《环球科学》2020年十大科学新闻出炉 新冠疫情下科学依然精彩
2020年 ， 我们经历了一个特殊的年份 。 在新冠病毒的阴影下 ， 科学虽会遭遇波折 ， 但前进的步伐从未停滞 。 从第一次室温超导到实现量子优越性 ， 我们为未来构筑起更多可能；从第一张人类细胞图谱到破解蛋白折叠难题 ， 人类也在重新认识生命的本质 。
《环球科学》杂志近日在专家顾问团队和优秀学术媒体的大力支持下评选出了2020年十大科学新闻 ， 让我们一起来回顾今年那些影响深远的科学瞬间 。
1 新冠疫情改变世界面貌
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新冠病毒 。
因为这场疫情 ， 2020年将注定成为一个被长久铭记的特殊年份 。 疫情从2019年末开始 ， 随后迅速席卷全球 ， 深刻影响着这个星球上的所有个体 。 在新冠疫情中 ， 各国科学家团结一致 ， 展现了现代科学的强大力量：疫情初期 ， 我国科学家迅速测序并共享新冠病毒RNA序列；多国团队将疫苗研发时间缩短到一年以内 。 但与此同时 ， 我们也认识到人类在面对全新病原体威胁时的不足：世界卫生组织发起的“团结试验”宣告失败 ， 我们至今没有找到对抗新冠肺炎的特效药；在一些国家 ， 科学的声音不断被忽视 ， 不到位的防控使得疫情持续加速蔓延 。 在全球超过7000万人感染、160万人死亡的今天 ， 我们仍然难以预测这场疫情的最终走向 。 但可以肯定的是 ， 唯有科学界与公众共同努力 ， 才能最终遏制疫情 。
2 时隔44年 人类通过“嫦娥五号”再次带回月球样本
“嫦娥五号”登月采集月球样品 。
2020年12月17日 ， 携带着月球样本的“嫦娥五号”返回器在内蒙古四子王旗预定区域成功着陆 ， 标志着“嫦娥五号”任务圆满完成 ， 同时也奏响了我国探月绕、落、回三部曲的最后一个音符 。 这枚于11月24日发射升空的探测器在抵达月球轨道后 ， 向位于月海的吕姆克山脉成功释放着陆器 。 后者结合使用钻探取样和表面抓取两种方式 ， 取回了1731克月球岩石及土壤样本 。 这也是时隔44年后 ， 人类再次将月球样本带回地球 。 这些样本有望填补此前月球样本的空白时间段 ， 构建更加完整的月球演化历史 。
3 人类首次实现室温超导
【火星探测|《环球科学》2020年十大科学新闻出炉 新冠疫情下依然精彩】
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室温超导 。
在距离首次发现超导现象100多年后 ， 人类首次见证了室温超导的诞生 。 2020年10月15日 ， 《自然》以封面文章的形式发表了美国罗切斯特大学、内华达大学等多个研究单位合作完成的室温超导实验结果 。 研究通过光化学合成 ， 在超导材料硫化氢体系中掺杂碳元素 ， 实现了在287.7K（约15℃）下的超导 。 这代表人类向长久以来的目标——创造没有电阻的高效电力系统迈出了重要一步 。 这次的实验条件仍然苛刻 ， 必须给超导体施加267Gpa的高压（相当于200多万倍标准大气压）才能实现室温超导 。 尽管其距离实际应用还有遥远的距离 ， 但已经带来了革命性的突破 ， 物理学家追寻了一个世纪的能源效率“圣杯”曙光初现 。
4 新一轮火星探测季开启 “天问一号”发射升空
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“天问一号”火星着陆器与巡视器等比例模型 。
今年夏季 ， 两年一度的“火星探测窗口”再度开启 。 7月20日 ， 阿联酋的“希望”号发射升空 ， 拉开新一轮火星探测热潮的帷幕 。 3天后 ， 中国首个火星探测器“天问一号”在海南文昌航天发射场成功发射 ， 迈出了中国航天走向深空的第一步 。 作为中国的首次火星任务 ， “天问一号”计划一次性完成绕、落、巡三大任务 ， 绘制火星的地质结构图 ， 帮助人类了解火星的水冰和磁场分布 。 而在7月30日发射升空的美国“毅力”号火星车 ， 除了试图搜寻火星生命的证据 ， 还将首次在火星上释放直升机 。 这3台火星探测器均计划于2021年上半年抵达目标工作地点 ， 为我们揭开关于这个地球近邻的更多秘密 。
5 AlphaFold解决蛋白折叠难题
