45岁业余摄影师塔力克-阿尔穆特拉奇(Tariq Almutlaq)在撒哈拉沙漠拍摄到这一场景,当时他第一反应是可能可怕的龙卷风即将到来。
照片中呈现的是撒哈拉沙漠壮丽日落背景下,一处旋转风流加速形成,但事实上这并非是龙卷风超级风暴,而是飞机留下的蒸汽尾迹。
这个沙漠龙卷风看似即将向我们袭来
45岁业余摄影师塔力克阿尔穆特拉奇在撒哈拉沙漠拍摄到这一场景,当时他第一反应是可能可怕的龙卷风即将到来,并准备将汽车调头开走,但很快便意识到这仅是飞机尾流气体而已。
阿尔穆特拉奇说:“我与家人一起在沙漠里进行野餐,当我用照相机拍摄壮观美丽的日落时意外地拍摄到这个‘龙卷风’。当我将拍摄的照片让家人看时,他们都认为这是龙卷风,直到他们看到龙卷风末端的飞机时才意识到这仅是飞机尾流。”
他指出,这是不同寻常的飞机尾流,此前我从未看到过这样的情景。当时我决定多拍摄几张照片,让朋友们观看这多么像可怕的沙漠龙卷风,看似即将向我们袭来。我非常幸运,能够在正确的时间和正确的地点拍摄到如此美丽的场景!
你看满大街上跑的汽车,有几辆是电动车?
2008年北京奥运会,2010年上海世博会,人们看见电动汽车上路了,跑起来了。让人振奋!
可是,到了今天,电动汽车还是“雾里看花”。
怎么回事呢?
周国泰院士斩钉截铁地说,问题出在电动车的电源上。电动车的电池技术还没有“过关”。
这是在北京的总后军需物资油料部“周国泰院士工作室”,科技日报记者采访周国泰院士的一段对话。
紧接着,周国泰说:“如今,我们研发成功了高能镍碳超级电容器,这是电动车电源的一个新突破,将对电动车产业发展带来深刻影响。”
他随手拿给记者一份邀请函,是8月24日天津市政府印发的。上面写道:“天津市围绕推动新能源产业发展,与中国工程院院士周国泰合作,成功开发出高能镍碳超级电容器产品。经天津市科委组织成果鉴定,达到国际先进、国内领先水平,在电动汽车和储能电站中将具有竞争优势。天津市人民政府定于2011年9月1日上午10时在天津大礼堂召开高能镍碳超级电容器产品新闻发布会。”
眼前的周国泰院士,怎么搞起电动汽车研究了?
周国泰,我国军用、民用功能服装材料和士兵个体防护研究领域的知名专家。
从一名战士,到大学生,到走上总后军需装备研究所的科研之路,几十年来,周国泰在防弹装备、特种防护服装和防寒保暖材料研究等方面,取得多项成果。先后主持研制防弹背心、防弹头盔,解决了防弹材料及防弹结构体复合成型、树脂基体合成等一系列技术关键,研究成果居国际先进水平,他研制出的服装已装备军、警、法等部门,并出口美国等10余个国家。开展静电防护理论、特种防护服装研究与技术开发,研制的防静电、抗油拒水、阻燃等系列防护服装,装备到全国各大油田,并广泛用于石化、冶金、林业等部门。主持被服保暖材料、保暖机理和生产技术研究,合作研制成功热熔粘结絮片和PTFE防风防水透湿层压织物,广泛用于作训服、防寒服、南极考察服和运动服等。创建我国服装工效研究中心和单兵防弹装备V50弹击试验室,系统开展了服装工效学研究,实现了我国防弹装备测试评价与国际接轨。曾先后获得国家科技进步一等奖3项、二等奖3项,省部级科技进步奖多项成果奖励。1999年,当选为中国工程院院士,并晋升为少将。
今天的话题,还是谈谈你搞的超级电容器吧。
“你千万别说是我一个人搞成的。我有一个研发团队,有中央领导同志、有多个部委的关心支持,有天津市、张家港市、淄博市,有一大批多学科、多领域的专家协同合作创新,才开发出超级电容器,成为电动汽车的新电源。”院士、将军集于一身的周国泰,说话睿智果断,开门见山。
高能镍碳超级电容器,有哪些技术突破
高能镍碳超级电容器,成为一种用在电动车上的全新电源,周国泰说:“实现了几个突破。”
周国泰介绍,高能镍碳超级电容器,首先在加大材料的比表面积上实现突破。传统电容,100年前就发明了,电容是靠比表面积存储电荷,其优点是可无数次充放电,而且不发热。储电量的大小由其内部比表面积大小而决定。超级电容器,就是在研发出新材料的基础上,尽可能地扩大比表面积,使储电量大幅增加;第二,超级电容在正负极的材料结构上获突破。电池的优点是储电量大,由电能转化成化学能,再转化成电能释放出来,其比功率比传统电容高得多。超级电容,在结构上实现了电池和传统电容的内并,实现了电池和电容的优点兼备。
锂离子电池,不是业界推崇的电源吗?周国泰说:“技术还不过关!”他将这种电池与超级电容器作了比较。
第一,锂离子电池存在安全隐患。锂离子、有机电解质,其本身有易燃、易爆性,杭州、上海曾发生的电动汽车自燃事件,今天谈起来还让人后怕。超级电容器,充满电后用射钉枪打,使其短路,任何反应都没有;放火上烧,不锈钢外壳快烧红了,也没发生爆炸。锂离子电池,一旦发生短路,就会燃烧或者爆炸。
第二,锂离子电池,基本是300A电流充电,时间长,一次充电要6—8小时,使用不方便。超级电容器,可1500A,甚至3000A大电流充电,单块充满电只要几秒钟,上百块串联在一起充电,6分钟可达90%以上。
第三,锂离子电池寿命短。充放电的标准是2000次,目前很少有能达到的,即使达到了,性价比不实用。超级电容器,可大电流充电,瞬间大电流放电,效果理想,充放电可达5万—50万次,而充放电的国家标准是5万次。就说在淄博那次试验,公交车装上超级电容器充电后,乘坐满员,上了高速路,时速120公里,一次充电跑了210公里。使用超级电容器的小轿车,瞬间可大提速,时速可达130公里。
