原标题:英媒盘点2020年宇宙及古生物重大发现 来源:参考消息网
参考消息网12月25日报道 英国科学新闻网站12月23日发表了题为《年度回顾:2020年的这些科学论断一旦确证将是重大新闻》的报道称,2020年,有关宇宙和地球上古生物的发现引起科学家和公众的浓厚兴趣。但这些重大论断需要更多证据才能在科学教科书里取得一席之地。英媒总结了六大相关新发现。全文摘编如下:
云层里的生命迹象
隔壁那颗灼热如炼狱的星球上或许可以找到生命。对金星云层进行观测的望远镜发现了磷化氢的痕迹,其数量表明必定有某种东西在不断产生这种气体。地球上的磷化氢是由某些细菌或工业过程排放的,因此一些天体生物学家推测金星相对温和的上层大气中存在微生物。但也有研究团队的分析表明,磷化氢痕迹是个误会,或许是数据处理过程中的机缘巧合造成的。
闪回
天文学家可能第一次看到了银河系中的快速射电爆发。更耐人寻味的是,它的源头似乎是一颗磁星——一种磁场强大的中子星。但是,要断言磁星引发了此前被探测到的数十次快速射电爆发为时过早,因为这些射电爆发来自遥远的星系,根本无法追溯源头。
管居微生物
中国境内发现数以百计的腕足动物化石,其外壳上附着的管状物里面也许藏有已知最早的寄生虫。这种形似蛤蜊的腕足动物生活在大约5.12亿年前。研究人员推测,管居微生物会抢夺其宿主的食物。周围岩层没有管状物单独或在其他化石上发现,说明这种微生物无法独自存活。但有批评者质疑这种关系是否属于真的寄生关系,因为附着了管状物的腕足动物似乎并不比没有附着管状物的同类处境更糟。
发现:普通物质
宇宙中存在的普通物质只有一半左右已为人类所了解。但今年,天文学家声称另一半隐藏在星系间的太空中。这一结论的依据是,分析发现,来自其他星系的少量快速射电爆发样本在前往地球的途中被粒子扭曲。不过,要论证有关这些普通物质的观点,还需对更多的快速射电爆发进行研究。
启动宇宙引擎
一种幽灵般的亚原子粒子或许是一颗恒星与一个黑洞的毁灭性遭遇产生的。这种中微子由位于南极洲的“冰立方”探测器发觉,它携带200万亿电子伏特,是大型强子对撞机加速的质子所具有能量的大约30倍。科学家称此次探测到的中微子与黑洞撕裂恒星时在天空中发出的一道闪光相匹配。中微子与闪光同时发生的概率只有0.2%。如果这一发现站得住脚,那么,这将是高能中微子第二次被追溯到源头,也是首次有直接证据表明撕裂恒星可以加速中微子使之获得高能。
人类迁移
围绕人类何时开始往返美洲的长期争论持续不休。有研究团队发表论文称,从墨西哥出土约有3.3万年历史的石器来看,人们抵达北美洲的时间比通常认为的要早1.5万年以上。然而,有考古学家怀疑这些出土文物不过是自然破碎的石块。
另一个研究团队发表论文称,800多年前,南美洲土著跨越数千公里的海洋抵达了这个群岛的东部。这一结论的依据是,有遗传证据表明勇敢的南美人曾与古代波利尼西亚人通婚。但有人类学家质疑早期的南美人是否拥有这种长途跋涉所需的设备和航海技能。古代波利尼西亚人擅长航海,他们也许曾经前往南美洲,回归故里时带上了新的DNA。
【延伸阅读】西媒:宇宙的尽头什么样?
参考消息网10月10日报道 宇宙的尽头是什么样子?西班牙《理智报》网站10月4日发文总结了最为大众所接受的五种假设。全文摘编如下:
曾几何时,物理学家认为宇宙是静止的,既不会增长,也不会衰减。正如达尔文让我们知道生物在不断进化,魏格纳让我们知道大陆在漂移,美国天文学家埃德温·哈勃使人类对宇宙的认知发生了关键转变。
哈勃1931年公布的观测结果显示,其他星系正在远离我们,且离我们越远的星系远离速度越快。事实上,哈勃观测到的是红移现象,当光源远离观测者时就会产生这种效应。这与声波的原理相同,当声源——如救护车的警报声——从面前经过时,我们听到的声音会从尖锐逐渐变得低沉。正如声波的频率会发生变化,星系发出的光的电磁波频率也会发生变化。
于是人们开始假设,原始宇宙与我们现在看到的样子并不相同。因此有必要自问,数十亿年后宇宙会变成什么样子,宇宙是否有尽头?
