和硕士学业,目前也在此攻读博士学位并供职。我对蜗牛的热爱完全是自发。读大二的时候,我突然意识到自己想研究蜗牛,就是这么简单!当然,微型蜗牛尤其吸引我的目光,因为我视它们为大自然微缩的艺术品。我总是惊叹于蜗牛可以如此美丽,而当你意识到它们竟能如此微小之时,这种感觉就更加奇妙了!而且,东南亚无疑是世界上一些最美丽蜗牛的家园! 当您初次邂逅阿诺乌肯·毕加索蜗牛时,您的第一反应是什么?又是什么促使您将其螺壳设计与立体主义的艺术语言联系起来的呢?当我第一次在实体显微镜下观察这个物种时,最直观的印象就是它壳体的独特造型,这让我毫不犹豫地认定它是一种全新的物种。之所以会联想到立体主义,是因为它的外形看起来就像是一种立体主义的表达方式,仿佛是在对那些拥有圆形螺旋结构的阿诺乌肯属蜗牛进行重新诠释。它最后一圈螺旋上有一条明显突起的龙骨,使整个壳体呈现出清晰分明的棱角感,具有强烈的视觉冲击力。 研究像微型蜗牛这样微小且常被忽视的生物,如何在东南亚这样的地区重塑我们对生物多样性的理解?在东南亚发现大量新物种,无疑凸显了其丰富的生物多样性!这也表明,可能还有更多的未知等待着我们去发现。如此高度的特有性进一步强调了保护栖息地的重要性,这不仅是为了蜗牛,也是为了整个生态系统。 您描述的几个物种是从几十年前收集的博物馆标本中鉴定出来的。这对于历史馆藏在现代生物多样性研究中的作用有何启示?储存在博物馆中的历史馆藏对于研究而言尤其重要。这些馆藏常常包含着大量尚未被描述的物种。我们通过这种方式描述了好几个物种,同时也获得了大量已描述物种的材料,这对于填补分布空白和理解种内变异性至关重要。 这些蜗牛最初被发现的许多栖息地如今已被破坏。面对记录这些可能已在野外灭绝的物种,您如何应对情感上和科学上的双重挑战?这当然不容易。我们目前正处于第六次生物大灭绝之中,我们似乎必须竭尽所能地去描述尽可能多的物种,期望这些物种能为世人所知并得到保护。因此,当我们看到这些美丽的生灵如此脆弱时,会感到悲伤;但当我们尽力去拯救它们,让它们得到关注时,又会感到欣慰!毕竟,作为生物学家,这是我们的职责。 您的研究提到了复杂的螺壳结构,例如牙齿般的屏障和倒转的螺口。在这些微型蜗牛中,可能是哪些进化压力塑造了如此极端的形态适应?这些特征无疑帮助这些蜗牛保护自己免受众多捕食者的侵害。有些蜗牛甚至拥有爪状的屏障,其钩状末端指向螺口外部,这可能是快速适应性进化的结果,用以额外防御捕食者。曾有一项研究证实,如果这些爪状齿被破坏,蜗牛对抗捕食者的成功率会大大降低;而如果螺口的分离部分也被破坏或移除,其存活率则会变得非常低。 单一研究中发现46个新物种,这对于揭示东南亚石灰岩生态系统中隐藏的生命丰富性有何启示?以及可能还有多少仍未被发现?这无疑印证了东南亚作为生物多样性热点地区之一的称号。这篇论文描述了高口螺科的46个新物种,但在2023年,该论文的几位作者又描述了同属于高口螺科的单个属中的42个物种。这意味着仅两篇论文就发现了88个新物种,真是令人难以置信。这确实告诉我们该地区多样性的丰富程度,同时也表明还有更多的新物种等待被发现。高口螺科是一个包含13个属的大家族,如果这些修订研究继续下去,毫无疑问物种数量将会显著增加! 像您这样的分类学工作如何为保护策略提供信息,特别是针对那些高度本地化且对环境变化高度敏感的生物?我想说这或多或少是直截了当的。我们检查了遍布东南亚的大量标本,但事实依旧是许多物种属于当地特有种,是局限在岩石上生活的居民。我们在工作中已非常清楚地指出了这一点,甚至标注了哪些物种可能因采石作业而濒临高度危险,或者其模式产地甚至已被摧毁。如果一个物种仅局限于一座小石灰岩山丘,那么显而易见的策略就是不要通过采石作业去干扰它。这样,该物种就能得到拯救。

