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超薄材料石墨烯,可用于制造速度超快的电子元件

  科学网(kexue.com)讯 新一代电脑和智能手机要如何升级,才能运行得更快?英国科学家现在可以告诉你,如果用世上最薄物质石墨烯来制造,便可以制出"超快"电子产品。

  据科学网(kexue.com)了解,英国曼彻斯特大学科学家诺沃肖洛夫和海姆,在2004年发现仅为单一层碳原子的石墨烯,并凭有关研究夺得去年诺贝尔物理学奖。二人把石墨烯置于真空,以观察电子流动速度。


石墨烯是立基于石墨的化合物,比刚相比更轻、更坚固并且更柔软

  在真空下,电子只可通过石墨烯,无别处可流。结果发现,电子在石墨烯中流动性很大,传送速度达每秒1,000公里,较现时用来制造电脑晶片的矽快30倍,某程度上快如光子。研究结果刊于《自然物理》期刊。

  石墨烯早于1947年被认定为假设性物质,多年来科学家都认为它不可能分隔出来,指如此薄的晶体会不稳定。但是,诺沃肖洛夫和海姆某天用胶纸把石墨(铅笔的铅)上的碳一层一层黏走,成功剩下仅一层原子厚的石墨薄片,即石墨烯。石墨烯具有传电极快,导电性和导热性高的特性,而且十分坚硬。所以要想使电脑和手机进一步升级,运行更快的话,指日可待。

  (科学网-kexue.com 玛格)

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最新研究发现,通过操控头发中的特定信号蛋白可操控头发颜色

  最近,据英国《每日电讯报》等媒体报道,科学家们发现了白发产生的根本原因以及可能的治疗方法。渴望看起来永远年轻的我们,可以跟白头发道永别了吗?

  操控特定蛋白能阻止头发变白

  衰老的显著标志之一就是白发。现在科学家声称已发现头发变白的根本原因并且找到了可能的治疗方法。科学家们已经发现,头发颜色是由毛囊干细胞和颜色生长干细胞,也就是黑色素细胞,共同作用决定的。但现在,科学家们的研究有了最新突破。原来,是一种被称为“Wnt”的信号蛋白在协调两种不同细胞内的色素,通过操控这种信号蛋白,我们是可以操控头发的颜色的。

  纽约大学医学中心的研究团队发表在《细胞》杂志上的研究结果显示,黑色素干细胞内的蛋白质缺乏会导致头发颜色发灰发白。研究团队里的Mayumi Ito教授说,遗传因素通过操控Wnt信号蛋白,能阻止头发变灰变白。现在她的团队也已找到修复老鼠毛发颜色的方法。Ito教授补充说:“毛囊干细胞和黑色素干细胞共同合作,产生头发的颜色,但是否还有别的潜在原因尚不清楚。我们还发现,Wnt对这两种细胞的合作和色素的沉淀必不可少。”

  展望:未来或有助治疗黑素瘤

  也许你还记得法国玛丽皇后的传说。据说,她在被推上断头台的前夜,一夜白发。有人说巨大的精神压力是造成白发的主因。现在看来,虽有道理,但压力是否就是白发的元凶恐怕还不能下定论。

  翻阅一些研究资料,你会发现,人们通常认为头发变白的过程是从头皮中的毛囊开始的。一般来说,一个正常人的头皮上大约有10万个毛囊,在人的一生中,每个毛囊都能长出数根头发。在毛囊底部,便是头发“加工厂”,在这里,细胞们通力合作,制造有颜色的头发。其中的黑色素细胞生产黑色素,并以黑素体的形式将黑色素传递给发丝。以前的研究者们没有注意到黑色素干细胞内Wnt信号蛋白的作用,而是笼统地认为,黑色素干细胞的寿命相对较短,当头发失去一部分黑色素时,就会变成灰色,如果全部失去,就彻底变白了。如今,这个藏在白发后面的秘密就要被揭开了。了解头发内的细胞是如何具体展开合作的,有助于科学家们研究头发组织的新生。

  研究者们希望,这项研究能对解决黑色素沉淀疾病,如黑素瘤有所帮助。众所周知,黑素瘤是一种潜在的致命皮肤癌病变,死亡率高。他们希望,对头发变白的原因的探讨和发现,能帮助他们找到终止黑素瘤中变异细胞生长的方法。

