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2019年1月3日,《科学》杂志展望了2019年可能发生的科学大事件——既有政策层面的影响,又有可能成为头条新闻的重大科学进展。

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极地考察船RV极星号”,整个冬天它都将待在北极的海冰上

  欧洲和美国的科学家在2019年将面临不确定的政治背景,这对科研投入和合作将产生影响,这种不确定性对英国的影响尤为严重。英国计划于2019年3月退出欧盟,目前尚未就退出条件达成一致意见。尽管如此,在新的一年里,一些重大科研发现仍然有可能会成为头条新闻,包括天文学家在一项名为“事件视界望远镜”(Event Horizon Telescope)的国际科研合作项目中,首次拍摄到了银河系中心超大质量黑洞的清晰图像。据《科学》杂志预测,其他研究领域内的发现和科研政策的变化亦有可能成为2019年的重要科学新闻。
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  ▍气候科学:极地冰层成为焦点
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  如果想要知道地球变暖会怎样,不妨先关注下地球两极。2019年,两个国际项目将首先聚焦北极冰层。2019年9月,德国破冰船“RV极星号”(RV Polarstern)将在冰冻的北极海冰上待上整整一年,这艘北极考察船将作为北极气候研究多学科漂移观测站计划(MOSAiC,一个耗资1.2亿欧元科考项目)的中央枢纽。通过该计划,来自17个国家的研究人员将对极地云层、海洋动力学,以及北极向无冰夏季转变的影响等展开广泛的调查研究。
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  另外,2019年年底,美国和英国研究人员将远征南极,在偏远的思韦茨冰川呈扇形展开对整个地区的调研,预计耗资
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  5 000万美元、为期5年。思韦茨冰川是南极冰盖的一部分,正面临崩溃倾倒入大海的风险,这有可能导致海平面大幅升高。该项目将利用一切可能的方法,从地震仪到在海豹身上附着的传感器等,对冰层结构、海水和冰下陆地的情况进行探测。随着2018年相继发射的两颗卫星——“冰、云和陆地高程卫星2号”(ICESat-2),以及“重力恢复和气候实验卫星”(GRACE)分别开始传回冰层厚度和质量等科研数据,两大极地远征科考任务也都将受益于卫星覆盖范围的进一步增加。
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  ▍科学政策:科学决策如何应对技术挑战
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  两年来,美国总统唐纳德·特朗普在没有白宫科学顾问参与的情况下,一直在实施涉及科学和创新的决策。2018年7月底,特朗普提名了气象学家凯尔文·德罗格梅尔(Kelvin Droegemeier)来填补这一空缺。他的提名对美国政府处理一系列技术挑战意味着什么,人们将拭目以待。这些技术挑战包括:从人类胚胎工程到自动驾驶汽车的监管,从打击网络恐怖主义到培养更懂技术的劳动力大军等。一些科学问题的决策可能已经尘埃落定,比如退出巴黎气候协议和伊朗核协议等,但还有许多问题尚未解决。
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  ▍MeToo:被骚扰者的新权利
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  MeToo运动是指揭露性骚扰和性侵犯行为的一项运动。2019年,美国教育部可能会最终敲定一项有争议的指导性规则,该规则将降低大学在性骚扰和性侵犯方面的监管责任,并赋予被告更多权利。2018年11月提出的新规定要求,对依据1972年的《教育法第九条》(Title IX)进行调查的方式作出改变。大学将不再负责调查校园外的骚扰或袭击事件,但对校园内不当行为指控的证据的要求可能会提高。对性骚扰的定义将从普遍意义上的“不受欢迎的性行为”缩小到一个更为狭窄的范围,即“不受欢迎的性行为,性质严重,具有普遍性,在客观上具有攻击性,以至受害者平等受教育的机会受到影响”。被告律师可以对原告进行盘诘,在2019年1月28日之前,这项提议将继续听取各方面意见。
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  ▍粒子物理:μ介子研究中的新物理学发现
