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在新的一年中,探测黑洞的全球网络将正式启动,研究者将继续角逐量子科技主导权,治疗癌症的免疫疗法药物也有望获得批准进入市场……

病毒是人体微生物组的一部分。

英国《自然》杂志为我们展望了2017年最值得期待的科学事件———

图片来源:Jezper/Alamy

太空返航

《自然》杂志日前对2017年全球热点科学领域进行了预测。

中国的嫦娥五号探月任务将会送回上世纪70年代以来的首批月球样本。如果任务取得成功,嫦娥五号收集到的2千克岩石和土壤应将会拓展有关月球形成与演变的研究。

气候变化

今年9月,拥有20年历史的NASA卡西尼探测器即将光荣退役,并飞入土星内环。研究者期待它能在土星大气层中解体前,发回大量数据。

如果美国新当选总统唐纳德·特朗普像他承诺的那样取消该国的气候承诺,那么中国将带头缓解全球气候变化。中国限制温室气体排放的国家限额交易系统将在2017年推出。过去3年里,全球碳排放已经达到平衡,得益于经济停滞以及绿色技术激增,一些科学家甚至希望在2017年能够出现碳排放量下降。

微生物

政治遗留

2017年将会有更多关于人类微生物组 (人体内的病毒、细菌和其他微生物及其基因) 对健康影响的研究,研究者将会考察微生物组对大脑发育和癌症所起的作用。

2016年的选举将在2017年产生影响。随着特朗普在1月20日就职美国总统,研究人员将能够更好地了解他的政府是否会真的砍掉美国宇航局的气候和地球科学计划,或是撤销对人类胚胎干细胞研究的许可。2017年3月,英国将就该国退出欧盟开始正式谈判,从而对科学研究产生潜在的巨大影响。4月初,先是法国,接下来在德国,科学家将看到民族主义是否对领导人的选举产生影响。

美国人类微生物组项目二期的成果也将在明年揭晓,这一项目主要关注人类微生物群与早产的关系,以及肠道炎症和II型糖尿病的发病情况。

数据归来

遗传学争端

中国的嫦娥五号探月工程将自上世纪70年代以来首次将月球样本带回地球。如果成功,2公斤的月岩和月壤将有助于进一步研究这颗卫星的形成与演化。2017年9月,NASA的卡西尼号探测器将在运行20年后寿终正寝——该探测器将进入土星的内环,并在于行星大气中分解之前传回最后的数据。

美国法院可能会对加州大学伯克利分校和博德研究所的CRISPR–Cas9专利之争做出裁决。取得这项基因编辑技术发明权的机构能收入数10亿美元的专利许可费用。基于后续研究的结果,CRISPR–Cas9系统的竞争对手、一直难以重复的NgAgo基因编辑系统的命运沉浮也将揭晓。

内部世界

在英国,诊所现在可以申请许可证来实施一项有争议的辅助生殖技术。这一操作会混合来自三人的DNA,旨在防止婴儿遗传来自母亲线粒体 (细胞中制造能量的结构) 的疾病。

科学家将对人类微生物组对健康的影响进行研究。研究人员正在分析微生物组对大脑发育和癌症的影响。相关研究成果也将来自于美国人类微生物群计划的第二阶段,该计划聚焦于人类微生物组与早产、炎症性肠病以及Ⅱ型糖尿病的关系。

量子争霸

技术比赛

www.301.net,物理学家希望可以在2017年看到量子计算机执行连顶级经典计算机也无法完成的计算。谷歌、D-wave和其他一些技术公司都已加入对量子霸权的争夺中,但它们并不是攀登计算新高峰的唯一选手。

一家美国法庭很可能主宰加利福尼亚大学伯克利分校与马萨诸塞州剑桥市布罗德研究所之间的CRISPR Cas9专利之争。研究机构声称,基因编辑技术的专利将能够获利数十亿美元。而另一个与其竞争的基因编辑系统NgAgo由于难以被复制而还要取决于后续的研究。

微软正在研发一种雄心勃勃的替代技术——拓扑量子计算,这种技术对材料中类似粒子的物体运动信息进行编码,方法似乎更加稳健。微软或许能在2017年晚些时候首次成功执行计算。

量子霸业

照亮黑洞

物理学家希望量子计算机能够在2017年完成即便是目前最好的计算机也无法实现的计算。谷歌、D-wave和其他公司正在进行着这场量子霸业的较量。但它们并不是唯一有此高远目标的团队。微软公司目前正在进行着另一项雄心勃勃的替代技术的开发工作。

