如子弹般迅速
为了到达这一深渊,卡梅隆和他的团队已经谋划了整整7年用来设计一款能够完成这项使命的深潜器,这些努力的结果便是这台长24英尺(约合7米)的“深海挑战者”号。
这台深潜器专门被设计成“直上直下”——它一头扎向海沟底部,然后直直的上升,下潜的速度可以达到每分钟500英尺(约合150米)。根据美国德克萨斯大学达拉斯分校海洋地质学家罗伯特·斯特恩(Robert Stern)的说法,这一速度是“非常惊人的”。
在下潜之前进行的估算认为整个下潜至海渊底部的过程将需要大约90分钟。而斯特恩表示,一般那些不载人的遥控水下机器人(ROV)的下潜速度仅有每分钟40米。
在2009年时,一台自动深潜器曾经下潜至挑战者海渊进行过考察,当时来自美国伍兹霍尔海洋科学研究所的安迪·勃文(Andy Bowen)是这一项目的项目经理和首席研制人员,他称赞此次“深海挑战者”项目是“一次载人深潜探测的绝佳方案”。他说:“根据设计,这台深潜器可以在尽可能短的时间内从海面抵达海底。”
而这一点正是工程师们当初设计的目的:只要卡梅隆能尽快抵达海底,那么就有更多的时间可以留给科学工作。同时对速度和科学的追求,让深海挑战者项目的测试下潜,乃至此次在马里亚纳海沟的正式下潜,都看起来和这台深潜器一样偏离正统。
卡梅隆解释说:“一般而言你会首先对一台深潜器进行测试,看看它是否适合,然后就会围绕这台设备提出一些科学课题。而我们完全打破了这个传统,将所有一切都拧到了一起完成,因为我们很有信心,这台设备绝对行的。”
全副武装
现在,正在洋底深处的深潜器正在接受着考验:填充了特制泡沫材料的外壳,加上最适合抗压的球形座舱设计让深潜器可以抵御每平方厘米高达1125公斤的巨大压强。
在深潜器携带的所有设备中,有一台沉积物取样设备,这是一个机械抓手,还有一台专门用于捕捉小型海底生物的设备,除此之外还有测量海水温度,盐度和压强的各种仪器。
尽管这一切看上去很酷,但是卡梅隆表示,他“将不得不掌握好优先级”。
他说:“我的操作系统运行正常吗?我的样品槽中还有存放空间吗?我还有没有能力再进行一次钻芯取样?整个深潜器一共只允许进行3次钻芯取样操作,因此我必须决定在哪里实施钻芯操作。”
相比之下,深潜器上搭载的3D摄像设备则将几乎不间断的工作,但是这并不仅仅是为了给未来计划制作的纪录电影提供更多的原始素材。
卡梅隆解释说:“这些镜头具有科学价值,因为它们拍摄的3D画面将可以帮助判断前方物体的距离远近和真实大小,而这些在2D的画面中是很难分辨的。”
而来自斯克里普斯海洋研究所的巴特莱特则表示:“这并不仅仅是一段录像。”深潜器上安装了一根长约2.5米的桅杆,上面搭载了一台大功率的LRD灯,它能照亮黑暗的海底。因此巴特莱特说道:“它很美丽,这是你在其它潜艇或遥控深潜器拍摄的画面中所无法看到的。”
寻找生命
现在关于卡梅隆在这片海底究竟能看到什么,抓到什么,拍到什么还是一个谜团,之所以如此,部分原因是我们对于挑战者海渊的情况知之甚少。
我们对这一区域仅有的认识来自之前的两次自动遥控机器人下潜考察,它们传回的画面中显示这里的海底被一片亮灰色的淤泥覆盖着。
丽萨·列文(Lisa Levin)同样来自斯克里普斯海洋研究所,她是一位参与此次考察的海洋生物学家,她正密切关注着卡梅隆的此次下潜考察。她说,卡梅隆或许会探查到些许生命的迹象——洞穴,爬痕或者粪便痕迹。
她说,如果水质清澈,卡梅隆或许会看到水母或一种名为“xenophyophore”的奇异单细胞动物,这是一种外形像是蜂巢般的奇特生物,科学家们之前在马里亚纳海沟的其它地方曾经观察到它的存在。
在下潜之前,卡梅隆说:“如果我们交好运的话,我们或许会发现海底冷泉,这样我们呢就有可能发现管状蠕虫。”所谓海底冷泉,是海底某些区域存在的类似水热喷泉的现象,但不同的是它喷出的是一些富含碳氢化合物的液体,并且其温度和周围海水相同。
本月早些时候,在巴布亚新几内亚进行的一次测试下潜中,卡梅隆从8000米深的洋底带回了很多样子很像虾类的某种生物的样本。这些奇怪的生物体长大约17厘米左右,首席科学家巴特莱特称这是“我见过最大的片脚类动物。”但是在深潜器拍摄的画面中,他们甚至还看到了比这大上一倍的个体。
然而,在挑战者海渊这样的深度下,这种动物的钙质外壳将很快融化。因此科学家们判断卡梅隆几乎不可能会在那里发现任何有壳生物。但是如果他最后真的发现有这类生物的话,那将会让科学家们大跌眼镜。
列文说,即使只是描述说:“我看到一块岩石上有帽贝,或者被某种双壳类钻出的孔,光是那样就将让人兴奋不已。”
深海中的奇异生物
科学组中还有一位来自美国宇航局的宇宙生物学家凯文·汉德(Kevin Hand),他认为卡梅隆此番在海底可能发现的生物将帮助科学家们更好地搜寻地外生命。
举例来说,天文学家们认为木星的卫星木卫二的表面冰层下方可能隐藏有一个全球性海洋,这个海洋的情况和挑战者海渊存在相似之处——处于完全黑暗之中,温度接近冰点,以及巨大的压强。
通过研究卡梅隆采样带回的生物样本发出的反射光谱,汉德将能够了解在这种环境下生存的生物将需要何种化学物质。这些数据将反过来帮助宇航局科学家们规划未来对木卫二冰层下方海洋的下潜考察。
