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环球科学要闻 | 福岛核泄漏放射物回流到日本;吹泡泡“吹”出软机器人
日期:2021-11-12 】【打印 关闭

· 核污染 ·

福岛核泄漏放射物回流日本

2011日本海啸影响范围模拟图。图片来源:NOAA

日前,日本学者在福岛大学主办的国际研讨会上发布研究结果称,2011年东京电力公司福岛第一核电站事故中流入海洋的放射性物质铯137,抵达美国西海岸后部分北上,经太平洋最北部的白令海,约于7至8年后回流至日本东北沿岸。

研究者在北太平洋761处地点采集了表层海水,调查铯137和铯134的放射性活度,并收集共同研究和各国政府的监测等观测数据,使用模型计算,分析动向。数据表明,部分铯137抵达美国西海岸后北上,沿阿拉斯加半岛流动。2017年,在白令海测得其放射性活度为每升海水0.003贝克勒尔、在楚科奇海测得0.004贝克勒尔。到2018年前后,在日本东北北部沿岸,铯137放射性活度开始上升,2019年超过0.002贝克勒尔。在连接日本海和太平洋的津轻海峡,铯137放射性活度在2017年前后达到峰值,此后呈减少趋势。研究者认为日本东北沿岸的放射性铯137回流自北太平洋南侧,随后又进一步从日本海穿越津轻海峡回到太平洋。(央视新闻)

· 新技术 ·

吹泡泡,“吹”出软机器人

通过充气,研究者可以控制软体机器人的动作,并抓起球体。图片来源:Princeton University

相比于传统的刚性机器人,软体机器人使用的是柔性、易弯曲的材料,能够以任意方式伸展和弯曲。机器人需要依靠驱动器来进行运动,对于软体机器人而言,它们的设计挑战在于,如何控制包括伸展和变形在内的运动。昨日,在一篇发表于《自然》的论文中,研究者开发了一种气泡铸造驱动器的新方法,而且他们能预测由这些驱动器组装而成的软体机器人的变形。

研究者利用了一种被称为弹性体的液态聚合物,它们经固化后会成为有弹性、可伸缩的材料。他们将液态的弹性体注入磨具,并向其中注入空气,形成一个拉长的气泡。在重力的作用下,气泡缓慢升到顶部而弹性体沉到底部。最终,弹性体发生固化,从磨具中脱离,成为驱动器。他们还开发了一种计算机模拟系统,通过一个简单的方程就可以预测机器人的变形。接下来,他们将会继续研发复杂的驱动器并探索新的应用。

· 演化 ·

演化更快,并非就易于生存

正如寓言“龟兔赛跑”所说,相比快速演化的楔齿蜥类(红色),演化速率较慢但更稳定的有鳞目(蓝色)获得了最终的“胜利”。(图片来源:Tom Stubbs)

在人们的普遍认知中,演化速度更快的类群可以更好地适应环境,从而获得更大的演化优势。然而近期发表于《古生物学》的一项研究发现,在鳞龙类中,演化速度更慢的类群反而更好地存活了下来。

鳞龙类指一类有鳞的爬行动物,包括有鳞目和楔齿蜥类。其中,有鳞目中包括所有蜥蜴和蛇,现生物种已经超过10 000种,但现存的楔齿蜥类只剩下了喙头蜥一种。研究者分析了两个类群在中生代体型演化的速率,发现楔齿蜥类的平均演化速率远高于有鳞目,与预期正好相反。在中生代末期生命大灭绝事件(曾导致恐龙灭绝)发生后,虽然两个类群都遭受了重大打击,但有鳞目幸存了下来并恢复了繁盛,反而是曾迅速演化的楔齿蜥类从此一蹶不振。研究者认为,许多快速演化的类群并不稳定,它们或许可以适应快速变化的环境,但如果最终不能达到稳定状态,也很有可能会随着某次事件灭绝。

· 物理学 ·

科学家在光学晶格中“听”到了声音

实验装置示意图,其中橙色表示铷超固体原子(图片来源:Lev Lab)

传统的由中性原子在周期性光势中构成的光学晶格,由于缺乏弹性而无法传递声子(量子化的声波),因而缺乏一些决定真实材料低温特性的动力学自由度。为了弥补传统光学晶格的这个缺点,最新发布在《自然》的一项研究中,研究人员设计了一套光学系统,使得其中的光学晶格可以产生并传递声子。

