將環(huán)球科學設為星標

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千新星球形爆炸的藝術想象圖。圖片來源：Albert Sneppen

兩顆中子星碰撞時爆炸產(chǎn)生的千新星是最為極端的宇宙現(xiàn)象之一，是宇宙中貴重金屬元素的來源。2017年，科學家首次觀測到1.4億光年外的千新星AT2017gfo（GW170817），它的幾何形狀可以反映雙中子星碰撞的過程，以及超致密物質的屬性，以及雙中子星碰撞產(chǎn)生黑洞的能量分界線。近日，一篇發(fā)表在《自然》（Nature）雜志上的論文表明千新星可能是正球形。

雙中子星在碰撞之前每秒可以相互繞轉100次，憑直覺表明碰撞一定非常扁平、不對稱。但數(shù)據(jù)分析表明，千新星近乎是一個完美的球體。雙中子星碰撞時，會首先成為一顆超大質量中子星，然后在幾毫秒內(nèi)坍縮成一個黑洞，同時釋放的巨大磁能幾乎能瞬間改變爆炸產(chǎn)物的分布，使其更加均勻。但這只能解釋較輕的元素，并不能闡釋重金屬元素的分布。這是可能理論中中微子的影響，它能讓中子轉化成電子和質子產(chǎn)生較輕的元素，使總體元素構成趨于更輕。這一發(fā)現(xiàn)可能改變對宇宙膨脹速度的測量方式。此前的測量可能存在十億年的誤差，而如果千新星的形狀為正球形，它就是一個完美的宇宙標準燭光，可以更加精確地對宇宙進行度量。

男性避孕手段如今局限于安全套和輸精管切除術。雖然人們已做了許多工作開發(fā)更多男性避孕藥具，這些成果因效力低、預處理時間長或消極副作用而應用受限。根據(jù)本周《自然·通訊》（Nature Communications）發(fā)表的一項研究，一種新開發(fā)的候選藥物在小鼠中顯示出能夠快速并暫時地抑制雄性生殖能力。這些發(fā)現(xiàn)可能為開發(fā)男性避孕藥物工作帶來了進展。

研究者開發(fā)了一種優(yōu)化的可溶性腺苷酸環(huán)化酶（sAC）抑制劑，可以降低小鼠和人類的精子活力（精子功能的一個關鍵指標）。他們使用多組小鼠進行了一系列概念驗證實驗，結果顯示當雄性小鼠交配行為正常時，給藥后的數(shù)小時內(nèi)可抑制生育。避孕效率在前2小時為100%，前3小時為91%。至24小時，生育力會回到正常水平。持續(xù)用藥6周未發(fā)現(xiàn)消極健康影響。盡管在大多數(shù)實驗中通過注射給藥，研究者發(fā)現(xiàn)口服給藥也能使小鼠精子活力降低同樣水平。他們提出，還需要進一步研究確定這些藥物是否能對人有效，并識別出任何可能的副作用。

· 天文學 ·

宇宙中近70%的能量是促使宇宙膨脹的暗能量，但科學家一直不清楚暗能量究竟是什么。對古老休眠星系的測量表明，宇宙中黑洞的增長速度超過預期，這與愛因斯坦引力理論預測的結果一致，而這意味著我們可能不需要再用新的東西解釋暗能量：黑洞與愛因斯坦引力的結合就是暗能量的來源。相關論文發(fā)表在《天體物理學報》（The Astrophysical Journal）和《天體物理學報通信》（The Astrophysical Journal Letters）上。

研究人員研究了一種特殊的星系：巨型橢圓星系，它在宇宙早期完成演化，進入休眠狀態(tài)，只剩下很少的物質供中心的黑洞吸積。將90億年前的巨型橢圓星系和今天的巨型橢圓星系對比，天文學家發(fā)現(xiàn)其中的黑洞比今天的黑洞大了7～20倍。如此快速質量增長超出了吸積和合并能解釋的范圍，天文學家認為這可以用黑洞包含真空能解釋。黑洞的真空能正好與宇宙的膨脹耦合，它會隨著宇宙的膨脹而增大，這種效應最終能讓天文學家用黑洞解釋暗能量的起源。這是首個不用額外的物理存在，就能解釋暗能量起源的理論。

2018年，當時21歲的麻省理工博士生曹原和他的團隊在《自然》（Nature）上連發(fā)兩篇論文，指出在接近絕對零度時，將兩層石墨烯堆疊并相互構成一個大約1.08°的小夾角（“魔角”），就能產(chǎn)生超導效應。曹原因此成為了當年《自然》十大人物之一。但是，傳統(tǒng)的理論無法解釋魔角石墨烯超導性的來源。近日，一項《自然》上的研究對此給出了解釋。

