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专家首次模拟类银河星系 分辨率极高足以假乱真
模拟银河系
模拟银河系
据美国物理学家组织网8月29日报道，美国加利福尼亚大学和瑞士苏黎世理论物理研究院科学家首次通过计算机模型，模拟了6000多万个暗物质和气体粒子间的相互作用，经过超级计算机9个月的漫长运算，仿照银河系生成了相同形状的旋臂星系结构。该模型解决了当前主要宇宙模型中长期存在的问题，成为该领域迄今分辨率最高的模型。
模拟星系名为“厄里斯”（Eris），中心由明亮的古老恒星和类似银河系核心结构的其他物质组成，围绕核心的巨大旋臂构成了平面星系盘。它的外部轮廓、核球与星盘比例、星系中的主要星体等关键特征，都是科学家通过对银河类星系观测而得。
模拟结果支持了主流认可的“冷暗物质”理论。“冷暗物质”是一类运动缓慢且无法被“看到”的物质，宇宙中的星系演化是万有引力和暗物质之间相互作用的结果。大爆炸之后，最初的物质存在微小的密度不均匀，它们之间通过万有引力作用形成了最初的暗物质团，这些暗物质团吞并了较小的原始物质后变得越来越大。宇宙中不到20%的普通物质形成了恒星和行星，它们落入大团暗物质产生的“重力井”中，就形成了中心含有一个暗物质光环的星系。
研究小组首先从低分辨率开始，模拟最初的暗物质演化成一个类银河星系的控制中心，然后放大中心光环区，引入气体粒子并大幅度提高分辨率，再追踪粒子间的相互作用的演化。他们使用具有超高分辨率的美国国家航空航天局（NASA）昴宿星团超级计算机，仅数据处理就花了140万个小时。在“厄里斯”星系中，设置的临界密度让一些高密度区域更容易形成恒星，从而更接近真实星系的情况。
过去20年来，科学家一直想用计算机再现这一过程，却无法生成像银河系那样的星系。论文合著者、加州大学圣克鲁兹分校天文与天体物理学教授皮耶罗-马多说：“真实的星系是由恒星聚集而成，要模拟这一过程非常困难。我们第一次用计算机模拟了高密度气体云团，这些云团是恒星的出生地，最终形成了类似银河系的旋臂星系。模型还推测了冷暗物质的情况，为星系形成提供了基本框架。”
马多还指出，在那些高密度区域，当恒星爆发成超新星时，能量会进入星际间物质，将大量气体吹出星系。“超新星爆发在星系内造成了气体外流，否则它会形成更多恒星和一个更大的核球。恒星聚集和超新星能量喷发造成了模拟差异。”(常丽君)
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科学家推测火星早期存在海洋 各种疑问迎刃而解
科学家认为，火星史的早期阶段，这颗红色行星的北部低地可能覆盖着四周冰川环绕的海洋北京时间8月31日消息，科学家认为，火星史的早期阶段，这颗红色行星的北部低地可能覆盖着四周冰川环绕的海洋。据一项研究说，这里的海岸线可能类似于格陵兰或挪威的海岸线。
科学家认为，海洋的存在有助于解释这一地区为什么没有矿物质页硅酸盐。而且它还说明了这个海洋盆地周围为什么会出现像是由大型冰川引起的特殊地形特征。这些包括冰川输送的沉积物——冰碛和“侵蚀”地形。电脑模拟显示，40亿年前火星上的中纬度地区和更加寒冷的极区之间存在巨大的温差。因此，位于北部低地的海洋几乎都会冻结成冰。海洋周围的冰墙能够避免页硅酸盐沉积物被从赤道丘陵地带输送到这里。这种矿物质与液态水有关。由于火星北部低地不存在这种物质，科学家此前一直怀疑那里存在海洋的推测是错误的。