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  2005年,借助哈勃空间望远镜的强大分辨能力,科学家们发现冥王星还拥有两颗小卫星,之后它们被分别命名为尼克斯(冥卫二)和海卓拉(冥卫三)。这两颗卫星的亮度大约比冥王星暗5000倍,其公转轨道到冥王星的距离比查龙(冥卫一)要远2~3倍。查龙星发现于1978年。

  这是2010年2月4日美国宇航局公布的,由哈勃望远镜拍摄的冥王星迄今最清晰的照片,可以分辨出其全球不同位置的明暗变化,可能暗示不同的地表物质组成或地形差异

  2005年6月,美国宇航局西南研究所行星天文学家阿兰·斯特恩(Alan Stern) 领导的科学组发现两颗围绕冥王星运行的小卫星,它们的轨道远远位于冥王星的大卫星“查龙”(Charon)的外侧。在接下来的一年中,作出这项发现的科学家们却陷入一片争执之中,他们争论的问题是:究竟该如何称呼这两个小个子卫星?2006年6月21日,他们终于达成了一致,分别给它们取名为尼克斯(Nix)和海卓拉(Hydra),两者分别是希腊神话中的一位女神以及一种神话中怪物的名字。

  这里有必要提一下,在中国的命名习惯中,分别将尼克斯和海卓拉命名为“冥卫二”和“冥卫三”,(查龙是冥卫一)。

  以下便是你应当了解的有关冥王星的这两颗小卫星的一些事实,看一看在它们被命名5年之后我们对它们的了解有多少。

  小个子卫星

  尼克斯亮度较暗,因此科学家们认为相比海卓拉,它应该要小一些。但是它究竟有多大,科学家们还无法给出解答,因为它在围绕冥王星运行的轨道上,到地球的距离在42亿~75亿公里之间。在这样的距离上,尼克斯实在是太小了,即便是最强大的望远镜也无法精确识别出它的大小。然而借助现有的精密测量手段,天文学家们确实可以定出一个范围,专家们现在相当有信心地认为这两颗小卫星的直径都不会超过80公里。

  标志性的名字

  尼克斯是希腊神话中的黑暗女神,同时也是查龙的母亲。查龙则是冥王掌管的地下世界中搭载亡灵度过冥河的船夫。海卓拉则是一条九头蛇怪,后为赫拉克勒斯所杀。之所以选定这两个名字,有一部分原因是这两个单词的词首恰好是N和H,这和美国宇航局发射升空,预计于2015年左右抵达冥王星和柯伊伯带展开首次考察工作的探测器“新地平线号”(New Horizon)的首字母缩写相同。

  太阳系最后的边疆

  “新地平线号”探测器于2006年发射升空,将于大约2015年飞掠冥王星及其卫星,对这一太阳系的遥远角落展开首次近距离考察工作。美国宇航局规划这次任务的初衷是对太阳系九大行星中唯一一颗尚未被人类探测器造访的星球进行近距离探测,但是没想到就在2006年,冥王星却被国际天文学联合会(IAU)正式“开除”出了大行星家族,成了一颗“矮行星”。“新地平线”探测器项目的很多科学家们都对这个决定很不满,其中就包括首席科学家阿兰·斯特恩。

  三者同类

  哈勃空间望远镜进行的精密观测让科学家们相信,尼克斯和海卓拉的形成时间应当大致和冥王星的另一颗大卫星查龙是一致的。他们认为这些卫星都形成于太阳系早期,当时有一颗柯伊伯带的天体撞击了冥王星,最终产生了三块较大的碎块。

  2006年斯特恩曾表示:“如果这三颗卫星都是由一次太阳系早期发生的撞击事件产生的碎片形成的,并且这些碎屑大致由同一种物质组成,那么如果你仔细观察,应当会发现这些卫星应当大致拥有相同的颜色。”而这正是观测数据显示的结果:光谱分析显示三颗卫星均由相似物质组成,也因此呈现相同的颜色。除此之外,三者还都位于同一个轨道运行平面上。

