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《自然》十大科學展望：進軍火星和超級對撞機

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2019年12月30日 -
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黑柯基科技
《自然》十大科學展望：進軍火星和超級對撞機
據國外媒體報導，目前，《自然》雜誌最新評選出2020年最值得關注的科學事件，其中人類探索火星、氣候大會和人類-動物雜合體進入明年的研究議程。 
1、「進軍火星」！
2020年將有幾個火星探索項目，其中包括：
3個登陸器向火星進發，美國宇航局將發射火星2020探測器，它將存儲岩石樣本返回地球進行深入研究，同時還將配備一架可拆卸的小型無人直升機；
中國將發射首個火星登陸車——「火星1號」，將在火星表面部署一個小型探測器；
俄羅斯飛船將運載歐洲航天局火星車抵達火星表面，前提條件是著陸降落傘問題能夠有效解決；
同時，阿拉伯聯合大公國將發射一顆人造衛星，這是該國家首次執行火星任務。 
在距離地球更近的太空區域，中國計劃發射「嫦娥五號」探測器，從月球採集樣本返回地球，日本「隼鳥二號」任務將從「龍宮」小行星採集樣本，美國宇航局OSIRIS-Rex探測器將採集「貝努」小行星樣本。 
2、更新銀河系3D地圖
2019年，科學家拍攝到梅西耶87星系中心超大質量黑洞「影子」圖像，引起了媒體轟動。 
目前，「新視野號」探測器有望發布銀河系中心黑洞最新數據，可能包括多張照片，甚至還有氣體在黑洞周圍形成漩渦的視頻，銀河系中心黑洞被稱為人馬座A*。 
預計2020年下半年，歐洲太空飛行器「蓋亞」太空任務將更新銀河系3D地圖，這將顯著改變科學家對銀河繫結構和演化的理解。 
同時，引力波天文學家將公布他們在2019年觀測到的宇宙碰撞圖像資料，這些碰撞在時空中產生漣漪，其中包括：許多黑洞發生合併，但也包括前所未見過的黑洞與恆星發生碰撞。 
3、超級對撞機夢想
歐洲核子研究中心希望2020年為新型大型對撞機籌集資金，位於瑞士日內瓦附近的歐洲粒子-物理實驗室將於2020年5月召開一次特殊會議，會議上委員會將決定建立新型對撞機作為該實驗室粒子物理戰略方案的一部分。 
實驗室希望建造一台長度100公里的超級對撞機，其功率是大型強子對撞機的6倍，預計耗資234億美元（相當於210億歐元）。 
2020年，美國費米國家加速器實驗室應當公布期待已久的Muon g–2結果，這是μ介子（更大質量電子對）在磁場中如何運行的高精度測量，物理學家希望微小的異常現象能夠揭曉此前未知的基本粒子。 
4、人造酵母菌
預計2020年合成生物學家人工製造麵包酵母菌（Saccharomyces cerevisiae）有望成為現實，研究人員已完全取代了之前較為簡單的生物遺傳密碼，例如：支原體分枝桿菌，但是人造酵母菌更具挑戰性，因為其具有一定的複雜性，這項研究叫做「人造酵母菌2.0」，是全球四大洲15個實驗室合作完成的。 
研究小組現憶使用合成 DNA片段替換酵母菌中16條染色體的每一條，他們還嘗試重組和編輯基因組，或者刪除基因組的一部分，從而了解有機體是如何進化的，以及它是如何應對突變。 研究人員希望人造酵母菌細胞能以更有效靈活的方式製造大量產品，從生物燃料至藥物。 
5、氣候變化
2020年8月，聯合國環境規劃署將發布一份關於地球工程科學和技術方面的重要報告，這些方法可用於應對氣候變化，例如：從地球大氣中吸收二氧化碳和阻擋陽光照射。 
同年，國際海床管理局將發布人們期待已久的法規，使海底採礦成為可能，科學家擔心海底採礦行為可能破壞海洋生態系統，以及對受到壓力的環境造成災難性影響，然而氣候變化帶來的負面影響，人們了解的並不完全。 
但是氣候方面的重大事件將於2020年11月發生，英國格拉斯哥將召開COP26氣候大會，屆時將迎來《巴黎協定》的關鍵時刻，依據2015年協議，各國必須提出最新的溫室氣體減排目標，有助於將全球每年升溫控制在2攝氏度之內，但是大多數國家在履行承諾方面行動緩慢，該協定「前途未卜」——2019年11月美國已正式通知聯合國退出《巴黎協定》。 
6、美國大選高潮
2020年11月初將迎來美國第59屆總統選舉，預計選舉結果對於科學領域具有重要影響，尤其是氣候政策方面。 
如果川普連任總統，他將繼續闡明氣候策略，並確保在當選之後第二天美國正式退出《巴黎協定》，民主黨派可以通過入主白宮或者在國會兩院取得多數席位阻撓該行為的發生，眾議院全部的435個席位、參議院100個席位中的35個將在總統選舉之後繼續進行選舉。 
7、「人-鼠器官」
近年來，科學家在動物身體上培育人體器官的技術日臻完善，未來有望實現在其他動物身體上培育器官，最終移植在人體，目前，日本東京大學幹細胞科學家Hiromitsu Nakauchi計劃在老鼠胚胎上培育人類細胞組織，之後再將這些雜合胚胎移植到替代動物體內，直到2018年3月日本一項最新法律生效，該步驟實驗才被允許。 
據了解，Hiromitsu Nakauchi和同事也將類似的實驗應用在豬胚胎上，此類實驗的最終目標是在動物身體上生長出人類移植器官，但是一些研究人員持反對意見，認為在實驗室培育「類器官」將更加安全、更加有效。 
8、抗病毒蚊子
在印度尼西亞日惹市，對一種可以阻止登革熱傳播的技術將得出測試結論，研究人員已釋放大量攜帶沃爾巴克氏細菌的蚊子，該細菌可以抑制由蚊子傳播的登革熱、基孔肯雅熱、和寨卡病毒，導致野外環境蚊蟲群體大肆傳播，目前印尼、越南和巴西的小規模實驗已獲得誘人前景。 
同樣有希望的還有一種瘧疾疫苗，它將在赤道幾內亞的比奧科島（Bioko）進行試驗，預計到2020年，世界衛生組織（WHO）有望消除非洲錐蟲病這一公共衛生問題，非洲錐蟲病是由采采蠅在人群中傳播感染。 
9、研製新型超導材料
物理學家希望2020年實現他們的夢想——創造一種在室溫下無電阻導電材料，儘管當前這種超導材料只能在數百萬千帕的壓力下工作。 
2018年，一種叫做鑭的超級氫化物打破了所有超導溫度記錄，此後研究人員希望能夠在最高53攝氏度的溫度條件下合成具有超導性能的釔超級氫化物。 
10、固體能源
近年來，全球許多公司都開始銷售鈣鈦礦太陽能電池，該材料有望比傳統太陽能電池板的矽晶體更便宜、更易生產，將鈣鈦礦與「串聯」電池中的矽結合在一起，可以生產出市場上效率最高的太陽能電池板。 
在2020年7月份舉辦的東京奧運會期間，能源行業可能達到另一個里程碑，屆時日本豐田公司預計推出首款使用「固態」鋰離子電池的汽車原型，該電池使用固體材料代替了之前電池內部分離電極的液體，從而增大了可儲存能量，此外，固體電池壽命更長，但是充電速度更慢。