他说:“地质学上有一句格言:最好的地质学家一定是看过最多岩石的那位。而我想宇宙生物学同样如此。如果我们想要有朝一日在其它星球上找到地外生命,并且在我们真的看到它们时能辨认出它们来,那么我们就必须对地球上各种生活在极端环境中的生命形式有很好的认识。”
而对于德州大学的斯特恩来说,深海挑战者项目的成功将为他提供一个独特的机会来了解地球内部的运行机制。他说:“挑战者海渊是地球表面最深邃的伤疤,这为我们提供了一个机会,可以最大限度的看到其深部的情况。”
一旦所有此次深潜考察计划所获取的相关数据,样本和图像分析结束,《国家地理》计划在明年1月份左右专门出版一份特刊,完整详细地对所取得的成果进行介绍。
转折点
此次人类时隔半个世纪重返马里亚纳海沟,可能将代表着人类深海考察行动的重新复苏。无人驾驶深潜器同样可以下潜到这样的深度,并且其耗资要小得多 。那么为何还非要进行载人深潜呢?考察队成员帕特里克·菲尔(Patricia Fryer)说:“重要的是,要让人类的智慧身临其境。让你可以真切的四处张望,观察这个环境中各种生命体之间的相互关系,以及它们的行为。关掉所有的灯光,就静静地坐在那里观察而不去惊扰到动物们,这样它们才会表现出正常的行为。”他说:“所有这些,自动驾驶无人深潜器做不到。”菲尔本人供职于美国夏威夷的地球物理和行星学研究所。
事实上,卡梅隆本人对他的这次下潜信心满满,他甚至在下潜开始之前便已经开始设想后续的下潜行动了。他设想第二阶段的下潜行动中,深潜器上应当加装一些光纤,这样海面上的科学家们就可以通过光纤数据传输看到洋底的实时画面。他说:“而第三阶段的话,或许就是建造下一代更先进的深潜器了。”
这样一来,深海挑战者号深潜器或许就只是这样昙花一现了,但至少它已经创造了奇迹。对于巴特莱特来说,这次马里亚纳海沟的考察“代表了我们看待海洋科学态度的转变”。他说:“我绝对认为我们现在所目睹的仅仅只是整个项目的最初开端,不会只有这样一次伟大的远征。”(晨风)
新浪环球地理讯 北京时间3月26日消息,据美国国家地理网站报道,经美国《国家地理》确认,关岛当地时间7:52,即北京时间今天早晨5:52,电影导演卡梅隆已经驾驶其单人深潜器“深海挑战者”号成功下潜至世界海洋的最深处——马里亚纳海沟的挑战者海渊底部。
他此次下潜的深度是35756英尺(约合10898米),这是全世界海洋无可比拟的深度极限。
在抵达洋底之后,卡梅隆以《国家地理》探险家和电影制作者的身份向海面上为他此次行动提供支持的团队成员们发出讯号:“各系统一切正常。”
这位探险家现在正“蜗居”在他的深潜器那个圆形的狭小驾驶舱内,对这片陌生的神秘海底进行考察,这里对于人类的陌生程度丝毫不亚于月球表面。要知道,卡梅隆是抵达这一位于关岛附近深邃海沟底部的第三个人,也是单独下潜的第一人。
卡梅隆现在正在海底进行数据采集,收集样本,并进行大量的拍摄工作,这些工作在1960年人类首次抵达这里时是无法想象的。当时,一个两人小组驾驶深潜器抵达这里并稍作停留,他们只目睹了这里被深潜器泛起的阵阵泥沙而已。
根据计划,在海沟底部停留大约6小时后,这位《阿凡达》的导演将会让深潜器抛下负载的金属块减轻自身重量并迅速上浮至海面。与此同时,此次远征队的科学支持小组正在他上方11公里的海面上停留的“蓝宝石美人鱼”号和“巴拉库达”号考察船上等候卡梅隆的上浮。
在卡梅隆下潜之前,随行的海洋生物学家道格·巴特莱特(Doug Bartlett)告诉《国家地理》说:“我们现在是兄弟姐妹。人们经过数月甚至几年的努力才让整个事情进展到这一步。” 巴特莱特是“深海挑战者”项目首席科学家,供职于美国加州圣迭戈的斯克里普斯海洋研究所。“深海挑战者”项目是在《国家地理》以及劳力士公司的赞助下进行的。他说:“我认为我们已经做好了准备。我们希望抵达那里,我们希望一切能顺利成行。”
海底交会
当下潜开始之后,卡梅隆的第一个目标是寻找在此之前数小时放置在海底的一个电话亭般的不载人“着陆器”。这个着陆器上搭载有化学饵料,卡梅隆将利用声纳探测找到这个着陆器。他告诉《国家地理》:“我将尝试找到那个设备,这样我就能观察被诱饵吸引过来的生物。”
随后他将驾驶深潜器沿着一条规划好的路线行进,这条路线将带他经过尽可能多的不同海底环境,不仅对沉积物覆盖下的海底进行考察,还可以查看考察队中地质学家们感兴趣的某些海底悬崖峭壁。他说:“我将会沿着海沟做一些纵向方向上的观察,随后旋转90度向北方前行,沿着岩壁向上攀升。”
尽管由于电池功率和超远的水下距离限制了他和海面上随船科学家之间的通讯,但是看起来他仍然非常有信心。他说:“我会非常简明扼要地描述我所看到的情景。”
双生吉姆