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  通过研究一种名为μ介子的粒子的磁性,物理学家希望几十年来的研究在2019年有突破。费米国家加速器实验室的科学家正在研究这种比电子更重、寿命更短的μ介子是否比理论所预测的更有磁性。1997—2001年,布鲁克海文国家实验室进行的介子g-2实验发现了μ介子这种磁性超常的现象。2013年,物理学家将15米宽的电磁铁实验移到了费米实验室,对仪器进行了升级,并于2018年1月开始记录数据。随着世界上最大的粒子加速器——欧洲大型强子对撞机停机两年后成功升级,首批研究结果可能成为2019年粒子物理学领域最轰动的事件之一。
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  ▍生物物理学:揭示细胞内部细节
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  在细胞生物学中,更高的分辨率意味着更多的发现。现在,科学家准备组合使用新的工具和技术,近距离观察细胞内部情况,前所未有地展示细胞内部的3D结构。研究人员已经可以对单个细胞中的DNA、蛋白质、RNA和表观遗传标记进行分析。
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  2019年,一些跨学科研究小组计划将这些方法与低温电子断层扫描、追踪分子的标记技术以及其他类型的显微镜技术结合起来,以观察亚细胞结构和过程。例如,一种多方位的DNA成像和染色技术可以为观察染色体如何折叠提供新的工具。这种组合技术可以在分子水平上更清晰地显示细胞如何分裂和改变形状,以及基因活动如何影响其结构和功能等细节。
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  ▍气候科学:“减少阳光”给地球降温实验
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  一种通过暂时减弱太阳光来抑制全球变暖的地球工程技术可能会在2019年进行首次小规模实验。在这一太阳地球工程实验中,大量反射性气溶胶粒子被喷射到高层大气中,模拟火山喷发的降温效果。在由哈佛大学气候科学家牵头的“平流层可控扰动实验” (SCoPEx)中,将以一种小规模可控的方式来验证这一想法。如果该计划得到咨询委员会的批准,该小组将气球放飞到平流层,在那里释放出100克的反光颗粒(可能会是碳酸钙,抗酸药片中的白垩成分),气球穿过这些颗粒流飞回地面时,可以观察其降温效果。但“减少阳光”计划尚有争议,一些科学家认为,“减少阳光”不会减少导致气候变化和海洋酸化的二氧化碳的累积,而且这一方法也还没有得到国际有关机构的认可。
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  ▍科学政策:美国政界意见分歧
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  2019年,在一个意见分歧的政府管理下,美国科学将会如何发展,也许需要一个占卜板来进行预测。现在的情况是,民主党掌管了众议院,而共和党保有了参议院,总统唐纳德·特朗普主导白宫。已知一些闪点行动包括:民主党人就特朗普政府的环境和能源政策向其发起挑战。还有一些可能,包括最高法院是否会在2020年的人口普查中提出公民权问题,以及议员们能否暂停党派间的争论,以便促进美国创新的基础设施计划的实施,新国会议员中的一些科学精英希望能够对这项计划有所促进。
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  ▍生物技术:首批抗疟转基因蚊子在非洲放飞
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  非洲将于2019年在布基纳法索释放首批转基因蚊子,这是“基因驱动”抗击疟疾战略的第一步,也将是首次释放按蚊属转基因蚊子(按蚊是一种会传播疟原虫的蚊子)。在非营利组织——“靶向疟疾”(Target Malaria)的管理下推进这种基因驱动抗击疟疾的方法。这些转基因蚊子可以在野生蚊子种群中传播突变,破坏疟蚊的关键生育基因,或降低传播疾病的雌蚊的比例。但首批释放的转基因按蚊不携带这种突变,也不打算通过它们来减少蚊子种群的数量。研究人员将释放不到1万只经过基因绝育处理的雄性蚊子,观察它们是如何在野外生存和传播的,以便向管理人员和社区宣传转基因蚊子的相关内容。
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在掌管了美国众议院之后,民主党人将重新审视环境政策

