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    走近“神秘黑箱” 盘点那些不见踪影的存在

    日期 2016-11-04   来源:新华网 来源:科技日报   作者:  【 】   【打印】   【关闭

      人类终于发现了引力波,但这只是在长长的神秘名单中划去了其中一个。现实世界,还有很多事物我们确信其存在,但它们却如同躲在神秘的黑箱中,始终不见踪影。科学家相信,它们一定在某个地方,只是我们还没找到。

      近日,美国《大众科学》杂志称,美国天文学家,目前正在开发一个名为托尔特克(TolTEC)的超灵敏毫米波极化相机。相机将在电磁光谱中的3个不同频带上使用7000个检测器。在它完成后,世界上最大的单盘可操纵毫米波望远镜——直径约50米的大型毫米波望远镜(LMT)会与它“联手”, 展开迄今为止最深远、最大规模的宇宙观测。不知道伴随望远镜的重磅升级,天文学家是否真的能“一眼看透”宇宙星际,发现一些我们虽然已经知道它的存在,但却并没有真正观测到的天体。

      就像人类终于发现了引力波一样,实际上这只是在长长的神秘名单中划去了其中的一个。现实世界,还有很多事物我们确信其存在,但它们却如同躲在神秘的黑箱中,始终不见踪影。

      隐藏在黑暗中的奥尔特云

      奥尔特云中的天体被认为是太阳系形成时遗留下来的物质。天文学教科书里这样描述奥尔特云:一个围绕太阳、主要由亿万块岩石和冰块组成的球状云团,是太阳系的外层边界。奥尔特云的最远边缘到太阳的距离,是地日距离的10万倍。不过,由于奥尔特云内的天体都太小了,而且几乎处于黑暗之中。所以,我们从来就没见过奥尔特云。

      寻找系外行星时所使用的一个技术——凌星(行星从恒星“脸”前掠过)时恒星亮度的变化,被认为可用来找到奥尔特云。2009年,天文学家发现,从理论上来讲,开普勒太空望远镜可以探测到奥尔特云中几十千米宽的天体——如果它们正好从某颗恒星“脸”前掠过的话。但在实践中,星光短暂地变暗常常会被认为是探测器的故障。而且,开普勒指向的是太阳系平面的上方,远离奥尔特云天体最为集中的地方。

      目前,唯一间接表明奥尔特云存在的证据是,那些“长周期”彗星偶尔的造访。因为奥尔特云远离太阳,容易受到临近恒星或整个银河系引力的扰动,致使其中的天体离开原有轨道,进入内太阳系,成为彗星。不断涌入内太阳系的新彗星,给了天文学家足够多的研究材料。因此,天文学家都很确信奥尔特云的存在,即使我们从未见过它。

      可能永远无法找到的胶球

      胶子是传递夸克之间强核力的粒子,能使夸克们粘在一起形成诸如质子或中子等强子。胶子还有一个奇怪的性质:因为它们也能感受到强核力,这意味着它们彼此也可以结合在一起。于是,理论物理学家提出了胶球概念——一种完全由一堆胶子构成的复合粒子。

      尽管许多理论物理学家坚信胶球必然存在,但实验人员却认为我们可能永远找不到它们。

      理论研究表明,能量达到1500兆电子伏特,或者相当于一个质子所含能量的一半时,就足以把一堆胶子粘在一起,形成一个胶球。1995年,瑞士苏黎世大学的理论物理学家提出,在欧洲核子研究中心发现的两个分别具有大约1370兆电子伏特和1500兆电子伏特的粒子,可能就是胶球。之后,他们还发现了第三个候选者,它具有的能量约为1710兆电子伏特。

      但强核力是出了名的难以计算。为简单起见,胶球的模拟计算往往是在一个只充满胶子的假想世界中进行的,但真实的世界并非如此。当你开始准备测量一个胶球时,夸克也会不可避免地迅速粘到胶球上,就像一些带刺草籽会粘到袜子上一样,因此你很难证明它曾经是一个纯粹由胶子构成的粒子。所以,上面那3个候选粒子很有可能是包含夸克的复合粒子,真正的胶球我们还是无法发现。

      谜一样的导航器官磁受体

      科学家很早就发现,许多不同种类的生物,如海龟、老鼠、龙虾、果蝇等,不仅能感知地球磁场,还能借此导航,但人们却找不到它们感知磁场的生物器官,即一种被称为磁受体的东西。

      2009年,美国神经科学家对鸽子大脑在磁场下的活动情况进行了成像。他们发现,随着磁场的变化,鸽子大脑内有53对神经元改变了激活方式。但是,它们从哪里得到磁场改变的信号呢?