利用双胞胎来衡量遗传影响的想法可追溯至1875年,是英国科学家弗朗西斯· 高尔顿首先提出的(将先天、后天影响并立的英文词语“nature and nurture”也是他造的)。但双胞胎研究在1980年代出人意料地拐了个弯,缘由是:人们在许多自出生即被分开的同卵双生子身上发现了异乎寻常的现象。故事始于一对都被起名叫吉姆的双生兄弟,美国媒体对此曾广泛报道。他们1939年在俄亥俄州皮奎市出生,于襁褓中被两对夫妇分别领养,后来一个叫吉姆· 斯普林格,另一个叫吉姆· 路易斯,两边的养父母无意中给他们起了同样的名字。1979年,当39岁的斯普林格跟兄弟重新联系上时,他们在彼此身上找到了一连串其他的巧合与类同之处。两人都是身高一米八,体重82公斤。年少时,他们都养过名叫“玩具”的狗,都随家人到佛罗里达州的圣皮特海滩度过假。长大后,他们都跟名叫琳达的女人结过婚又离了婚,第二任妻子又都叫贝蒂。他们给儿子起的名都是詹姆斯· 艾伦(虽然拼写中有一个字母之差)。他们都当过业余警察,都喜欢在家里做木工活儿,都爱犯严重的头痛,都抽塞勒姆牌香烟,喝米勒牌淡味啤酒。虽然他们的发型不同——斯普林格额前有刘海,而路易斯梳了个大背头——微笑的表情却一样,都是把嘴咧向一边;他们说话的嗓音完全分不出彼此,而且都有着满屋子给老婆留情话纸条的做派。
明尼苏达大学的心理学家小托马斯· 布沙尔刚一听说两个吉姆的事,立刻就把他们请进了自己的实验室。他领着一帮人给两兄弟做了一系列测试,确证了他俩的相似之处。虽然这对双胞胎分别设计了各自的人生,却似乎仍走了同样的路。
“我记得他们刚来的时候,大家一起坐在桌边,”布沙尔说,“我见他俩手上的指甲都被咬到了根儿。我暗想,没有心理学家问过哪对双胞胎,是不是连咬指甲的习惯都一样。可这就在眼前明摆着了。”
后来有些心怀疑忌的人说,这类细节被媒体吹得太夸张了,或者说这毕竟不过是巧合。但加利福尼亚州立大学的心理学教授南希· 西格尔力证“双生吉姆”确实具有惊人的相似性。“我大约在他们重聚的一年后见到这两兄弟,他们绝没有弄半点虚假。”西格尔说,她于1982年加入了布沙尔的团队,“即便他们的发型不同,我印象中仍分不清谁是谁。”
接着,研究者们又发现了其他于年幼时分开、成年后重聚的双胞胎。在20年里,共有137对双胞胎进过布沙尔的实验室,而这个项目也发展成了闻名远近的“明尼苏达失散双胞胎研究”。双胞胎们被测试的方面包括脑力技能——如词汇量、视觉记忆、算术、空间旋转想象——还有肺功能和心脏状况;他们被测过脑波、性格特点和智商,被盘问过以往的性生活史。算起来,每个双胞胎都被1.5万个以上的问题“轰炸”过。“我们连人家七舅姥爷有没有脚气都问了。”布沙尔说。
靠着这堆积如山的数据,布沙尔、西格尔和同事们开始剖析人类本性中一些最纠缠难明的谜题:为什么有的人快乐,有的人烦怨?为什么有的人外向,有的人羞怯?人的一般智能从哪里来?其研究方法的关键在于一种叫做“可遗传性”的统计概念。泛泛来讲,一项特征的可遗传性指的是:某个人群的成员之间在这项特征上的差别,能在多大程度上用基因的差别来解释。通过比较同卵双生子共享某一给定特征的机率与异卵双生子共享该特征的机率,研究者便能计算其间的差别有多少是基因差异造成的。例如,对人类身高的可遗传性估值通常是0.8,也就是说,特定人群中个体之间的身高差别有80%是缘于各人基因结构的不同。
当布沙尔等人审视双胞胎智力方面的数据时,得出了一个争议性的结论:对于在同一文化下长大并被赋予同等机会的人来说,智商的高低所反映的大多是遗传上的差异,而不是培训或教育的不同。他们用来自四项不同测试的数据,得出智力的可遗传性数值是0.75,表明基因的强大影响。这直接抵触着行为学家们的普遍共识——人类的大脑最初如同一块空白的石板,等待着被经历雕琢。更使有些人疑忌的是,对智力与血统之关联的暗示令人想起20世纪初在英、美兴起的那场不光彩的优生学运动,当时曾鼓吹通过选择性婚育来增强人口集体的基因优越性。
“学校里的极左团体曾想方设法让我滚蛋呢。”布沙尔说。
研究者们也探讨了家庭教育对智力水平的影响程度。他们把成长于不同家庭——如“双生吉姆”——和同一家庭的同卵双生子作了对比,发现每一对双胞胎都具有相近的智商,就好像由哪个家庭来养育都无所谓似的。布沙尔等人又立刻指出,这并不意味着父母对子女全无影响;如果没有充满关爱和支持的成长环境,任何孩子都无法发挥其全部的智能潜力。但是,如果要探究一个特定的儿童群体为何后来拥有了参差不齐的智商,那么,75%的原因还是要在遗传上找。
除了明尼苏达州的这个项目以外,还有多项其他研究利用双胞胎审视了各种各样的人类行为和态度。例如,一项调查发现,同卵双生的二人中如果有一个是罪犯,那么另一人在同样境况下犯法的机率要比异卵双生子高50%以上,说明基因是犯罪行为的一个潜在肇因。另一项研究发现,人信仰宗教的热烈程度受遗传的影响相当大,但对宗派的选择——比方说对于信奉基督者,是成为一名循道宗教徒还是罗马公教教徒——却鲜有遗传。
无论科学家们放眼何处,似乎总能发现一只无形的基因影响之手在塑造着我们的生活。
每年夏天,八月的第一个周末,总会有成千上万对双胞胎齐聚于俄亥俄州的一个小镇——双生堡,它坐落在克利夫兰市东南边,是近两个世纪前由一对同卵双生子给它命的名。
他们成双成对地到来,为的是参加“双胞胎节”,在三天里欢宴不休:野餐,才艺表演,还有面貌相似度比赛。这节庆已壮大成了全世界最热闹的一场双胞胎集会。