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《自然》十大科學展望：進軍火星和超級對撞機

據國外媒體報導，目前，《自然》雜誌最新評選出2020年最值得關注的科學事件，其中人類探索火星、氣候大會和人類-動物雜合體進入明年的研究議程。

1、「進軍火星」！

2020年將有幾個火星探索項目，其中包括：

3個登陸器向火星進發，美國宇航局將發射火星2020探測器，它將存儲岩石樣本返回地球進行深入研究，同時還將配備一架可拆卸的小型無人直升機；

中國將發射首個火星登陸車——「火星1號」，將在火星表面部署一個小型探測器；

俄羅斯飛船將運載歐洲航天局火星車抵達火星表面，前提條件是著陸降落傘問題能夠有效解決；

同時，阿拉伯聯合大公國將發射一顆人造衛星，這是該國家首次執行火星任務。

在距離地球更近的太空區域，中國計劃發射「嫦娥五號」探測器，從月球採集樣本返回地球，日本「隼鳥二號」任務將從「龍宮」小行星採集樣本，美國宇航局OSIRIS-Rex探測器將採集「貝努」小行星樣本。

2、更新銀河系3D地圖

2019年，科學家拍攝到梅西耶87星系中心超大質量黑洞「影子」圖像，引起了媒體轟動。

目前，「新視野號」探測器有望發布銀河系中心黑洞最新數據，可能包括多張照片，甚至還有氣體在黑洞周圍形成漩渦的視頻，銀河系中心黑洞被稱為人馬座A*。

預計2020年下半年，歐洲太空飛行器「蓋亞」太空任務將更新銀河系3D地圖，這將顯著改變科學家對銀河繫結構和演化的理解。

同時，引力波天文學家將公布他們在2019年觀測到的宇宙碰撞圖像資料，這些碰撞在時空中產生漣漪，其中包括：許多黑洞發生合併，但也包括前所未見過的黑洞與恆星發生碰撞。

3、超級對撞機夢想

歐洲核子研究中心希望2020年為新型大型對撞機籌集資金，位於瑞士日內瓦附近的歐洲粒子-物理實驗室將於2020年5月召開一次特殊會議，會議上委員會將決定建立新型對撞機作為該實驗室粒子物理戰略方案的一部分。