      一个候选对象是隐花色素——一种在鸟类、鳟鱼等许多动物的眼睛中发现的蛋白质。这种蛋白质能感知磁场变化。研究人员还发现,用基因工程把果蝇产生隐花色素的基因去除后,果蝇就感知不到磁场变化了。但这一解释并不全面。首先,人类的眼睛中也有隐花色素,但我们却不能感知磁场。其次,没人知道磁场是如何向大脑传入信号的。

      2015年,来自北京大学的研究人员发现了一个对磁场敏感的蛋白质(MayR),而且它还具有控制肌肉细胞和神经元的能力。难道这才是动物利用磁场找到回家之路的秘密吗?许多科学家对此表示怀疑。总之,动物如何利用磁场导航,目前仍是一个谜。

      只闻其声的52赫兹鲸

      52赫兹鲸被誉为“世界上最孤独的鲸”。它出没于太平洋,能发出52赫兹的歌声,但这一频率比任何已知品种的鲸都高很多(蓝鲸的歌声为10到39赫兹,长须鲸的约为20赫兹)。虽然早在1989年生物学家比尔·沃特金斯就记录到了52赫兹鲸的歌声。而且美国斯克里普斯鲸鱼声学实验室的约翰·希尔德布兰认为,应该有不止一头这样的鲸。因为,他的团队利用水听器曾在几个小时之内就记录到这种独特的鲸鱼之歌。但直到现在,我们仍没能见到其真容。

      沃特金斯认为52赫兹鲸是蓝鲸与长须鲸的杂交物种。希尔德布兰认为,它的母亲是蓝鲸,而父亲是长须鲸。长须鲸像鼓手,会发出短促的歌声,而蓝鲸像美声歌唱家,会拉长音,52赫兹鲸的叫声则兼具这两种特点。

      2015年,一个尝试找到52赫兹鲸的项目以失败告终,因为调查人员没有及时分析水听器录下的声音。等他们开始分析录音时,才发现要找的动物早已跑远了。现在,位于美国加州圣巴巴拉海峡的监测网络,可能还有机会找到这种神秘动物。

      产卵路线保持神秘的鳗鱼

      自然界中有很多鳗鱼,然而直到今天,也没有人真正知道鳗鱼是怎么生产下一代的。我们常听说这样一个迁徙故事:美洲鳗和欧洲鳗穿过数千千米的水域,游到马尾藻海来产卵。马尾藻海位于北大西洋西部,临近百慕大群岛,是一个巨大的、有着独立环流的温暖海域。新出生的幼鳗从这里游回到各大洲河流里生活。

      但上面这个故事完全是推测出来的。这个故事是丹麦研究人员约翰内斯·施密特在一个世纪前,根据他在马尾藻海的一系列探险而推测出的。但直到现在,没人见过正在这里产卵的成年鳗鱼,也没人见过产卵后洄游的成年鳗鱼,它们的迁徙故事完全成谜。

      为了破解鳗鱼产卵之谜,大西洋两岸的科学家给一些成年鳗鱼装备了微小的追踪器。这些追踪器会在6个月后自动浮出海面,并通过卫星发布数据。开始时,没有得到任何有价值的数据。直到2014年,一条在加拿大海岸放生的鳗鱼,被追踪到在2400千米外的马尾藻海北部边界出现。尽管这可以作为证据,但是这只是来自一条鱼的数据。而在瑞典标记的欧洲鳗所传回的数据显示,它们没有一个是越过了亚速尔群岛的。而抵达亚速尔群岛的路途,还不到抵达马尾藻海路途的一半长。看来,这些狡猾鱼类的产卵路线仍将保持神秘。

      从黑猩猩到人的缺失环节

      每年都有许多古人类和古猿的化石被发现,但我们仍然没有挖出原始的“缺失的环节”——人类和黑猩猩的最后共同祖先。

      理论告诉我们,人类和黑猩猩的最后共同祖先大约700万年前出现在非洲,但是化石证据却十分难找。经过几十年的搜索,我们已经有了相当丰富的人类祖先的化石,最早可以追溯到400多万年前,但是更早的祖先几乎没有留下什么化石。

      这可能是多种原因导致的。与早期的祖先相比,较晚的人类祖先数量已经很多,而且在新的区域生活,例如湖岸或洞穴,他们的化石更容易被找到。

      如果我们知道要找的化石是什么样,那么找起来会更容易。比较早期古人类化石、猿类化石和大量现存的灵长类动物,一些古人类学家认为,更早的祖先是有手的,而且大腿骨更像人类。他们可能仍然用四肢走路,但是不像黑猩猩那样。另一些古人类学家认为,他们的肩膀更像黑猩猩,可能会像现在的黑猩猩那样能在树之间摆荡。

      科学家希望对现存猿类的基因组进行比较,以得到人与黑猩猩分道扬镳的时间表。但最近的基因研究显示,我们的一些染色体从早期祖先那里分化出来的时间,比另一些染色体的分化时间更早。这可能暗示着早期灵长类曾分开过一段时间,然后又重新回到一起发生杂交,然后再分开并出现永久的隔离,而这一切只经历了数百万年。所以,古人类学家现在面对的是一个十分混乱的局面,要找到真正的早期祖先更是难上加难。(据《大科技》)




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