  “中性”的颜色

  那么尼克斯,海卓拉和查龙的颜色究竟是什么样的呢?好吧,用天文学的话来说就是“中性”的。这样说的意思就是,由于这三颗卫星基本都由水和冰雪物质组成,它们在各个波段基本都拥有相同的反照率,也因此呈现“没有颜色”。相比之下,冥王星的颜色就非常不同了,它呈现一种微微的红色,这是太阳光中的紫外线轰击凝结在冥王星表面上的甲烷冰,留下略显红色的富碳残渣所致。

  轨道共振

  冥王星的几颗卫星之间似乎存在着轨道共振现象。也就是说,它们围绕冥王星运行的公转轨道周期之间似乎呈现一个整数比,这也就意味着每经过一定数量的运转之后,几颗卫星之间会产生指向一定方向的引力扰动。在这种情况下,它们的运行轨道会由于引力扰动影响而发生轻微的改变。

  依旧神秘

  到目前为止,我们对冥王星和它的三颗卫星知之甚少。尼克斯和海卓拉的大小,反照率,表面温度,我们不知道;三颗卫星之间的轨道共振本质,我们不清楚。2015年当美国宇航局的新地平线探测器终于抵达冥王星的黑暗世界时,我们需要它帮助我们解答的谜团,实在太多太多了。

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  胚胎干细胞实验虽然具有很高的医疗价值,但也由于伦理问题而饱受争议。英国《每日邮报》7月23日报道,有关英国多家实验室正在进行人兽杂交胚胎干细胞实验的新闻于近日曝光,在政界和学界引起强烈反响。

  根据《每日邮报》目前掌握的数字,英国多家实验室在过去三年中一直秘密进行人兽杂交胚胎的实验,并且已经制造了150多个同时包含人类和动物基因的杂交胚胎。这些实验都是在《人类受精与胚胎学法案》颁布之后实施的,目的据称是为了通过胚胎干细胞的研究为多种疾病寻找有效的疗法。

  这一消息曝光后立即引起了英国社会的广泛关注。在英国议会质询会上了解到这一事件的议员阿尔顿勋爵表示,胚胎干细胞实验无论是从伦理上还是科学上都无法成功,而人兽杂交的干细胞胚胎实验更是无法容忍。“科学家对这一实验唯一能给出的解释是:如果你们让我们做下去的话,我们就会向你们证明它的疗效。但我认为这完全是感情上的敲诈。毕竟到目前为止,所有80种干细胞治疗方法全部来自成年人的干细胞,而不是胚胎干细胞。”

  英国公益组织“生殖伦理学评论”的约瑟芬•昆塔瓦莱告诉记者:“这样的实验竟然可以一直秘密地进行令我十分震惊。为什么他们要躲避公众的视线呢?如果他们所做的是正大光明的事情,我们也就根本不需要通过议会问询的方式才能了解真相了。”约瑟芬认为,很多科学家都是“为了实验而实验”,而这根本不是正确的科学态度。

  科学界对此事的反应略有不同。罗宾•洛威尔-巴奇教授来自英国医学研究理事会下属的国家医学研究院。此前,以他为首的一些知名科学家刚刚发出了禁止所谓“人猿星球”实验的呼吁。巴奇教授认为,近期披露的人兽杂交胚胎实验并不足虑,因为根据相关法律,这些胚胎必须在创造后14天内销毁;相反,更值得人们警惕的是那种将人类基因植入动物胚胎体内的实验。

  2008年颁布的《人类受精与胚胎学法案》使多种杂交物种合法化,并赋予伦敦国王学院、纽卡斯尔大学和华威大学等三所研究机构进行相关实验的权利。所有实验目前均因为经费不足而终止,但科学家相信这一领域具有光明的未来。

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  通过测量水下声波在遭遇不同地形时产生的回声,科学家创建了这幅3D图像,呈现北大西洋海底的地貌

  大约5600万年前的北大西洋。a、b和c是科学家认为的地柱中心所在地。虚线代表大陆解体

  英国科学家在北大西洋海底发现古代沉入大海的山脉和河床。通过分析利用先进回声技术为石油公司收集的数据,研究人员发现了这个拥有5600万年历史的迷失地貌,并将其与传说中的迷失之城亚特兰蒂斯联系在一起。

  这个地貌位于北大西洋奥克尼-谢特兰德岛(Orkney-Shetland)西部海域海底1.2英里(约合1.9公里)处,拥有一系列一度属于山脉的山峰以及8条大河。科学家表示,这个地貌一度高出海平面0.6英里(约合965米),可能曾与现在的苏格兰相连,甚至曾一度延伸到远至挪威的地区。

