美国科学家使用石墨烯研制出了一款调制器,科学家表示,其能大幅提高数据包的传输速度,实现超快数据通讯。
加州大学伯克利分校教授、美国国家科学基金会纳米尺度科学和工程中心主任张翔(音译)领导的科研团队将石墨烯铺展在一个硅波导管的顶部,建造出了这款能打开或关闭光的光调制器(调制器是控制数据传输速度的关键),其调制速度目前为1吉赫(千兆赫),但从理论上来讲,未来单个光调制器的调制速度可达500吉赫。
科学家们发现,施加不同电压,石墨烯中电子的能量(费米能级)会改变,而石墨烯是否吸收光线也会决定其费米能级。当施加充足的负电压时,电子被吸出石墨烯并不再能吸收光子,因此,当光子通过石墨烯时,石墨烯完全透明,光被“打开”。当施加某种正电压时,石墨烯也是透明的,但电子紧密地包裹在一起,使它们无法吸收光子,从而有效地“关闭”光线。科学家在石墨烯上找到了一个最有效的位置来施加足够的电压,以此让该石墨烯调制器拥有了打开或关闭光线的能力。
张翔表示,与基于电学的组件相比,基于光学的组件有多种优势,包括能携带更密集的数据包更快地传输。新调制器是全球最小的光调制器,仅为25平方微米,比一般为几平方毫米的普通商用调制器小很多,其能在现有最快速度10多倍的速度下操作,新技术有望显著提升超快光通讯和光计算的能力,未来,使用该石墨烯调制器,消费者只需几秒,就能将整部三维高清电影“搬”到智能手机上。
即使体形如此“纤细”,但石墨烯的频宽容量很大,石墨烯能吸收的光涵盖数千纳米,从紫外线到红外线都可。科学家指出,这使石墨烯调制器能比现有最顶级调制器(其操作带宽为10纳米)携带的数据更多。且用来制作调制器的石墨烯非常少,一支铅笔中的石墨提供的石墨烯足以制造出10亿个光调制器。
张翔表示,新石墨烯调制器不仅可用于消费电子产品上,还可用于任何受限于数据传输速度的领域,包括生物信息学以及天气预报等,未来也会广泛应用于工业领域。该试验的参与者、伯克利分校超快纳米光学小组的负责人王峰(音译)表示,新调制器也可用于调制其他频率范围的光线,比如中波红外线(广泛适用于分子传感等方面)等。(刘霞)
科考队捕获的大白鲨“阿帕奇”。(National Geographic Channel )
2009年秋季,科考队在墨西哥瓜达鲁普岛沿海捕获了迄今为止体型最大的大白鲨。这头雄性大白鲨长17.9英尺(约合5.5米),打破了此前的纪录。此前的纪录保持者为一头名为“基梅尔”的雌性大白鲨,身长16.8英尺(约合5.1米)。两个纪录均是非官方纪录,未得到正式组织的承认。
新捕获的大白鲨被称之为“阿帕奇”,以国家地理频道节目《鲨鱼冒险家》中船长布莱特·麦克布莱德的宠物狗的名字命名。《鲨鱼冒险家》围绕科学家捕捉和放生大白鲨的工作展开,用以确定这种神秘大型动物的繁殖地和出生地。这个科考小组由海洋保护科学学院院长和常务董事迈克尔·多迈耶领导。
科考队领队克里斯·费舍尔表示,“阿帕奇”重达2吨,被抓住时一直试图挣脱没有倒钩的鱼钩。费舍尔说:“与‘阿帕奇’之间的较量不同于我们此前的任何经历。”拖上船后,研究人员为“阿帕奇”安装卫星追踪标签,提取血液样本,而后将其放生,看着它快速游向远方。他说:“它全身上下都是伤疤和记号,一定是个喜欢惹是生非的家伙。巨大的体型给人留下深刻印象,站在它面前,你会觉得自己很渺小。”