今年4月,“事件视界望远镜”——由全球9台射电望远镜组成的观测阵列将全面投入使用,它将观测银河系中心的超大质量黑洞。如果这一尝试成功,所获得的图像应将有助于检验广义相对论,阐明黑洞的行为。

照亮黑暗

与此同时,激光干涉引力波天文台 (LIGO) 和处女座干涉仪团队将会迎来首次高级联合运行,让研究者得以将引力波的来源锁定到具体的星系。

科学家将在2017年4月首次尝试为一个黑洞的视界拍照,此时全世界的9台射电望远镜将作为一个单一的、行星规模的天文台展开合作。“视界望远镜”将对准位于银河系中央的特大质量黑洞。如果获得成功,这些图像将有助于测试广义相对论并阐释黑洞的行为。

神奇的材料

神奇物质

2017年下半年,价格低、厚度薄的太阳能电池将走出实验室,拉开市场化进程的帷幕。自2009年以来,钙钛矿基太阳能电池的效率一直在显著提升,但直到最近,研究者才在克服这一材料的一些严重缺陷(包括稳定性和毒性) 方面取得了重大进展。与此同时,他们也在推动着电池生产成本的下降。

2017年晚些时候,廉价而薄的太阳能电池将走出实验室,投入商业生产。这种高效的基于钙钛矿的太阳能电池自2009年便被看好。但研究人员直到最近才克服了这种电池的主要缺点——包括不稳定性和毒性,同时降低了生产成本。

随着投资12亿欧元的欧洲X射线自由电子激光项目在德国汉堡上线,材料科学领域也会受到提振:这一设备让研究者得以研究瞬间的化学反应,以及原子尺度细节下的生物和物理过程。

蓝色海洋

第九大行星

全球最大的海洋保护区将在2017年12月生效,届时南极洲罗斯海的部分海域将禁止进行商业捕鱼和矿产开采。在南极,一座大冰山将剥离拉尔森C冰架,后者自1893年被发现以来目前正处于最小的规模。在温暖海域,研究人员将关注过去几年发生的珊瑚礁白化事件,同时揭示为什么有些地区的珊瑚礁所受的伤害相对较小。

对外太阳系的探索或许将帮助我们锁定第九大行星的位置。在科学家的设想中,它是一颗每2万年左右环绕太阳1周的巨大行星。此前,很少有证据表明这颗行星的存在,但2016年的一项研究发现,一些柯伊伯带天体 (远在冥王星轨道之外的冰冷天体) 的行为,暗示存在着第九大行星。今年12月,NASA的凌日系外行星巡天卫星 (TESS) 将发射升空,在此之后,人类又将增添一位搜寻系外行星的猎手。

T细胞反击

免疫药物

名为CAR-T的首开先河的复杂癌症免疫疗法已经做好了上市的准备。凯特制药公司和诺华制药公司正在为谁先获批使用这种疗法展开竞争,该疗法将利用来自病人免疫系统的基因工程T细胞对抗癌症。尽管毒性问题已经在一些公司的试验中导致病人死亡,然而这种疗法可能作为治疗白血病和淋巴瘤的最后手段而于2017年获批。

CAR-T,一种史无前例的癌症免疫疗法似乎已蓄势待发,将要打入市场。两家制药公司———风筝制药和诺华制药正在加紧申请这一疗法的许可。CAR-T疗法需要对患者免疫系统中的T细胞进行基因改造,并用它们来抗击癌症。尽管在一些公司的研究中,这一疗法的毒性问题导致了病人死亡,但CAR-T作为治疗白血病和淋巴瘤患者的最后手段,仍然有望在今年获得批准。

那正是说中夏族民共和国将起头解决全球天气变化,研讨者期望它能在Saturn大气层中崩溃前。第九行星

蓝色冰洋

对于外太阳系的研究可能有助于确定第九大行星的位置,后者是一个假设中的庞然大物,大约每20000年环绕太阳一周。天文学家之前几乎没有证据证明其存在,直到2016年,一项研究发现柯伊伯带的一些天体的行为表明太阳系可能真的存在第九大行星

全球最大的海洋保护区将会在今年12月进入保护期,届时南极洲罗斯海的部分地区将会禁止商业捕鱼和矿物开采。在南极洲的另一地区,一座大型冰山可能会从拉森冰架崩裂,将拉森冰架的冰雪量缩小至1893年发现以来的最低点。在更为温暖的地区,有关过去数年来普遍的珊瑚白化事件的研究将会揭示为何一些地区的珊瑚相对完好地幸存了下来。