“你说超级电容器的优势怎么样?”说到此,周国泰问记者。大家都笑了。
回顾电动汽车发展历程,人们不难掂量出超级电容器的分量,也不难理解天津市政府为什么要召开新闻发布会的原因。
电动汽车诞生有100多年了,1839年,苏格兰人罗伯特·安德森造出了世界上的第一台“电动车”。不过它不十分成功。主要原因是,电池寿命太短,电力太小,只能挪动一个非常轻的底盘。到了19世纪后期,长效电池诞生,促进了电动车的进一步发展,人们才在伦敦的大街上见到电力驱动的出租车,不过行驶距离非常短,还必须不停地在充电站里充电。
罗伯特不会预想到,历史进入到21世纪,随着全球能源危机的不断加深,石油资源的日趋枯竭以及大气污染、全球气温上升的危害加剧,各国政府及汽车企业普遍认识到节能和减排是未来汽车技术发展的主攻方向,发展电动汽车成为解决这两个技术难点的最佳途径。电动汽车也随之成为世界各国的选择和技术竞争的一个焦点。
一些专家曾经估计,全球能源矿产资源仅够支撑不到100年;而我国的石油只能支撑国内消耗30年,煤炭最多能支撑100年。目前,我国每年有85%的汽油和20%的柴油被汽车烧掉,汽车无疑成为了能源消耗大户,能源紧张与汽车行业发展的关系十分密切。如果中国的人均汽车拥有量追上美国,中国的道路上就会奔跑着6亿多辆小汽车,这一数字将超过世界其他国家小汽车数量的总和,对能源的需求将不言而喻,中国必将成为第一大油耗和石油进口国。
国人不会忘记,当年铁人王进喜在首都北京看到汽车背着的“大包袱”,缺石油,被人瞧不起啊!
到了今天,汽车背的“大包袱”没有了,可城市却背上了“大包袱”。从地上看天,见不到蓝天白云,从空中往下看,灰蒙蒙的,不见城市的倩影。说重了,是民族的耻辱!
从能源、环境的角度审视,发展新能源汽车,是我国的必然选择。而且从技术的角度看,我国有自身的优势。
据相关资料显示:我国虽然在传统汽车领域落后于发达国家近二三十年,但在电动汽车领域,我国与国外的技术水平和产业化程度差距相对较小,并有机会在该领域获得重要席位。这也为我国汽车工业技术实现跨越发展提供了一次历史性的机遇,更重要的是我国还有后发优势。目前,我国电动汽车的研发已具备一定的基础,一些企业在20世纪90年代中期就推出了电动汽车样车。
我国“八五”以来电动汽车被正式列入国家攻关项目,对电动汽车的投入显著增加。我国的汽车企业和高校、科研院所等200多家单位投入了大量的人力、财力和物力研发电动汽车,并取得了一系列科研成果。“九五”期间,电动汽车被列入863计划12个重大专项之一,全国汽车标准化技术委员会于1998年新组建了电动汽车车辆标准化分技术委员会。科技部又于2001年启动了电动汽车重大科技专项,使我国电动汽车技术水平和产业化程度与国外处在同一起跑线上。
现代电动汽车一般可分为三类:纯电动汽车(PEV)、混合动力汽车(HEV)、燃料电池电动汽车(FCEV)。但是近几年在传统混合动力汽车的基础上,又派生出一种外接充电式(Plug-In)混合动力汽车,简称PHEV。目前在全世界,电动汽车一直是各大汽车集团花费巨资研发的新兴领域。
然而,制约电动汽车发展的瓶颈,还就是电池。世界电动车协会主席陈清泉在2011中国长春国际汽车论坛上表示,当前我国电动汽车电池技术存在两个明显缺点:第一个缺点就是缺乏深层次技术。比如电池的化学问题、物理问题、温度问题、结构问题等,在这些方面我们研发还不够,没有能够建立数学模型把这些问题搞清楚;另一个缺点是缺乏评价体系。比如电池的安全性怎么样,在高温、低温环境下能不能正常工作,这些都没有一个好的评价。
有资料介绍,电动汽车对电池的要求比较高,电池要具备高比能、高比功率、快速充电和具有深度放电功能,循环和使用寿命要长。铅酸电池,虽然其比能量、比功率和能量密度都比较低,但是高的性价比使其应用广泛,然而带来的是严重的环境问题。镍镉电池和镍氢电池虽然性能好于铅酸电池,但是其性价比不高,含重金属,用完后回收处理难,若遗弃会对环境造成严重污染。
目前,越来越多的研究人员选用锂离子电池作为电动汽车的动力电池,但这种电池的缺陷十分明显,前面已叙。
“针对目前各种电池的缺陷,我们开发了超级电容器。”周国泰顿了一下,说,这种电容器的技术优势前面说了。所以,很顺利地通过了天津市科委组织的成果鉴定。
高能镍碳超级电容器,老百姓也用得起
有专家说,目前,几乎所有的人都认为电动汽车是未来的发展趋势,但种种迹象表明,电动汽车离我们还是比较遥远。但电动自行车风靡全国,每天提几公斤的电池上下楼,在居民小区并不鲜见。电动汽车怎么办?
为此,有学者发表文章,对电动汽车提出种种担忧和质疑。有说电动汽车在电池上不成熟的,有说原子电池、聚合物电池、燃料电池、锂离子电池等任何电池都不环保的,各种议论不绝于耳。
有各种质疑和担心,也属正常。科技创新,正是在质疑中前行、在争论中创新的。说着,周国泰从沙发上站起来:“在发展电动汽车的过程中,有各种担心,是可以理解的。电池的问题卡住了电动汽车的脖子,这也是事实。”他扳着手指头,就说公交车吧,一辆公交车,走100公里,若用油30升,按8元1升算,要240元;而用电,走100公里。用电70度,每度电平均按6毛钱算,是42元钱。还是用电省吧。因此,发展电动车,不应动摇!
