正文
对于更小质量的暗物质团块,研究者们采用了另外一种方法进行探测:利用暗物质可以与普通物质相互穿透这一特点,捕捉暗物质团块进入其他普通物质时对重力产生的影响。如果在地球轨道上存在暗物质团块,那么随着地球公转,就会有暗物质穿过地球。当暗物质处在地球以内这段时间,就会对地表重力产生影响。
美国伯明顿大学的C. J. Horowitz和德国斯图加特大学的R. Widmer-Schnidrig正是基于这一思路,分析了诸多地球重力的历史数据。这些数据来自于世界各地的重力监测仪,拜超导技术所赐,这些监测仪器均以极高精度记录着地球重力场中哪怕极其微小的扰动变化。
经过分析,两位研究者得出的结论
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]
是:地球轨道上不存在质量大于十万亿分之一地球质量的暗物质团块。看来暗物质似乎是一种非常不团结的物质,虽然能产生引力效应,却不愿意像普通物质一样互相抱团结合成整坨的团块。当然地球质量的10
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仍然是一个比较大的概念,差不多相当于6亿吨,比地球上所有活人加在一起的总质量还要多。
[1] arXiv:1912.00940v1 [astro-ph.EP]
达尔文进化理论的新证明
达尔文进化论中的一条理论首次得到了研究者的证明
[1, 2
]
:动物亚种在进化中起着比以往认为的更重要的作用。一个物种是指一组可以在彼此之间自由繁殖的动物,有的物种包含多个亚种,即生理特征和繁殖地域有区别的群体。
《物种起源》一书写道:包含更多物种的动物谱系也应包含更多的“品种”。这里的“品种”即现代意义上的亚种。英国剑桥大学的研究人员通过观察自然学家数百年来收集的数据,证实了达尔文的假设。研究者发现,哺乳动物的物种和亚种之间的进化关系因其栖息地而异。在非陆地和陆地生境中,亚种的形成、多样化和数量增加的方式有所区别,这影响了亚种最终如何成为物种。
在研究物种丰富度与亚种丰富度之间的关系强度后,研究者还认为,亚种应当被看作是新物种形成的早期阶段,但是对于不同的组群,影响进化的因素不尽相同。
研究者提出了科学警告:人类对动物栖息地的破坏不仅会影响动物当下的生活,还将影响它们未来的进化,这些影响的大小取决于动物的活动和繁殖区域被破坏的程度。动物的亚种常常被忽略,但它们在长期的进化动力学中承担了重要角色。
这项研究可以用来预测人们应该重点保护哪些物种,以防止它们濒危或灭绝。
[1] https://www.eurekalert.org/pub_releases/2020-03/sjcu-ood031620.php
[2]
https://royalsocietypublishing.org/doi/10.1098/rspb.2019.2702
科学家模拟印巴核战争,结果是全球闹饥荒
自上个世纪的冷战以来,目前全球有14000颗核弹头,其中95%都掌握在美国和俄罗斯手中。印度和巴基斯坦大概也各自拥有150颗。如果这两个国家发生核战争,各自发射了50颗广岛级核弹头,全球会发生什么?
前一段时间,朝鲜的核试验引起全球关注。印度和巴基斯坦在1947到1999年打了4场常规战争,很多专家更担忧这一对冤家手里的核武器。研究者们模拟双方在2025年发生核战争,结果是战争会导致1亿人直接死亡,而更多的人口将死于随后而来的全球饥荒。
来自美国哥伦比亚大学和芝加哥大学等机构的科学家进行的这项研究表明
[1
]
,即使两国发生上述规模的有限核战争,核爆炸之后将产生5百万吨粉尘冲向大气层,这将吸收大量的太阳光,并导致地球表面温度在接下来的5年中降低1.8摄氏度
(3.25F)
。全球的4种主要粮食作物,玉米、小麦、大豆、稻米将在此期间减产11%,随后的5到10年里才能逐步恢复产量。
这几种作物主要种植在北纬30度附近,主产区包括美国、加拿大、欧洲、俄罗斯和中国。这些区域温度不高,农作物的生长期较短,因此少量降温就会导致作物无法成熟。玉米在美国预计会减产20%、在俄罗斯减产50%;小麦和大豆也会大量减产;北半球稍南一些的区域以稻米为主,受到的影响会比其他三种作物小一些。在南半球,南美洲和非洲的玉米粮食产区甚至会因为这一变化而增产,但是无法填补北半球粮食作物的巨大减产。
由于全球粮食贸易和发达国家普遍的粮食盈余,届时这些盈余将被留在产粮国保证自身消费,而研究估计南半球将承担核战争引起的饥荒,全球70个最穷国家的13亿人口将不得不将口粮减少20%。
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https://www.eurekalert.org/pub_releases/2020-03/eiac-eal031120.php
手如何从鱼鳍演化而来?