费舍尔指出,在大型海洋鱼类家族,雌性的体型往往超过雄性,因为它们要生育和照料下一代。其他专家表示“阿帕奇”的体型在大白鲨中闻所未闻。蒙特里湾水族馆大白鲨研究计划负责人约翰·奥苏利凡说:“这是一头体型巨大的大白鲨,但我怀疑还有体型更大的大白鲨生活在野外。”
大白鲨专家、阿拉斯加渔猎部门渔业研究生物学家肯尼斯·古尔德曼指出:“我此前从未见过体型如此巨大的大白鲨。这是他们安装卫星追踪标签的另一头成年雄性大白鲨。”巨大的体型对科学家来说意义不大,“阿帕奇”的真正价值在于能够帮助揭开大白鲨习性的一系列谜团。
费舍尔表示,他的他的团队正在监视“阿帕奇”的动向。最近的研究显示,太平洋大白鲨在海岸附近聚集,包括瓜达鲁普岛,而后前往海洋中部觅食。觅食之后,它们经常返回同一集合地点。这仍是一项假设性理论,如果“阿帕奇”离开瓜达鲁普岛,前往海洋中部地区觅食,而后来到另一个集合地,这一理论便失去意义。费舍尔称,科学家可以通过卫星追踪标签了解大白鲨的迁徙以及在哪里聚集,这些发现有助于环保人士保护这一物种。大白鲨被国际自然保护联盟列为易受影响物种。(秋凌)
2003年,西班牙阿斯图里亚斯,工作人员用担架搬运一具雌性巨型鱿鱼尸体。(图片来源:Fernando Camino, Cover/Getty Images)
在大约10年前于西班牙沿岸发现巨型鱿鱼尸体时,科学家便怀疑来自船只的强大声脉冲将这种动物推向死亡。现在,他们发现了相关证据,证明这一推测。根据一项新研究,人类活动产生的低频声波不仅影响鲸鱼和其他海洋哺乳动物,同时也会影响鱿鱼以及其他头足类动物。长久以来,科学家便认为包括鲸鱼在内的海洋哺乳动物容易遭受声脉冲影响。
揭开巨鱿死亡之谜?
研究领导人、巴塞罗纳加泰罗尼亚理工大学海洋声学家米切尔·安德烈表示,研究发现显示海洋中的噪音污染对海洋动物的影响程度超过此前预计。他在一份声明中说:“我们知道海洋中的噪音污染会严重影响海豚和鲸鱼,它们利用天然声纳进行导航和捕猎。这项研究第一次发现噪音污染也让无脊椎动物深受其害。无脊椎动物是一个规模更大的海洋动物种群,此前并未发现它们的生存也与声音关系密切。”
21世纪初,人们在西班牙阿斯图里亚斯沿海发现巨型鱿鱼尸体。一些案例中,巨型鱿鱼尸体在当地船只使用气枪产生低频声脉冲后不久出现,另有一些案例则涉及石油和天然气钻探作业。在对巨型鱿鱼尸体进行研究时,科学家发现它们的身体遭受严重损伤,套膜变成浆状,触须青肿,平衡器也遭到损害。这些充满液体的器官位于鱿鱼眼后,帮助它们在水中保持平衡和位置。
海洋生物学家安格尔·古拉当时认为,勘探船产生的声音污染对头足类动物以及其他海洋动物的生存造成不利影响,但这一推测并未得到证实。这位西班牙海洋研究所的生物学家表示:“借助于这项研究,我们找到了证据,低频声波能够给头足类动物造成损伤。”古拉并没有参与此项新研究,研究论文将刊登在《生态学与环境疆域》杂志上。
损伤随时间加剧
研究过程中,研究小组对87只头足类动物暴露在低频声波环境下受到的影响进行了分析。这87只头足类动物属于4个种群,分别是2种鱿鱼、1种章鱼和1种乌贼。2小时内,这些头足类动物一直暴露在声音强度157至175分贝的噪音环境下,噪音频率在50至400赫兹之间。安德烈在接受“国家地理新闻”采访时表示,这种强度和频率范围在很多人类海上活动产生的噪音中较为普遍,例如军方声纳测试或者测量海床下方物质特性的石油和天然气勘探。