密歇根州芬顿市沃尔夫家的戴夫、唐两兄弟每逢此节必至,已连续参加了好几年。他们与来这里的大多数双胞胎一样,都很享受彼此共度的时光。事实上,这两名53岁、蓄着全无二致的垂胸长髯的重型卡车司机,在过去18年里已一同驶过了差不多500万公里的路程,动辄拖着装满从纸尿裤到浓汤罐头等各式商品的货仓横越全美。漫漫途中,一人把持方向盘,另一人便在其身后的铺位上打盹儿。他们收听同样的基督教乡村音乐电台,对联邦政府有着同样的保守派吐槽,大嚼相同的老三样公路餐——辣香肠、苹果、淡味柴达奶酪。休假的时候,他们一起打猎或钓鱼。这样的生活方式适合他们。
“肯定是双胞胎的缘故。”唐说。
节庆的这天下午,两兄弟顺道进了一间科研帐篷。主持这项研究的是联邦调查局、圣母大学和西弗吉尼亚大学。在这顶大大的白色帐篷里,技术人员用高分辨率相机给一对对双胞胎拍照,采集他们的指纹并扫描其虹膜,以检验最新的面部识别软件能否把他们区分开。
“虽说同卵双生子在咱们眼里可能一模一样,数字成像系统却能分辨雀斑、毛孔、眉毛弯处的微细差别。”圣母大学的计算机科学家帕特里克· 弗林说,但迄今为止,即便是市面上最先进的系统也会被光线的变化、面孔表情及其他干扰因素所蒙蔽,无论对双胞胎还是普通人都有这样的问题。
由于沃尔夫兄弟的大胡子遮住了半张脸,更是难以识别。他们俩似乎觉得这事儿挺逗的。“他们拍了我的照片以后,”戴夫说,“我问一个家伙,假如我出去作一桩案子,然后回家刮了胡子,他们能看出是我干的吗?他别别扭扭地看着我说,‘大概够呛。但你可别真出去犯罪啊。’”
先天与后天
弗林这帮人并非唯一来此调研的科学家。经活动组办者点头,好多科研队都在场地边缘的一片停车场上搭了篷子。在联邦调查局研究组旁边的帐篷里,来自费城的莫内尔化学感应中心的研究者让双胞胎们各饮一小杯酒,查看他们是否有着同样的味觉反应。再旁边是克利夫兰市“大学医院”的大夫们,正就女性健康问题对双胞胎姐妹进行问卷调查。场地另一边还有一名宝洁公司的皮肤病专家在向双胞胎们采访皮肤损伤方面的问题。
对这些科学家乃至全世界的生物医学研究者来说,双胞胎提供了一个分清基因与环境的影响——即先天与后天——的宝贵机会。由于同卵双生子是单个受精卵一分为二后各自发育而成,他们(她们)基本上拥有相同的遗传密码。二人之间的任何差别,例如其中一个拥有更年轻的皮肤,则应是缘于日晒之类的环境因素。
另一方面,通过比较同卵双生子与异卵双生子(来自不同受精卵的双胞胎,通常有一半DNA彼此重合)的人生经历,研究者便可量化基因对人类生活的影响程度。如果同卵双生子在某种疾患上比异卵双生子有着更加接近的表现,那么人类对这种病的脆弱性肯定至少有一部分源自遗传。这两个分别掂量环境与遗传之影响的研究方向取得了不少关键成果,大大有助于我们理解先天与后天如何相互作用,逐步造就我们的性格、行为和对疾病的脆弱性。
然而,双胞胎研究的一些最新结果却令科学家们得出了一个激进的、近乎异端的新结论:在人成长中起作用的基本作用力并非只有先天和后天两种!根据近年兴起的一种表观遗传学学说,还有第三种产生影响的因素,它有时会充当沟通环境与基因的桥梁,在另一些时候则独立发起塑造生命的运作。
多道安全保障
如果决定回到水面,卡梅隆只需按下驾驶舱内一个按钮,随后潜艇将会自动抛下吸附的钢片减轻重量并开始上浮,正如这张图像上所表现的那样。这种跟软木塞一般的上浮方法预计将耗时90分钟左右才能让深海挑战者号潜艇回到海面。如果钢片抛弃过程出现故障,那么卡梅隆和他的潜艇将被困在洋底,在那里他的氧气供应将会逐渐耗尽。
为了避免这样的事情发生,工程师们设计了多道安全程序以确保这一关键性步骤成功进行。比如说,如果潜艇遭遇意外电力不足的局面,那么钢片将会被默认自动抛掉。卡梅隆还可以手动启动一个工具,它可以用高热烧毁固定住钢片的螺栓从而让潜艇脱身。甚至连卡梅隆本人在探索过程中出现任何意外的情况也已经被考虑在内,如果出现这种情况,海面上的控制人员将可以通过遥控的方式让潜艇自动抛弃钢片并上浮。
弯月形深渊
马里亚纳海沟大致位于西太平洋马里亚纳群岛附近海域,呈现一道弯月形,绵延超过2550公里。其最深处被称为“挑战者深渊”,深度达到11公里。
由于这样的极端深度,这里或许是地球上最难以生存的地方:这里处于永恒的黑暗和刺骨的寒冷之中,压强极大,温度接近冰点。在这里,卡梅隆的潜艇必须经受住平均每平米1125万公斤的巨大压强。
帕特里克·费伊尔(Patricia Fryer)是夏威夷地球物理和行星地质学研究所(HIGP)的地质学家,同时也是深海挑战者号项目成员,她告诉《国家地理》说:“这就差不多相当于将巴黎的埃菲尔铁塔整个倒过来,把它的尖尖头放在你的大脚趾上的感觉。”事实上在下潜过程中由于巨大压力的作用,整个潜艇艇身直径将会缩小大约6.3厘米。
前辈和后生
图像左侧是美国海军相对笨重的“的里雅斯特号”深潜器,它于1960年进行了人类历史上首次也是迄今唯一一次载人下潜到挑战者深渊的探索行动。当时的两位乘员只在洋底停留了20分钟便上浮返回,他们在洋底的观察视线被潜艇下潜扬起的泥沙阻挡,视野受到影响。
