7月17日(星期四)消息,國外知名科學網站的主要內容如下:
《自然》網站(www.nature.com)
1370光年外的奇跡:人類首次目睹行星系統誕生
天文學家首次觀測到太陽系外一個恒星系統處于形成的最早期階段。這一發現有助于理解太陽系的起源。研究團隊利用地面和太空望遠鏡,聚焦距離地球約1370光年的年輕恒星HOPS-315,發現其正處于形成行星的初期。
該研究成果發表于《自然》(Nature)期刊。HOPS-315位于獵戶座,因其周圍存在結晶硅酸鹽礦物而被重點關注,這是行星形成的標志。此外,該恒星的朝向使其周圍的氣體和塵埃盤清晰可見,而通常情況下,新生恒星噴出的氣體會遮擋觀測視野。
研究團隊利用詹姆斯·韋伯太空望遠鏡分析了恒星周圍物質的化學成分,首次在塵埃盤中探測到溫暖的硅一氧化物(SiO)氣體。結合智利阿塔卡馬大型毫米波/亞毫米波陣列的觀測數據,發現恒星盤中部區域溫度極高,導致周圍巖石汽化,隨后冷卻凝結成行星形成的礦物。這些高溫礦物被認為是行星誕生的初始物質。
這一發現提供了行星形成最早階段的直接證據。此前,科學家主要通過研究古老隕石推測太陽系的演化歷史,而此次觀測則提供了全新的動態視角。這一發現不僅揭示了行星形成的初始條件,也為研究太陽系的早期歷史提供了重要參考。
《科學》網站(www.science.org)
醫學奇跡還是倫理困境? 新型移植技術讓心臟停跳后仍可移植
2020年1月,紐約大學朗格尼健康中心的外科醫生首次在美國嘗試了一項突破性技術:通過機器向已撤除生命支持的捐獻者體內泵入富氧血液,使其停止的心臟重新跳動,從而成功完成移植。這項技術屬于“循環死亡后捐獻”(DCD),旨在擴大心臟移植供體來源,但也引發了關于死亡定義的倫理爭議。
傳統移植依賴腦死亡捐獻者,其器官可通過生命支持設備持續供氧以維持功能。DCD則針對仍有部分腦活動但最終心跳停止的患者,但心臟在停跳后的缺氧損傷成為難題。目前有兩種解決方案:一是使用昂貴的外部設備在體外恢復心臟跳動,但該技術不適用于兒童;二是“常溫區域灌注”(NRP),即在捐獻者體內重啟心臟供氧。NRP成本較低且適用于兒童,但被批評可能模糊死亡界限,甚至導致血液流向大腦,因此被多國和機構禁用。
為規避爭議,杜克大學團隊開發了一種簡易體外灌注系統,通過導管向摘取的嬰兒心臟注入富氧血液,成功完成一例嬰兒心臟移植,術后受體恢復良好。該技術有望將兒童心臟供體數量提升20%,并可能推廣至成人移植。
與此同時,范德比爾特大學醫學中心團隊提出了無需重啟心臟的方案——“超氧延長保存復蘇”(REUP),通過向捐獻者主動脈注射含氧保護液直接修復心臟。該技術在三例移植中均獲成功,且成本低廉,適合資源有限的醫院。但因其無法評估心臟功能,對于高齡捐獻者或生命支持撤除至死亡間隔較長的情況存在風險。
醫學專家指出,NRP的優勢在于能同時保護其他器官,而REUP等技術需進一步驗證。生物倫理學專家強調,未來需就NRP的倫理路徑達成共識。盡管爭議未休,這些創新技術為急需移植的患者帶來了新希望,也反映了醫學界在倫理與生命拯救之間的艱難平衡。
《每日科學》網站(www.sciencedaily.com)
引力波捕捉史上最大黑洞合并!科學家驚呼“不可能”!
LIGO-Virgo-KAGRA(LVK)合作組利用美國國家科學基金會(NSF)資助的LIGO探測器,觀測到了有史以來通過引力波探測到的最大質量黑洞合并事件。此次合并形成的黑洞質量超過太陽的225倍,其信號編號為GW231123,于2023年11月23日被捕獲。
合并前的兩個黑洞質量分別約為太陽的100倍和140倍,且自轉速度極快,接近廣義相對論允許的極限。這一發現對現有黑洞形成理論提出了挑戰,因為根據標準恒星演化模型,如此大質量的黑洞本不應存在。研究人員推測,這對黑洞可能由更小的黑洞多次合并形成。
此前,引力波探測到的最大黑洞合并事件是GW190521,其總質量僅為太陽的140倍。GW231123的極高質量和快速自旋特性,不僅考驗了引力波探測技術的靈敏度,也推動了理論模型的更新。研究人員需借助復雜動力學模型才能解析這一信號。
引力波探測器(如美國的LIGO、意大利的Virgo和日本的KAGRA)通過測量時空扭曲來捕捉此類宇宙事件。LVK的第四次觀測運行(O4)始于2023年5月,相關數據將于今年夏季公布。此次發現不僅推動了探測技術的發展,也為理論研究提供了新方向。
這一發現不僅拓展了人類對黑洞的認知,也為引力波探測技術的發展提供了重要案例。
《賽特科技日報》網站(https://scitechdaily.com)
比塑料更強、更環保!科學家用細菌打造下一代超級材料
隨著全球塑料污染問題日益嚴峻,研究人員正積極尋找可持續的替代方案。美國休斯頓大學與萊斯大學的科研團隊取得重要突破,成功將可生物降解的細菌纖維素轉化為一種多功能超級材料,有望替代傳統塑料。
這種新型材料基于細菌纖維素,這是一種天然豐富、可完全降解的生物聚合物。通過創新的生物合成技術,研究人員利用旋轉培養裝置中的流體剪切力,合成具有定向納米纖維的強韌細菌纖維素薄片。該材料具備優異的機械性能,包括高拉伸強度、柔韌性、可折疊性和光學透明性,同時能長期保持穩定。
為增強材料性能,團隊還將氮化硼納米片融入培養液,制備出細菌纖維素-氮化硼混合納米薄片。測試顯示,其拉伸強度可達約553兆帕,散熱效率比普通樣品快三倍,進一步拓展了在高溫或高強度環境下的應用潛力。
該材料的應用前景廣闊,可用于制造環保包裝、一次性水瓶、醫用敷料,甚至綠色電子和能源存儲設備。研究團隊強調,這種單步驟、可規模化的生產方式為工業化應用奠定了基礎,未來或將在多個領域取代塑料,助力緩解環境污染問題。
這項研究融合了材料科學、生物學和納米工程的多學科優勢,展現了可持續材料開發的創新路徑。隨著技術不斷完善,這種超級材料有望成為解決塑料污染的重要方案之一。(劉春)