研究负责人、加利福尼亚州美国宇航局阿姆斯研究中心的艾伯托-法瑞博士说：“我们断定，由于缺少像地球上的赤道-极地洋流，早期阶段的火星无法把热量从赤道传输到极地，这导致两个半球的气温均产生巨大差异，中纬度和赤道地区的温度更高，而极区则是终年冰封。因此，如果早期阶段的火星北部地区确实存在海洋，它的温度一定会很低。围绕在北部海洋周围的冰川将会阻止水流把页硅酸盐丰富的矿物质从丘陵地带输送到北部低地。”该研究成果发表在《自然―地球科学》杂志上。(秋凌)
手提箱核电站小巧方便 为月球火星定居做好准备
手提核电站
据国外媒体报道，人类将在不久的将来重返月球，并且登上火星。飞往月球或者火星在宇航技术上或许并不是太大的问题，科学家认为人类要在其他行星或者月球上建立基地或者定居，关键的问题是电力。目前，由美国能源部下属的爱达荷国家实验室的科学家设计了一个手提箱大小的核电站，产生的功率可供给八个标准住宅的正常使用。由于其具有“可携带”的优越性以及耐久性，该小型核电站不仅可以在地球上使用，也可以在月球或者火星任务上使用，总之，只要美国宇航局需要的地方，该手提式核电站就能派上用场。
据研发该小型便携式核电站的首席研究员詹姆斯沃纳（James Werner）介绍：这个新型手提箱核电站使用的原理与大多数的核电站类似，也是通过裂变反应产生能量，而现今大多数的核电站功率都在数百或者数千兆瓦，这种便携式的核电站仅有40千瓦的功率。虽然它功率小，但是这个尺寸在太空中却会发挥极大的作用。
例如，在未来的行星登陆计划中，可以携带这种手提式核电站进行供电，虽然功率不是非常大，但却是恰到好处，可以灵活使用。再者，如果人类计划登上小行星，可以将这个小型核电站放置在小型陨石坑或者洞穴中，一来可以保证留下的科学仪器正常工作，二来可借助洞穴等的天然外星环境对核电站进行保护。虽然其比标准的核电站设施小得非常多，但是在宇航任务中，有这么一个手提箱核电站是必不可少的。美国宇航局目前已经为这个便携式核电站设想好了几个潜在的应用领域。其可以作为氧气或者氢气发生器的电力源，也可以作为一种充电设备，用来给未来的有人/无人月球车或者火星车充电。
负责研发便携式核电站的研究小组，计划在明年制造出一个示范样机，并进行各种测试。目前，宇航员在太空之行任务，都是使用太阳能电池板产生的能量，将光能转化为电能，为各种设备供电。但是，太阳能在太空中并不一定是稳定可靠的能源补给，如果在轨道上的探测器，运行到行星背朝太阳的一面，就无法继续吸收太阳能了，这时候就是使用储备起来的电力。然而，如果在行星表面登陆，遇到尘暴等现象，沙尘会覆盖太阳能电池板，这样效能就会下降。所以，便携式的核电站就具有极为广阔的应用前景，可以保证可靠且持续的电力供应。
虽然美国国家航空航天局以及结束了航天飞机的计划，但是沃纳研究员并不担心这个项目受到影响，该手提箱式的核电站也可以用于其他的运载火箭所执行的任务。而沃纳本人也对此项目感到乐观，他认为一旦该手提箱式核电站被制造出来，美国宇航局将会允许其被发射到太空（国际空间站），测试在太空环境下的情况，而且在将来有一天会将这个装置应用到实际太空飞行任务中，这对每一个宇航员而言，应该是个不错的消息且是个值得纪念的一天。（Everett/编译）
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美科学家发明纳米温度计 推出疾病治疗全新理念
据美国每日科学网8月29日(北京时间)报道，美国科学家日前开发出了一种能测量人体单个细胞温度的纳米温度计，并首次证实细胞内部温度并不像整个机体那样遵循平均37℃的标准，不同细胞个体在温度上往往存在显著差异。对这一差异的研究将有助于开发出预防和治疗疾病的新方法。
该研究由普林斯顿大学的杨浩(音译)和加州大学伯克利分校的林利维(音译)负责。他们在美国化学学会(ACS)第242次全国会议上公布了这一成果。