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Artistic visualization of the electromagnetic forces at play during ultra-peripheral collisions at CERN's Large Hadron Collider, where lead ions traveling at near-light speed generate intense photon bursts capable of nuclear transmutation. The glowing energy streams represent the moment when physics transforms lead into gold through pure electromagnetic interaction, bringing ancient alchemical dreams into the realm of quantum reality.

点铅成金:欧洲核子研究中心(CERN)的真实炼金术

Picture of the ALICE detector, Image Credit: CERN 当相对论物理实现了古老的炼金梦想 在日内瓦附近欧洲核子研究中心(CERN)庞大建筑群的静谧走廊中,一个曾经令中世纪炼金术士痴迷的追求找到了现代科学的实现。使用ALICE(大型离子对撞实验)探测器的物理学家们已观测到铅向黄金的转变。然而,这种嬗变并非源于神秘的咒语,而是量子力学与相对论物理学的相互作用,当铅原子核被加速到光速的99.999993%时,它们经历近距离碰撞。 ALICE合作团队最近在《物理评论期刊》上发表了他们的发现,对这一发生在大型强子对撞机27公里环形隧道内的非凡现象进行了定量研究。他们的研究超越了科学好奇心的范畴,为爱因斯坦的标志性方程E=mc²提供了深刻的演示,展示了物质在极端条件下的转变。”令人印象深刻的是,我们的探测器既能处理产生数千个粒子的正面碰撞,同时也能敏感地探测到每次只产生少数粒子的碰撞,”ALICE发言人马可·范·莱文(Marco Van Leeuwen)解释道。”这使得电磁核嬗变过程的研究成为可能。” 这种转变是电磁离解的结果。当含有82个质子的铅原子核以相对论速度勉强避免直接撞击时,它们产生令人难以置信的强烈电磁场。这些电磁场被压缩成超薄的煎饼状波,产生足够强大的光子脉冲,能够从铅原子核中弹出三个质子,将其转变为含有79个质子的黄金。 利用零度量能器,ALICE团队以卓越的精度测量了这些相互作用。他们的数据表明,在一秒钟的运行期间,大约有89,000个金原子核在ALICE碰撞点形成。这些新形成的金原子核在其嬗变状态下仅存在几分之一秒,然后在与加速器基础设施接触时分解为亚原子粒子。 This illustration depicts the remarkable phenomenon of ultra-peripheral collision at the LHC, where two lead ion beams (208Pb) streak past each other in a near miss rather than direct impact. During this electromagnetic dissociation process, high-energy photons interact with the

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Allen Institute's Informatics team created this image

