自然

“我们的研究表明,在古代罗布泊,西湖是叠加在古东湖上的,而东湖面积超过1万平方公里。”中科院遥感所邵芸研究员告诉记者。
邵芸带领团队承担的国家863计划“新型成像雷达地下目标探测与隐伏特征提取技术研究”课题日前通过了科技部组织的验收。3年多来,课题组共开展了5次野外调查,采集了大量野外样品,进行了实验室分析,探地雷达的探测验证,充分利用雷达遥感技术对干沙层、干燥盐壳层的穿透能力,探测了被埋藏的罗布泊古湖岸线,对罗布泊“大耳朵”的成因之谜提出了新的见解。
罗布泊位于新疆维吾尔自治区若羌县境内。历史上,它曾是一个烟波浩渺的湖泊,物产丰富,景色秀美,养育了众多文明,包括楼兰、米兰、小河等文明,是丝绸之路的要冲,古代中西方文明交流、多民族交融的重要区域。今天的罗布泊已经彻底干涸,只剩下广袤无边的干涸湖盆,剧烈起伏的盐壳层、风成沉积物和沙漠,没有任何生命迹象,被称为“死亡之海”,地球“旱极”,是中国和亚洲大陆的干旱中心,塔里木盆地的积水积盐中心,其环境演变对于全球变化研究具有重要的指示性意义。上世纪70年代,科学家在遥感图像上发现干涸的罗布泊呈现神奇的耳朵形状,从此,罗布泊“大耳朵”就因其特殊的形态及成因不明而引起了地学界的广泛关注。
邵芸团队通过多源雷达遥感图像解译以及极化雷达特征分析,取得三项重大科学发现:
首先,在遥感图像上呈现“大耳朵”形状的罗布泊是由于罗布泊古东湖的西半部分为西湖所覆盖,使得原来圈闭的湖岸线被部分切割和掩盖,因此在遥感图像上能看到古东湖的东半部分,故呈现“耳朵”形状。利用雷达遥感技术能够透视风成沉积层和极端干燥盐壳层的能力,发现了埋藏于西湖湖相沉积物之下的古东湖湖岸线,证实了古东湖连续向西延伸的湖岸线的存在,说明西湖(咸淡水混合)是叠加在古东湖(咸水)之上的。这一科学发现表明罗布泊古湖岸线原来是呈圈闭状态的,而不仅仅是“耳朵”状的。
其次,在野外科学考察中,找到了罗布泊古东湖的北部和西部湖岸线,确认了罗布泊的边界,由此推测,罗布泊古东湖分布范围可能远远大于原来测量的5350平方公里,初步测算超过1万平方公里。
第三,罗布泊古东湖的干涸过程可以划分为6期,在雷达图像上表现为明暗相间的6个条带。明条带为高含盐量湖相沉积层,代表了罗布泊较强烈的萎缩,湖面快速缩小,盐分快速结晶析出。暗条带为低含盐量湖相沉积层,代表了罗布泊的相对较弱的萎缩,湖面缩小,但是过程缓慢,依然有西侧的河水、山上的融雪水,进行一定的补给,故含盐量较低,掺杂着较多的泥沙质沉积物。上述过程重复出现与持续推进,是罗布泊古湖区越来越小的真实记录,说明在罗布泊逐渐萎缩、干涸的过程中出现了6个期次的湖相沉积环境变迁,代表了至少6个期次的干—湿气候变化,对于干旱地区环境演变研究具有重要意义。
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据美国物理学家组织网6月1日报道,美国麻省理工学院的研究人员日前称,他们开发出了一种新的图像分割算法,可将传统分割算法的效率提高上万倍。该研究将有助于改善医疗成像系统的识别精度并实现对特定3D物体的连续跟踪识别。
当我们推开窗户向外张望时,马上就能看到汽车、人行道、行人或者远处高大的建筑。这在计算机领域中被称为视觉识别,对人类来说毫无难度,但对计算机视觉识别技术来说却是个难以解决的核心问题。因为计算机并不明白两个不同物体有什么不同,所以就必须将图像分割开来,告诉计算机每个物体的边界在哪里,用来解决这个问题的算法就被称为图像分割算法。
在图像分割算法上,最原始也最传统的算法是使用大量的猜测并通过计算进行匹配和排除。这种算法虽然也能达到目的,但效率低而且占用资源巨大。由麻省理工学院电子工程及计算机科学学院的詹森·张和计算机科学与人工智能实验室(CSAIL)的约翰·费舍尔开发的这套算法就能解决这一问题,他们宣称新算法可将传统算法的效率提高上万倍。
张说,图像分割之所以成为一个难题是因为它并没有一个唯一的正确答案。向10个人进行询问有可能会得到10种不同的回答。因此,他们希望能开发出一种与人类理解方式类似的图像分割算法。
为达到这一目的,詹森·张和费舍尔的算法从两个方面进行分割以实现平衡。首先以颜色为标准进行分割,按照颜色的不同来确定物体的边界;另外,以模糊算法通过简单化的原则对物体形状进行区分。
实验结果显示,虽然其他研究人员也都采取了与此大致相同的办法,但由于他们的初衷只为找到最适合的唯一的图像分割结果,所以运算强度大,效率自然较低;而新算法因考虑到了多种不同分割的可能,可以用较小的精度进行高效率的运算。虽然存在不少匹配精度较低的分割,但新算法最终仍能快速找到最优匹配结果。
美国佐治亚理工学院计算机工程学教授安东尼·伊泽尔说:“在图像分割领域有很多种新的方法,所以也不好说这种分割法会让整个领域发生变革。但应该肯定的是新算法非常有趣,我认为可以将其算作是一个里程碑。该技术可以用于物体的跟踪,甚至它还能用来识别随着时间的流逝外形发生变化的肿瘤。通过模式匹配,该技术还能够实现对不同角度不同光线下物体的精确识别。”
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北京时间6月2日消息,天文学家们最近拍摄到一张银河系“孪生兄弟”的照片。这张旋涡星系NGC 6744的俯瞰图像很好地向我们展示了,如果一艘外星飞船飞过银河系,他们将看到的情景。
这个巨大的旋涡星系距离地球约3000万光年,位于南天的孔雀座。
在这张欧洲南方天文台最新拍摄的图像中,这个星系几乎正面朝向我们,因此我们得以一览她令人惊叹的旋臂细节。
除了大小之外,星系NGC 6744的模样几乎就是银河系的翻版。我们生活的银河系直径约为10万光年,而星系NGC 6744几乎是她的两倍。
在图像中可以看到旋臂结构中有许多红色的区域,那里正在形成新的恒星。
天文学家使用位于智利拉西拉的2.2米望远镜拍摄了这张照片,该次拍摄由马普研究所和欧洲南方天文台合作进行。
图像拍摄中使用了滤镜,以突出图像中的一些细节。
  
