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6月17日外媒科学网站摘要:"爱因斯坦望远镜"计划2035年运行

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6月17日(星期一)消息,国外知名科学网站的主要内容如下:

《科学时报》网站(www.sciencetimes.com)

地球内核自转速度减慢:它如何影响一天的长度?

科学家们已经证实,地球内核的自转速度已经减慢,甚至可能滞后。这引发了一个问题:地球中心正在发生什么?人类可能会受到怎样的影响?

地球由几层组成,包括地壳、地幔、外核和内核。每一层都有不同的特点和组成。地球的内核是地球的最内层,厚度约1200公里),其大小与月球相当,由铁和镍组成的实心球体构成。

以前认为,与地球表面的旋转速度相比,内核的旋转速度更快。然而,根据《地震波形变化逆转的内核回溯》(Inner Core Backtracking by Seismic Waveform Change Reversals)的研究,自2010年以来,内核的旋转速度已经开始放缓。这项研究认为,这可能会导致一天的长度发生变化。

在这项研究中,研究小组分析了1991年至2023年间在南大西洋南桑威奇群岛附近发生的121次重复地震的地震数据。他们还研究了不同核试验的数据。研究小组发现,除了地幔的引力作用外,由于外核中液体的搅动,内核的运动速度正在减慢。这可能会导致一天的长度略有变化,但仅为几分之一秒。

正如论文作者所指出的,这种变化很难被注意到,仅在千分之一秒的数量级上。事实上,它可能会消失在翻腾的海洋和大气的噪音中。

未来,研究小组计划进一步调查为什么地球内核的速度正在减慢。他们还旨在研究这可能对地球和人类产生的影响。

《每日科学》网站(www.sciencedaily.com)

1、基于DNA的分子控制器:可自主指导分子机器人的组装和拆卸

日本东北大学和京都大学的研究人员成功开发了一种基于DNA的分子控制器,可以自主指导分子机器人的组装和拆卸。这项开创性的技术标志着在医学和纳米技术领域,先进的自主分子系统应用迈出了重要一步。

日本东北大学工程研究生院副教授、该研究的合著者指出:“我们新开发的分子控制器,由人工设计的DNA分子和酶组成,能与分子机器人共存,并通过输出特定的DNA分子来控制它们。这使得分子机器人可以自动组装和拆卸,而不需要外部操作。”

这种自主操作是分子机器人技术的一项至关重要的进步,因为它使分子机器人能够在外部信号无法到达的环境中执行任务。

分子机器人的研究备受关注,其目的是通过其体内和体外的功能来帮助疾病的治疗和诊断。之前的研究已经开发出了可以单独移动的群体型分子机器人。这些机器人可以通过外部操纵作为一个整体进行组装和拆卸。利用新开发的分子控制器,机器人可以根据编程的顺序自主组装和拆卸。

推进这一技术有望促进更复杂和先进的自主分子系统的发展。因此,分子机器人可能会根据命令进行组装,然后分散去探索目标,从而完成无法单独完成的任务。此外,该研究通过整合不同的分子群,如DNA电路系统和运动蛋白操作系统,扩展了分子机器人的活动条件。

2、心脏结构的研究为人类进化提供了新见解

一个国际研究小组通过将人类的心脏与其他类人猿的心脏进行比较,发现了有关人类进化的新见解。该研究发表在《通讯生物学》(Communications Biology)上。

研究小组将人类的心脏与人类进化的近亲进行了比较,这些近亲包括黑猩猩、红毛猩猩、大猩猩和倭黑猩猩,它们在非洲的野生动物保护区和欧洲的动物园受到照顾。

在这些类人猿的常规兽医检查过程中,研究小组使用超声心动图(心脏超声)生成左心室的图像,左心室是将血液泵入全身的心脏腔。在非人类类人猿的左心室内,肌肉束延伸到腔室,称为关照小梁。