重思意识:里程碑研究挑战既有理论,揭秘大脑感官中枢

A group photo taken at the Allen Institute in Seattle, Washington, during the March 2018 meeting that launched the series of adversarial collaborations. Image credit: Allen Institute 当感知,而非认知,占据主导 历经数年精心筹划,一项里程碑式的神经科学实验近日公布了其突破性成果,为人类探究意识这一古老谜题带来了全新视角。这项重磅研究已于2025年4月28日发表于国际顶尖学术期刊《自然》杂志。该研究源于一次大规模的跨学科协作,旨在对当前意识研究领域的两大主流学说,即整合信息理论(IIT)与全球神经工作空间理论(GNWT),进行严格的检验与比较。其核心发现指出,我们所体验到的意识,其根源或许更多地深植于基本的感觉与知觉过程,而非依赖于复杂的高阶认知活动。这一观点无疑将对未来的哲学思辨及临床医学实践产生深远影响。 一场酝酿多年的科学“论剑” 这项实验本身便是一次“创新性对抗合作模式”的成功实践。在这种独特的科研范式下,多个相互竞争的理论得以在共同商定的框架内接受同步检验。该项目于2019年启动,招募了多达256名志愿者参与其中,如此庞大的样本规模在此类研究中实属罕见。其目的在于通过一系列精心设计的视觉感知任务,对整合信息理论(IIT)与全球神经工作空间理论(GNWT)这两大理论进行严谨的考量。实验过程中,参与者需要观看高对比度的图像序列,并辨识其中的特定目标(例如字母或人脸)。与此同时,研究人员运用包括功能性磁共振成像(fMRI,追踪血氧变化)、脑磁图(MEG,测量脑磁场)以及脑电图(EEG,记录脑电活动)在内的多种先进神经影像技术,实时监测并记录他们的大脑活动状态。 整合信息理论(IIT)由朱利奥·托诺尼(Giulio Tononi)提出,其核心观点是:意识的产生源自一个系统内部信息整合的复杂程度。该理论认为,当大脑的各个组成部分以高度整合且结构化的方式协同运作时,意识便会随之浮现。与之相对的是由斯坦尼斯拉斯·德赫内(Stanislas Dehaene)所倡导的全球神经工作空间理论(GNWT)。此理论主张,当特定信息通过某种“聚光灯”机制被大脑的广泛区域网络捕获并共享,从而进入我们的意识层面时,意识体验便得以形成。 然而,实验结果并未给任何一方理论带来决定性的胜利。尽管部分研究结果似乎与两大理论框架各自预测的模式有所吻合,但没有任何一方展现出足以压倒对方的解释效力。“没有任何一次单独的实验能够最终证实或推翻这两者中的任何一个理论,” 该研究的资深作者之一、萨塞克斯大学认知与计算神经科学教授阿尼尔·塞斯(Anil Seth)评论道。“这些理论在基本假设和解释目标上差异过大,而我们目前可用的实验手段又显得相对粗略。尽管如此,这次合作的价值依然巨大,它极大地加深了我们对两种理论的认识,并帮助我们更清晰地定位大脑中处理视觉体验相关信息的时空节点。” 全球神经工作空间理论(GNWT)的主要推动者、INSERM-CEA认知神经影像部门主任斯坦尼斯拉斯·德赫内(Stanislas Dehaene)也坦言:“尽管我们的理论确实预见到了实验所观察到的某些额叶与后部脑区之间的通讯模式,但实际数据所揭示的复杂性,超出了我们现有模型能够完全阐释的范畴。” Participants identified specific targets (such as faces or letters) in sequences of high-contrast images. Each trial

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The image depicts a glowing blue hexagonal crystal structure with one side perfectly intact and the other side fracturing yet seemingly self-healing. This visualization represents Dr. Panče Naumov and his NYU Abu Dhabi research team's groundbreaking discovery of self-healing crystals—challenging traditional views of crystals as merely rigid and brittle materials. Small light particles emanate from the healing zones, illustrating this remarkable scientific breakthrough.