还以锂离子电池为例,与超级电容器比,锂离子电池成本7万元,充电2000次,每充电1次按行驶100公里算,20万公里就要更换电池;超级电容器,也按充电1次行驶100公里算,可充电5万次,甚至可达10万次、50万次,超级电容器的价格不高于锂离子电池。超级电容器回收后,对材料再激活处理后还可以使用。计算一下,综合成本有多低!这样,老百姓是不是就能用得起了?
超级电容器的生产是环保的,你可以到淄博年产100万只的生产基地去看,生产车间,只有一个地漏,那是用来打扫卫生冲水用的,整个生产过程,不产生废水、废气,没有污染排放。还用担心环保问题吗?
高能镍碳超级电容器,“协同会战”的结果
话题回到采访周国泰院士的开头。他还是坚持说那句话,超级电容器的研发,是多方支持,多领域、多学科专家协同攻关的成果。
“周院士说的是事实!”原海军后勤部技术装备研究所研究员陈同柱讲起了周国泰。
周院士是一位军人科学家。多年来,他创建了我们国家的军事科研的新模式和新路子。他作为领军专家,坚持军民融合发展,他把军内外有关专家,战略研究的,军事需求的,科研管理的专家都联合起来,充分集成地方的科研力量、技术成果,甚至地方的资金资源,高效组合起来,形成优势。这就是他的“小核心大联合”的科研创新模式。
陈同柱说,就说超级电容器这个新能源项目,看起来是解决电动汽车动力问题,最终是军民两用,可能在潜艇、航天,包括新型飞机、导弹都可应用,解决国防军事急需的新能源,花了最少的钱,取得了大成果。现在,导弹、飞机、航天火箭,液体燃料的推力远远不够用了,他的科研找到了路子,很可能要在这方面突破。这就是军民融合。
回顾周国泰的科研历程,他倡导“大科研”的思路清晰可见。
多年来,他打破研究所的“高大院墙”,广泛合作,先后有十几名院士和知名专家给他当顾问,直接参与课题研究。他把研究室主任带到训练场上去,带到船上去,干什么?上去找科研课题。他说,你研究的防寒服装,要自己穿上到寒区部队去和战士一块体验。比如,研究出舰船食品,就到船上去,风浪颠簸后看自己能不能吃。
他说:“好舵手会用八面风!科研,要兼容式、融合式,广泛联合、协作,充分发挥各方面的力量,发扬‘两弹一星’精神!”正是这样,在“九五”期间,周国泰创造了一个不足百人的研究所获得11项全军科研重大贡献奖,而有几千人的一个研究院才获9项。
关于获得多方面支持和合作,周国泰讲了一个故事。
一次,周国泰向一位中央领导同志汇报,说超级电容器用在电动汽车上,从起步,上坡,提速,包括充电速度如何快等等,讲得头头是道。这位领导同志说,我不听你讲,把车开来看看。
果然,周国泰把车开来了,领导坐了一圈,给予肯定:好!并详细过问还有什么困难。这件事发生在2010年。
超级电容器研发,像许多创新成果一样,最初从实验室做起,始于2008年。
怎么想到了研发超级电容器呢?
先看看这一年有关电动汽车的信息,各种电池技术及生产的消息,铺天盖地。人们的胃口吊起来了,期待着大街上有更多的电动汽车在跑。同时,业界在电动汽车电池技术上,也有不少争论。有人认为,电动汽车电池技术上解决了,只是成本高,国家出台补贴政策,就能推进电动汽车产业的发展。也有人提出,靠国家补贴,不是长久之计,有人在借机圈钱,电池技术还没有真正“过关”。
在这样的氛围下,周国泰组织创新团队攻关。他注意到,有人在传统电池上做文章,力求技术新突破。传统电池,是电能变成化学能,再转变成电能。而传统电容,是做大比表面积,通过研发各种物质材料,用增加比表面积的办法,来提高电容的性能。比表面积最大的材料,是活性碳。周国泰,在传统电池和传统电容之间,选择了一条科研的“中间路线”,集成电池和电容的优点于一身。
科技创新,往往是在不经意间,又往往以科研思路正确取胜。有成就的科学家,首先是在科研思路和方法上与众不同,从而获得科学突破。周国泰就是这样的科学家。在近4年的时间里,他领着科研团队,日夜苦干。他像当年研究石油工人防护服那样,从实验室到油田,身背大包服装搞试验,四处奔波;他像当年研究作战防护服、防弹头盔那样,上靶场,进深山,钻猫耳洞。研发超级电容器,还是那样“拼命三郎”。为此,4年间,周国泰病倒两次住院。
这里难以记述周国泰和研发团队更多的创新故事。不过,在近4年的时间里,他和研发团队终于获得了新成果:高能镍碳超级电容器。在天津市科委组织的成果鉴定会上,获得很高的评价。
采访周国泰院士,他不愿讲自己“过五关、斩六将”的故事,而是不间断地谈超级电容器研发获得的方方面面的大力支持和研发中的大团队协同。
他说,这是事实啊!从中央领导,到国家发改委、科技部等多个部委、天津市、天津市科委、张家港市、淄博市等,各级领导重视、关心、支持,涉及汽车等多领域、多学科专家密切合作,步调一致,协同攻关。不如此,这个超级电容器搞不出来,更不能成功用在汽车上。
举个例子吧。发改委的有关领导多忙啊!可是,领导多次表示:“周院士来谈项目,随时可见。”
做实验,急需一笔资金,张家港市委书记黄钦、市长徐美健得知后,当即拍板:“资金一周内到位。” 徐美健说:“这是国家的大事、民族的大事,即使失败了,我们张家港也愿意交这个学费!”
超级电容器中试,需要投入一笔资金,建中试生产线,淄博市委书记刘慧晏、市长周清利也还是当即决定:“中试生产线建在淄博,年产100万块,投资一周内到位。”周清利说:“实现零排放,还百姓一片蓝天是我们共产党人的责任,我豁出老命也要一干到底。”不仅如此,市科技局局长周元军就住在厂里,中试生产线高质量、高标准,以最快的速度建成。
周国泰还讲了几件他难忘的事。
超级电容器要在汽车上做试验。那是一个大冬天,北京那天出奇的冷。淄博市科技局局长周元军带着汽车,大汽车上驮着小汽车,一路从淄博赶到北京,下了车双手冰凉,身体发抖。再看几位穿工作服的随行,装车、卸车。旁人不知道,这几位是山东理工大学领军级的教授啊!
