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2021年突破极限的6大科学纪录

2021年12月23日来源:科技日报

本报记者 刘 霞

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迄今最古老黑洞J0313-1806质量相当于16亿个太阳,这是其艺术图。

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来自奥地利维也纳大学和奥地利科学院的物理学家测得迄今最小引力场。

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一种新发现的翼龙能使用其能对握的爪子攀爬树枝和获取食物。

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黑洞和中子星合并的演示图。

图片来源:美国太空网

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生活在100多万年前的猛犸象的DNA是科学家们迄今获得的最古老的动物DNA。

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菲律宾土著Ayta Magbukon是世界上拥有最高丹尼索瓦血统的族群。

人类每年都在创造历史,科学家们也在不断创造新纪录,今年也不例外。

美国《科学新闻》杂志网站在12月20日的报道中,为我们梳理了2021年令人惊奇的6大科学纪录,包括发现迄今最古老的黑洞以及迄今最古老的动物DNA等,这些新发现突破了科学研究的极限和人类的想象力。

迄今最古老的黑洞“现身”

130多亿年前,当宇宙仅6.7亿岁时,一个巨大的黑洞诞生了,美国亚利桑那大学科学家主导的国际天文学家团队今年发现了它。

新发现的超大质量黑洞被命名为J0313—1806,质量相当于16亿个太阳,是之前已知最古老黑洞“体重”的两倍,且比后者“年长”两千万岁。

研究人员指出,现有理论认为,超大质量黑洞由吞噬物质较小的种子黑洞生长而成,但他们的计算表明,即使J0313—1806的“种子黑洞”在宇宙中第一颗恒星形成之后出现,并尽可能快地生长,它的初始质量也至少需要达到太阳质量的一万倍,但通过大质量恒星坍缩形成种子黑洞的方式,只能使黑洞的质量达到太阳的几千倍。因此,新现身的这个古老的庞然大物对超大质量黑洞如何形成的相关理论提出了挑战。

测量迄今最小引力场

在四种基本力中,引力是我们在日常生活中最熟悉的一种,但令人惊讶的是,它却是地球上最弱、最难测量的一种。今年,来自奥地利维也纳大学和奥地利科学院的物理学家测量了一个2毫米宽、重约90毫克(相当于一只瓢虫的“体重”)的金球的引力场,这是迄今在实验室测量到的最小引力场。

研究人员称:“根据爱因斯坦的理论,引力是质量在其他质量移动的时空中发生弯曲的结果。所以我们真正测量的是,一只瓢虫如何扭曲时空。”接下来,研究团队计划进一步推进实验,他们称,那时就进入量子物理学的领域,或许要使用不同的物理学原理。

迄今最古老爪子能对握的恐龙

今年4月,中国北票翼龙化石博物馆研究人员在《当代生物学》杂志上撰文指出,他们在给一具生活于1.6亿年前的鲲鹏翼龙化石做CT扫描时发现,这只翼龙的前肢爪子竟然能够对握,这在翼龙中还是第一次发现。之前发现的所有翼龙爪子都朝向一个方向,无法做出对握的动作,这只翼龙是目前已知最早的爪子可对握的动物。

古生物学家认为,这种结构的出现是为了让这种翼龙更好地适应树栖生活,能够对握的爪子不仅可用来爬树,还能够用来抓握猎物。

首次观测到中子星和黑洞合并

6月29日,来自美国激光干涉引力波天文台(LIGO)、欧洲“室女座”(Virgo)和日本引力波天文台的天文学家在发表于《天体物理学杂志快报》的论文中,公布了他们的研究成果:在LIGO和Virgo的第三轮运行中,他们首次发现了来自黑洞—中子星合并的引力波事件——GW200105和GW200115。

GW200105事件由一个8.9倍太阳质量的黑洞和一个1.9倍太阳质量的中子星合并产生,此次合并发生在9亿光年之外。GW200115事件的“主角”分别是一个5.7倍太阳质量的黑洞以及一个1.5倍太阳质量的中子星。

研究人员指出,现在已经探测到了黑洞和中子星合并的首批案例,能确定宇宙中存在这种现象。但是关于中子星和黑洞还有太多未解之谜,未来获得的数据将有助回答这些问题,并理解宇宙中这些最极端的天体是如何产生的。

发现迄今最古老动物的DNA

来自瑞典乌普萨拉大学的生物信息学家表示,他们在120万年前生活在西伯利亚东北部的猛犸象的牙齿中发现迄今最古老的DNA,并对其进行了测序,为研究已灭绝的冰河时代的北美巨兽的进化,打开了一扇崭新的窗户。据悉,此前最古老的DNA来自一匹生活于70万年前的马的化石。

科学家们说,这项新发现可能接近了DNA能持续多久的极限,从进化的角度来看,打破100多万年这个魔法屏障相当于打开了一个新的时间窗口。而且,来自猛犸象的基因表明它可能属于以前未知的物种。

拥有最多丹尼索瓦人DNA的族群

被称为丹尼索瓦人的神秘原始人群体很久以前就灭绝了,但“雁过留痕”,丹尼索瓦人在遥远的过去曾与现代人的祖先混合,留下了“蛛丝马迹”。

瑞典科学家报告称,菲律宾土著AytaMagbukon人约5%的DNA来自丹尼索瓦人,是世界上拥有最高丹尼索瓦血统的族群。事实上,他们比之前被认为当今拥有最高丹尼索瓦血统的族群——巴布亚高地人携带更多丹尼索瓦人DNA。

研究人员表示,这些发现揭示了亚太地区现代人和古人类复杂交织的历史,他们希望利用这一结果,以及其他携带丹尼索瓦人DNA的群体的遗传线索,追溯丹尼索瓦人在东南亚、巴布亚新几内亚和澳大利亚的活动轨迹。

本文图片除注明外均来自美国《科学新闻》杂志网站


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