1972年诺贝尔化学奖得主克里斯蒂安·安芬森（Christian Anfinsen）在颁奖典礼上提出猜想：我们应该能从一个蛋白的氨基酸序列 ， 推测出该蛋白的三维结构 。 这就是困扰生物学家近半个世纪的蛋白折叠问题 。 2020年11月30日 ， 曾发布AlphaGo的DeepMind公司宣布其算法AlphaFold解决了该问题 。 两年一度的蛋白结构预测关键评估比赛 ， 需要参赛者利用已知的氨基酸序列预测蛋白的三维结构 。 在2020年的比赛中 ， Alpha-Fold一举夺得90分的高分 ， 达到“解决蛋白折叠问题”的标准 。 考虑到蛋白在生命中无处不在 ， Alpha-Fold的出现将极大地推动各个领域的生物学研究 。
6 量子计算原型机“九章”实现量子优越性
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2020年12月3日 ， 在《科学》杂志的一篇论文中 ， 中国科学技术大学潘建伟团队领衔研发的量子计算原型机“九章” ， 在运行高斯玻色采样时 ， 最多成功测量76个光子 ， 实现了量子优越性——即量子计算速度超过经典计算机 。 根据目前最优的经典算法 ， “九章”对于处理高斯玻色采样的速度比目前世界排名第一的超级计算机“富岳”快一百万亿倍 ， 等效地比谷歌去年发布的53比特量子计算原型机“悬铃木”快一百亿倍 。 和其他量子计算原型机相比 ， “九章”不需要昂贵的冷却系统 ， 在室温下即可运行 。 这是对量子计算潜力的又一次有力验证 。
7 人类首次探测到银河系内快速射电暴
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快速射电暴 。
快速射电暴（fast radio burst）是一种持续时间只有几毫秒的神秘高能天体物理现象 ， 在2007年首次发现这类信号之后 ， 对于快速射电暴的来源始终没有定论 。 一种候选理论认为 ， 快速射电暴的来源是磁陀星——一种具有极强磁场的年轻中子星 。 2020年4月28日 ， 一支加拿大科研团队检测到了来自银河系内磁陀星SGR 1935+2154持续时间只有毫秒级的射电暴 ， 其强度是此前磁陀星射电辐射的3000倍 。 进一步的研究确认 ， 这是人类首次探测到银河系内的快速射电暴 ， 并表明磁陀星至少是部分快速射电暴的来源 。 相关研究成果发表在《自然》杂志的三篇论文中 ， 包括一篇由中国团队利用500米口径球面射电望远镜（FAST）取得的成果 。
8 首张人类细胞图谱公布
2020年3月26日 ， 《自然》杂志发表了由浙江大学郭国骥团队绘制的全球首张人类细胞图谱 。 他们通过高通量单细胞测序技术 ， 测序并分析来自中国汉族婴儿和成人共60种人体组织样品的70多万个细胞 ， 首次从单细胞水平全面分析了跨越不同年龄段的人体细胞种类 ， 并揭示了一个普适性的哺乳动物细胞命运决定机制：细胞分化经历了一个从混乱到有序的发展过程 。 这项成果是人类细胞图谱计划的一项重要阶段性成果 ， 构建出完整的人类细胞图谱的基本框架 。 人类细胞图谱计划将通过细胞数字化 ， 极大地推动精准医疗和再生医学的发展 ， 对于鉴别异常的细胞状态和起源 ， 修复疾病导致的人体细胞、组织受损都具有重大意义 。
9 澳大利亚严重山火造成惨痛生态损失
一轮持续时间、波及范围历史罕见的严重山火袭击了澳大利亚 ， 直到2020年3月31日 ， 澳大利亚官方才宣布这场持续半年的大火结束 。 根据世界自然基金会和悉尼大学联合发布的报告 ， 这场大火的起火点有15000多个 ， 烧毁的土地面积超过11万平方千米 ， 近30亿只动物在大火中丧生 ， 其中爬行动物的死亡数占据了
三分之二 ， 另有上亿只哺乳动物和鸟类死亡 。 除了惨痛的生态损失 ， 这场大火对气候变化还可能造成更长远的影响 。 根据英国气象局预测 ， 澳洲大火将向大气释放4亿至7亿吨CO2 ， 导致今年全球CO2的排放量比预期高出2% 。 在澳大利亚大面积成熟森林被烧毁后 ， 我们可能需要超过100年的时间 ， 才能等到森林复苏并重新吸收掉被释放的碳 。
10 SpaceX实现首次商业载人航天飞行
2020年5月30日 ， 美国时隔9年重新在本土利用航天器将宇航员送入地球轨道 。 这一次帮助美国重拾航天梦的是美国太空探索技术公司（SpaceX） ， 这也是历史上的首次商业载人航天任务 。 此次任务属于Demo-2演示任务的最后一环 ， 载人龙飞船携带了两名宇航员前往国际空间站 。 龙飞船在整个任务期间完成了发射、国际空间站对接、脱离轨道和溅落的近乎全自动化流程 ， 并确保了宇航员的安全 。 11月 ， 载人龙飞船在首次经批准的正式载人航天任务中 ， 运送3名NASA宇航员和1名日本宇航员发射升空 ， 4名宇航员将开展约半年的太空站任务 。 至此 ， 商业载人航天的序幕也正式开启 。
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