分子重生:走进瑙莫夫博士(Dr. Panče Naumov)突破性的自愈合晶体研究

Dr. Panče Naumov, Image credit: NYU Abu Dhabi 当有序结构赋予自我修复能力 晶体一直被视为坚硬和易碎的象征,如今却展现出一种令人惊叹的隐藏特性:自我修复的能力。引领这一突破的是潘切·瑙莫夫博士(Dr. Panče Naumov)及其在纽约大学和纽约大学阿布扎比分校的研究团队。自二〇一〇年代中期以来,他们通过揭示并解释分子晶体的自我修复行为,正在重新定义材料科学的边界。他们的研究为固态材料的内在动态提供了深刻见解,并为新一代具有耐久性、可持续性和适应性的技术铺平了道路。这项开创性的研究成果发表于二〇二五年四月十四日的《自然评论·化学》期刊,标志着响应性材料研究领域的重要进展。 概念飞跃:晶体作为软物质 对自愈合分子晶体兴趣的重新涌现始于2016年左右,源自一个关键的概念转变。”大约在2015年,我们意识到有机晶体可以被归类为软材料,类似于塑料和橡胶等其他软材料,但还具有结构有序性,使它们成为独特材料的附加特征,”瑙莫夫博士解释道。这一认识引发了一个关键假设:如果传统软材料表现出自我修复特性,那么它们高度有序的晶体对应物或许也能。 受到自修复聚合物中使用的动态共价化学的启发,这种化学中的化学键可以在室温下自发断裂和重新形成而无需外部能量输入,瑙莫夫博士的团队着手设计具有内置修复机制的有机晶体。”我的高级研究员帕特里克·科明斯博士(Dr. Patrick Commins)专注于合成含有二硫键的有机晶体,这些键可以在室温下断裂和重新形成,”瑙莫夫回忆道。虽然合成相对直接,但真正的挑战在于证明修复确实发生了。 穿越晶体迷宫:测试中的挑战 与可塑性聚合物或凝胶不同,后者可以模制成”骨骼形”等标准化测试形状,有机晶体会根据其内部结构和生长条件形成特定的几何形状。它们的小尺寸和形状控制的缺乏使传统的机械测试方法变得不可行。”我们意识到必须设计新的测试方法,”瑙莫夫博士解释道。 他的团队开发了一种创新方法:先故意损坏晶体,然后将其安装在能够测量微小力的微型拉伸测试机上,完全破坏它,接着精心连接碎片,确保在断裂界面处有紧密接触。经过24小时的愈合期后,测量重新断裂晶体所需的力,并与完整未破坏的晶体作为对照进行比较。”我们在综述论文中详细说明了这些测试协议,以便其他研究人员可以采用并开发类似的方法,”瑙莫夫博士补充道,强调了在这一新兴领域建立新标准的必要性。 The image illustrates self-healing molecular crystals—a groundbreaking discovery challenging traditional views of crystalline materials as merely rigid and brittle. The glowing blue hexagonal structure shows one side intact while the other heals visible fractures, symbolizing

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Groundbreaking celestial discovery: JWST observations reveal potential biosignatures in the atmosphere of exoplanet K2-18b, located within its star's habitable zone. Cambridge University researchers led by Dr. Madhusudhan have identified chemical signatures consistent with dimethyl sulfide and/or dimethyl disulfide—compounds strongly associated with biological processes on Earth. While scientists maintain scientific caution about these findings, they represent the most compelling evidence yet of possible extraterrestrial life markers.

生命信号?JWST在遥远行星大气中发现关键生物特征

Dr. Nikku Madhusudhan, Image credit: Atlantic Studios 在诱人的证据与确凿的发现之间 人类探索地外生命的努力迎来重要时刻。根据2025年4月17日发表于《天体物理学杂志通讯》的研究报告,一支由剑桥大学尼库·马杜苏丹博士(Dr. Nikku Madhusudhan)领导的团队,利用先进的中红外探测技术对系外行星K2-18 b进行了观测,并首次捕捉到了与地球生命相关的分子存在信号。这一发现或将改写我们对宇宙生命的认知,也让我们离“我们是否孤独”这个古老问题的答案更近一步。 可能改变一切的观测 行星 K2-18 b,这颗位于狮子座、距离我们约124光年的“天外来客”,正成为天文学家瞩目的焦点。它的个头很特别,质量约为地球的8.6倍,半径则是地球的2.6倍,恰好处于“超级地球”与“迷你海王星”这两类行星的界限之间。更引人遐想的是,韦伯太空望远镜(JWST)此前已通过近红外波段探测到其大气中存在甲烷(CH₄)和二氧化碳(CO₂)等含碳分子。基于这些发现,K2-18 b被视为“Hycean世界”(指在富氢大气层下覆盖着全球性液态水海洋的宜居行星)的潜力候选者。 如今,借助韦伯望远镜搭载的中红外仪器(MIRI),科学家们首次得以在更长的波段(约6至12微米)“看清”K2-18 b。这些全新的观测数据显示出独特的光谱特征,而这些特征似乎与二甲基硫醚(DMS)和/或二甲基二硫(DMDS)的存在高度吻合。这一发现非同小可,因为这两种化合物在地球上被视为强有力的潜在“生物信号” – 它们几乎完全由生命体,特别是海洋中的浮游植物等微生物,代谢产生并释放到大气中。 “这是一条完全独立的证据链,” 该研究的主要作者、英国剑桥大学的马杜苏丹博士解释说,“我们使用了与之前不同的观测仪器和光波波段,两者的数据没有任何重叠。而且,这次我们探测到的(DMS/DMDS)信号非常清晰和强烈。” Visual data representation: This spectral analysis graph depicts K2-18 b’s transmission spectrum captured by JWST’s MIRI instrument. Yellow circles with error bars indicate actual measurements of atmospheric molecular absorption, while the black

