小行星撞擊地球？全球饑荒？氣候變暖？別擔心，2021年科學家們(men) 已經安排上了。

作者｜陳天真

2020年是災難重重的一年。新冠疫情奪去了無數人的生命，世界各地的人們(men) 不得不麵對隔離和封鎖，毀滅性的澳大利亞(ya) 森林大火持續燃燒，非洲、中東(dong) 和南亞(ya) 地區出現大規模沙漠蝗蟲災害……

然而，在疫情陰影下，科學仍在前進，並為(wei) 我們(men) 帶來希望。就在這焦頭爛額的2020年，科學家們(men) 研發出了被批準用於(yu) 對抗“新冠”肺炎的疫苗，發射了三顆火星探測器，在金星大氣中探測到了潛在的生命標記，第一次在室溫條件下觀察到超導現象……

2021年即將到來，新的一年裏有哪些值得期待的科學事件呢？

- 氣候談判的關(guan) 鍵時刻 -
澳大利亞(ya) 森林大火後，焦土上的新芽。｜圖源：Nathan Rott/NPR

熊熊燃燒的澳大利亞(ya) 森林大火伴隨我們(men) 進入2020年，這一年裏，無論是兩(liang) 極冰川融化，還是野生動物數量銳減，都與(yu) 全球氣候變暖密切相關(guan) 。

2021年或許將是人類應對氣候變化的關(guan) 鍵一年。第26屆聯合國氣候大會(hui) （COP26）將於(yu) 2021年11月在英國格拉斯哥舉(ju) 行。在這個(ge) 氣候談判的關(guan) 鍵時刻，世界各國將做出新一輪溫室氣體(ti) 減排承諾，這將是自2015年簽署《巴黎協定》以來的首次承諾。

歐盟和中國都已經製定了宏偉(wei) 計劃，希望到2050-60年實現碳中和，也就是在生產(chan) 過程中將碳排放完全清除，實現碳足跡為(wei) 零。

此前美國總統特朗普決(jue) 定帶領美國退出《巴黎協定》，在2020年大選後的第二天，美國實際上就已經正式退出。不過候任總統拜登明確表示，將采取行動恢複美國在這方麵的領導地位，包括重新加入協定以應對全球變暖。
- “新冠”病毒起源調查 -
圖源：Cognition Studio Inc.

2019年，武漢首次發現了新型冠狀病毒（SARS-CoV-2）感染病例。為(wei) 了確定新冠肺炎疫情的起源，世界衛生組織（WHO）成立了一個(ge) 工作組，將於(yu) 2021年1月前往武漢開展調查工作，這個(ge) 團隊包括流行病學家、病毒學家、公共健康及動物健康研究人員。
這個(ge) 項目將首先調查武漢華南海鮮市場出售的肉類和動物，並追蹤它們(men) 在中國境內(nei) 和境外的行經路線，因為(wei) 第一批確認感染新冠病毒的人中有許多都去過這裏。發現病毒的起源可能需要數年時間，但專(zhuan) 家們(men) 認為(wei) ，一些新信息可能會(hui) 在2021年底前浮出水麵。
- “新冠”疫苗 -

圖源：ROCKSTEIN fotografie

一款疫苗的研製通常需要大約十年時間，但2020年，第一批被批準用於(yu) 對抗新冠肺炎的疫苗已經問世。新疫苗是否安全，是否能有效對抗新冠病毒，這些問題將在2021年初變得更加清晰。

特別值得關(guan) 注的是，我們(men) 將看到 Novavax 和強生兩(liang) 家醫藥公司研發的疫苗的 III 期臨(lin) 床試驗結果。2020年12月，輝瑞-BioNTech 和 Moderna 公司研發的兩(liang) 款疫苗已經在一些國家獲得了緊急使用授權，不過這兩(liang) 種疫苗都是 RNA 疫苗，需要在非常低的溫度下保存，為(wei) 在發展中國家的分發帶來極大困難。與(yu) 之相比，Novavax 和強生研發的疫苗更容易分發。

除了研發試驗，疫苗的生產(chan) 供應也是巨大的挑戰。如果每人注射一次新冠疫苗，那麽(me) 全世界大約需要生產(chan) 50億(yi) 劑疫苗。目前輝瑞和 Moderna 的疫苗都需要分兩(liang) 次注射，也就意味著要生產(chan) 100億(yi) 劑疫苗。Novavax 公司每年可生產(chan) 多達20億(yi) 劑疫苗，而強生公司正在測試的疫苗隻需要注射一次。

- 一個(ge) 更可持續的世界糧食係統 -
圖源：un.org

2021年聯合國糧食係統峰會(hui) 將啟動大膽的新行動，改變世界生產(chan) 和消費糧食的方式，促進實現一係列可持續發展目標。

全世界每年浪費的糧食超過10億(yi) 噸，與(yu) 此同時，饑餓卻在繼續蔓延。這樣的現實讓人感到痛心。人類作為(wei) 一個(ge) 大家庭，實現零饑餓的世界是我們(men) 的當務之急。

