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埋藏在南极冰下面的检测器记录到由中微子触发的罕见闪光,图片来自Jamie Yang and Savannah Guthrie/IceCube/NSF。
今年7月,IceCube团队利用美国宇航局的费米伽玛射线太空望远镜首次证实南极高能幽灵粒子来自一类非常明亮的类星体---耀变体(blazar)[6][7]。耀变体的中心内部潜藏着一个巨大的黑洞,释放出的辐射能够直抵地球。也就是说,这种高能宇宙中微子来自银河系外。这一发现不仅证实耀变体是高能中微子的一种来源,而且还建立了一个全新的研究领域:多信使中微子天体物理学。科学家将使用不同类型的探测器共同研究同一现象。IceCube团队期待发现更多的来自银河系外的信使。
3.解析分子结构变得简单
几十年来,解析分子结构的金标准一直是X射线晶体衍射技术,它涉及对一种分子的晶体进行X射线照射。然后,研究人员追踪X射线在晶体上的衍射方式,从而识别分子中的单个原子并在分子中分配它们的位置。这些结构对于理解生物分子的行为以及药物如何与它们相互作用具有无法估量的价值。然而,这种技术需要培养出大约一粒沙子大小的晶体,这可能是解析某些分子结构的主要障碍。
如今在电子显微镜载玻片上可获得微米级大小的晶体(黑色)的结构,图片来自Gonen Lab。
近年来,研究人员通过用电子束代替X射线来改进这种衍射技术。让电子束轰击靶生物分子(通常是蛋白)的片状二维晶体。但在某些情况下,这些薄片彼此堆叠在一起,从而产生不适用于常规电子衍射的三维晶体,而且所产生的三维晶体对于X射线衍射而言太小了。 今年10月,一个来自美国的研究小组[8]和一个来自德国的研究小组[9]开发出能够在几分钟内解析出有机化合物分子结构的新方法,相比之下,传统方法需要几天、几周甚至几月的时间。他们在一个旋转台上让电子束轰击微小的三维晶体,并追踪每次微小的旋转时产生的衍射图案变化。这种技术在几分钟内产生微观三维晶体(大小仅为开展X射线研究所需的尺寸的十亿分之一)的分子结构。
这种新技术非常适合用于确定激素和潜在药物等小分子的结构,应当对从新药的合成和发现到分子探针设计再到研究和追踪疾病等领域产生深远的影响。
4.冰河时代大碰撞
一颗小行星就像一连串核弹那样撞上了格陵兰岛的西北部,立即蒸发岩石,并在北极上空产生冲击波。它在海华沙冰川(Hiawatha Glacier)留下的一个31公里宽的撞击坑(即海华沙撞击坑)足以容纳美国华盛顿特区。在通过飞机雷达发现潜伏在千米厚的冰盖下方的这个撞击坑之后,科学家们在今年 11月取得了惊人的发现[10]。
利用计算机模拟小行星碎片撞向格陵兰岛,图片来自NASA Scientific Visualization Studio。
海华沙撞击坑是地球上最大的25个撞击坑之一。虽然不像6600万年前在墨西哥产生一个200公里宽的陨石坑并导致恐龙毁灭的希克苏鲁伯(Chicxulub)撞击那样带来巨大灾难性,海华沙撞击可能对全球气候产生巨大影响。来自海华沙冲击的冰川融水涌入北大西洋,这可能通过阻断给欧洲西北部带来温暖的洋流传送带而使得温度骤降。
海华沙撞击坑中的深冰受到的干扰提示着这颗小行星可能在13000年前发生过撞击。这将使得这次撞击与新仙女木事件(Younger Dryas)存在关联,其中新仙女木事件是一个持续千年的全球降温事件,始于最后一个冰河时代,当时世界正在解冻。这可能就为充满争议的新仙女木撞击理论提供了证据。但是海华沙撞击的确切时间远未解决。格陵兰岛其他地方的冰芯,记录了过去10万年的变化,但并不含有任何撞击碎片的迹象。一个确切的答案将取决于艰苦的工作以便通过从冰下扫下来的微小矿物晶体进行放射性时钟测量来确定撞击时间。
5.科学界的女性性骚扰现象发生好转