科学新发现

ぬ吴い小华

　
                                                                                                         地球深处的碳循环





大多数地表的钻石形成于距地表深度200公里以内。然而世界上某些地方曾出产过罕见的“超深”钻石——它们内部的某些微量化学成分表明其形成于距地表很深的地方。英国研究人员近日对一组特殊的巴西钻石进行了化学特性分析，他们在Science杂志网络版上宣布，生物的碳循环可以到达地下极深处，一直深入到“下地幔”层。这一发现超越了以往的科学认知。Science副主编Nick Wigginton认为：这项研究表明地球的碳循环是发生在整个星体范围内的，它将地球表面与海洋中发生的化学和生物过程与地球内部连接在了一起。

　　地震学和地球化学方面的研究表明，海洋地壳可一直沉入到下地幔层，即向地心方向运动超过660公里。但是现实中，能够记录这一运动过程的岩石样本很难获得。布里斯托大学的Michael Walter及同事分析了一组来自巴西的“超深”钻石。结果发现，这组钻石的某些成分只能在“下地幔”层的极高压和高温中生成。因此，这些物质可能是由钻石液体与沉降至“下地幔”的玄武岩组分彼此结合生成的。

　　如果这是真的，那么形成这些钻石的碳元素，可能最初是沉积在海底的大洋地壳内。这些钻石中的轻质碳同位素的相对丰度支持了这一假设，因为这些较轻的碳一般出现在地表而非地幔。

　　此外，钻石内还包含了一些非混溶材料。研究人员指出这些非混溶物质可能是在钻石向上运动数百公里，到达上地幔的过程中被包埋的。Walter及其同事认为，钻石在下地幔形成后，通过上升的地幔柱来到了地表附近。


                                                                                        火星上或有生命





　英国科学家发现了地球上最古老的化石，他们在显微镜下的发现有力地证明，早在34亿多年前，细胞和细菌就能在无氧环境中繁殖。早期的生命是以硫为基础的，它们依靠硫元素进行代谢，产生能量，赖以维生，而毋需氧气——这表明，其他低氧或无氧行星上可能也有类似的生命形式，例如火星上就有可能有生命。

　　这些清晰地显露出类似细胞的结构的微化石，发现于澳洲西部一处偏远地区。该处是地球最古老的海岸线之一，曾发现迄今已知地球上最早的沉积岩。化石就藏于石英沙颗粒之间，保存完好。

　　通过对这些化石的分析，一幅远古的地球图景在研究人员心目中成形。当时地球环境严酷，炎热、黑暗，频频发生火山爆发和流星碰撞。天空灰暗，乌云密布，阳光的热量不如现在这么强，海洋的温度处于40℃~50℃之间。最重要的是，那时的地球上几乎没有氧气，也没有植物或海藻，无法进行光合作用而产生氧气。牛津大学的Martin Brasier说，那是人类的地狱，却是细菌的天堂。

　　这项发表在Nature Geoscience上的发现不仅将地球生命出现的时间提前到了34亿年前，更为人类在宇宙中的其他星球上寻找生命提供了依据。


                                                                   人类能感受到地球磁场吗

对于候鸟和海龟而言，感受地球磁场的能力对于它们的长途迁徙旅行来说至关重要。而人类被认为是不具备与生俱来的磁感应能力的。但近期发表在Nature Communications上的一项研究显示，人类视网膜中的一种蛋白质移植到果蝇体内后，具有了感知磁场的能力。这重新开启了进一步探索人类感知生物学的进程。

　　在许多迁徙动物身上，涉及隐花色素蛋白（flavoprotein cryptochrome，CRY)的光敏化学反应在动物感知地球磁场的能力中扮演重要角色，它可以利用让光线起到地磁定位的作用。CRY分子的电子通常都成对出现，而地磁场会使其中的某一电子发生旋转，由此引发的感光化学作用能让候鸟等能以某种色彩“看到”磁场。就果蝇的情况而言，先前已有研究证明，在这些飞蝇体内存在隐花色素蛋白，并且发挥着光依赖磁感应器的作用。

　　为了测试人类隐花色素蛋白（hCRY2）是否具有类似的磁感应能力，美国马萨诸塞大学医学院神经科学教授Steven Reppert及同事创建了一种经过基因改造的果蝇模型，这种果蝇缺乏天然的隐花色素蛋白，但能够表达人类的隐花色素蛋白。利用研究小组先前开发的行为系统测试，他们发现基因改造后的果蝇能够以光依赖方式感知并回应电线圈产生的磁场。

　　这些发现还证实了人类隐花色素蛋白具备在磁场感应系统中起作用的分子能力，并为进一步的人类磁场感知研究铺平了道路。Reppert及其同事在研究报告中写道，在另一项关于人类在行为层面上的磁敏感性研究中，特别强调了磁场对视觉功能的影响，而不仅仅是非视觉导航。



                                                                    外星人进化论

“如果宇宙有中其他智慧生命，他们都在哪儿呢？”著名的“费米佯谬”指出，外星文明存在的可能性很高，但我们又缺乏证据来证明其存在。西班牙科学研究所的理论物理学家Beatriz Gato-Rivera认为，智慧生命可能担心自我宣传会招致危险，因此采取了慎重的生存方式。这样推断，也许宇宙中确实存在地外生命，但他们选择了沉默，以保证自身的安全。