杨浩说，从化学角度对细胞进行研究，温度是一个重要指标，因为不同的化学反应都有可能使其发生变化。但今天，在海量的科学数据和文献中与此相关的研究却少之又少，因此，要想了解更多细胞内部的奇妙世界，就必须弄清楚细胞的温度及其变化规律。
为了测量比针尖还小的细胞的温度，研究人员使用了一种特制的纳米温度计。该温度计用镉和硒的量子点制成，小到足以进入单个细胞。当温度变化时，这些量子点就会发射出不同颜色的光，通过专门的仪器对这些光进行“解码”就能发现细胞的温度变化。
研究人员发现，在细胞内部不断进行着各种各样的生化反应，这些反应都会产生热量。但有些细胞要比其他细胞更活跃，因此释放出来的热量也更多。杨浩的团队还通过刺激细胞的方式，提高细胞的生化活性，以观察其对温度的影响。
杨浩解释说，这些温度变化可能与身体的健康状况相关。细胞内部温度的变化可能会改变DNA的工作方式或蛋白质分子的运行机制。如果温度上升到足够高时，一些蛋白质可能会发生改变并停止生产。
杨浩说：“长期以来，不少科学家都怀疑人体内的细胞具有各自不同的温度。但通过实验对该推测进行证实，这还是第一次。这让我们产生了一个新的设想——或许温度变化是一种人们所不知道的、细胞间相互沟通的新方式。”
研究人员称，目前他们正在试图通过进一步的实验找出这种温度变化的调节机制，该研究有望在未来开发出预防和治疗疾病的新方法。
测量温度是科研和工业生产等领域的基础工作之一。随着晶体管等在内的很多器件尺寸越来越小，在微观环境中测量温度的要求也越来越高。早在几年前，日本研究人员就开发出一种当时世界上最小的碳纳米温度计，这种温度计直径不到头发的1/500，能精确到0.25℃，可用于电子线路检测、毛细血管温度测定等诸多方面。而文中所述的纳米温度计更是小到足以进入单个细胞！这一成果无疑为满足越来越高的温度测量要求提供了新手段。
国际空间站物资补给不足 宇航员或被迫提前撤离
据美联社8月29日报道，上周，向国际空间站运送补给的俄罗斯“进步”号飞船发射失败后，国际空间站内的宇航员可能将空前地暂时撤离那里。
目前，国际空间站上的物资还可维持6名宇航员5个月的生活，在官方给出俄罗斯运载火箭故障的确切原因之前，将不会再向国际空间站运送其他宇航员，目前在空间站内的宇航员将在11月中旬撤离。假如未来几个月内，国际空间站得不到补给，航天员将被迫节衣缩食，甚至不排除全部撤回地面的可能性。
上个月，美国“阿特兰蒂斯”号航天飞机完成了航天飞机项目第135次也是最后一次飞行，并于7月21日返回地球，为美国30年的航天飞机项目划上句号，没想到一个月之后，国际空间站又遇到如此困局。
美国宇航局空间站项目主管迈克·苏弗里迪尼（Mike Suffredini）称：“我们有很多选择余地，会首先考虑宇航员的安全，正如我们以前做的那样。”
撤离国际空间站，即使只是暂时撤离，也只是最后走投无路时的无奈之举，由六个国际太空机构合作联合推进的国际空间站项目已经运行了数十年时间。自从2000年以来，国际空间站内一直有宇航员居住生活，现在的目标是，将这样的做法延续到2020年。
气象局专家详细分析 中国未来极端气候趋强趋多
北京的强降雨
百年大雨、极度干旱……极端天气为什么频频发生，我国未来气候趋势究竟如何？8月29日下午，在中国科协举办的第七期“科学家与媒体面对面”活动现场，中国气象局国家气候中心首席专家徐影研究员称，21世纪我国极端气候可能更频繁，极端气候事件趋强趋多。
徐影表示，在未来温室气体持续升高，气温也升高的情况下，全球气候包括高温、热浪、强降水事件发生的频率会持续上升，台风、飓风的风速会更大，千年一遇的洪水发生频率可能变为百年一遇，百年一遇洪水发生频率可能变为50年一遇。