结束噪音暴露之后,科学家屠宰了这些动物,有些立即屠宰,有些则在96小时之后。噪音暴露后立即屠宰的动物出现平衡器损伤迹象。平衡器细胞的微小毛发状结构消失,让这些动物变成跛子。头足类动物在水中游动时,微小毛发状结构会发生弯曲,帮助它们保持平衡。96小时后屠宰的动物遭受的损伤更为严重,平衡器出现明显大洞。
安德烈表示:“这是陆地哺乳动物和鸟类在急性噪音暴露后发生的典型过程。外部受损后又出现严重声损伤,随着时间的推移,损伤日益加重。”在生命的最后时刻,受测的头足类动物只微微移动身体,它们不再游动、进食或者交配。
第二组受测的头足类动物共有大约100只,它们并未暴露在声脉冲环境下,身体保持健康状态,行为正常。分开前,两组头足类动物被放入同样的玻璃缸,所有动物在测试前均行为正常,这也就排除了圈养或人工喂养导致受测头足类动物出现机体损伤的可能性。
仍需进行更多研究
海洋研究所的古拉表示,虽然实验中的头足类动物体积远远小于巨型鱿鱼,但实验发现能够解释巨型鱿鱼遭受的损伤。受测动物是巨型鱿鱼的理想“替身”,他没有理由怀疑研究发现不适用于巨型鱿鱼。需要指出的是,受测动物与巨型鱿鱼遭受的损伤存在差异。古拉称,10年前发现的巨型鱿鱼出现的损伤比受测动物更为明显,说明它们受到多个声音源影响,所承受的噪音强度也要超过实验中的动物。
与受测的动物不同,巨型鱿鱼并不是受伤那么简单,而是丢掉性命。科学家表示,西班牙巨型鱿鱼遭受的命运说明,暴露在低频声波环境下可导致巨型鱿鱼走向死亡。古拉解释说:“发现巨型鱿鱼尸体时,我们认为它们的死因可能有两个,一个是声波的直接影响,另一个是平衡器部分受损,导致鱿鱼无法辨别方向。失去方向感的巨型鱿鱼从深海游到海面,巨大的温差导致它们送命。”
美国国家海洋与大气管理局的海洋动物学家迈克尔·韦基奥内表示目前仍无法确定具体死因。韦基奥内并没有参与此项新研究。他指出:“虽然新研究发现了足够证据,证明巨型鱿鱼的死因,但仍需要进行更多研究,才能确定人类活动产生的噪音污染是否导致海洋动物普遍受到伤害。新研究发现的证据说明,古拉对巨型鱿鱼死因的推测可能是正确的。”(孝文)
一名科学家下降650英尺(198.12米),进入冰岛休眠火山Thrihnukagigur的岩浆房里。
这些科学家认为,他们的研究工作将大大提高他们对火山的了解。
这些火山学家正在研究Thrihnukagigur里的一块岩石
一名科研组成员正在沿着岩浆房的主井下降
冰岛火山Thrihnukagigur的外部景观,这掩盖了它拥有的神秘地下奇景。
最近科学家进入到650英尺(198.12米)深的冰岛火山Thrihnukagigur的岩浆房里,这是有史以来科学家首次进入岩浆房。这些令人难以置信的精美图片,显示的是一名探索队员慢慢下降到这座休眠火山的心脏地带的画面。
Thrihnukagigur火山是一座“休眠火山”,因为它随时都有可能会苏醒过来,人们认为,这座火山在3000年前发生最后一次爆发时,帮助创造了这座被称作冰岛的大西洋岛。人类首次进入太空至今已有50年,但是现在才有人进入到地球上唯一一个目前处于安全状态、可以进入探索的岩浆房里。冰岛大学火山研究人员、44岁的弗雷斯顿•斯格蒙德森博士通过这项先驱性探索活动,加深对冰岛最声名狼藉的火山——艾雅法拉(Eyjafjallajokull)火山的认识。去年3月,艾雅法拉火山爆发,导致大量飞机被迫停飞,几十万名乘客滞留机场,这引发全球性混乱。
