環(huán)球科學(xué)要聞 | 霍金的黑洞面積定律首次被驗(yàn)證

· 航天 ·

中國(guó)空間站航天員首次成功出艙

圖片來(lái)源：新華社/金立旺 攝

北京時(shí)間2021年7月4日14時(shí)57分，經(jīng)過(guò)約7小時(shí)的出艙活動(dòng)，神舟十二號(hào)航天員乘組完成出艙活動(dòng)期間全部既定任務(wù)，航天員劉伯明、湯洪波安全返回天和核心艙。這是繼2008年神舟七號(hào)載人飛行任務(wù)后，中國(guó)航天員再次進(jìn)行空間出艙活動(dòng)。在此次出艙活動(dòng)中，兩位航天員完成了艙外活動(dòng)相關(guān)設(shè)備組裝、全景相機(jī)抬升等任務(wù)，首次檢驗(yàn)了我國(guó)新一代艙外航天服的功能性能，首次檢驗(yàn)了航天員與機(jī)械臂協(xié)同工作的能力及出艙活動(dòng)相關(guān)支持設(shè)備的可靠性與安全性，為空間站后續(xù)出艙活動(dòng)的順利實(shí)施奠定了重要基礎(chǔ)。目前3名航天員狀態(tài)良好，后續(xù)在軌飛行期間還將進(jìn)行一次出艙活動(dòng)。（新華社）

· 天文學(xué) ·

霍金的黑洞面積定律首次被驗(yàn)證

圖片來(lái)源：LIGO/T. Pyle

霍金曾提出黑洞面積定律，即黑洞事件視界的面積永遠(yuǎn)不能隨著時(shí)間的推移而減小。該定律不能通過(guò)對(duì)單個(gè)黑洞的觀測(cè)證實(shí)，但引力波探測(cè)允許科學(xué)家通過(guò)黑洞合并檢測(cè)這一定律。近日，在一篇發(fā)表于《物理評(píng)論快報(bào)》的論文中，科學(xué)家對(duì)比了首次引力波事件GW150914中，黑洞合并前后的面積。他們發(fā)現(xiàn)合并前兩個(gè)黑洞面積的總和小于合并后的黑洞，這驗(yàn)證了黑洞面積定律。同時(shí)他們還表示，引力波波形和殘余黑洞的質(zhì)量與自旋之間的關(guān)系符合廣義相對(duì)論。

· 微生物學(xué) ·

牛胃中微生物可分解塑料

奶牛的食物含有天然的植物聚酯纖維，而奶牛瘤胃（反芻動(dòng)物的第一胃）中的微生物群落可以消化聚酯。近日，在新發(fā)表于《生物工程和生物技術(shù)前沿》的一篇論文中，科學(xué)家收集了奶牛瘤胃液，并將其分別與粉末和薄膜狀的三種聚酯類塑料混合。結(jié)果發(fā)現(xiàn)，一段時(shí)間后瘤胃液可以分解這三種聚酯塑料，且對(duì)粉末狀的塑料分解效果更好。此外，與使用瘤胃液中單一組分的微生物相比，直接使用瘤胃液的塑料分解效果更好。研究者推測(cè)瘤胃液含有多種酶，可以與微生物群落協(xié)同發(fā)揮作用。

· 物理學(xué) ·

愛(ài)因斯坦引力波探測(cè)器被正式納入建設(shè)計(jì)劃

愛(ài)因斯坦望遠(yuǎn)鏡將包含3組6個(gè)干涉儀，組成臂長(zhǎng)10千米的等邊三角形排列結(jié)構(gòu)。（圖片來(lái)源：ET CONCEPTUAL DESIGN TEAM）

近日，歐洲研究基礎(chǔ)設(shè)施戰(zhàn)略論壇（ESFRI）發(fā)布了最新的路線圖，愛(ài)因斯坦望遠(yuǎn)鏡項(xiàng)目被納入其中，并以19億歐元的預(yù)算成為11個(gè)入選項(xiàng)目中耗資最高的項(xiàng)目。愛(ài)因斯坦望遠(yuǎn)鏡是第三代引力波探測(cè)器，科學(xué)家們?cè)?004年時(shí)便已提出其設(shè)想，2011年時(shí)完成了初步概念設(shè)計(jì)。相比目前的LIGO和Virgo等第二代引力波探測(cè)器，該探測(cè)器的尺寸更大、靈敏度更高，可探測(cè)到距離更遠(yuǎn)的引力波事件。愛(ài)因斯坦望遠(yuǎn)鏡項(xiàng)目被納入ESFRI路線圖標(biāo)志著其開展取得了重大突破，并將進(jìn)一步推動(dòng)大型科研項(xiàng)目的國(guó)際合作。不過(guò)，ESFRI不會(huì)為該項(xiàng)目直接注資。下一步，項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)須自行組建建設(shè)團(tuán)隊(duì)、將概念方案轉(zhuǎn)化為技術(shù)設(shè)計(jì)方案，并尋求資金支持。該項(xiàng)目預(yù)計(jì)將于2024年完成選址工作，2026年動(dòng)工，2035年投入觀測(cè)。