就我国而言，近百年，与全球相比，我国平均气温升高了1.1度，比全球平均温度略高。徐影称，根据观测数据分析，21世纪我国极端气候可能会更频繁，台风、强对流天气可能增加，北方的降水增幅将可能大于南方。
徐影分析，气候变化的负面影响大于正面：首先是粮食安全，未来农业生产的自然风险和不稳定性将明显加大，粮食生产成本和投资将进一步增加，大范围严重饥荒出现的可能性增大；其次是水资源安全，靠冰雪融化形成的河流径流量增大，春季最大流量发生时间提前，水资源时空分布失衡的情况更加突出；第三是地区安全，未来受气候变化影响严重的地区可能导致部分绿洲消失、城市消亡、地区不宜居住，从而激化因资源枯竭而产生的地区冲突；此外，冰川显著退缩，重大工程安全运行的风险加大，沿海经济发达地区受到海平面上升威胁，生物多样性遭到破坏，人类健康、人居、工业、旅游等都会受影响。
死亡可能性提高22% 每日一蛋误区当引起重视
吃蛋多多益善？
科学网(kexue.com)讯 在日常生活中，鸡蛋是最普通不过的营养食品，常认为它有健脑益智、保护肝脏、防治动脉硬化、预防癌症、延缓衰老等作用。通常人们会认为吃鸡蛋比不吃鸡蛋好，多吃鸡蛋更补身体。但这个逻辑真的成立吗?
日本科学家进行的一项长达14年的研究发现，与同龄人相比，每天吃1个或以上数量鸡蛋的妇女，与每周只吃一个或两个鸡蛋的妇女相比，死亡率要高一些。日本学者选择了9300名男女作为研究对象，这些人都曾经在1980年接受过一次生活方式的问卷调查，内容包括他们经常食用哪些不同的食物。
跟踪调查发现，每天吃一个鸡蛋的妇女，死亡率比每周才吃上一两个鸡蛋的妇女要高出22%(年龄、吸烟习惯和体重等因素不计)，每天吃两个甚至以上数量鸡蛋的妇女死亡率更高，不过这部分妇女的数量不多。
吃鸡蛋数量最多的妇女，因患上心脏病和中风而死亡的概率也要高一些，尽管从统计角度看，两者之间的联系并不十分紧密。学者们认为，这也可能和妇女很少死于这两种疾病有关。 营养学专家认为，鸡蛋以沸水煮5-7分钟为宜。油煎鸡蛋过老，边缘会被烤焦，鸡蛋清所含的高分子蛋白质会变成低分子氨基酸，这种氨基酸在高温下常可形成有毒的化学物质。
据科学网(kexue.com)了解，鸡蛋是高蛋白食品，如果食用过多，可导致代谢产物增多，同时也增加肾脏的负担，有调查表明：在一些城市职工中，有些从事脑力劳动或轻体力劳动的青年人，为增加营养，一天要吃5～6个鸡蛋;有的中、小学生每天早餐吃3个鸡蛋，午、晚餐也吃1～2个。在一些农村里，产妇每天要吃10～15个，月子里竟吃300～450个。他们认为：“鸡蛋有营养，多吃补身体。”其实不然，吃得太多，反而会给身体带来一些不良影响。以产妇为例，一个鸡蛋约含胆固醇250毫克，10个鸡蛋约含2500毫克胆固醇。这个量，是正常摄入量的近10倍。加之，鸡蛋中富含的脂肪属饱和脂肪酸，摄入过多，必然会使血清胆固醇急剧上升，并能促使动脉粥样硬化和心脑血管病的发生。(科学网kexue.com 重林)
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长生不老不久或将成现实 美俄争相研制神奇药物
饮食搭配很重要
科学网(kexue.com)讯 相信许多人都盼望着长身不老，可目前生老病死谁都无法避免。皮肤是人类衰老的一个重要标准。不过或许在不久的将来，这样的神话真的会出现。近日，哈佛医学院的科学家就公布了他们发明的一种能使人“返老还童”的神奇药剂，“长生不老”或许在未来的某天不再是梦。