　　加拿大周界理论物理研究所的Adrian Kent教授则给出了一个新答案：如果真的存在地外文明，他们发展到足以进行星际旅行的水平的可能性也很小。否则，我们一定有机会见识他们。

　　Kent解释，根据进化选择的原理，越是张扬的物种越容易被淘汰。人们经常争论不休却默认的一个事实是，只有殖民外星或开采外星资源才能弥补逐渐枯竭的地球资源缺口，但从进化的角度来说，攫取外星资源是一种张扬的做法，有其危险的成分。因此，找到一条通过太阳系得以自足的生存之路，才是应该被优先践行的。

　　著名物理学家霍金则从另外的角度来思考：如果我们有能力进行星际探索，遇到外星生命的可能性有多大？霍金表示：若现有的地球演化时间表是合理的，那么根据概率计算，宇宙中许多星系都会出现生命现象。要知道，一些星系的历史比地球早50亿年以上，如果有智慧生命存在，会远远超越人类。令人不解的是，为什么地球从未被造访或殖民过？（关于UFO的纪录不足为信，因为如果真有外星文明光临，那一定会更直接，而且十有八九是侵略性的）有两种可能性：第一，生命的诞生绝非人类以为的那样简单，地球很可能是星际空间中唯一的奇迹；第二，生命的诞生很容易，比如化学物质能演化为可自行复制的系统（如单细胞藻类），但大多数生命没有进化为像人类一样的智慧物种。

　　霍金强调：我们习惯认为，智慧物种是生命进化的必然结果，但真实的进化过程可能是随机事件，智慧只不过是其中一种。此外，智慧生命很可能是短命物种，那些微生物世界的小角色们的生命力则异常顽强，也许当地球寸草不生的时候，它们依然活着。因此，我们也许可能找到外星生命，但是遇到智慧物种的可能性近乎为零。另有一种坏的可能是，生命的诞生和智慧的进化都不是小概率事件，但外星的智慧物种在自身发展的过程中毁灭了自己。当然，大家都不希望这是智慧生命的最终宿命。

　　霍金还风趣地谈到：我个人是相信外星智慧生命的存在的，只不过在他们探索星际空间的过程中忽略了地球而已。如果有一天我们接收到了外星人的信号，也许应该谨慎，进化到更高水平后再去回应。要知道，与高智慧生命接触，其结果将与土著印第安人遇到哥伦布十分类似。



                                                                                                          月亮会使我们变疯狂吗

很多地方流传着一个说法，月圆会引发自杀率和精神失常发病率升高，这到底有没有科学根据呢？月亮到底会不会使我们变得疯狂呢？众多的科学研究证明，月亮对我们的影响其实很小，让我们看看下面的事实。

　　几年前，美国南加州大学医学院的Selim Benbadisof博士听到癫痫病人抱怨满月时病症加重，2004年他给出了一份770位病人三年里的详细统计分析，其中记录到的癫痫高发时段竟然是在每个月亮周期的后四分之一(152例)，真正满月时并不多(94例)。

　　1985年，佛罗里达国际大学的James Rotton和加拿大萨省大学的Ivan Kelly综合阐述了37个关于月亮对精神病类型，包括精神病院入院人数、精神障碍、危急报警、凶杀以及其他犯罪行为之间关联研究，发现只有极少数人的行为显示出跟月亮之间存在某种关系。

　　现代照明发明之前，月亮一直在人的醒睡周期里扮演着重要的角色，因此，满月时的明亮月光可能让人在半夜醒来，但1999年一篇发表在Affective Disorders上的文章分析，睡眠障碍也有极大可能是其他心理因素造成。

　　而2010年一项采用了得州圣安东尼市警察局、天文和气象数据的研究报告称，没有发现能够支持传说中月相影响犯罪率的证据。

　　科罗拉多州2007年对近1.2万宠物伤害个案进行分析后发现，满月时猫狗的急诊数确实增长最快，但这项发表在JAVMA上的文章推测，，宠物在满月时出门的可能性更高，这也增加了受伤害的几率。

　　2009年发表在Anesthesiology上的一项研究，将克里夫兰医院1993年至2006年共进行的1.8万多例心脏搭桥手术与月相关联的比对，未发现月相对手术结果的影响。

　　在自然界，月亮与太阳对地球的引力的联合作用，的确会造成地球上的潮汐，但潮汐这种大型活动会因地球表面靠近月亮的远近而有所不同。

　　对动物来说，月亮确实有一定的作用，比如，满月之后，数百种造礁珊瑚会同步地在水里产卵受精，成为地球上规模最大的交配活动，2007年发表在Science上的研究认为，某些造礁珊瑚具有对光敏感的基因，或许原因就在于此。

　　一种生活在阿根廷的猫头鹰猴，通常在黑夜出来觅食，2010年一项发表在PloS ONE上的研究发现，新月或遇到月食的时候，因为看不到月亮，猫头鹰猴就会整晚蛰伏。但在满月之夜，它们会特别活跃，一夜忙碌后，这些筋疲力尽的猫头鹰猴会一直睡到第二天。

　　有证据表明，食物链底层的动物，在满月之日会比较安静，因为明亮的月光会让它们更容易被捕食。研究人员在对月亮周期与三个品种的狼进行了长期跟踪后，在2006年的Behavioral Processes上撰文称，相对新月来说，满月时狼的活动性反而降低了。