2020年新冠疫情大流行，全球各地數以百萬(wan) 計的人口親(qin) 身體(ti) 驗到了糧食係統的岌岌可危。糧食係統一旦失靈，隨之而來的紊亂(luan) 會(hui) 威脅我們(men) 的教育、衛生和經濟，以及人權、和平與(yu) 安全。

這次峰會(hui) 試圖讓世界省悟到，我們(men) 每一個(ge) 人都需要采取行動，改變糧食的生產(chan) 、消費和思維方式，重建一個(ge) 更健康、更可持續和更公平的糧食係統。

- 延緩阿爾茲(zi) 海默症的藥物 -
阿爾茨海默症破壞了圖中右側(ce) 大腦的神經元。｜圖源：Jessica Wilson/Science Photo Library

第一種據稱可以延緩阿爾茨海默症進展的藥物是否可以獲得批準？美國監管機構需要對此作出決(jue) 定。
阿爾茲(zi) 海默症是一種隨著時間不斷惡化的神經退化性疾病。隨著病情不斷發展，一個(ge) 人先是喪(sang) 失短期記憶，然後逐漸出現語言障礙、容易迷路等症狀，直至最終喪(sang) 失身體(ti) 機能，走向死亡。在65歲以上人口中，阿爾茲(zi) 海默症的發病率大約為(wei) 6%。

然而，目前已經批準的阿爾茨海默症藥物隻能治療記憶喪(sang) 失之類的認知症狀，並不能減緩疾病的惡化。因此，新藥物的出現備受期待。由製藥公司 Biogen 生產(chan) 的這種藥物名為(wei) aducanumab，它是一種抗體(ti) ，能夠與(yu) 大腦中黏性的澱粉樣蛋白結合。大多數科學家認為(wei) ，澱粉樣蛋白可能是引發阿爾茲(zi) 海默症的主要原因。
不過關(guan) 於(yu) 藥物有效性的證據有好有壞。兩(liang) 項 III 期臨(lin) 床試驗的結果相互矛盾，於(yu) 是美國食品藥品監督管理局（FDA）召集的獨立谘詢小組評估了藥物的有效性，並認為(wei) 已有數據不支持使用該藥物。
- 熱鬧的火星 -
圖源：NASA

2018年12月，中國發射“嫦娥四號”，次年初第一次實現在月球背麵軟著陸。
2020年7月，“天問一號”火星探測器升空，開始對火星這顆紅色星球的首次探索。
2020年底，“嫦娥五號”登陸月球，並采集月球樣品成功返回地球。
2021年，中國雄心勃勃的太空科學計劃還將繼續。

離開地球後已經飛行了近半年的“天問一號”將於(yu) 2021年2月抵達火星。它將使用包括相機、雷達和粒子分析儀(yi) 在內(nei) 的13種儀(yi) 器，在火星上尋找水和生命的跡象。
2020年7月，阿聯酋“希望號”、中國“天問一號”、美國“毅力號”先後發射升空。“天問一號”之外，其他兩(liang) 個(ge) 火星探測器也將在大約同一時間到達火星。其中“希望號”是一台環繞探測器，將環繞火星運行，對火星大氣進行探測研究。“毅力號”是一個(ge) 巡視器（火星車），主要將探索火星表麵。“天問一號”則同時攜帶了軌道飛行器和巡視器，可以同時探索火星的天與(yu) 地。

- 詹姆斯·韋伯太空望遠鏡發射 -
詹姆斯·韋伯太空望遠鏡（JWST）。｜圖源：NASA
2020年，哈勃太空望遠鏡已經在太空中辛勤工作了30年。它徹底改變了我們(men) 看到的宇宙，也徹底改變了天文學。哈勃望遠鏡更加精準地測量了宇宙膨脹的速度，使得我們(men) 可以將宇宙的年齡確定為(wei) 138億(yi) 年。
2021年10月，哈勃太空望遠鏡的繼任者，美國宇航局（NASA）建造的詹姆斯·韋伯太空望遠鏡（JWST）將發射升空。這是人類迄今為(wei) 止建造的最強大、最複雜的太空望遠鏡。
JWST 的4個(ge) 主要任務是：搜尋宇宙大爆炸後第一批恒星和星係發出的微光，研究星係的形成和演化，理解恒星和行星係統的形成，探索行星係統和生命的起源。與(yu) 此相關(guan) 的天文現象更容易在紅外波段觀測到，而不是在可見光波段，因此，與(yu) 哈勃望遠鏡主要進行可見光波段的觀測不同，JWST 具有更強大的紅外波段的觀測能力。
耗資88億(yi) 美元的 JWST 將試圖複製哈勃望遠鏡的成功。它可以在-230攝氏度的冰冷環境下工作，覆蓋的波長範圍更為(wei) 寬廣，這意味著我們(men) 將看到更深遠、更清晰的宇宙圖景。
- 引力波探測的新方法 -
圖源：LIGO/T. Pyle
在新的一年裏，天文學家可能會(hui) 展示一種探測引力波的新方法：通過精確地測量脈衝(chong) 星發出的信號，來探測兩(liang) 個(ge) 遙遠星係中心的超大質量黑洞相互繞轉時產(chan) 生的長波漣漪。