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烟雾和镜面:业余摄影师简-佩恩在卧室拍摄这些迷幻效果图像
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  腾讯科技讯(叶孤城/编译) 据英国每日邮报报道,烟雾和镜子向来具有神秘色彩,目前,一位业余摄影师利用这两种物质拍摄获得令人惊奇的图像。

  据悉,业余摄影师简-佩恩(Jay Payne)使用熏香、照相机和Photoshop绘图软件获得这些精美图像,而拍摄地点则选择在自己家中卧室。

  佩恩来自英国兰开夏郡伯恩利市,将自己卧室光线调节得非常暗,点燃熏香形成这些图像,使用普通的单反相机和手动闪光灯进行拍摄。

  之后他将拍摄的照片通过Photoshop处理,再对图像进行色彩渲染,使其更好地呈现背景色彩。佩恩称,拍摄的这些照片很少进行图像再加工处理。

  在烟雾镜面照片中可清晰地呈现神秘的面部结构,这是烟雾的双重镜面成像效果。

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3D版宇宙图像

  据英国《每日邮报》报道,英国天文学家最近公布了迄今为止最完整的3D版宇宙图像。

  据报道,这份英国普兹茅斯大学的MASS红移巡天图(2MRS)广度达到3.8亿光年,历时10年多测绘而成。这份星系图比之前绘制的图像更接近银道面。

  同时这份图详细地绘制了早前发现隐藏在银河后的空间,能够更好地使天文学家了解这些空间运动对宇宙其他领域的影响。

  普兹茅斯大学的凯伦?马斯特斯(Karen Masters)在美国天文学会第218次会议的新闻发布会上展示了这个3D图像,并称:“这个红移巡天图很好地展示了宇宙的图像,尤其是近银道面的图像。”