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The minnie_activity_12color image presents a selection of more than 1,000 brain cells from the 120,000 neurons and glial cells reconstructed in the MICrONS project. Each neuron is rendered in a distinct color to emphasize its individual structure. The glowing elements in the image correspond to the colored neurons.

神经元之森:MICrONS绘制的大脑微观世界

https://www.youtube.com/watch?v=GobSwqomALo The video above was created by the Allen Institute. 科学家从一粒沙般大小的碎片中重建思维的回路与活动 在人类探索宇宙的征程中,大脑始终是最神秘未知的领域。当天文学家绘制遥远星系,物理学家揭示亚原子世界奥秘时,我们对自身思想和情感的物质基础却知之甚少。 2025年4月9日,一项历时多年的科学工程终于取得重大突破。由多国科研机构联合开展的”源于皮层网络的机器智能”(Machine Intelligence from Cortical Networks, MICrONS)项目公布了迄今最精细的哺乳动物大脑图谱。这一成就让1979年诺贝尔奖得主弗朗西斯·克里克曾认为”不可能完成”的任务成为现实。 这支国际研究团队汇聚了来自艾伦研究所、贝勒医学院、普林斯顿大学等顶尖学府的150多位科学家。他们以一粒沙大小的小鼠视觉皮层为研究对象,于2019年至2020年间开展数据采集工作,精确记录了超过二十万个脑细胞、总长达五点四公里的神经轴突通路,以及五点二三亿个突触连接点,生动呈现了哺乳动物大脑结构的复杂性。 此规模宏大的数据集总容量达一千六百拍字节(相当于一百六十万GB),现已通过MICrONS Explorer平台向全球科研人员免费开放。此举不仅为国际神经科学界提供了弥足珍贵的研究素材,也为中国科学家推进”中国脑计划”带来重要启发与支持,成为促进全球脑科学研究发展的关键基石。 This image highlights multiple chandelier cells, each characterized by distinct perisomatic structures. The selected cells are visually isolated within a square border to emphasize their unique morphology. Image courtesy of the Allen Institute. 多阶段协同:整合功能与形态

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Paradigm shift: New research proposes black holes eventually transform into white holes—cosmic structures that release rather than consume matter and energy. This theoretical model establishes a relationship between time, dark energy, and cosmic expansion, potentially bridging fundamental gaps between gravitational and quantum theories by Dr. Steffen Gielen, Astronomer, UK