要了解宇宙的未来,就必须明白引力和暗能量将如何演变。有证据清楚地指出,目前我们正处于一个快速扩张的宇宙中。简单地说,哈勃之所以观测到星系红移现象,不是因为这些星系正在朝与银河系相反的方向移动,而是因为星系之间正在“形成空间”。一个经典的类比就是表面贴有不同图片的气球。当气球膨胀时,图片就会分离,因为气球在“生长”。
既然星系正在相互远离,那么从某种程度上来说,它们克服了本应将它们聚拢的引力,而助推宇宙扩张的能量就是暗能量。我们知道,当距离增大时,引力会急剧减小。在短距离内,引力足够强,以至于能克服扩张,将银河系的恒星甚至银河系与周边星系聚拢,我们称之为“本星系群”。
另一方面,我们尚无法确切地得知宇宙中有多少物质,无论是构成我们的重子物质,还是暗物质。不知道这个问题的答案,就无法得知引力对宇宙演变的影响有多大。同样,我们也不知道随着星系远离,暗能量会发生怎样的变化。因此,就算我们知道扩张会加快,也不知道这个过程会持续多长时间,是否会停止或反转,抑或是否有其他我们尚未观察到的决定性因素会对此产生影响。
考虑到物质密度和暗能量,无论在平面宇宙还是开放宇宙,扩张都可能无限期地进行下去。这意味着如果我们等待足够长的时间,恒星将熄灭,黑洞将消失,最终能量(既不会凭空产生,也不会凭空消失)将均匀分散在宇宙中。根据热力学第二定律,天文学进程将终止。我们称之为宇宙的“热寂”。尽管这个结局并不确切,但确实是最为大众所接受的假说。
假设暗能量的影响逐渐增强,那么扩张将比上述情形更快。存在着暗能量在短距离内的排斥效果大于引力的可能性,这样就会将同一个星系的恒星分开。暗能量甚至可能超过电磁力、弱相互作用和强相互作用等强得多的力。倘若如此,暗能量可能会撕裂原子,将宇宙变为“亚原子微粒汤”。这种悲惨的景象被称作“大撕裂”。我们已经有了两种可能的假设。
第三种情形或许是最激发公众想象力的一种情形。引力最终取胜,并使宇宙回归至与“大爆炸”之前类似的状态,正如一根弹簧在拉伸后会收缩一样。这个过程被称作“大挤压”。它与宇宙“原路返回”不同,换句话说,不像电影倒带那样。无论如何,时间都会继续推进。
在其他物理学家看来,故事还没有结束。他们提出第四种情形,即在“大挤压”之后,“大爆炸”反复出现。这种循环往复的情形被称作“大反弹”。
最后,还有理论学家提出了这样的可能性,即我们所认识的真空并非真的空无一物,在我们所认识的真空中存在着能量。于是有人提出,可能存在一个能量水平更低的“真真空”。如果这件事成真,那么我们的“假真空”可能会变为“真真空”,导致部分物理学常数发生变化。换句话说,就像是在一局相当复杂的游戏中途改变游戏规则,这局游戏将崩溃。
(2020-10-10 15:58:18)
【延伸阅读】宇宙“怪兽”:诺贝尔奖为何聚焦黑洞研究?
参考消息网10月8日报道 10月6日,英国人罗杰·彭罗斯、德国人赖因哈德·根策尔和美国人安德烈娅·盖兹因在黑洞研究中做出的贡献而被授予2020年诺贝尔物理学奖。黑洞是什么?怎么识别?阿根廷布宜诺斯艾利斯经济新闻网盘点了上述问题。
什么是黑洞?