由于载人下潜到如此深度经受的巨大风险和技术困难,重新进行的里雅斯特号这样的深潜行动受到质疑,尤其是当遥控的无人驾驶自动深潜器也能完成同样的任务时,载人深潜的必要性便岌岌可危。然而夏威夷地球物理和行星地质学研究所的费伊尔则坚持认为无人探测器是无法取代载人深潜器的。
她说:“最重要的一点是要让人的智慧身临其境,能够让你环顾四周,去观察这里各种有机体之间相互的关系,观察它们的行为,关掉所有的灯光,安静的坐在那里观察,不要去惊动这些生物,好观察到它们最真实的行为。”
卡梅隆本人也希望自己的探索行动将能帮助科学家们解开一些有关深海海渊的基本科学问题,比如鱼类是否可以在这样大的深度下生存。他说:“我们将下潜到那里,带着我们的相机和我们的灯光。我们将找打这些问题的答案。”(晨风)
火球
这是一个球形钢制的驾驶员舱,其小小的圆形窗户正开启着,由于钢铁还是炙热的,因此它通体发着红光。
不过卡梅隆并不是唯一一个梦想着潜入最深的海洋深处的人:英国实业巨头理查德·布兰森(Richard Branson)已经建造了一艘两座的潜艇,外形设计就像是一架带着两个翅膀的小飞机。布兰森表示他的这艘潜艇将可以下潜到挑战者深渊。另外,著名的Triton奢侈品潜艇公司去年推出了一款Triton 36000/3潜艇,它可以让3位乘员搭载完成深海探索之旅。
历史触手可及
深海挑战者号潜艇全副武装,这里展示的是其中之一:机械臂。有了这套可以折叠的机械臂系统,它就可以采集洋底的岩石,生物和深海海底钻孔样本带回实验室用于研究之用。
在卡梅隆的下潜之旅开始之前,他的小组还计划首先释放一个无人的深海“着陆器”下降到这片洋底先行去探路。这套无人深潜器外星活像一座苗条的电话亭,长度约4米,装备有摄像设备。它将携带鱼饵抵达海地去吸引海底的生物们前来,进入一个塑料圆筒中,这个圆筒可以由海面的工作人员回收。
凯文·哈定(Kevin Hardy)是总部设在加州圣迭戈的美国斯克里普斯海洋研究所高级发展工程师,同时也是深海挑战者号潜艇小组成员。他告诉《国家地理》:“这些进入容器的动物将被捕获。”并且甚至在被提上海面之后,密封的容器仍将保证里面的环境的低温和高压,和深海环境条件一致。
最高成就
1月15日,卡梅隆正亲自将一个外壳安装到深海挑战者号的设备舱顶部。这个设备舱中安装有GPS和灯光信号,以及无线电定位器,这一切的设备都将帮助深潜器在完成任务上浮之后发出明显信号,以便母船能及时锁定它的位置。
卡梅隆说:“当年下潜超过7英里,然后上浮到这么一片空旷的洋面,潜艇可能不会恰好上浮到它进行下潜的海面位置。因此搜救队必须能尽快找到潜艇的位置。”
准备下潜测试
2月23日,巴布亚新几内亚海域,潜水员们正在帮助深海挑战者号做下潜测试前的最后准备工作。这一次它将下潜超过1000米,全程持续6个小时。
这艘潜艇之所以可以漂浮在海面,关键来自一种特殊设计的泡沫物质,它也可以帮助潜艇更快速地上浮。当它下潜时,超过450公斤的钢片被用磁铁吸附在潜艇艇身底部,借助这些重力它便可以一直下潜到洋底。
新浪环球地理讯 北京时间3月9日消息,据美国国家地理网站报道,卡梅隆是拥有全球声誉的著名导演,他的作品包括《阿凡达》,《泰坦尼克号》,《终结者》,以及非常名符其实的《深渊》等等。但是很多人所不知道的是,这位导演同时还非常迷恋探险行动。这一次,他准备了一艘深潜器,准备独自驾驶着它挑战这颗星球上最深邃的海底。
卡梅隆的绿色机器
这是本月初,詹姆斯·卡梅隆(James Cameron)正站在他最新揭幕的潜艇“深海挑战者”号的旁边。周二,这位大导演兼探险家一举创造了最大深度单人驾驶潜艇探险的新纪录。周四他又宣布,他将在最近数周内挑战世界海洋的最深处。
按照计划,在大约90分钟时间内,这艘小型潜艇将把卡梅隆送至地球上的最深处——西太平洋马里亚纳海沟的挑战者深渊,这里的深度超过1.1万米。迄今唯一一次人类抵达这一深度还是在50多年前,之后便再也无人到过这里。
这次下潜是卡梅隆“深海挑战”(DEEPSEA CHALLENGE)计划的一部分。这项计划得到了《国家地理》的资助,计划将由一组工程师,科学家和电影制作人一起探索全世界最深海底深渊的奥秘。在过去的数周内,卡梅隆和他的团队已经在巴布亚新几内亚海岸外成功完成了无系绳下潜测试,接下来他们计划在关岛附近海域进行更多的下潜测试,最后再向最深的海底发起冲击。
潜艇侧视图
1月26日,詹姆斯·卡梅隆的“深海挑战者”潜艇正被吊车从母船“蓝宝石美人鱼”(Mermaid Sapphire)号上逐渐下放到悉尼港的海面上。周二进行的深度超过8000米的下潜测试让卡梅隆的这艘潜艇成为目前在役下潜深度最深的潜艇,同时也是历史上单人驾驶下潜深度最大的潜艇。
卡梅隆是美国的著名导演,他说自己拍摄科幻题材的作品在一定程度上为他在在现实中进行探索行动做好了准备。不过卡梅隆的另一个身份是美国《国家地理》的探险家,在一份录像讲话中,他说:“当你在制作影片时,每个人都读过剧本,因此你很清楚接下来会发生什么。而当你进行探索时,大自然没有剧本,海洋没有剧本,因此没有人知道接下来会发生什么。”
灯光,相机!