从黑洞到白洞:宇宙时间的新叙事

Self portrait: Image credit: Dr. Steffen Gielen 事件视界的量子转变如何将宇宙终结转化为新的开端 在浩瀚宇宙的深邃谜团中,黑洞长久以来被视为终极陷阱——一个无法逃离的永恒囚笼。然而,如果这些天体非但不是死路一条,反而是通往时空新领域的门户呢?这一引人深思的命题成为了英国谢菲尔德大学斯泰芬·吉伦博士(Dr. Steffen Gielen)与卢西亚·梅嫩德斯-皮达尔博士(Dr. Lucía Menéndez-Pidal)开创性理论的核心,提出黑洞或许会演变为白洞,将物质、能量,甚至时间本身重新释放回宇宙。在这一假设中,黑洞的神秘核心非但不是物理学的终点,反而可能是某种非凡现象的起始之处。 这项发表于《物理评论快报》(Physical Review Letters)的研究将这种宇宙演化与暗能量——那股加速宇宙膨胀的神秘力量——联系起来,为时间本身提供了崭新视角。借助量子力学,研究团队提出黑洞的核心,这个常被视为不归路的地点,或许实为一个由微妙涨落与宇宙力量塑造的量子过渡区域。在这一模型中,时间并非停滞,而是不断演进,潜在地孕育着白洞的诞生。我们专访了吉伦博士,以揭开这一激进理念及其对物理学最深层次谜题的启示:时间是否真的没有起点?暗能量会否充当宇宙时钟?这能否为广义相对论与量子力学之间的鸿沟架起桥梁?请与我们一同跨越事件视界,踏入宇宙学的新疆域。 从宇宙终点到全新起点 “黑洞是爱因斯坦广义相对论(我们在巨大尺度上的引力理论)的极端预测,”吉伦博士解释道。”这些引力巨人以其能将一切向内拉扯的特性而闻名,一旦越过事件视界便无法逃脱。相比之下,白洞在理论上恰恰相反——它们向宇宙喷射物质,却不允许任何物质进入。” “这是完全的反转,”他说,”白洞将物体排出,但你却无法进入其中。”虽然白洞作为爱因斯坦方程的数学解已存在数十年,但这项研究提供了一种机制:量子力学可能使黑洞随时间演变为白洞。 理论之间的量子桥梁 该理论直面物理学的核心挑战——将主宰宇宙的广义相对论与统治亚原子世界的量子力学统一起来。”我的主要目标之一是将爱因斯坦的引力理论与量子理论联系起来,”吉伦博士指出,”这是一个尚未解决的宏大难题。” 在经典物理学中,黑洞的核心会坍缩为奇点——一个引力达到极限,超出我们现有模型适用范围的区域。但量子力学则暗示着另一种命运。”在量子系统中,一切都在不断演化,”吉伦博士说,”你从初始状态开始,能够预测接下来会发生什么。”这一原则与时间在奇点终结的观念相悖。相反,他们的模型假设黑洞转变为白洞,通过量子过程保持时间的流动。 宇宙状态的量子舞蹈 有趣的是,这种转变涉及量子”叠加”——物体同时以黑洞和白洞的形态存在。”它总是两者的混合体,”吉伦博士解释道,”随着时间推移,它从’主要是黑洞’过渡到’主要是白洞’。”这反映了薛定谔著名的猫既生又死直到被观测的情景,只不过是在宇宙尺度上——一种从一种状态到另一种状态的渐进演化。 暗能量:宇宙时间的守护者 该理论还重新构想了时间与暗能量的关系。”在广义相对论中,时间因观察者而异——想想《星际穿越》中靠近黑洞时时间变慢的场景,”吉伦博士说,”但量子理论需要更稳定的度量。”暗能量遍布整个宇宙,应运而生。”它无处不在,因此可以充当时钟,”他建议,”它的演化可能普遍地定义时间。”这一大胆的联系将黑洞的命运与宇宙加速膨胀紧密相连。 通往新领域的单程旅行 那么,坠入黑洞的探险者会遭遇什么?”你会穿越黑洞,从白洞中出现,进入看似不同的宇宙,”吉伦博士描述道,”但这是单程旅行——你无法返回。”与科幻小说中的虫洞不同,白洞只能出不能进,暗示着在我们自己的宇宙之外可能存在着平行现实。 从理论到望远镜 尽管仍是简化模型,但这项工作可能引导未来的观测。”几十年前,在二十世纪七八十年代,探测引力波——时空中的波纹——似乎不可能,”吉伦博士回顾道,”现在这已是常规操作。”随着技术的进步,白洞或许也将从理论走向现实,甚至可能在我们有生之年。该理论的数学基础坚实,但正如吉伦博士谨慎地指出:”这是一项进行中的工作——真正的证据需要时间和创新。” Theoretical visualization of a white hole phenomenon—the hypothetical time-reversal of a black hole where matter and energy would be expelled rather than absorbed. Image created

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