斯格蒙德森形容了作为第一位科学家进入岩浆房内部的感受,由于岩浆房四壁上的铁矿石生锈,火山深处呈现神秘怪异的红色。他说:“与自然力量相比,我感觉自己是那么渺小。火山内部的美丽和安静深深触动了我。作为一名火山学家,我觉得我有权亲眼观察一座活火山的内部,进入它的熔岩系统。”他们以前从未探索过的这个地下目的地拥有完全不同的自然特征,斯格蒙德森科研组只需驾车行驶60英里(96.56公里),就能从冰岛首都雷克雅末赶到这里。这个科研组由两名科学家和15名助手组成,其中包括专业登山员,并由一名剧组成员和一名摄影师负责记录这项具有历史意义的重大事件。虽然以前有人冒险进入接近地表的火山坑里,但是该探索组去年10月是首次进入一座火山的更深处。
该科研组利用绳索和金属锚等传统登山工具下降到火山深处后,他们利用金属升降机运送沉重的科研和记录仪器。通过亲自到访岩浆房,科学家会对火山内部有更多了解。斯格蒙德森说:“火山的熔岩系统非常复杂。我们观察一层薄薄的岩层,它受到严重侵蚀,可能在最新的火山爆发中,它有助于形成充满岩浆的熔岩管道。接下来岩浆会被排出,形成我们能够探索的熔岩系统的‘开口部分’。这些通道有2到6英尺(60.96厘米到1.83米)宽。目前我们正在把我们的观测资料与其他火山的进行对比,例如去年爆发的冰岛火山艾雅法拉。”(任秋凌)
图为这只可爱的太平洋乌龟。
“相亲啦,相亲啦,它是只龟公子,很通人性的,我想为它找个配偶。”昨天上午,家住南京华侨路附近的市民顾先生告诉记者,他有一只养了20年的乌龟,很通人性,跟自己朝夕相处,产生了深厚的感情,现在想给它找一个伴。
顾先生告诉记者,这是一只太平洋乌龟,他养了20年,从一点点大养起,如今,养成了一只大龟。在日常的喂养与交流中,这只乌龟已有点通人性了。比如,顾先生要是出门上班,它会追着一直送到门口,好像是送他上班;而下班到家时,只要在门口的脚步重一点,打开门就会发现,它已爬到门口等候,好像迎接他下班似的。
“而且它能辨别出我的脚步声,不会出差错,真的很神奇。”顾先生说,这只乌龟小的时候,带着它坐车,居然还晕车。而且见到生人也害怕,吓得躲了起来。而现在不仅不晕车,也不怕人了,对着不喜欢的人,它还会追着咬。而它喜欢的人,也会用嘴咬,但不会让你觉得疼,而是觉得痒。
此外,这只乌龟还特别爱干净,如果顾先生两天没有给它洗澡,它会以绝食的方式抗议,直到洗完澡,这才狼吞虎咽地吃起来。顾先生说,和这只龟相处久了,越看越喜欢。顾先生告诉记者,这只龟还喜欢在夏天趴在他的脚背上,和他一起,抬头有滋有味地看电视。有时,它还会用小脚乱蹬,好像是在手舞足蹈,像是看懂电视一样。
“正因为它懂事,我就想给它找个伴,让它多下点蛋,好孵出更聪明的下代来。”顾先生说。
嵌有鲨鱼牙齿的菊石壳化石
法国雷恩大学古生物学家近日在一位业余古生物学爱好者的收藏品中发现了一个嵌有鲨鱼牙齿的菊石壳化石。古生物学家分析认为,这可能是大约1.5亿年前史前鲨鱼以菊石为食的首个直接证据。
菊石是一种已灭绝的海洋动物,也是现代鹦鹉螺的远亲。在此次发现的化石中,菊石的外壳上嵌着三颗鲨鱼牙齿,外壳被牙齿咬出了几个孔。此前,在其他的化石中也曾经发现过鲨鱼牙咬的迹象,比如鳄鱼尾部化石。但是由于菊石外壳坚硬,因此古生物学家此前一直无法确定鲨鱼是否曾以菊石为食,他们也无法排除其他海洋捕食者捕食过菊石。
菊石壳化石上内嵌的弓鲨牙齿特写