超级电容器做汽车发动机试验,涉及到天津军交实验室、天津无线电18所、汽研中心等多家单位、多位科研人员,大家一呼百应,一项试验要求5天完成,天津军交学院院长犹如战场下命令:“5天完成,只能提前。”
尤其是天津市,张高丽书记在不到一年的时间5次亲自召开会议协调和讨论此项目,并做多次批示。分管工业的副市长王治平召开20余次专门会议协调政府有关部门。天津市有关企业联合攻关,科委领导多次来试验室,具体指导项目的进程。他们心中装的是环境,装的是百姓,装的是那一片蔚蓝的天!
周国泰说:“我不是搞汽车的。超级电容要用在汽车上,如果没有这样的大力支持、协同攻关、良好的合作,是根本不可能的!协同,使每个人的创新潜能充分释放出来,整合起来。”
又说起为研发超级电容器项目,周国泰不到4年两次住院。院士也当了,将军的衔也授了,功成名就了,何必再“拼命”呢?!
周国泰说:“节能减排,哥本哈根会议上,温总理有承诺。还老百姓一片蓝天,作为科技工作者,我有一份责任!”
走出周国泰院士工作室,记者还回味着这句话。
“人兽杂交”新生物
科学网(kexue.com)讯 相信看过《人兽杂交》这部电影的朋友对半人半兽的生物产品并不会陌生,电影被定义为科幻片,然而仅仅是一年后,它却更像是一部纪实片。
英国《每日邮报》最近曝光了一则关于英国已秘密进行了3年“人兽杂交”胚胎实验的新闻,英国多家实验室在过去3年中,一直都在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。这一新闻直接把“人兽杂交”推到了舆论的风口浪尖,支持的声音很多,同时反对者也不少。
支持者:时代的进步
这是一种时代的进步,有利于人类基因学质的飞跃。做这些实验是为了更好地了解人类早期的发展,并研究治疗严重疾病的方法。英国医学研究理事会的罗宾·洛威尔·巴奇教授说:“作为一名科学家,我觉得有道义和责任进行这样的研究,只要我们像一直所做的那样控制好就行。我们应该以此为傲。”不过,他也呼吁对英国法律允许的前两种人兽胚胎实验必须进行严格控制。
反对者:自我毁灭行为
此举无疑有违人伦道德,是人类的一种自我毁灭行为。人类和动物的本质区别在于,人类有不断创造价值和无穷智慧的能力,人类是这个世界的主宰,是地球上的最高等生物;动物只是为了生存而觅食与繁衍,是地球生灵中的低等生物。当人类与动物进行交合繁衍,最终的结果必将是人类向低等动物退化的过程,而动物却向高等物种快速进化的过程。
据科学网(kexue.com)了解,其实人类首例公认的“人兽杂交”成功实现是来自中国,早在2003年上海第二医科大学的盛慧珍教授和北京的陈大元研究员就成功地把人的体细胞核转移到已经去掉细胞核的新西兰兔子卵细胞里,创造出了人兔混合胚胎,并提取了胚胎干细胞,这才是人类历史上获公开承认的首例成功培育的人与动物混合胚胎。(科学网kexue.com 重林)
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艺术家想象中的脉冲星和它的小伴侣星( 白矮星)
由“钻石”组成的行星大小的天体(白矮星)被发现绕巨蛇座内的一颗4000光年远的脉冲星公转。
利用澳大利亚帕克斯的64米射电望远镜探测到这颗脉冲星PSR J1719-1438,并用英国的洛维尔射电望远镜盒夏威夷的凯克望远镜进行了确认。脉冲星是极端致密的城市大小的恒星,1.4个太阳质量被压缩进20公里的直径范围内,并快速地自转;PSR J1719-1438以每分钟10000次的令人晕眩的速度自转。
来自澳大利亚、德国、意大利、英国和美国的天文学家注意到脉冲的到达时间被系统地调制了,这说明小伴侣星诸如行星的引力拉力。通过分析脉冲的调制,天文学家了解到伴侣星每2小时10分钟完成绕脉冲星一圈的转动,两颗天体之间的距离是600000公里。这颗天体必须不超过60000公里宽-否则它将被脉冲星的引力撕裂-但具有相当于木星的质量。
这颗伴侣星的密度和大部分由碳和氧组成的一致,被认为是一颗白矮星,它的大部分质量被脉冲星剥离了。
“毫无疑问它曾经是一颗恒星,”英国曼彻斯特大学的本杰明·斯塔普斯告诉《今日天文学》。“这是我们已知的按这种方式形成的唯一系统,因此我们认为它是相当罕见的。”
大约百分之七十的毫秒脉冲星有某一种类的伴侣星,但在这个新事例中,天文学家认为在其原始形态的伴侣星通过转移物质并让它自转起来,从而把一颗老的死亡的脉冲星变为一颗毫秒脉冲星。
“我们知道几个其它系统,被称为极致密低质量X射线双星,有可能根据上述情景演化并有可能代表类似的J1719-1438脉冲星的,”团队成员安德烈·博赛提说。
双星的最终命运由赠与星在物质转移时的质量和轨道周期决定。“我们认为系统现在处于其生命周期的稳定相位,因此可能保持这样,”斯塔普斯说。“我们一定将进一步研究这个系统。我们会进行更深入的红外观测,也试图测量该天体在天空中移动的速度,这可能告诉我们关于系统起源和未来的更多信息。”