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  ▍环境保护:世界各国的生物多样性评估
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  一份历时三年的地球生物多样性和生态系统评估报告将于5月发布,通过对50年来物种灭绝和海洋保护区范围等指标发展趋势的评估,该报告制定了为实现生物多样性保护国际目标以及如何缩小许多地方存在差距的规划。在政府间生物多样性和生态系统服务科学政策平台下,来自50个国家的科学家进行了科学文献和数据的审查,这次报告是自2005年一项类似调查以来的第一次。报告将对正常和异常情况下的地球物种的未来进行预测,新的物种多样性评估报告还将为2020年制定下一代生物多样性的目标提供信息。
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一项全球评估项目将对包括马达加斯加犁头龟在内的濒危物种的生存状态进行评估

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  ▍空间科学:下一个行星探测任务
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  2019年7月,美国宇航局(NASA)将宣告其“新疆界计划”中行星探测任务的重要内容,一项耗资10亿美元的任务将在两个预选项目中进行抉择。“蜻蜓号”将派出一架半自主的四旋翼飞机飞越土卫六的表面(土卫六是土星的卫星,其表面留有液态甲烷河流的痕迹),这架飞行器将在土卫六上寻找可能与生命诞生的化学反应相关的线索。“彗星天体生物学探索样本返回任务”将从67P/Churyumov-Gerasimenko彗星核上收集并带回气体和冰的样本。这些样本,很可能在几十亿年里没有改变过,为人类了解彗星在其早期向地球输送水和有机化合物的过程中所发挥的作用提供一扇探测窗口。
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  ▍研究伦理:推动博物馆藏品“归根”
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  研究人员正在推进一项新的任务,努力归还从博物馆获得的,甚至是在未经许可情况下以研究为目的而收集的骨头和其他文物。在经过几个世纪的掠夺性收藏之后,一些研究人员采用了新的合作方式,并扩大了归还博物馆藏品的范围。澳大利亚近期发表的一项研究表明,通过古老的DNA可以将土着祖先的遗骸与还活着的后代准确地联系起来。然而,一些人告诫称,广泛采用类似方法会导致人群的强制性基因检测。2018年12月,法国一份由政府委托撰写的报告建议,未来5年内,法国博物馆将与非洲同行合作,应文物原属国的要求,归还在殖民统治期间掠夺的数万件文物。
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  ▍畜牧业:猪病疫情暴发仍有危机
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  养猪户,或许还有一些培根爱好者,将非常关注2019年的头条新闻,以寻找与非洲猪瘟(ASF)有关的消息。ASF病毒对人类无害,但在猪群中却具有高度传染性和致命性,疫情导致的病猪扑杀和贸易禁令给养猪业造成了严重的经济损失。
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  2018年,欧洲在ASF研究上已取得重大进展。在保加利亚、比利时和匈牙利的家猪和野猪中首次发现ASF病毒,这种病毒通常是野猪传染给家猪。德国、丹麦和其他主要猪肉生产国对猪病疫情危机处于高度戒备状态。最令人担忧的是,在中国也首次发现了ASF病毒。中国拥有全球最多的生猪数量,自2018年8月以来,中国已发生了80多起猪病疫情,包括在野猪群中暴发的疫情。有关部门已采取措施严格控制生猪运输,扑杀了63万多头生猪。据报道,2018年12月中国还发布了禁止在野猪出没地区养猪的规定。尽管采取了这些措施,病毒仍有可能在中国和亚洲其他地区继续暴发。
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  ▍生命伦理学:中国对基因编辑婴儿的反应
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  2018年,在基因编辑婴儿事件掀起一场轩然大波之后,中国可能会收紧有关人类基因工程方面的相关规定。贺建奎于2018年11月宣布编辑了一对双胞胎女婴在胚胎时期的基因,目的是为了保护她们及其后代不受艾滋病病毒感染,但他的做法在中国和世界范围内都受到了广泛谴责。大多数国家都禁止这类实验,甚至判定这类实验为非法行为。中国最相关的法规于2003年颁布之后,一直没有更新,因而没有涵盖基因编辑技术进展方面的内容。自中国发布声明以来,许多中国的研究人员、伦理学家和管理人员都呼吁对中国的生物伦理法律法规进行全面改革,不过目前还没有指定任何机构或研究所牵头这项工作。2019年人们还关注贺建奎是否会因此次事件而面临处罚。(编者注:截至2019年1月22日,新华社已就“基因编辑婴儿事件”发布初步调查结果。)
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  资料来源?Science

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