  本月初,科学家们也展示了相似的3D宇宙图像,并被认为是迄今为止最复杂的宇宙图像。

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据英国《每日邮报》报道,英国天文学家最近公布了迄今为止最完整的3D版宇宙图像。
据报道,这份英国普兹茅斯大学的MASS红移巡天图(2MRS)广度达到3.8亿光年,历时10年多测绘而成。这份星系图比之前绘制的图像更接近银道面。
同时这份图详细地绘制了早前发现隐藏在银河后的空间,能够更好地使天文学家了解这些空间运动对宇宙其他领域的影响。
普兹茅斯大学的凯伦·马斯特斯(Karen Masters)在美国天文学会第218次会议的新闻发布会上展示了这个3D图像,并称:“这个红移巡天图很好地展示了宇宙的图像,尤其是近银道面的图像。”
本月初,科学家们也展示了相似的3D宇宙图像,并被认为是迄今为止最复杂的宇宙图像。
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将美国宇航局钱德拉X射线空间望远镜获取的X射线波段数据(蓝色),和微波波段数据(橘色),以及可见光波段图像叠加,合成了这张图像。可以清晰地观察到半人马座A 的核心区域产生的喷流和射电瓣结构
将美国宇航局钱德拉X射线空间望远镜获取的X射线波段数据(蓝色),和微波波段数据(橘色)

左侧:巨椭圆星系NGC 5128即是射电源半人马座A。其产生的射电瓣结构延伸达100万光年。右侧:这是TANAMI项目提供的射电波段图像,是有关半人马座的A喷流结构迄今获取的最精细图像
左侧:巨椭圆星系NGC 5128即是射电源半人马座A。其产生的射电瓣结构延伸达100万光年。右侧:这是TANAMI项目提供的射电波段图像,是有关半人马座的A喷流结构迄今获取的最精细图像

这是可见光波段观察到的NGC 5128,它同时也是射电源半人马座A的宿主星系。这一星系距离地球约1200万光年,是距离我们最近的,拥有活跃的超大质量黑洞核心的星系之一
这是可见光波段观察到的NGC 5128,它同时也是射电源半人马座A的宿主星系。这一星系距离地球约1200万光年,是距离我们最近的,拥有活跃的超大质量黑洞核心的星系之一

  近日,地面射电望远镜对半人马座A的超强喷流进行了迄今最细致的观测。

  从数据生成的图像中可以看到,这里一个具有5500万倍太阳质量的超大质量黑洞正喷射出一条剧烈的物质流,其速度高达光速的三分之一。当大量物质以极高的速度落向黑洞时,大部分会被困住,但仍有一部分物质会被反弹回去,以大约三分之一倍光速喷射出去,形成壮观的物质喷流。在这里,这个超大质量黑洞正隐匿于半人马座A星系的核心地带。

  科内拉·穆勒(Cornelia Mueller)是这项观测研究的第一作者,同时也是德国埃朗根-纽伦堡大学的博士生。他说:“这种喷流结构是下落的物质被黑洞吸积时形成的产物,但我们对于其究竟如何形成并维持的细节尚未完全清楚。”

  喷流中的物质在半人马座A两侧形成了一对巨大的射电瓣,延伸超过100万光年。这样的规模使半人马座A尽管距离地球差不多有1200万光年远,在射电波段看来仍然几乎有满月的20倍大。

  天文学家调集南半球的9台大型射电望远镜联动观测,获取了这一喷流结构迄今最精细的观测结果。研究小组的这一工作是“南半球毫角秒干涉仪活动星系核追踪计划”(TANAMI)的组成部分。此次获取的高分辨率图像可以让天文学家们之别出其中直径仅15光年左右的射电结构。

  卢佩斯·奥吉哈(Roopesh Ojha)来自美国宇航局戈达德空间飞行中心,他说:“先进的计算机技术允许我们将各地独立的大型射电望远镜并联起来,形成一台相当于地球直径的超大型望远镜。”