哈佛医学院的科学家在一种名为黄芪的中草药中发现了一种珍贵的混合物，在将该混合物进行提炼后就得到了名为“TA-65”的神奇营养补充剂。之所以称它神奇，是因为它可以激活一种名为“瑞粒酶”的酶，而这种酶能够对染色体终端起到一定的保护作用，因此也就会间接保护细胞。在去年，该研究小组曾在老鼠身上进行了“TA-65”的一次试验，通过在老鼠体内注射“TA-65”后发现，老鼠的染色体终端不仅延长了，而且免疫系统也有了恢复，甚至连骨骼的密度都提高了。这就意味着若人类注射了这种“TA-65”营养补充剂，就会延长染色体终端，重新“复活”细胞的功能和特征，皮肤可以从松弛褶皱，自然恢复到年轻时的紧致美丽。
“TA-65”为人类带来的不仅是美丽，更是健康。据一份来自加利福尼亚大学的研究报告表示，人类老化的速度与平时的生活方式和遗传基因有着很大关系，那些有着稍短染色体终端的人们患得心脏病的风险是带有长染色特终端人群的三倍。而“TA-65”的存在将会让人类的每颗细胞都活跃起来。
其实不光是在美国，最近俄罗斯莫斯科国立大学的科学家用40年的时间研制出一种抗氧化剂，能够有效抑制氧对人体的有害影响。人体中的氧有99%的可能变成无害的水，还有1%的可能变成超氧化物并转化为有毒物质。抗氧化剂会阻止氧向有害物转化，从而降低年龄增长对人体细胞产生的影响，达到延缓衰老的目的。
科学家称，这种抗氧化剂不仅可以极大地延长人的寿命，还能使人一直保持年轻、健康的状态。目前这种“长生不老药”已经在实验室中取得成功，使小鼠的寿命延长了若干年。研究人员准备下一步对“长生不老药”进行人体实验，并在2012年前将其投入市场，届时人们只需服用一粒药丸，就能够消除年龄带来的诸多健康问题。
不过科学家们还是表示，与其说药物治疗，那还不如食物还得方便而且可靠。那就得在30岁左右的时候开始在饮食习惯上有所调整——避免食用谷物和乳制品，多吃蔬菜、水果、海鲜及坚果类食品。这种饮食习惯类似石器时代人类祖先们的生活方式，如果在30岁之后坚持得很好，甚至可以帮人类更早地进入停止衰老的“无恙阶段”。
(科学网kexue.com 瑞恩)
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不治之症终有解决之道 饿死癌细胞限其能量来源
癌细胞可被饿死
科学网(kexue.com)讯 癌症可以说是人类最害怕的疾病，可以说是谈癌色变。可是它就真的没有解决方法了吗？英国科学家终于找到了杀死它们的新方法。
英国研究人员日前发表报告说，他们找到了一种能够限制癌细胞能量来源的方法，可以通过这种方式“饿死”癌细胞，帮助治疗癌症。
英国帝国理工学院的研究人员表示，癌细胞通常是靠分解葡萄糖从而得到能量，如果人类体内的葡萄糖含量不足，它们则转向别的能量来源，研究人员发现一种名为NF－kB的蛋白质控制着能量来源的转换，如果我们可以抑制这种蛋白质的功能，癌细胞就不能按需转换能量供应方式，会进入能量供应不足的状态甚至“饿死”。研究人员在实验室中用肠癌细胞进行了实验，结果显示可以通过这种限制能量供应的方式来杀死癌细胞。此外，如果在抑制蛋白质NF－kB的功能的同时，使用一种已有的糖尿病药物二甲双胍，则“饿死”癌细胞的效率会大大提高。
领导研究的吉多-弗兰佐索教授说，这是首次揭示蛋白质NF－kB具有调节细胞能量来源的功能，以前虽然也知道它在癌症中发挥着某种作用，但具体机理不是很清楚，因此与之相关的癌症治疗方式效果也不太理想。本次研究还发现可以将它和二甲双胍联合使用，有望在此基础上研发出更有效的癌症治疗方式。
此前研究人员还发现一种存在于细胞和血液中、被称为“微型核糖核酸（miR22）”的物质，可以使乳腺癌和宫颈癌的癌细胞衰老，从而具有抑制癌细胞增殖和转移的功能。看来解决癌症已经为时不远了。