生命起源于海洋,而鱼类演化成四足动物登上陆地是生命演化史中的大事件。为了理解手足
(四肢)
如何从鱼鳍演化,填补四足动物登陆的缺失环节,科学家将目光投向肉鳍鱼中的希望螈目化石,其中常为人熟知的是提塔利克鱼
(Tiktaalik)
化石。
根据本周《自然》发表的一项研究
[1, 2
]
,一块拥有手指样胸鳍的希望螈
(Elpistostege watsoni)
化石为理解脊椎动物手的起源带来了新线索。这块长1.57米的化石同属于希望螈目,在2010年发现于加拿大魁北克的埃斯屈米纳克地层
(Escuminac Formation)
,是迄今发现最完整的希望螈化石标本。
来自澳大利亚弗林德斯大学和加拿大魁北克大学的古生物学研究团队利用高能断层扫描技术对这块约3.8亿年前的化石进行研究,完整展示了胸鳍的骨骼结构。胸鳍上存在肱骨、桡骨和尺骨、成排的腕骨和指骨的结构,但同时保留了鳍条。研究人员表示,这种骨骼结构第一次展现了鱼鳍和指骨相连的情况,是在鱼类化石中发现的最像四足动物的例子,并且认为脊椎动物的手很可能起源于希望螈的胸鳍。
指骨的出现能够使鱼鳍更具有柔韧性,从而支撑鱼类的自重,使其能够在浅水或陆地上短暂活动,适应环境变化。这块化石为脊椎动物手部进化增添了新证据,将脊椎动物的指骨起源追溯到了鱼类。
[1] https://www.eurekalert.org/pub_releases/2020-03/fu-aff031420.php
[2]
https://www.nature.com/articles/s41586-020-2100-8
微调碳14定年法可能“改写”历史
放射性碳定年法是利用自然中碳14同位素的放射性确定年代的方法,是考古学中精度最高、应用最广的一种测年方法。放射性碳定年的结果可以用树轮纪年法来校正。从1986年开始,科学家根据北半球树木制作出树木年轮校正曲线并不断更新。这一曲线一直是欧洲和地中海放射性碳定年的基础,并为史前史设定了时间框架。但美国康奈尔大学考古学教授Sturd Manning的团队发现,越来越多的证据表明同一年的放射性碳水平在一些独立的小区域可能存在差异,因此某些历史事件的时间断定也需要微调,这将改变地中海地区历史上的某些关键年代。该研究成果已于3月18日发表于《科学进展》杂志
[1, 2
]
。
地球上的放射性碳水平随着季节变动而存在差异,有冬季低、夏季高的特点,并能够体现在树木年轮上。由于地区间的季节差异造成的树木生长期的不同,仅使用单一的标准曲线并不能准确判定所有地区历史事件发生的年代。通过比较几千年前北欧和地中海的放射性碳数据,研究人员证实了地中海放射性碳水平存在一些虽然小却关键的变化时期,将导致几十年的定年误差。这对地中海地区历史年表的建立非常关键,很可能调和之前由于放射性碳定年与历史研究不一致而引起的诸多矛盾,如埃及法老图坦卡蒙死亡和埋葬的时间,以及圣托里尼大规模火山爆发日期的修正等。
这项研究还提出,有必要制定一个更详细的地中海地区放射性碳的数据库,以更严格地界定地中海考古的时间尺度,这也将有助于研究哪些文化影响了最终发展为古希腊文明的米诺斯和迈锡尼文化。
[1] https://www.eurekalert.org/pub_releases/2020-03/cu-frd031820.php
[2]
https://advances.sciencemag.org/content/6/12/eaaz1096