  英国剑桥大学的研究员尼基·怀特说:“这就像是一幅地图,呈现了一个沿岸国家。形象地说,这就是一个古代地貌化石,保存在海底1.2英里处。”这一发现要归功于一家公司收集的数据。数据利用一项高科技回声技术获取。首先,科学家向水下释放高压空气,产生的回声可穿过海床的沉积物。在穿行过程中遭遇地形变化时,回声便会反弹。回声随后被从船上释放并在深水中摆动的扩音器接收到,船在海洋表面行驶。

  在此之后,科学家利用获取的数据创建海底地貌的3D图像,最后发现存在一个沉入海底的地貌证据。通过分析从海底岩石获取的岩芯样本,科学家发现这个地貌曾在陆地存在并有人居住的证据,样本中含有花粉和煤炭颗粒。在其他地区,剑桥科学家发现了一系列微小化石,证明这个地貌一度是一个陆地环境。

  他们认为这个地貌因冰岛地柱影响在250万年内升起和下沉。这个地柱由上涌的物质构成,穿过北大西洋海底的地幔。地柱将来自地球深处的岩浆带到表面下方附近,并向外移动。怀特表示,这个地貌可能在岩浆上涌时沉入大西洋底。在此之前,他就曾发现2个水下地貌,均由同样现象所致。研究发现刊登在《自然-地球科学》上。

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巴西雨林发现一种自从1840年后再没有人见过的荧光蘑菇


为了捕捉到这种荧光蘑菇发出的诡异绿光,科学家不得不在“新月夜进入雨林

  最近科学家在巴西雨林发现一种自从1840年后再没有人见过的荧光蘑菇,并收集了样本,这种荧光蘑菇会发出很亮的诡异绿光,甚至可以借着它的光阅读。

  这种荧光蘑菇是由旧金山州立大学的科学家丹尼斯·德斯贾尔丁和他领导的一个科研组在2009年发现的。目前他们已经收集了样本,并将其重新命名为Neonothopanus gardner。研究人员希望,通过仔细研究这种蘑菇(它发出的光非常亮,甚至能借着它的光阅读)和分布在世界各地的它的荧光近亲,能有助于他们找到困扰他们很久的答案:一些真菌类是如何发光,以及为什么会发光的。1840年人们最后一次见到Neonothopanus gardner,当时英国植物学家乔治·加纳德看到一群小孩正在玩一种名叫“flor-de-coco”的荧光物体。

  为了捕捉到这种荧光蘑菇发出的诡异绿光,德斯贾尔丁博士及他在巴西的研究合作伙伴卡修斯·史蒂瓦尼博士不得不在“新月夜进入雨林,在茂密的树丛里艰难前行,四处找寻,他们时不时会撞到树”,而且还要时刻提防毒蛇和正在觅食的美洲虎。他们利用数码相机拍下他们认为在暗室里可能会发光的蘑菇的照片。然后他们会分析这些照片,看一看有没有蘑菇发光(有时肉眼根本看不到)。

  生物荧光是一种普遍现象,是指生物体能够自己发光的能力。水母和萤火虫可能是大家最熟悉的荧光生物,不过细菌、真菌、昆虫和鱼类等生物体也能通过不同化学方法发光。数个世纪以来,生物荧光真菌一直备受关注。从亮橙色有毒蘑菇奥尔类脐菇(jacko' lantern mushroom),到狐火(腐烂木头里的蘑菇蜜环菌发出的微弱、诡异的荧光)现象,可谓五花八门,令人惊叹。

  荧光真菌为世界各地的文化提供了想象空间,德斯贾尔丁说:“人们通常都很害怕这些东西,常称其为‘幽灵蘑菇’。”研究人员认为,荧光真菌发光的方式同萤火虫一样,通过荧光素化合物和荧光素酶这些化学物质混合在一起发出荧光。荧光素酶是一种酶,它有助于荧光素、氧和水发生互动,生成能够发光的新型化合物。不过科学家还未在真菌里发现荧光素和荧光素酶。他解释说:“只要水和氧气充足,它们可以24小时发光。而动物只有在活动时才能发光。这告诉我们,也许蘑菇体内与酶发生作用的这种化学物质很容易获得,而且数量很丰富。”