这个发现是在全天系统地搜寻脉冲星期间获得的,在200000吉字节的数据中发现的。论文发表在本周的《科学》杂志上。
新型电池结构
韩国蔚山科学技术大学和LG化学技术研究院电池研究所8月15日发表声明称,开发出了2分钟内完成充电或者放电的充电电池(Secondary Battery)电极用的新材料。手机或电动车用电池不仅能大举缩短充电时间,而且可以在短时间内通过大量放电,较好地提高电动车的输出功率。
报道称,“制作充电电池的新材料称之为“纳米管”,是在十分纤细的锗(Germanium,Ge)线表面抹上极微量的锑(Antimony,Sb)粒子,再以700摄氏度的温度进行加热,然后在锗线的中心位置会出现直径约为200纳米的洞窟。在制作锂电池时用上这种纳米管,结果显示比现有的充电电池的电流流量快了200倍,仅2分钟就能结束充电。而现有的电池则需要30~60分钟。在进行了400次的反复充电放电后,电池的容量仍维持在98%左右。”
声明指出,现有的硅半导体纳米管合成技术很难大量投入生产,如果这种新材料实现商用化,在加油站或者家里都可以在短时间内完成充电。并且使爬坡时需要瞬间输出大量能量的“强劲电动车”的开发成为可能。此外,也将打开手机等使用充电电池的各种电子产品高速充电的方便之门。
这项研究成果以特别(VIP)论文的形式,刊登在8月16日应用化学领域世界级学术杂志《德国应用化学 (Angewandte Chemie) 》的国际版上。
科幻图片
据美国太空网站报道,一项最新研究显示,著名科幻小说《沙丘》中所描述的沙漠行星比类似地球的水世界更有可能孕育生命,这种行星或许是星系内最有可能存在生命体的星球。同时,这项研究暗示炽热的金星(平均表面温度达到460摄氏度)在10亿年前可能是一颗沙漠行星,或许金星远古时代曾孕育着神秘生命。
在地球上差不多只要有水的地方,就会有生命。科学家依据这一寻找生命的方法在宇宙中搜寻外星生命迹象,他们主要聚焦观测表面有大量液态水的“浅绿色行星”。
“浅绿色行星”通常是指覆盖海洋的类地岩石行星(比如:地球),或者完全覆盖数百公里厚冰层或者液态水的“海洋行星”(比如:木星冰冷的卫星木卫三)。为了实现可居住性,浅绿色行星必须环绕其恒星的“适居带”,这一太空区域既不炎热也不寒冷,如果该行星过于远离恒星,它们将冷冻。如果它们过于接近恒星,将在大气层中产生蒸汽流,吸引热量蒸发更多的水份,导致一种失控的温室效应,可煮沸行星表面的所有海洋,其情景如同金星表面。最终,像这样的行星将非常炽热,迫使水蒸汽上升至大气层的高度,在紫外光线作用下分离成氧和氢。之后氢逃逸进入太空,氧很可能与炽热行星表面发生反应进入到地幔之中,随着时间的推移,这颗行星大气层将损失所有的水份。
美国宇航局艾姆斯研究中心行星学家凯文-扎恩勒(Kevin Zahnle)称,科幻小说《沙丘》中的沙漠行星不像浅绿色行星那样表面拥有大量水资源,这样的行星表面没有海洋,却拥有广袤的干旱沙漠,可能零星分布着绿洲。在《沙丘》中一颗叫做“阿拉基斯”的沙漠行星,被描述为是可以孕育生命的陆地行星。
阿拉基斯行星是一颗较大、较温度的行星,与火星有点儿相近,拥有可吸入氧气的大气层,极地区域寒冷潮湿,可形成较小的冰盖和朝露。
“陆地行星”模型
科学家推断称,缺乏水资源的陆地行星实际上更可能实现在恒星周围形成一个较大的孕育生命区域,这里有几个因素在内,首先,陆地行星拥有较少水资源,无法转化大量的雪和冰,它们能反射阳光进入太空。同时,它可以吸收更多的热量更好地抵御全球冰冻现象,扩大适宜居住区域的寒冷外部极限。此外,陆地行星干燥大气层中缺乏水份将比浅绿色行星吸收更少的热量,有助避免出现失控温室效应,并扩大行星适宜区域内部、炽热边缘。大气层中水份越少,紫外线分解形成的氢和氧就越少。
日本东京大学研究员阿部丰(Yutaka Abe)和研究同事进行了类地行星三维简单全球气候模型实验,为了模拟陆地行星,他们设置了自转速率、大气压力和未变化的二氧化碳指数,但在模型中移除了海洋和植物,从而使地下水资源锁定在地表以下。科学家发现沙漠行星的适宜居住区域面积是浅绿色行星的3倍。
研究小组指出,拥有海洋的浅绿色行星并不是唯一类地宜居行星模型,最适宜生命居住的行星是首选行星是沙漠行星,而不是那些浅绿色行星。目前,这项研究报告发表在《天体物理学杂志》上。
处于宜居地带的沙漠行星
当分析这些行星的寒冷外部极限时,阿部丰和研究同事发现当地球接收阳光下降至72-90%时,浅绿色行星将完全冷冻,这取决于行星旋转轴朝向恒星的倾斜度。这种情况下,沙漠行星比浅绿色行星具有更好的全球冰冻抵御性,当接收光线下降至58-77%时才完全冰冻。这意味着陆地行星可远离恒星,却仍具备孕育生命的可能性。
对于这些行星的炽热内部极限,研究人员估计液态水可稳定保存于浅绿色行星极地,这里是该行星最寒冷的区域,照射的阳光是现今地球接收阳光的135%。相比之下,液态水可稳定保存于沙漠行星极地情况下,照射的阳光是现今地球接收阳光的170%。这意味着当沙漠行星可近距离环绕恒星运行,且仍具备孕育生命的条件。