石頭投擲到池塘中，會(hui) 在水中激起漣漪；與(yu) 此類似，黑洞這樣的大質量天體(ti) 碰撞時，會(hui) 劇烈地扭曲周圍時空，產(chan) 生時空的漣漪——引力波。2015年，人類第一次探測到了兩(liang) 顆黑洞碰撞融合時產(chan) 生的引力波；2017年，第一次探測到了兩(liang) 顆中子星碰撞並合產(chan) 生的引力波。不過，超大質量黑洞並合時產(chan) 生的引力波仍然沒有被探測到。
天文學家猜測，在每一個(ge) 星係的中心都寄居著一顆超大質量黑洞，我們(men) 的銀河係也不例外。當兩(liang) 個(ge) 星係緩慢融合時（例如我們(men) 的銀河係與(yu) 臨(lin) 近的仙女座星係將在大約40億(yi) 年後發生碰撞），中心的超大質量黑洞會(hui) 彼此繞轉舞動，釋放出引力波。正如獅子的吼叫比小老鼠的吱吱叫更深沉一樣，超大質量黑洞產(chan) 生的引力波也比較小黑洞的頻率更低，波長更長。地麵上的引力波探測器（比如LIGO）對這樣的長波漣漪束手無策，我們(men) 隻能寄希望於(yu) 宇宙中的脈衝(chong) 星。

脈衝(chong) 星是高速旋轉的中子星，以穩定的周期持續發送射電信號，就像是茫茫宇宙中的燈塔。即使是微弱的引力波擾動，也會(hui) 改變脈衝(chong) 星和地球之間的相對位置。通過測量數十個(ge) 脈衝(chong) 星的信號，就可以確認是否有引力波經過。

- 改變小行星軌道的探測器 -
圖源：NASA/Johns Hopkins APL/Steve Gribben

2020年12月23日清晨，疑似一顆火流星墜入青海玉樹，瞬間照亮夜空，發出轟隆隆如打雷般的聲響。這次撞擊地球的很可能隻是一顆小小的隕石，但人類對小行星撞擊地球的擔憂一直存在：我們(men) 會(hui) 不會(hui) 重蹈恐龍滅絕的命運？

太陽係中有大約25000顆較大的小行星，我們(men) 目前隻探測到了其中大約8000個(ge) 。為(wei) 了應對小行星撞擊的威脅，科學家們(men) 一直努力對太陽係內(nei) 的小行星進行監測，如果它們(men) 的運行軌道可能與(yu) 地球衝(chong) 撞，就要盡早籌謀應對之策，或者完全炸毀小行星，或者利用人工撞擊改變它們(men) 的軌跡。

2021年，一顆名為(wei) 雙小行星重定向測試（DART）的太空探測器將要發射，它的主要目標就是測試太空飛行器的撞擊，是否能成功讓小行星偏離原本撞向地球的軌道。

除了以上這些，還有更多科學事件值得我們(men) 期待：
美國宇航局的太空探測器“露西”（Lucy）預定於(yu) 2021年發射。它將飛越木星軌道上的5顆小行星。這項任務以南方古猿“露西”的名字命名，因為(wei) 它將幫助揭示行星形成的化石——在太陽係早期聚集在一起形成行星和其他天體(ti) 的物質。

世界上最大的粒子加速器大型強子對撞機（LHC）將於(yu) 2021年重新開始運作。LHC 從(cong) 2009年開始運行，做出了一係列重大發現，包括於(yu) 2013年探測到“上帝粒子”希格斯玻色子。它從(cong) 2018年起開始進行升級改造，新的一年將精神抖擻地重新投入工作。

一些特殊的天象也將讓2021年變得獨特。我們(men) 將看到自2019年1月以來的第一次月全食（5月26日），看到21世紀唯一一次經過北極點的日食（6月10日），還將看到在南極西部從(cong) 東(dong) 向西移動的日全食（12月4日），要知道，大多數日食都是從(cong) 西向東(dong) 移動，隻有在極地才會(hui) 出現這種現象。
（責編 高佩雯）

參考鏈接：[1]https://www.nature.com/articles/d41586-020-03651-0[2]https://www.gatesnotes.com/About-Bill-Gates/Year-in-Review-2020[3]https://www.un.org/zh/food-systems-summit/about[4]https://www.nasa.gov/feature/jpl/listening-for-gravitational-waves-using-pulsars

文章由“十點科學”（ID：Science_10）公眾(zhong) 號發布，轉載請注明出處。


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