研究人员用处于超流体状态的铷原子气体填充了一个空腔,并在空腔两端放置两个间距很小的凹面镜,凹面镜反射性非常强,使得泵入腔内的光子经过铷原子的次数超过10 000次。在光子的作用下,铷超流体自发地排列成超固体,同时表现出晶体的有序性和超流体的特殊流动性。进入超固体状态的铷原子晶格可以在受到外部作用时发生扭曲、振动,从而产生声波。研究人员通过捕捉从空腔逃逸的光的全息图,确认了铷原子晶格中声子的存在。研究人员表示,他们的设计或有助于研究超导体的原理,以及创建量子神经网络。

· 神经科学 ·

人脑神经元表面的离子通道密度更低

神经元的电生理活动是大脑行使功能的基础,而细胞膜上的离子通道则是神经元行使功能的结构基础。在一项最新发表于《自然》的研究中,科学家对包括人在内的10种哺乳动物的大脑神经元进行了比较,结果发现人类与其他动物显著不同,人脑神经元细胞膜上的离子通道密度远低于预期。

研究人员关注的是大脑皮层锥体层神经元中的两类离子通道——钾通道和HCN通道。结果表明,当不同物种进行比较时,除了人类以外,大脑的神经元体积越大,神经元表面的离子通道密度也越高。单个神经元体积越大,意味着单位体积脑组织内的神经元数量越少,因而这种异速生长关系可以使得在单位体积的脑组织里,神经元表面的离子通道总数在不同物种间维持不变。然而,人类在拥有更大的神经元的同时,神经元表面的离子通道密度反而更低。研究人员猜想,人类的大脑偏离其他动物中存在的规律,或许有助于减少与离子通道相关的能耗,使大脑可以把资源分配给其他高耗能的过程(例如构建更复杂的突触连接),以完成复杂的认知任务。

· 天文学 ·

银河系中心或存在高能粒子加速器及宇宙线潜在屏障

银河宇宙线是来源于太阳系外的高能粒子,它们对于理解在极端天体物理环境中高能粒子如何加速十分有用。此前通过大气切伦科夫成像望远镜,科学家发现了起源于银河系中心的极高能(TeV-PeV )宇宙线,且认为银河系中心是宇宙线的一个重要来源。

近期,在一项发表于《自然·通讯》的研究中,中国科学院紫金山天文台研究员黄晓渊和同事通过重新分析费米大视场望远镜的银河中央分子区(CMZ)数据,确定了一个GeV-TeV宇宙线成分,它的光谱和空间梯度与TeV-PeV宇宙线成分相同。他们认为,这支持了银河中心存在高能粒子加速器的观点,但他们还发现GeV-TeV宇宙线的能量密度低于宇宙线“海”成分。这一观察结果可能表明存在一种屏障,阻碍粒子从宇宙线海穿透到CMZ区域。研究人员表示说,未来对银河系中心的3D建模或能帮助人们理解宇宙线的起源,以及它们在银河系中心的传输。

· 新冠疫情 · 

截至北京时间11月10日10时,据约翰·霍普金斯大学最新统计,全球累计新冠确诊病例251 348 332例,死亡病例5 071 757例。

根据国家卫生健康委员会官方网站的消息,11月10日0—24时,31个省(自治区、直辖市)和新疆生产建设兵团报告新增确诊病例62例。其中境外输入病例15例(云南6例,上海4例,湖北2例,天津1例,广东1例,广西1例),含1例由无症状感染者转为确诊病例(在广东);本土病例47例(辽宁21例,均在大连市;河南13例,其中郑州市8例、周口市5例;黑龙江7例,均在黑河市;河北3例,均在辛集市;云南2例,均在德宏傣族景颇族自治州;吉林1例,在吉林市),含15例由无症状感染者转为确诊病例(河南9例,辽宁6例)。无新增死亡病例。无新增疑似病例。

31个省(自治区、直辖市)和新疆生产建设兵团报告新增无症状感染者35例,其中境外输入12例,本土23例(辽宁16例,均在大连市;河南5例,其中郑州市3例、周口市2例;江西2例,均在上饶市);当日转为确诊病例16例(境外输入1例);当日解除医学观察10例(境外输入8例);尚在医学观察的无症状感染者538例(境外输入357例)。

截至2021年11月9日,31个省(自治区、直辖市)和新疆生产建设兵团累计报告接种新冠病毒疫苗234683.1万剂次。

 

 

文:十米、白德凡、clefable、王怡博、孙琳钰、韩佳桐

编辑:二七、clefable

环球科学

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