實驗室希望建造一台長度100公里的超級對撞機，其功率是大型強子對撞機的6倍，預計耗資234億美元（相當於210億歐元）。

2020年，美國費米國家加速器實驗室應當公布期待已久的Muon g–2結果，這是μ介子（更大質量電子對）在磁場中如何運行的高精度測量，物理學家希望微小的異常現象能夠揭曉此前未知的基本粒子。

4、人造酵母菌

預計2020年合成生物學家人工製造麵包酵母菌（Saccharomyces cerevisiae）有望成為現實，研究人員已完全取代了之前較為簡單的生物遺傳密碼，例如：支原體分枝桿菌，但是人造酵母菌更具挑戰性，因為其具有一定的複雜性，這項研究叫做「人造酵母菌2.0」，是全球四大洲15個實驗室合作完成的。

研究小組現憶使用合成 DNA片段替換酵母菌中16條染色體的每一條，他們還嘗試重組和編輯基因組，或者刪除基因組的一部分，從而了解有機體是如何進化的，以及它是如何應對突變。研究人員希望人造酵母菌細胞能以更有效靈活的方式製造大量產品，從生物燃料至藥物。

5、氣候變化

2020年8月，聯合國環境規劃署將發布一份關於地球工程科學和技術方面的重要報告，這些方法可用於應對氣候變化，例如：從地球大氣中吸收二氧化碳和阻擋陽光照射。

同年，國際海床管理局將發布人們期待已久的法規，使海底採礦成為可能，科學家擔心海底採礦行為可能破壞海洋生態系統，以及對受到壓力的環境造成災難性影響，然而氣候變化帶來的負面影響，人們了解的並不完全。

但是氣候方面的重大事件將於2020年11月發生，英國格拉斯哥將召開COP26氣候大會，屆時將迎來《巴黎協定》的關鍵時刻，依據2015年協議，各國必須提出最新的溫室氣體減排目標，有助於將全球每年升溫控制在2攝氏度之內，但是大多數國家在履行承諾方面行動緩慢，該協定「前途未卜」——2019年11月美國已正式通知聯合國退出《巴黎協定》。

6、美國大選高潮

2020年11月初將迎來美國第59屆總統選舉，預計選舉結果對於科學領域具有重要影響，尤其是氣候政策方面。

如果川普連任總統，他將繼續闡明氣候策略，並確保在當選之後第二天美國正式退出《巴黎協定》，民主黨派可以通過入主白宮或者在國會兩院取得多數席位阻撓該行為的發生，眾議院全部的435個席位、參議院100個席位中的35個將在總統選舉之後繼續進行選舉。

7、「人-鼠器官」

近年來，科學家在動物身體上培育人體器官的技術日臻完善，未來有望實現在其他動物身體上培育器官，最終移植在人體，目前，日本東京大學幹細胞科學家Hiromitsu Nakauchi計劃在老鼠胚胎上培育人類細胞組織，之後再將這些雜合胚胎移植到替代動物體內，直到2018年3月日本一項最新法律生效，該步驟實驗才被允許。

據了解，Hiromitsu Nakauchi和同事也將類似的實驗應用在豬胚胎上，此類實驗的最終目標是在動物身體上生長出人類移植器官，但是一些研究人員持反對意見，認為在實驗室培育「類器官」將更加安全、更加有效。

8、抗病毒蚊子

在印度尼西亞日惹市，對一種可以阻止登革熱傳播的技術將得出測試結論，研究人員已釋放大量攜帶沃爾巴克氏細菌的蚊子，該細菌可以抑制由蚊子傳播的登革熱、基孔肯雅熱、和寨卡病毒，導致野外環境蚊蟲群體大肆傳播，目前印尼、越南和巴西的小規模實驗已獲得誘人前景。

同樣有希望的還有一種瘧疾疫苗，它將在赤道幾內亞的比奧科島（Bioko）進行試驗，預計到2020年，世界衛生組織（WHO）有望消除非洲錐蟲病這一公共衛生問題，非洲錐蟲病是由采采蠅在人群中傳播感染。

9、研製新型超導材料

物理學家希望2020年實現他們的夢想——創造一種在室溫下無電阻導電材料，儘管當前這種超導材料只能在數百萬千帕的壓力下工作。

2018年，一種叫做鑭的超級氫化物打破了所有超導溫度記錄，此後研究人員希望能夠在最高53攝氏度的溫度條件下合成具有超導性能的釔超級氫化物。

10、固體能源

近年來，全球許多公司都開始銷售鈣鈦礦太陽能電池，該材料有望比傳統太陽能電池板的矽晶體更便宜、更易生產，將鈣鈦礦與「串聯」電池中的矽結合在一起，可以生產出市場上效率最高的太陽能電池板。

在2020年7月份舉辦的東京奧運會期間，能源行業可能達到另一個里程碑，屆時日本豐田公司預計推出首款使用「固態」鋰離子電池的汽車原型，該電池使用固體材料代替了之前電池內部分離電極的液體，從而增大了可儲存能量，此外，固體電池壽命更長，但是充電速度更慢。