  这些数据将有助于让科学家们加深对于这一外向喷流的理解,这一喷流冲击周遭星际气体,从而改变星系中的恒星新生速率。天文学家们将努力据此弄加深对于这一喷流结构在星系形成和演化中作用的理解。

  但射电波段并不能反映这一黑洞结构的全部特征。半人马座A的核心区域同样是美国宇航局费米伽马射线空间望远镜的重要观测对象。

  来自德国维尔茨堡大学的马瑟压斯·坎得勒(Matthias Kadler)说:“这种辐射的能级比射电波段高出数十亿倍,而其确切的产生位置,目前仍然不清楚。现在,有了TANAMI项目的帮助,我们希望能在这一方面取得更进一步的进展。”(晨风)

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周三, 20 4月 2011 13:39

科学家制造出DNA链环形物


 
科学家可能已经制造出了迄今为止最复杂的DNA“手工折纸”:仅为70纳米高的一个微型3维花瓶。
5年来,研究人员已经能够制造出DNA纳米结构,但大多数的形状都相当乏味,例如盒子或多边形,这是因为研究人员需要沿着DNA的格钉或“像素”进行折叠。
在4月14日发表于美国《科学》杂志网络版上的一篇论文中,研究人员描述了一种新的折纸技术,即用不同半径的DNA链形成的环形物。
研究人员将这些环形物堆叠起来,从而形成了基本的3维形状,随后嵌入“交叉点”使DNA链与毗邻的环混为一体,最终将这一结构连在一起。
他们希望这个花瓶——上图为一张原子力显微图像以及一张计算机生成图像——能够用于医学研究,例如将药物或酶投递到身体的特定部位。(来源:科学时报 赵路)
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如图,这是美国宇航局广域红外巡天探测器观测的拉姆达猎户座邻近的巨大星云
 

   同时,这是美国宇航局在绘制整个天空图像任务中首次发布由广域红外巡天探测器拍摄过半的太空图像,此次共发布270多万张图像。
 

  广域红外巡天探测器于2009年12月发射,在今年2月份关闭之前对太空进行了14个月的红外线扫描。这颗投资3.2亿美元的探测器负责搜寻小行星和彗星,以及通过昏暗光线寻找遥远的宇宙天体目标。
 

  广域红外巡天探测器的红外观测仪器尤为适用于探测密集的宇宙灰尘层,可拍摄到之前未观测到天体的详细状况。
 

  自该探测器发射以来,其观测数据就被天文学家广泛使用,但这是首次广域红外巡天探测器的大量观测数据进行公布,研究人员期望进一步研究分析这些图像,从而展开新一波的天文科学探索。
 

  加州大学洛杉矶分校首席调查员爱德华-怀特(Edward Wright)说:“目前自该图像数据发布以来,数千位研究人员对广域红外巡天探测器数据进行了关注,我期待着更多的惊喜!”
 

  虽然广域红外巡天探测器在极地轨道中运行,但它能拍摄到遥远星系和邻近小行星。在其服役期内,该探测器以4种不同波长光线对整个天空扫描了一次之后,又覆盖了近半的天空区域。
 

  广域红外巡天探测器发现20颗新彗星,在火星和木星之间发现33000颗以上的小行星,以及133颗近地天体(NEOs)。近地天体是指与地球距离在4500万公里之内的天体目标。
 

  美国宇航局官员称,此次发布的太空图像中有57%源自广域红外巡天探测器,这些图片将于2012年春季在网站上全部公布。
 

  美国宇航局喷气推进实验室广域红外巡天探测器项目主管刘锋川(音译)说:“我们欣喜地发现这一初始天文数据中包含着数百万新发现的天文目标,但该任务并未终止,这是今年天文勘测的一个真实宝藏。该探测器在整个天空中勘测更多的天体,使天文学家能更深入地洞悉宇宙状况。”(悠悠/编译)

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黄石国家公园地幔柱导电性的第一幅大比例图像,展现了为这座超级火山“供料”的由部分溶化的岩石构成的地幔柱。黄色和红色区域导电性较高,绿色和蓝色区域导电性较低。
黄石国家公园地幔柱导电性的第一幅大比例图像,展现了为这座超级火山“供料”的由部分溶化的岩石构成的地幔柱。黄色和红色区域导电性较高,绿色和蓝色区域导电性较低。
黄石国家公园地跨怀俄明州、蒙大拿州和爱达荷州,过去210万年时间里曾发生3次灾难性喷发。
黄石国家公园地跨怀俄明州、蒙大拿州和爱达荷州,过去210万年时间里曾发生3次灾难性喷发。