在導電金屬中，電子移動非?？臁５?，在雙層石墨烯的“平帶”結構中，電子移動緩慢，在夾角恰好為魔角時，速度甚至接近零。根據(jù)傳統(tǒng)理論，電子移動如此緩慢的材料甚至不應該導電。這次，研究人員構造了極高精度的魔角，精確測量并證實了電子運動的緩慢速度。他們發(fā)現(xiàn)從量子幾何學，而非電子速度的角度出發(fā)，考慮電子在平帶中的波函數(shù)的幾何形狀，結合電子之間的相互作用，便能夠解釋魔角石墨烯的超導性。這項研究為開發(fā)室溫超導材料帶來了新的見解。

細菌與細菌，可以相互傳遞DNA片段（接合性質粒），在此過程中它們可能獲得一些有利的特性，比如抗生素耐藥性。不過，一些質粒能在沒有帶來明顯優(yōu)勢的情況下長期存在，科學家并不完全理解這樣的現(xiàn)象。而現(xiàn)在，一項發(fā)表在PLOS Biology上的新研究提供了新的思路。

科學家想知道，質粒能夠在多大程度上操控細菌的基因表達。他們研究的是一個質?；?，這個基因編碼了名叫RsmQ的蛋白質。研究者用熒光假單胞菌（Pseudomonas fluorescens）進行實驗，發(fā)現(xiàn)RsmQ蛋白對宿主細菌對環(huán)境的感知有影響。當RsmQ存在時，細菌對環(huán)境的響應有所不同，它們生存狀態(tài)更好，移動更少?？茖W家發(fā)現(xiàn)，RsmQ與宿主細菌mRNA上的特定位點相互作用，可以對細菌的翻譯調(diào)節(jié)網(wǎng)絡產(chǎn)生影響。而這會讓細菌的代謝基因、關鍵調(diào)節(jié)基因以及與趨化性有關的基因發(fā)生大規(guī)模的蛋白質組學變化，操控細菌的代謝和運動。研究者表示，RsmQ是首例由質粒編碼的全局調(diào)控因子，改寫細菌的行為和生活方式。

自殺已是美國青少年第二大死因，新冠期間抑郁、焦慮以及社會隔離增大了青少年自殺的風險。最新發(fā)表于Pediatrics的兩項研究分析了新冠疫情期間美國青少年的自殺事件的數(shù)量與特征變化趨勢。發(fā)現(xiàn)自殺事件總體上升，但在不同亞群體中分布并不平均。

其中一項研究按性別、年齡、種族和民族以及自殺方式提取了年度和月度自殺人數(shù)， 分析了2015年至2020年美國5至24歲青少年的全國自殺數(shù)據(jù)。研究人員先通過疫情前的數(shù)據(jù)對2020年疫情中的自殺死亡的趨勢進行預測和模擬，后將該預測結果和實際的自殺數(shù)據(jù)進行對比。實際數(shù)據(jù)顯示，2020年疫情期間（3月以后），美國發(fā)生了5568起青少年自殺案件，其中大多數(shù)青年死者是男性（79.2%），非西班牙裔白人（59.6%），通過槍械自殺（51.1%）。他們發(fā)現(xiàn)，與模擬的自殺數(shù)據(jù)相比，在新冠疫情期間總體上自殺事件數(shù)目增加。具體上，自殺事件增加主要發(fā)生于男性、5-12歲的青少年、18-24歲成年人、非西班牙裔黑人青年等群體。此外，部分自殺率低的亞群體在疫情中的自殺率增高，例如非西班牙裔的亞裔/太平洋島民女性。而且，沒有一個亞群體的自殺人數(shù)明顯少于預期。該研究結果突出了依據(jù)個體的性別、種族制定自殺干預措施的重要性。

另一項研究則通過描述統(tǒng)計學的方法，分析了2020年受新冠影響（144位）和未受新冠影響（408位）的10-17歲自殺者的各方面特征。發(fā)現(xiàn)受影響的自殺者大多（89%）是受新冠的間接影響，更多采用了上吊的手段，并且經(jīng)歷了明顯更多的孤立（60%對14%）、學校問題、抑郁癥和焦慮癥等壓力。這項研究為識別疫情中有更高自殺風險的弱勢青年亞群體提供了線索。

圖片來源：pixabay

撰文：韓佳桐、馬一瑗、蔣澤華、陶兆巍、王昱、栗子

編輯：王昱、栗子、馬東源