· 農(nóng)業(yè) ·

改善空氣質(zhì)量可提高農(nóng)作物產(chǎn)量

過(guò)去的研究發(fā)現(xiàn)，嚴(yán)重的空氣污染對(duì)植物有害，但并未給出定量分析。最近，斯坦福大學(xué)的研究者基于空氣質(zhì)量監(jiān)測(cè)站和高精度衛(wèi)星的監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，對(duì)美國(guó)九個(gè)州的玉米和大豆產(chǎn)量進(jìn)行了分析。結(jié)果表明，在過(guò)去20年里四種空氣污染物（臭氧、顆粒物、二氧化氮和二氧化硫）使得玉米總產(chǎn)量平均減少了5.8%，大豆平均減少3.8%。美國(guó)國(guó)會(huì)通過(guò)《清潔空氣法》修正案后空氣污染問(wèn)題得到改善，這一舉措讓玉米和大豆產(chǎn)量分別增長(zhǎng)了約4%和3%?！董h(huán)境研究快報(bào)》的這項(xiàng)發(fā)現(xiàn)強(qiáng)調(diào)了改善空氣污染的重要性，并指出更清潔的空氣可能有助于提高農(nóng)作物產(chǎn)量。

· 行星科學(xué) ·

水星擁有巨大鐵核心的原因

圖片來(lái)源：University of Maryland

水星是距離太陽(yáng)最近的行星，其鐵核心占行星的比例也是太陽(yáng)系中最高的。以往科學(xué)家猜測(cè)，水星在形成后，不斷遭受撞擊并拋射幔層物質(zhì)，導(dǎo)致幔層較薄核心較大。而近日，一項(xiàng)發(fā)表于《地球與行星科學(xué)進(jìn)展》雜志的研究表示，水星鐵核心巨大更多是因?yàn)榇艌?chǎng)。天文學(xué)家表示，太陽(yáng)系早期，鐵粒被太陽(yáng)磁場(chǎng)吸引到太陽(yáng)系中心；行星形成時(shí)，離太陽(yáng)較近的行星核心中的鐵就比較遠(yuǎn)的行星多。這一研究表明，在考慮行星形成時(shí)，不能忽略磁場(chǎng)的影響。

· 神經(jīng)科學(xué) ·

工作記憶和決策由不同的神經(jīng)通路控制

了解大腦中參與工作記憶和決策的神經(jīng)通路，能幫助遭受損傷的大腦恢復(fù)至此前的工作狀態(tài)。近日，日本科學(xué)家在《科學(xué)·進(jìn)展》上發(fā)表一篇論文，表示他們開發(fā)了一項(xiàng)新的技術(shù)，能同時(shí)實(shí)現(xiàn)抑制神經(jīng)突觸活動(dòng)和在體外定位投射神經(jīng)元，并成功識(shí)別了猴腦的背外側(cè)前額葉皮質(zhì)（dlPFC）中參與工作記憶和決策的神經(jīng)通路。這一腦區(qū)僅存在于靈長(zhǎng)類動(dòng)物中，它還和外側(cè)丘腦背內(nèi)側(cè)核（MDl）、背側(cè)尾狀核（dCD）相互聯(lián)系，是靈長(zhǎng)類動(dòng)物形成多種認(rèn)知能力的基礎(chǔ)。通過(guò)分析猴子的行為變化，他們發(fā)現(xiàn)當(dāng)抑制猴子dIPFC和MDl中的雙向投射神經(jīng)元，會(huì)導(dǎo)致工作記憶出現(xiàn)問(wèn)題，而抑制dlPFC和dCD任一腦區(qū)中的投射神經(jīng)元能改變它們?cè)跊Q策時(shí)的偏好。這種技術(shù)或能幫助我們了解靈長(zhǎng)類動(dòng)物中多種和認(rèn)知功能相關(guān)的神經(jīng)通路。

· 新冠疫情 ·

截至北京時(shí)間7月5日10時(shí)，據(jù)約翰·霍普金斯大學(xué)最新統(tǒng)計(jì)，全球累計(jì)新冠確診病例183 729 671例，死亡病例3 975 948例。

7月4日0—24時(shí)，31個(gè)省（自治區(qū)、直轄市）和新疆生產(chǎn)建設(shè)兵團(tuán)報(bào)告新增確診病例22例，其中境外輸入病例19例（上海6例，廣東5例，云南5例，四川2例，陜西1例），本土病例3例（均在云南）；無(wú)新增死亡病例；無(wú)新增疑似病例。

31個(gè)省（自治區(qū)、直轄市）和新疆生產(chǎn)建設(shè)兵團(tuán)報(bào)告新增無(wú)癥狀感染者14例（均為境外輸入）；當(dāng)日轉(zhuǎn)為確診病例2例（均為境外輸入）；當(dāng)日解除醫(yī)學(xué)觀察21例（均為境外輸入）；尚在醫(yī)學(xué)觀察的無(wú)癥狀感染者443例（境外輸入437例）。

文：王昱、李詩(shī)源、謝汝雨、金鄧格、趙冰瑩

編輯：楊心舟、石云雷

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