 

  美国犹他州大学的科学家绘制了第一幅黄石国家公园地幔柱导电性的大比例图像。根据这幅图像,这个地幔柱的体积超过此前使用地震波绘制的图像。犹他州大学研究员罗伯特•史密斯教授表示:“我们采用了全新的方式绘画,了解黄石的火山根源。”
 

  在2009年12月进行的一项研究中,史密斯利用地震波绘制出负责为黄石火山“供料”的“热区”管道系统的最为详细的图像。地震波在冷岩中的穿行速度较快,热岩中的速度较慢。有关地震波速度的测量数据用于绘制一幅三维图像,就像利用X射线产生CT扫描图一样。
 

  2009年的图像显示,部分溶化的炙热岩石构成的地幔柱与黄石火山成60度角,向西/西北延伸150英里(约合241公里),向蒙大拿州-爱达荷州交界处地下至少延伸410英里(约合659公里),这是地震波成像能够“看到”的最远区域。
 

  新研究中,黄石地幔柱导电性——由溶化的硅酸盐岩石和混合在部分溶化的岩石中的炙热咸水产生——图像显示,地幔柱的导电性可能以40度的角度缓慢向西下降,从东向西可能延伸了400英里(约合643公里)。史密斯表示,黄石地幔柱的地电和地震波图像存在差异,因为“我们呈现的是不同的东西”。地震波图像主要关注延缓地震波的溶化或部分溶化的岩石,地电图像则关注导电的咸液体。研究论文合著者迈克尔•扎达诺夫说:“地幔柱的导电性与周围岩石不相上下,接近海水。”
 

  研究人员表示地幔柱地电图像倾斜度较小说明,地震波图像——有点像一个倾斜的龙卷风——可能被一个更大的由部分溶化的岩石和液体构成的地下套封住。史密斯说:“地电图像呈现的地幔柱体积更大。我们可以做出这样一种推断,即存在比地震波图像呈现的更多液体。尽管存在这种差异,这个导电体的位置在两种图像中大致相同,并且拥有类似的几何结构。”
 

  扎达诺夫2010年指出,其他研究人员在一次比较黄石地下导电和地震特征的会议上公布了初步发现,但所涉及的深度较浅,面积也较小。研究人员利用地球探测计划获取的数据,研究北美洲的结构和演化。由于涉及的数据数量巨大,利用这些数据对黄石地幔柱成像是一项计算处理方面的挑战。这些数据是由跨黄石国家公园的怀俄明州、蒙大拿州和爱达荷州的115座观测站收集的,观测站装有电和磁场传感器。
 

  研究人员在一台超级电脑上进行模拟,根据已知的地下结构预测一个平面上预计中的电与磁场测量数据。这允许真实的平面测量数据进行“倒转”,绘制地下结构的图像。扎达诺夫表示,超级计算机历时大约18个小时完成绘制地幔柱地电图像所需要的所有计算。绘制黄石地幔柱地电图像需要200万像素。
 

  根据这项新研究,黄石火山发生另一次灾难性喷发的可能性微乎其微。过去200万年时间里,这座超级火山曾发生3次灾难性喷发。大约1700万年前,由部分溶化的炙热岩石构成的地幔柱(被称之为黄石热区)在现今俄勒冈州-爱达荷州-内华达州交界附近第一次喷发。随着北美洲缓缓向西南方向移动,沿东北方向——现在的爱达荷州斯内克河平原——共发生140多次大规模喷发,是地球上已知规模最大的喷发之一。
 

  大约200万年前,热区最终抵达黄石,共发生3次灾难性喷发,分别是在大约200万年前,130万年前和64.2万年前。其中的两次喷发喷出的火山灰覆盖了北美半数地区,火山灰数量分别是1980年华盛顿州圣海伦火山喷发的2500倍和1000倍。在大规模喷发之间,黄石也多次发生小规模喷发,最近一次是在7万年前。犹他州大学的研究论文将刊登在《地球物理研究快报》上。(任秋凌)

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