这是计算机模拟显示的“深海挑战者”号潜艇两侧的侧视图,可以看出其灯光布置上的不同,其中包括一盏2.4米长的LED灯。这艘潜艇采用不寻常的垂直航行设计,在它的底部设计有一个狭小的座舱,可以容纳一位驾驶员。
卡梅隆将最多可以在马里亚纳海沟停留6个小时的时间。在这段时间内,他将计划拍摄这里的3D录像,并收集岩石和深海生物的样本。
作为一名拥有十数次潜艇下潜经验的老手,卡梅隆计划使用他的潜艇上安装的多台3D高清晰摄影机纪录下他的此次马里亚纳海沟之旅。随后这些珍贵素材将被处理并制作成3D影片,他希望这样做将启发公众对于深海探索和科学研究的兴趣。
新浪科技讯 北京时间3月2日消息,据国外媒体报道,干细胞研究领域最新成果显示,女性在整个育龄期内都可能有新的卵子排出。这一研究成果也对长期以来被大多数人所接受的“女性生来只有有限的卵子”之一生殖规律发起了挑战。美国马萨诸塞州总医院研究人员认为,这一重大发现或许有助于改善女性的健康和生育能力。科学家们的研究成果发表于近期出版的《自然医学》杂志之上。
众所周知,一位女性拥有两个卵巢,在每个月的排卵期内会排出卵子。此前的研究表明,女性出生时就已经拥有了她一生将排出的所有卵子。但是,在最近的一系列实验中,科学家们在女性的卵巢中发现了一种新型干细胞,这种干细胞可以生成新的未成熟卵细胞。科学家们还发现,从成熟老鼠卵巢中分离出来的同样未成熟卵细胞可以变成有繁育能力的卵子。
干细胞通常发现于胚胎或已成年人身体组织中,有可能会成长各种不同类型的细胞。这一发现验证了科学家们此前在老鼠身上的实验。在此前的实验中,曾经发现了一种新型的卵巢干细胞。这种干细胞能够让雌性老鼠在一生中会一直更新自己的卵细胞源。
2004年发表于《自然》杂志上的一篇论文首次提出这种概念。在这一领域中,此前一种长期公认的说法是,年轻女孩出生时就拥有了固定卵细胞数的“银行帐户”,你只能提取,不能有新的“款项”(即卵细胞)存入。最新研究首席科学家、美国马萨诸塞州总医院文森特生殖生物学中心主任乔纳森-蒂利表示,研究显示这种说法将不再是正确的。最新研究验证和巩固了此前的实验结果。蒂利强调,从老鼠实验走向人类实验,这已经迈出了关键的一步。
蒂利表示,从单纯的生物学角度来说,女性在生育期内不断地产生新的卵子,这一新发现意义非常重大,因为男性能够持续不断地补充精子。“为什么女性在数十年中只能携带陈旧的卵子直到怀孕,而男性却可以不断地补充新的精子。这一问题,以前很难说得清。”
来自捐赠卵巢的干细胞
最初,蒂利在研究健康人类卵巢组织的过程中也是困难重重。在美国,为了能够得到实验用的卵巢组织,目前唯一的选择只能是使用从病人身上手术切除下来的组织。在这种情况下,不仅仅这些组织不健康,而且手术只能切下一些小碎片,不可能精确了解这些碎片究竟是从卵巢的哪个部位切下来的。
蒂利表示,“在研究人类卵巢功能这一领域,如果我们准备挑战一个基础理念,那我们就必须搞清楚卵巢拥有的这些罕见细胞的功能。”在与一位日本同事交流时,蒂利得到了获取健康卵巢组织的机会。一些接受变性手术的女性曾经将自己原有的生殖器官捐献给科研机构。
拥有了实验用的健康卵巢组织,蒂利和同事们重复着在老鼠实验中的同样技术,分离出人类卵巢的干细胞。研究团队最初通过一种基因编码蛋白质发现卵巢干细胞,这是一种与卵子、精子等生殖细胞有别的独特细胞。这种蛋白质很少会在卵子的先驱细胞表面留下痕迹。研究人员利用另一种抗体蛋白质锁定这些痕迹,并用荧光为其打上标记。当这种卵巢细胞以单列的队形通过一种能够探测到荧光标签的特殊机器时,这些卵子干细胞很容易从其他类型的细胞中分离出来。“人类卵巢干细胞如愿浮现出来。”
然而,科学家们发现,卵巢中的卵子干细胞非常罕见,甚至连卵巢所有细胞总数的百分之一都不到。蒂利认为,这可能就是为什么长期以来卵巢干细胞未被发现的原因。
老化子宫导致生育能力下降?