  真菌的发光原因目前仍是个谜。蘑菇通常是蕴含孢子的部位发光,一些科学家认为这或许有助于吸引昆虫注意,帮助它们把孢子扩散到其他地方,生成新蘑菇。但是在狐火现象中,像线状的菌丝体(让真菌获得营养的部分)会发光。如果它们是非常具有吸引力的发光结构,昆虫被菌丝体所吸引对它们可能有害无益。德斯贾尔丁说:“目前我们还不清楚菌丝体发光的原因。也许它们发光是为了吸引这些昆虫的天敌,在这些虫子破坏菌丝体前被它们的天敌消灭掉。但是我们还没有能够支持这一观点的任何数据。”此项研究成果将发表在《真菌学(Mycologia)》杂志上。(秋凌)

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  据香港《文汇报》报道,全球粮食不足,粮价飙升,解决粮食问题刻不容缓。荷兰科学家正研制全球首个试管汉堡,方法是从动物身上抽取干细胞,将之培植成肌肉细胞,口感与天然牛肉相似。科学家称试管汉堡有望在一年内面世,能有效改善粮食不足及畜牧业引起的废气排放等问题。

  荷兰马斯特里赫特大学教授波斯特表示,科学家先从动物身上抽取1万个干细胞,经培植增加10亿倍,成为肌肉细胞即可进食,他声称已有同僚成功制造“肉块”。

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  据国外媒体报道,小行星是地球未来最大的威胁,同时它们也掌握着地球生命如何起源的秘密。目前,美国宇航局计划2016年执行“OSIRIS-REx”计划,发射航天器抵达岩石小行星1999 RQ36,采集小行星表面样本并返回地球。


OSIRIS-Rex太空任务计划于2016年发射航天器,于2020年抵达1999 RQ36小行星,2023年将采集的太空样本返回至地面。

  这项太空计划投资大约8亿美元,计划喷射纯氮至小行星,然后采集其表面喷射出的灰尘和“搅拌砂砾”。通过这种“逆转真空吸尘器”收集的太空样本不仅使科学家能更好地理解2170年1999 RQ36小行星碰撞地球的可能性,该小行星碰撞地球的概率为1800分之1;除此之外,科学家认为在该小行星上有可能发现包含有机物或者富含水的矿物质,类似于早期地球产生生命体的环境状况。

  美国宇航局戈达登太空飞行中心OSIRIS-Rex计划科学家乔-努思(Joe Nuth)称,如果该小行星表面存在这些有机物质,那么1999 RQ36小行星可作为未来人类探索太阳系外部宇宙空间的“加油站”。未来有一天,或许我有生之年已看不到,这种类型的小行星或许是通往太阳系之外的“绿洲”,人类可在该小行星上驻留,获取水资源和其它资源物质。

  OSIRIS-Rex太空任务计划于2016年发射航天器,于2020年抵达1999 RQ36小行星,2023年将采集的太空样本返回至地面。

  当航天器接近直径为575米的岩石小行星1999 RQ36,它也将作为未来小行星任务的测试运行。努思对出席国际宇宙航空学院第9届低成本行星任务会议的科学家和工程师说:“当我们发送宇宙员至小行星表面,他们将有助于开拓未来太空任务。”

  据悉,除了采集小行星样本之外,美国宇航局还计划用400天对1999 RQ36小行星进行勘测,其中包括:勘测绘制1999 RQ36的表面和内部结构,分析其表面的化学成份和矿物质。同时,科学家希望测量“亚尔科夫斯基效应”,该效应被描述为小行星如何从黑暗一侧半球的喷射热辐射能量中获取推动力。

  OSIRIS-Rex太空任务中航天器发射和太空样本采集返回需要7年时间,可使该太空任务规划者安排“几代研究小组”,由年轻科学家和经验丰富的年老科学家组成,共同完成该太空任务。努思称,这些太空样本应该是未来100年最吸引科学家的研究对象。

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  据英国每日邮报报道,日前,研究人员最新研究发现亚马逊河流域的树栖蚂蚁能够使用臀部有效地控制空中滑翔的方向。