(科学网kexue.com 瑞恩)
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神秘实验规模仅次宇宙爆炸 解种子黑洞诞生之谜
神秘大爆炸解不解之谜
据国外媒体报道，德国马克斯普朗克天体物理研究所的天文学家佩德罗蒙特罗（Pedro Montero）根据理论发现，在早期宇宙中存在着一种巨型气体云，该类气体云可通过一种神秘的机制推动一次超大规模的大爆炸，其规模仅次于宇宙诞生时的创世大爆炸。而科学家之所以这些巨型气体云如此地感兴趣，是因为在早期宇宙中发了超大质量黑洞，这些黑洞可成长到具有数百万倍或者数十亿倍的太阳质量，这一点已经被天文学家证实。但是，没有人知道这些黑洞为什么会增长得如此之大，以及如此之快。
天文学家此前推测，这些超大质量的黑洞是源于许多微小黑洞的吞并而成长起来的，而微小黑洞的质量仅仅是与恒星级别相当，而事实上，早期宇宙中演化出物质，而后出现星系的时间点上根本不允许出现这些庞然大物，也就是说，从宇宙演化的时间导轨上看，这个时期没有足够的的时间聚集超大质量黑洞。所以，这些超大质量黑洞的出现方式可能是通过另一种途径出现。
目前，天文学家针对这个未解之谜提出了另一种理论：在早期宇宙中存在着“种子”黑洞，而这些“种子”黑洞的由来是：巨型气体云在其所产生的强大引力作用发生坍缩，形成了“种子”黑洞，接着这些“种子”黑洞会在这个基础上变得越来越大，最后形成了超大质量的黑洞。
位于德国巴伐利亚州慕尼黑北部加兴城的马克斯普朗克天体物理研究所的天文学家佩德罗蒙特罗（Pedro Montero）和他的同事正在研究如何计算这些巨型气体云，其质量可高达数百万个太阳，并且有可能根据上述理论演变成“种子”黑洞。此外，他们还发现，巨型气体云的演变方式不仅仅是坍缩成黑洞，而且还能存在着一种引发强烈爆炸的机制。由于早期宇宙中存在的巨型气体云有着极为庞大的质量，它们在这个级别的质量下会变得越来越密集，其程度足以引发核反应。产生的爆炸威力为气体云提供了一个向外的压力，可在一定程度上抵消引力过于强大而引发的自身坍缩。
而接下来会发生什么，就要取决于该巨型气体云中所具有的化学成分。比如，重元素，氧和氢，这些元素在垂死的恒星上可推动核反应的速率。根据天文学家计算，如果一个巨型气体云中所含有的重元素至少是太阳比例的10%以上，那其就能引发足够的核反应爆炸并压倒由引力坍缩而产生的向内拉的力量。其爆炸所产生的能量相当于今天所观测到的任何超新星电磁能量释放的100倍以上。
据科罗拉多大学的天文学家米奇伯格尔曼（Mitch Begelman）介绍：我们可以通过未来的观测来验证这些理论是否是对的，如果该理论成立，这类能媲美宇宙级的大爆炸足以产生转瞬即逝的辉光。在今后的天文观测中，我们的观测能量足以监测到这些事件的痕迹。而根据这个理论，如果巨型气体云中的重元素的含量较少，不足以提供整个气体云向外的压力，这时候自身巨大质量所产生的引力就会处于主导地位，最终整个巨型气体云就会坍缩成一个“种子”黑洞。但是，由于巨型气体云中具有极端的高压和温度，巨大的爆炸也会释放出更多的能量，这将使得高能光子变成电子对和他们各自所对应的反物质。
而如果产生对应的反物质，就会发生湮灭，释放的电磁能量是目前所观测到的最强超新星爆发的一万倍以上，并以中微子的形式存在。这些粒子很少与普通的物质发生相互作用，且是看不见的，但是能释放出超强的能量。而该项研究的发展方向，天文学家认为如果它们以不同的速率进行旋转，在将来还会提出不同的巨型气体云模型。（Everett/编译）