接下来,研究团队又继续利用模型验证卵巢干细胞究竟是如何在人体内生长的。由于在活人身体上进行实验是严厉禁止的,因此科学家们将被打上荧光标签的干细胞注入到实验用人类卵巢组织的一些小碎片中,然后将这些小碎片移植到雌性老鼠身上。这些实验老鼠已经被改造过,没有了免疫系统,因此也不会对这种组织移植产生排异现象。
在一到两周时间内,这些被打上荧光标记的人类干细胞已经生长成为带有荧光标记的成熟的卵细胞。实验表明,这些干细胞可以在活人组织中生成成熟的卵细胞,从而明确了女性体内这种新发现的细胞的特性。科学家们的研究成果发表于近期出版的《自然医学》杂志之上。
蒂利补充说,“在生育期内,女性卵巢中这些卵子先驱细胞的存在与老化卵巢和子宫的生殖能力下降的事实并不冲突。相反,我们的发现表明我们需要重要思考女性卵巢究竟是如何随着年龄的增长而逐渐失去功能的,这些细胞或许是一种重要的变数。比如,其他一些科学家发现,在老年老鼠萎缩的睾丸中仍然存在精子干细胞,但是这些细胞逐渐失去功能。然而,如果这些老化的干细胞移植到一个年轻老鼠的睾丸中,这些细胞又会苏醒,并能够再一次生产出精子。因此,对于男性来说,生殖腺失去功能并不是由于这种罕见干细胞的减少,而是它们所生存的空间正在退化。”
蒂利怀疑,随着年龄的增长,女性卵巢也会出现类似的现象,这意味着她们可能会停止产生新的卵子细胞。现在,最新研究只能间接地表明,女性在整个生育期内会不断产生新的卵细胞。在这项实验中,通过荧光标记分离干细胞是一个“真正的进步”。不过,研究团队并没有对人类或老鼠是否能够利用干细胞产生的卵子生出后代这一问题做进一步探讨。
控制女性生物钟
蒂利表示,在将来这一发现将能够大大改善女性的健康。比如,在人类卵巢中发现这些新细胞有朝一日能够帮忙科学家推迟或中断女性的绝经期。蒂利的研究团队已经在老鼠身上开展相关的研究。通过基因工程,科学家们让一只年老的老鼠仍然拥有卵细胞,并通过实验暂停了在实验室中被笑称为“老鼠绝经期”的现象。重新恢复年轻态的老鼠后来避免了许多与卵巢老化相关的健康问题,如骨质疏松症等,这些问题都会影响绝经后的女性。
蒂利认为,“如果我们能够对人类女性生物钟实施控制,就可以延迟卵巢丧失功能的时间。”此外,科学家们还有可能利用女性的卵子干细胞提供无限量的卵子供应,从而改进困难重重的生殖障碍治疗方法,提高女性的生育能力。
不过,蒂利仍然谨慎地表示,“我的意思并不是说将来女性能够产生一百万个卵子。我们研究只是为未来的女性提供更多的选择。”(彬彬)
新浪环球地理讯 北京时间2月27日消息,据美国国家地理网站报道,美国《国家地理杂志》的“不朽的声音”计划旨在记录世界各地的濒危语言。根据参与这项计划的语言学家的发现,世界上共有8种语言濒于“灭绝”。在加拿大温哥华举行的美国科学促进会年度会议上,语言学家大卫-哈里森和格雷戈里-安德森公布了“不朽的声音”计划建立的在线字典。迄今为止,这个在线字典共收录了超过3.2万个词汇和超过2.4万段说本族语言的人的音频资料。
1.记录濒危语言
巴布亚新几内亚,语言学家哈里森(中)在说本族语言的约翰-阿吉德(左)的帮助下记录濒危语言Matukar Panau。根据《国家地理杂志》的“不朽的声音”计划,Matukar Panau是8种濒危语言之一。这项计划旨在通过创建“有声字典”的方式记录濒危语言,允许所有人倾听这些正在消逝的语言。音频资料中的主人公可能就是最后一批说这些濒危语言的人。
哈里森是美国俄勒冈州塞勒姆濒危语言研究所的副主席。他在一份声明中说:“说濒危语言的群体正利用数字技术帮助拯救他们的语言,让全世界人都能听到他们的声音。”除了Matukar Panau语外,有声字典还收录了巴拉圭北部的Chamacoco语,印度的Remo语、Sora语和Ho语,俄罗斯和蒙古的Tuvan语以及几种凯尔特语。随着时间的推移,还会有更多濒危语言被收录到这个字典中。
同样就职于濒危语言研究所的安德森说:“我们收集了一些有关其他语言的资料,将在未来一到两年收录到字典中。”据语言学家估计,全世界目前共有近7000种语言,可能将有超过一半将在2100年之前绝迹。
点击收听:“ngau nang panau ngagamukgokai”/“我讲Panau语”
点击收听:“ong ngau gamuk panau”/“你与我交谈”
2.与语言学家面对面
巴布亚新几内亚,语言学家安德森(右)采访阿吉德。目前,说濒危Matukar Panau语的人只有大约600人,阿吉德便是其中之一。安德森表示,巴布亚新几内亚的马图卡尔(Matukar)是一个小渔村,当地存在多种语言。巴布亚新几内亚的年轻人出现一种倾向,更喜欢说克里奥尔语和英语的“混合版”,这在巴布亚新几内亚很流行。
在“不朽的声音”项目组3年前开始记录濒危语言前,Matukar Panau语从没有被录音,甚至很少有文字记录。当地人请求语言学家将音频上传到互联网,虽然村里没有一个人使用互联网。2011年村里通电之后,他们第一次在网上看到他们的文字和听到他们的语言。