亚马逊流域Cephalotes atratus蚂蚁可利用臀部和腿部控制滑翔方向,实现安全着陆

  滑翔又被科学家称为“定向空中下降”,此前科学家曾观测蛇和松鼠存在着类似的机能,能够实现无翅膀滑翔飞行。但这种蚂蚁拥有奇特的“滑翔秘笈”,它不同于其它滑翔物种,并没有特殊的身体附属物来控制下降过程。然而这种奇特的蚂蚁却可使用后腿和臀部来控制空中下降路线。

  美国加利福尼亚州大学伯克利分校研究员尤娜坦-穆克(Yonatan Munk)称,其它滑翔物种具有一些身体特征可解释其“潜在的空气动力学”,例如:松鼠的尾部和蛇摆动的躯体。但如果你看到这种蚂蚁,你不会相信它们具有空中滑翔能力,肯定会从空中直线坠落。

  据悉,穆克用4年时间旅行亚马逊河流域,细致充分地研究这种树栖蚂蚁“Cephalotes atratus”。使用特殊设计的垂直风洞,他和同事们能够拍摄和分析该蚂蚁控制滑翔的精确性动作。

  当这些蚂蚁从树上栖息地跳下时,将在空中利用后背“翻筋斗”,伸展腿部抬起自己的身体,之后降低自己的臀部或者后半段身体。在这种情况下,体形微小的蚂蚁能够充分实现空气动力学,在没有翅膀的情况下,有效地控制滑翔过程。

  穆克说:“它们的滑翔过程非常类似于人类跳伞运动员,其原理机制是近似的。”

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  美国加州理工学院通过其网站发布消息称,该校研究人员通过同位素检测方法成功获得了两种大型恐龙的体温数据。结果发现,这些生活在1.5亿年前的古生物的体温与现代哺乳动物大体类似。该成果有望为长期以来有关恐龙生理特征的争论提供新的视角。

  有关恐龙体温的问题,在科学界一直存在多种看法:有观点认为恐龙就像巨鳄一样是迟钝的冷血动物;但也有人认为某些恐龙可能是恒温动物,并具有迁徙习性。由于年代过于久远,此前研究人员只能用间接的方法来了解恐龙的生理特征及其生存环境,例如,通过恐龙足迹的间距、骨骼的生长速度或是食肉动物与被猎食者的比率来推测恐龙的行为和生理特征,但通过这样的方法所得到的结论经常相互矛盾。

  此次科学家通过同位素测定技术成功解决了这一难题。负责该研究的约翰·艾拉说:“虽然我们同样也是利用推理,但如果能提供给我们一些保存较为完好的化石,我们的方法将比以前的更精确、更可靠。”

  研究人员发现,在生物形成骨骼和牙齿时都需要氧和碳的参与,而其比例和浓度与温度相关。他们对从坦桑尼亚、美国怀俄明州和俄克拉荷马州挖掘到的11颗恐龙牙齿化石进行了同位素碳-13和氧-18的测定,并通过这些同位素的含量和比例推算出了恐龙的体温。结果显示,腕龙的体温为38.2摄氏度,圆顶龙的体温为35.7摄氏度,误差在1—2摄氏度之间。该体温数据与现代哺乳动物相似,高于鳄鱼而低于鸟类。

  研究人员称,即便如此也不能轻易得出恐龙一定是热血新陈代谢动物的结论。因为大型恐龙体形巨大,与人类这样较小的动物相比,在保存体温上它们的效率更高。即便恐龙是冷血动物,它们也可以通过环境来获取温度,并能保持较长的时间。

  此次研究所测得的恐龙体温比此前通过模型预测的要低一些,这意味着在恐龙的生理方面还有一些科学家所不了解的情况。艾拉推测,这可能与恐龙通过某些特殊的生理结构或行为来避免体温过高相关。恐龙或许通过较低的代谢率或者通过进化获得一些类似于气囊或气孔的身体结构来降低身体热量。另外,它们较长的脖子和尾巴应该也具有散热的作用。

  研究人员表示,下一步将对更多的恐龙标本进行检测,并将研究延伸到其它已灭绝的脊椎动物。这项研究建立在热力学的基础上,与万有引力一样,热力学可完全不受时间以及环境的影响,因此,对灭绝动物体温的研究将使科学家对现代哺乳动物和鸟类的进化获得更多的理解。(王小龙)

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