像这样的沙漠陆地行星非常接近科幻小说《沙丘》中描述的阿拉基思行星,扎恩勒说:“虽然我并不知道这部小说中阿拉基恩行星上生存的沙虫是怎样的,但是沙漠行星的赤道区域过于炽热无法适宜生存,而极地区域的生存条件更适宜一些。我真实地认为极地区域是最佳生存区域,这里可能有更广阔的水域,甚至还有小溪流和湖泊。”
美国宾夕法尼亚州大学行星科学家吉姆-卡斯汀(Jim Kasting)称,这是一项非常有意义的研究。然而卡斯汀仍不确定这项发现将真实地帮助发现新适宜居住行星,无论它是沙漠行星还是浅绿色行星。
卡斯汀说:“基于我们的认知标准,为了揭晓是否哪颗行星适宜居住,它们需要具备水存在的迹象,目前我们通过望远镜尚不清楚是否能探测到沙漠行星上有足够的水资源。因此我并不认为它将改变我们在遥远太空寻找地外文明的策略。”
扎恩勒持不同意见,他说:“我们不可能探测到这些行星存在水的迹象,但或许能探测到氧气的存在。同时,我们在其它地外星球上发现许多存在水资源的情况,但这并不能作为该星球具有适宜居住性的判断依据。”
发现第一颗适宜居住行星
如果是这样的话,由于沙漠陆地行星比浅绿色行星更接近于主恒星运行,且具有适宜居住条件,扎恩勒认为,发现适宜居住的沙漠行星要早于适宜居住的浅绿色行星。前者更接近恒星运行,它拥有运行速度更快的轨道,途经恒星前方使恒星光线变暗的概率较大,这更加便于我们通过望远镜进行探测。
同时,卡斯汀并不确定少量水能稳定存在于行星表面。他猜测沙漠行星上的少量水资源将被岩石吸收,或者被吸入地幔之中。扎恩勒同意卡斯汀的观点并强调指出,我们并不是要寻找永久性适宜生命居住的星球,只需要满足生命体能够长时间存活即可。没有行星能够永久性适宜生存,甚至包括地球在内。
未来有一天,地球将变成一个沙漠世界。伴随着太阳的衰老,地球每隔10亿年亮度就会增加9%,太阳辐射会分解水成为氢气和氧气,将最终耗尽地球上的液态水资源。然而,研究人员计算地球在太阳步入衰老期的数十亿年里仍可能保持适宜居住性,地球能够避免失控温室效应现象,在太阳死亡之前可能仅损失三分之一的海洋。
目前令科学家关注的一个问题是金星曾经是否是一颗适宜居住的沙漠陆地行星?金星是太阳系内最火热的行星,或许曾经的环境状况能够孕育生命。扎恩勒称,假设金星曾经拥有液态海洋,研究人员推算称很可能金星远古历史时期曾有干燥且适宜生命居住的环境条件。
扎恩勒强调,在10亿年前金星的确具有持续性适宜居住的陆地环境,那时金星热带区域非常火热,但在极地区域温度较低且湿润,类似于地球的环境条件,并没有大量的二氧化碳。未来的研究将精确地证实金星曾经是否具有适宜居住性。(悠悠/编译)
咖啡并不提神
据台湾“中广新闻网”报道,英国研究发现,咖啡根本没办法提神,只是心理作用。
东伦敦大学找了88名18岁到47岁,一天要喝2杯以上咖啡的人做实验,把他们分成两组,一组告诉他们喝的是无咖啡因咖啡,实际上他们喝的却是一般咖啡;另一组则相反。
喝完一杯咖啡后让他们接受测试,测验他们的注意力、反应时间和心情等等。结果显示,自以为喝下咖啡因的那一组,注意力和反应都比较好。
研究人员说,从这项实验来看,咖啡本身无法提升注意力,反倒是自以为喝了咖啡的人,心理上有了依靠,注意力就比较集中了。
而且喝咖啡还有危险,美国内华达大学医学院的研究人员在新一期医学期刊《药理学》上报告说,常喝咖啡可能提高女性不孕风险。因为咖啡因会降低输卵管细胞的活动能力,从而影响受精卵进入子宫腔。
正常情况下,卵子和精子结合后,会从输卵管迁移到子宫腔,然后在那儿“安家落户”,慢慢发育成胎儿。在“迁移”过程中,输卵管壁上一种特殊的细胞发挥着重要的助推作用。
研究人员在对实验鼠的研究中发现,咖啡因会减弱这种细胞的活动能力,导致输卵管难以将受精卵送入子宫腔。
参与研究的生理学教授肖恩·沃德说,新发现或许可解释为何那些大量饮用咖啡的女性更难怀孕,这或许能帮助某些受孕困难的女性,也让医生更有效地采取相应措施。
据美国国家地理网站报道,借助于哈勃望远镜14年来拍摄的高解析度照片,一组科学家制作了一段延时影像,呈现了一颗新生恒星壮观的喷射现象,这在历史上还是第一次。照片中的喷流长度10倍于太阳系,喷射速度则超过每小时44万英里(约合每小时70万公里)。
1.年轻恒星形成波浪
一段刚刚公布的恒星弓形激波影像截图,展现了在太空中移动的发光密集气体云。弓形激波是一种物质波由附近一颗新生恒星喷射的强大喷流形成。这种高速喷流被称之为“赫比格-哈罗天体”(以下简称HH),从年轻恒星的极地地区喷出。
恒星喷射视频由一组科学家制作。他们利用美国宇航局/欧洲航天局的哈勃太空望远镜14年来拍摄的高解析度照片,制作延时影像,展现这种神秘的喷射现象。弓形激波是HH 34的一部分。HH 34从猎户座的一颗恒星喷出。在此之前,人们只在静态影像中看到这些短命的喷流。科学家利用电脑模型预测这种喷流的可能活动。