德克萨斯州大学阿灵顿分校语言学家科伦-菲特兹拉尔德表示,其他一些有声字典计划也在进行当中,绝大多数聚焦说特殊语言的群体,这些计划收录的内容可以添加进“不朽的声音”计划的有声字典。菲特兹拉尔德建议濒危语言研究所成立专门小组,将一系列有声字典整理在一起。毫无疑问,这是一项非常耗时耗力的工作。他说:“我们可以借助一些软件简化这项工作,不过,仍需要专门人员坐在电脑前,进行数据录入和音频文件编辑工作。”菲特兹拉尔德并没有参与这项新的有声字典计划。
点击收听:“ngau ngahau wag adape, nab onon ngabalape”/“如果我有一条独木船,我会扔出一个钩子”
点击收听:“ngau fud wasing ida nganinge”/“我吃鱼会搭配香蕉”
3. 巴拉圭萨满教徒
巴拉圭普尔托-戴安娜(Puerto Diana)地区说Chamacoco语的萨满教徒蒂托-佩雷兹,身穿传统服饰,脖子上戴着羽毛项链,同时佩戴头饰。目前说Chamacoco语的人只有大约1200人,是一种极度濒危语言,现已收录进有声字典。安德森说:“他们的语言面临威胁,因为越来越多的人说西班牙语。拉丁美洲绝大多数地区都出现这种现象。Chamacoco语听起来很酷,让我产生浓厚兴趣。”
这位语言学家指出有声字典计划并不是为了教会其他人学会一种濒于灭绝的语言,而是希望将其作为语言教学的一种补充。他说:“这个有声字典可以教你一种语言的词汇如何发音,但如果想说这种语言,你必须学习语法。这是一个非常有用的资源,也是一个开放性资源,谁都可以使用,就像其他任何字典一样。”
点击收听:“detʃɔle ese dʒɪpẽɹ je tewi dɔʃbe”/“明天翠鸟不会吃鱼”
4.说Remo语的印度人
说Remo语的印度人,身穿传统服饰。印度的Remo语也被收录进有声字典。安德森表示,学者们对Remo语尤为感兴趣,因为这种语言拥有非常悠久的历史。他说:“这种语言已经在印度存在了很长时间,历史可追溯到印度教之前的时代。”
点击收听:“aniŋ remosam sagita”/“我讲Remo语.”
点击收听:“abubuʔ sumo konun druka munabaj”/“一头很大的老虎吃了一条蛇”
在安德森和其他语言学家眼里,一种语言的消亡并不仅仅是确定词汇和短语的消失。很多研究发现语言会影响人的思维方式,一种语言的消失意味着人类失去一种看待这个世界的思维方式。此外,研究还发现多种语言并存能够对社会产生很多积极影响。安德森说:“大量证据证明能说两种语言的人大脑更健康,患痴呆和阿尔茨海默氏症的风险更低,进而减少家庭和社会的经济压力。能说两种语言的人往往教育程度更高,平均收入也是如此。”(孝文)
新浪科技讯 北京时间2月24日消息,据美国国家地理网站报道,佳能公司澳大利亚分公司2011年终极成像大赛获奖名单公布,悉尼大学研究小组绘制的3D图像获得一等奖。这幅3D图像展示了希腊海底城市帕夫洛彼特里,可能因为大约3000年前的一场地震沉入海底。
1.海底城市3D图像
一幅新绘制的3D图像,展现了在海底沉睡了几千年之久的希腊城市帕夫洛彼特里。这幅3D图像由澳大利亚悉尼大学野外机器人技术中心的一支研究小组绘制,获得佳能澳大利亚分公司2011年终极成像大赛一等奖。
研究过程中,悉尼大学学生阿里尔-弗里德曼和同学让一名携带照相机的潜水员(右)潜入海底,拍摄帕夫洛彼特里的照片。这座城市位于希腊南部海域,所在深度为13英尺(约合4米)。据信,帕夫洛彼特里可能因为大约3000年前的一场地震沉入海底。借助新软件和潜水员获取的图像数据,科学家绘制出这座古代城市的3D地图。帕夫洛彼特里是已知最为古老的水下城市。
终极成像大赛由佳能公司澳大利亚分公司与澳大利亚研究中心CiSRA合办,主要面向学生,旨在鼓励当地学生钻研成像技术和庆祝他们取得的成果。CiSRA负责人斯蒂芬-哈迪在一份声明中说:“这场赛事旨在表彰当地学生在成像学方面取得的进展,鼓励他们研发富有创造性的设备,以获取令人吃惊的图像”
2.原子细节
单个原子的高解析度图像,获得2011年终极成像大赛二等奖。澳大利亚格里菲斯大学量子动力学中心的本-诺顿和大卫-科尔皮斯基研发出用于捕获单个原子的新技术,这个原子的直径只有1米的大约十亿分之四百。此外,他们还首次拍到单个原子的影子图像。精确的原子图像能够帮助科学家从整体上研究物理学,同时也能在量子计算和超高解析度细胞成像领域发挥积极作用。
3.老鼠大脑
两幅采用正电子成像术(PET)拍摄的图像,展示了老鼠大脑,上面为头部移动未经过校正的图像,下面为校正后的图像。CiSRA在声明中指出:“如果PET技术能够对意识清醒和自由移动的动物进行成像,便可提供更多有用的信息,帮助科学家了解它们的大脑如何在不同环境下应对外部刺激。对意识清醒的动物进行成像难度较大,因为头部移动必须经过准确测算并在图像重建时考虑这一因素。”
悉尼大学物理学院的安德烈-凯梅研发出一种立体运动跟踪系统,能够对老鼠如何移动头部进行准确评估。这项成果让凯梅在终极成像大赛中获得高度赞扬奖。
4.视网膜
借助于一项专门用于视网膜成像的技术,医生可以采取一种非入侵方式评估心脏病和中风风险。悉尼医学院的奥利弗-吉布斯表示,在对心脏和大脑血管产生影响的同时,心脏病和中风也能影响身体其他部位的血管,其中就包括眼睛在内。这种成像技术获得高度赞扬奖,可能在将来的某一天取代“将导线插入心脏动脉”这道侵入式程序。(孝文)