不过,法国雷恩大学古生物学家罗麦恩-乌罗认为,“我们这是第一次将捕食者和被捕食者建立起直接联系。我们甚至还可以给捕食者命名,这是一种名为‘Planohybodus’的弓鲨。”乌罗的研究成果近日发表于《自然科学》杂志之上。
弓鲨身长接近7英尺(约合2.1米),大约生存于2亿年前的远古海洋之中,在大约6500万年前随恐龙一起灭绝。在同一时代,菊石也漂浮于远古海洋中,随处可见。菊石直径大小不等,从数英寸到10英尺(约合3米)都有。菊石壳内的软组织是许多动物的美味佳肴。一些弓鲨物种拥有扁平的牙齿,因此它们可以咬碎菊石及其他有壳动物的坚硬外壳,但大多数物种被认为仅以鱼类为食。乌罗介绍说,“在此次发现之前,我们认为弓鲨由于拥有尖利的牙齿,它们可能只以鱼类为食。但是,此次发现的物种可能拥有更广泛的捕食对象,其中包括菊石。”
弓鲨的可能模样
乌罗是从一位古生物学爱好者朋友的收藏品中取得这一发现的。他确认能够将化石中的牙齿与弓鲨相匹配,其中一颗牙齿仍然嵌在化石中,另两颗已被收藏者取出。乌罗认为,如此尖利的牙齿先是将菊石外壳上的气囊咬破,而气囊则是动物保持平衡和运动的工具。菊石一旦失去控制,鲨鱼最终就有可能咬碎它。乌罗表示,“不可能判断当时菊石究竟发生了什么。但是,我认为它在死亡之间肯定被咬过,而且可能试图逃跑过。”
然而,为了进一步弄清楚鲨鱼与菊石之间的关系,乌罗表示他需要开始着手寻找相似的异常化石。乌罗认为,“一个完整的骨架,再带有内脏之类的标本,或者找到更多带壳的化石,这都将有助于对这种生态关系做出更好的结论。不幸的是,这种标本相当罕见。”不过,美国肯特州立大学古生物学家阿迪尔-克苏普马克认为,此类化石并非如同乌罗想像那样不寻常。(彬彬)
在加拿大哈利法克斯的公共陵园中有一个碑文上刻着“无名小孩”的坟墓,近百年来,人们一直在探究这个“无名小孩”的真实身份。他到底是谁?为什么他会激起世界科学界如此长久的兴趣?原来,他就是在“泰坦尼克号”上除杰克外最著名的乘客之一,近百年来,“无名小孩”是所有随“泰坦尼克号”沉没的幼小生命的象征。本世纪初,科学家们曾经做过90年的研究,在DNA技术的帮助下,确定他为13个月大的芬兰儿童埃伊诺-帕努拉。
而10年后的今天,最新一期美国《探索》杂志(Discovery)刊文称,之前的结论并不准确,这个“无名小孩”其实是19个月大的西德尼-古德温。
报道称,早在2001年,当科学家打开水手们为这个“无名小孩”建造的墓穴时,科学家们对遗体的牙齿进行检测,表明它们属于一名儿童。而后,科学家对“泰坦尼克号”所有6名身份不明的遇难儿童进行排查,并排除了4名年龄较大的儿童,最后剩下两个可能:一个13个月大的芬兰儿童埃伊诺-帕努拉、一个19个月大的英国儿童西德尼-古德温。当年,在多家美国电视频道的资助下,科学家找到了这些婴儿的活着的亲属,进行DNA对比测试。来自芬兰的退休银行职员玛格达被证实是“无名小孩”的亲戚。1912年4月15日,泰坦尼克沉没时,埃伊诺才13个月大。
10年后的今天,最新一期美国《探索》杂志揭开了一个重大发现,当年的研究并不准确,“无名小孩”其实应该是最后两个可能中的另一位,19个月大的儿童西德尼-古德温。报道称,加拿大安大略基因起源研究与发展中心副主席赖安-帕尔领导的研究小组在牙齿和腕骨之外发现了一双属于这个“无名小孩”的皮鞋,从鞋子的大小来看,“无名小孩”不可能只有13个月大。为了再次确认,研究人员还又一次进行了更精确的DNA测试,而测试结果也与西德尼-古德温更为契合。