研究小组领导人、美国德克萨斯州莱斯大学的帕特里克-哈蒂根表示:“这是我们第一次通过观看延时影像观察这些喷流如何与周围环境发生相互作用。这种相互作用告诉我们年轻恒星如何影响它们的形成环境。借助于类似这样的视频,我们能够将喷流的观测结果与电脑模拟和实验室实验产生的喷流进行比较,以确定这种相互作用的哪些特征是我们已经了解的,哪些又是我们不了解的。”
2.诡异的移动
1喷流影像截图,明亮的密集气体在太空中穿行。HH 1是一种物质喷流,从猎户座星云的一颗年轻恒星喷出。天文学家并不十分了解新生恒星如何产生这种喷流。当前的理论认为,恒星通常由崩溃的低温氢气云形成。随着恒星的生长,自身引力吸引更多物质直到被一个巨大的旋转气体尘埃盘围绕。
在这些物质中,一些孕育出行星。气体尘埃盘中的一些物质可能逐渐旋向恒星,最后以高速极地喷流的形式逃离。随着盘内物质耗尽,喷流最终消失。这种喷射通常只持续10万年左右。对于恒星的一生来说,这只是一眨眼的功夫。
3.宇宙中的交通拥堵
这幅图片来自于科学家利用哈勃照片制作的影像,HH 47推动明亮的弓形激波在太空中移动。HH 47喷流的长度是太阳系的10倍左右,由船帆座内的一颗年轻恒星产生。在视频中,这种喷流缓慢滑动,但实际上,它们是在高速移动,速度超过每小时44万英里(约合每小时70万公里)。延时影像显示,喷流中的气团以不同的速度移动,就像是高速公路上的车流。快速移动的气团超过速度较慢的气团,加热喷流内的物质,形成新的弓形激波。
4.气团演化
这幅图片来自一段新公布的利用哈勃照片制作的影像。随着HH 34喷流内的弓形激波发生相互作用,一些气团亮度增高,一些则趋于暗淡。这些影像显示喷流中的气团在新生恒星附近形成。具体到HH 34身上,哈蒂根和同事将一个发光的气团的源头追踪到距恒星不到90亿英里(约合145亿公里)的区域。
5.电脑模拟图
电脑动画截图。根据新制作的延时视频,研究小组制作了这个电脑动画,展现一个HH喷流以及在几百年时间里如何演化。研究小组领导人哈蒂根说:“我们的研究发现描绘出一幅喷流图像,进而了解喷流内物质的相互作用以及喷流与周围气体的相互作用。通过与现有模拟进行比较,我们能够进一步了解这种喷流。”研究结果刊登在7月20日的《天体物理学杂志》上。(孝文)
猛犸象
从中科院古脊椎动物与古人类研究所获悉,科学家在西藏喜马拉雅山西部高海拔的札达盆地发现了一个上新世哺乳动物化石组合,其中包含了已知最原始的披毛犀。这些新化石材料证明,冰期动物群的一些成员在第四纪之前已经在青藏高原上演化发展,从而推翻了冰期动物起源于北极圈的假说,证明青藏高原才是它们最初的演化中心。
以中科院古脊椎动物与古人类研究所研究员邓涛和客座研究员王晓鸣为首的中外科学家的这一研究成果发表在2日出版的《科学》杂志上。
据介绍,以猛犸象和披毛犀为代表的冰期动物群长期以来被认为与更新世的全球变冷事件密切相关,这些动物通常表现出对寒冷环境的适应,如体型巨大,身披长毛,并具有能刮雪的身体构造。它们被推断可能起源于高纬度的北极圈地区,但一直没有可信的证据。
邓涛介绍说,披毛犀在晚更新世广泛分布于欧亚大陆北部,此前的化石记录已显示披毛犀起源自亚洲,但其早期的祖先遗存仍然模糊不清。在札达盆地发现的新种西藏披毛犀生存时代为370万年前的上新世中期,是目前已知最早的披毛犀记录。研究发现,随着冰期在280万年前开始显现,西藏披毛犀离开高原地带,经过一些中间阶段,最后来到欧亚大陆北部的低海拔高纬度地区,最后演化为冰期动物之一。
科学家们研究认为,披毛犀并非是唯一一种起源自青藏高原的冰期动物。札达动物群的其他成员以及在青藏高原其他地点发现的哺乳动物化石已经显示,独特的青藏动物群可以追溯到晚中新世时期,如岩羊的祖先也出现在札达盆地,在随后的冰期里扩散到亚洲北部,与披毛犀的演化历史非常相似。
冬季严寒的高海拔青藏高原成为冰期动物群的‘训练基地’,使它们形成对冰期气候的预适应,此后成功地扩展到欧亚大陆北部的干冷草原地带。这证明青藏高原才是冰期动物群最初的演化中心。”邓涛说。
这项研究得到国家自然科学基金委员会、中国科学院和科技部的支持。
十五的月亮十六圆
每逢中秋来临,赏月谈月便成为人们久谈不衰的话题。中秋之夜,明月高悬,最美妙的事莫过于家人团聚或邀上三五好友一起赏月、祭月、品酒、吃月饼,祝福团圆。亦可趁夜色登山,一览当空明月;抑或独上高楼,在城市高处抒发内心情感;或走到在水一方,凭栏眺望,对着月亮诉说心语,追求天人合一的意境……这也是很多人对中秋的期盼,网友们也自发的评选出全国十佳观月地点。
1.阳朔(广西)
位置:广西壮族自治区 阳朔县县城中心
中秋赏月:阳朔有座月亮山,山头上有一个天然的大石拱,两面贯通,远看酷似天上明月高挂,从不同的角度变换观看,此洞形状也不断变化。如果是开着车赏月山,那个石拱的形状会从弯弯的上弦月,逐渐变成半月、圆月,继而又变成下弦月,十分奇妙,所以,在阳朔,白天也可以赏月。
这是一条不很长的街,如果你和其他旅游者一样,那么你会觉得这是一条繁华的商业街;如果你怀着一颗悠然的心,试着走走停停旅行的感觉,才会感觉到这份悠闲。当夕阳向金子一样洒在街道上,那种温暖是心的温暖......