理论认为,黑洞是恒星演化的最后阶段,是时空曲率大到光都无法从其事件视界逃逸的天体。但并非所有恒星都会变成黑洞,黑洞仅由非常巨大的恒星演变而成。当这些恒星的生命耗尽时,将以灾难性且不可阻挡的方式坍塌,同时形成一口“引力井”。
报道称,爱因斯坦1915年提出的广义相对论可以解释黑洞的原理。这些宇宙“怪兽”的引力大到什么都无法逃脱,无论是物质还是光,无论是什么波长。作为宇宙中的最快速度,如果光都无法从黑洞逃脱,那么其他东西更做不到。
如何识别?
天文学家试图通过围绕其周边的物质形成的明亮背景来观察这种“怪兽”。专家指出,通过观察周围环境可以看到发生了什么。经过推断可以发现,有某种东西“吞噬了”一切。
另一方面,在巨大的引力作用下,最靠近这些“怪兽”的恒星被拉伸后变成扁平结构,其气体被加热到极限温度。
报道称,事实上,超大质量黑洞是天体物理学的一个谜,尤其是黑洞变大的方式以及它们的形成是许多研究的焦点。科学家认为,黑洞以空前的速度吞噬了其周围非常密集的星系发出的所有气体。由于黑洞是不可见的,因此只能通过对比观察,看看在它们周围发生了什么现象。史上首张革命性的黑洞图像于2019年4月向全世界公布。
宇宙中有多少种黑洞?
科学家认为,根据不同大小可以分为恒星级黑洞、星系中心超质量黑洞和原始黑洞。大质量恒星在引力坍塌后形成的黑洞就是恒星级黑洞,其质量是太阳的几十倍甚至上百倍;而那些质量是太阳数百万甚至数十亿倍的是星系中心的超质量黑洞;此外,宇宙中还存在很多小型黑洞,它们被认为是在大爆炸时形成的质量很小的原始黑洞。
报道指出,目前的理论普遍认为,在大多数星系的中心都存在一个超大质量的黑洞,还有成千上万的恒星级黑洞。已知距地球最近的黑洞在大约1000光年以外。
这是人类史上首张黑洞照片。新华社发(事件视界望远镜项目组 供图)
(2020-10-08 15:26:05)
【延伸阅读】西媒:美国科学家估算宇宙何时走向“终结”
参考消息网8月17日报道 据西班牙《阿贝赛报》网站8月15日报道,科学家们通常认为,“大爆炸”创造了时空,让钟表运行,也形成了星系、恒星和行星。但未来会发生什么?宇宙会走到尽头吗?
美国伊利诺伊州立大学理论物理学家马特·卡普兰在一份公报中说:“宇宙将成为一个悲伤、孤独和寒冷的地方。这就是人们所说的‘热寂’,宇宙的主要构成将是黑洞和枯竭的恒星。”
卡普兰在一篇预计将发表于英国《皇家天文学会月刊》上的文章中估算了宇宙何时将变为一片死寂。为此,卡普兰估测了最后一次超新星爆发可能出现的时间。所谓的超新星爆发,是指大质量恒星在燃料耗尽、坍缩时通常可能发生的一次剧烈爆炸。根据卡普兰的预测,这次爆炸将出现在10的32000次方(也就是1后面有32000个0,一张纸都写不下)年以后。
然而,卡普兰的估算并未描述大质量恒星的死亡。它们可能在很早之前就已经死亡了:正如现在我们看看周围,大恒星聚合越来越重的元素,直至成为铁。铁元素无法再聚合,并会累积在恒星内部,最终导致恒星坍缩和爆炸。
因此,一切结束后,最终剩下的将是更小的恒星,它们不会再发生超新星爆炸,而是成为白矮星:这就是等待太阳的命运。白矮星是什么样子?基本上是失去外壳的恒星留下的熄灭的核。
理论上来说,随着时间推移,这些核会逐渐冷却,并成为黑矮星。卡普兰说:“随着白矮星冷却,在接下来的数十亿年间,它们的亮度会逐渐减弱,并最终硬化,成为不会发光的黑矮星。”黑矮星的成分为碳、氧等轻元素,其体积与行星差不多。但与行星不同的是,它们会达到恒星的质量。
但就算形成黑矮星,一切也不会结束。卡普兰说,由于量子隧穿效应,黑矮星的内部将继续发生聚变反应。因此,就算黑矮星也会产生铁,并最终加快超新星爆发:这就是卡普兰所说的“黑矮星超新星”。
(2020-08-17 19:22:36)