2.后海(北京)
位置:北京市西城区什刹海景区内
中秋赏月:中秋后海赏月,堪称怀旧与情调俱佳,而且一定可以找到你中意的方式度过。最简单、浪漫的,莫过于沿着后海边的石栏漫步,只要体力够好,绕后海一周怎么也要一个小时,特别适合恋爱中的年轻男女。偏重享受的,选择就更多了,酒吧、餐厅,还有更热闹的club,不过每逢节日这些场所必定人满为患,所以如果有特别喜好最好提前订位,尤其是户外临水的座位。
来到老北京,不得不到的地方就是后海,仿佛古代与现在交融,东方与西方交融,一边品尝着各式的咖啡,一边坐在藤椅下吹着夏日凉风,感觉如此的惬意,工作之余能在这里找到一种悠闲与自由自在的感觉。
3.西湖(杭州)
中秋赏月:杭州西湖之美,乃世人皆知。中秋月明之夜,泛舟湖上,尽可领略"烟笼秋水月笼纱"的诗般意境。三潭印月是西湖三岛之一,也是自古以来的赏月胜地。三个石塔,亭亭玉立在波光潋滟的湖面上。每逢月夜,特别是中秋佳节,在塔里点上灯烛,洞口蒙上薄纸,灯光从中透出,宛如一个个小月亮,倒影湖中。待到皓月中天,月光、灯光湖光交相辉映,月影、塔影、云影融成一片"一湖金水欲溶秋"。
西湖很美,不同于北方的大江大河,有一种江南独有的秀气内敛。像江南女子一样:秀气、温柔不失才气。不愧是上有天堂下有苏杭。无论是春夏秋冬,不管是晴雨冷热,她总是婀娜多姿、令人陶醉。 看那一月的残雪、四月的杜鹃、七月的荷花还是十月的金桂,永远是不同的四季美景。
4.日月潭(台湾)
位置:台湾南投县
中秋赏月:台湾日月潭的地势得天独厚,四周群山环抱,重峦迭嶂,潭水碧波晶莹,湖面辽阔,群峰倒映湖中,优美如画。每当夕阳西下,新月东升之际,日光月影相映成趣,更是优雅宁静,极富诗情画意。在中秋夜半,明月如镜高悬天空,映入潭内形成日月双影,天光月影,尽收潭底,清晰如画,其美无与伦比。
台湾日月潭风景秀丽,山水让我们感到非常的舒服和自然。闭上眼睛,感觉真的就像活在世外桃源之中一样,完全是大自然赋予的养眼好去处。游览日月潭的重头戏是乘坐快艇游湖,码头停泊的快艇很漂亮,有的装饰成很女性的粉色,有的设计成维尼熊主题,还有很像豪华游艇的。
5.阳澄湖(昆山)
位置:江苏省昆山市阳澄湖旅游度假区湖滨中路
中秋赏月:仲秋小黄金周,远离闹市和喧闹的景点,去阳澄湖赏月吃蟹吧!这里没有令人震撼的天地大美,却有着适合忙碌都市人的闲情雅致,边赏湖水之美,边品名副其实的阳澄湖大闸蟹,不亦快哉!
阳澄湖不仅有无法用一两句就能描述的大闸蟹,还有大面积生态葡萄园,生态休闲场所,环境非常适合居住,交通也非常便利。9-11月是吃蟹的好时候,肥美的阳澄湖大闸蟹更是美味!
6.乌镇(侗乡)
位置:浙江省桐乡市乌镇
中秋赏月:我国在古代就有"秋暮夕月"的习俗。夕月,即祭拜月神。乌镇依然坚守着传统,沿袭着这一千年民俗。入夜的月华,如流泻的天水,奔腾着涌向月下那一群和乐相聚的亲友,又是一年中秋,又是一个团圆佳期。于小桥流水里坐拥乌镇明月,于千年大运河边亲身感受地道的祭月民俗,于临水平台和亲友共赏明月同吃团圆桌宴。今年中秋,在乌镇,领略诗意的江南中秋民俗,享受轻慢柔软的团圆时光。
来到这里,逃离城市的喧嚣,坐在摇鲁上,每一处都是一幅优美的画,心与自然的融合,很想就在这里生活,让一切都可以慢下来。小桥流水人家,古老的理发铺,现代的酒吧、大锅、染布……傍晚时分,看灯火阑珊;清晨时分,走在石板路上。
7.黄山(安徽)
位置:安徽省黄山市黄山区黄山风景区
中秋赏月:黄山之美是一种多彩而又清纯的美。在南国还是初秋时节的中秋佳节,黄山却已层林尽染。漫山的红叶,将名传天下的黄山迎客松映衬得愈发苍翠。入夜,盈盈明月轻轻爬上树梢,爬上了山,山雾如轻纱将其笼罩,更显得朦胧皎洁。黄山的月如此纯净,黄山的夜如此静谧,这个时候,无论是在山路上漫步,或是在山上品酒赏月,都将不由自主沉醉于这片银色的世界之中。
8月的黄山带点凉,天气算是很不错的,出太阳的时候,远景近景都像一幅又一幅的山水画,有雾的时候,就如人间仙境,奇松怪石,从不同角度看同一景,有着不同的感觉。
8.千岛湖(淳安)
位置:浙江省淳安县千岛湖镇
中秋赏月:千岛湖中大小岛屿形态各异,群岛分布有疏有密,罗列有致。这里的岛屿犹如碧玉翡翠,在太阳的照耀下,光芒四射,耀眼无比。千岛湖所在的淳安县建县已经1800年,历史悠久,人文璀璨,素以"锦山秀水,文献名邦"著称。
千岛湖的水还是很清澈的,小岛也很多,大多其实还只是个小土堆而已。其中黄山尖上可以登高远眺,遥望群岛,俯瞰天下为"公"的岛字。还是很不错的景观。
9.中央电视塔(北京)
位置:北京市西三环中路11号
中秋赏月:中央电视塔的露天瞭望平台是世界高塔中最大的,可以360度俯瞰北京城。并且有20倍可自动调节的望远镜免费提供给游人观看。紧靠平台围墙摆着一排白色的矮凳,这也是中央电视塔的人性化服务之一。这排矮凳是专门为孩子们设置的,可以让他们踩在上面,俯瞰风景。
天气晴天时登上中央电视塔,俯瞰一下北京城,感觉真的很棒! 还有陈列厅可以了解到许多电视塔和电视节目的知识 221米更有旋转餐厅可以用餐哦~非常特别~夜景更好!
10.象山公园(桂林)
位置:广西壮族自治区桂林市象山区民主路
中秋赏月:在广西桂林象山。象鼻和象身中间有一水月洞,江水从洞中横贯而过。中秋之夜,乘小舟作江上游,驶入水月洞,便见"水底有明月,水上明月浮;水流月不去,月去不还流"的绝妙景观。
说到桂林一定会想到象鼻山。这回去桂林,专程去看了。非常独特的自然风貌,整座上不算高,爬上去转一圈花不了少时间。在山顶可以鸟瞰整个桂林市,非常美。千万记得在象山的侧面照张照片留念啊!