研究发现,健康人的左心室相对平滑,主要是紧致的肌肉,而非人类的类人猿的左心室则是网状的。这种差异在心脏的顶端最明显,研究发现非人类类人猿的小梁大约是人类的四倍。

该团队还使用斑点跟踪超声心动图测量了心脏的运动和速度,这是一种追踪心肌收缩和放松模式的成像技术。研究人员在小梁最少的人类中,观察到相对更大的心脏功能。这一发现支持了一个假设,即人类心脏可能是从其他非人类类人猿的结构进化而来的,以满足人类独特生态位的更高要求。

与其他类人猿相比,人类更大的大脑和更多的体力活动也可能与更高的代谢需求有关,这需要一个能够向身体泵入更多血液的心脏。同样,较高的血流量有助于人体降温,因为靠近皮肤的血管扩张(皮肤潮红)并将热量散发到空气中。

研究人员表示:“从进化的角度来看,我们的研究结果可能表明,人类心脏受到了选择性压力,以适应直立行走和控制热应激的要求。”

《赛特科技日报》网站(https://scitechdaily.com)

1、最新研究揭示肥胖、炎症和衰老之间的联系

研究人员发现,细胞中过量的营养会引发炎症和器官功能障碍,加速衰老。他们的研究表明,干预炎症可能会延长寿命。

随着人口老龄化的加速,了解随着时间推移在体内发生的分子变化变得尤为紧迫。蛋白复合物 mTOR(mammalian target of rapamycin,哺乳动物雷帕霉素靶蛋白)在许多身体功能中起着至关重要的作用,特别是在新陈代谢中。西班牙国家癌症研究中心(CNIO)的一项新研究表明,在动物模型中,即使mTOR活性的轻微增加也会导致过早衰老,使它们的寿命缩短20%。

这项发表在《自然衰老》(Nature Aging)杂志上的研究揭示了为什么与衰老相关的疾病在体重指数(肥胖和炎症的指标)较高的个体中会恶化。这也解释了为什么以延长动物寿命而闻名的卡路里限制通过激活与mTOR相互作用的特定基因来促进健康衰老。

此外,该研究还引入了一种新的研究工具,旨在“研究营养增加与不同器官衰老之间的关系”。

2、“爱因斯坦望远镜”将从地下250米开启天文学新时代

欧盟“爱因斯坦望远镜”(Einstein Telescope)将于2035年开始观测太空,它将扩大我们探测引力波的能力,为宇宙中最戏剧性的事件提供新的见解,其中包括形成黄金等元素的中子星碰撞。

虽然这一计划尚在推进中,但如果能实现,人类将拥有一台新型望远镜来测量引力波。引力波类似于宇宙的声波,它们是由黑洞或中子星等碰撞产生的。未来的引力波探测器——爱因斯坦望远镜,将使用最新的激光技术更好地理解引力波,从而更好地理解我们的宇宙。建设该望远镜的一个可能地点是位于德国、比利时和荷兰边界的三角形地带。

一百年前,当阿尔伯特·爱因斯坦提出他的广义相对论时,他也提出了可能存在与电磁波谱无关的波的想法。与声波类似,这些波会使远距离的测试样本稍微“摇晃”。大的加速质量会在太空中发射这样的波。然而,在地球上,由引力波引起的摆动非常微弱,其运动比原子的直径还要小得多。尽管如此,现在测量引力波已经成为可能。这标志着天文学的新时代。

目前的引力波探测器的测量精度非常惊人,不到质子直径的千分之一。第一次尝试测量引力波是在20世纪60年代。然而,只有目前的第二代激光测量设备才能达到这种极端的精度,并且现在已经检测到大约100次黑洞或中子星的碰撞。

第三代测量设备的灵敏度应该是目前使用的测量设备的十倍。计划中的引力波天文台被命名为“爱因斯坦望远镜”,以纪念广义相对论的创始人。它将由三个嵌套的探测器组成,每个探测器包含两个激光干涉仪,其臂长10公里。为了尽可能屏蔽干扰,该天文台将建在地下250米处。

3、人工智能和外骨骼联手:有望改变人类在地球和太空中的行动

一种新型外骨骼人工智能控制器,能够在没有特定编程的情况下学习不同的人类运动,已证明可大幅度节能,标志着可穿戴机器人技术向前迈出了一大步。该研究最近发表在《自然》(Nature)杂志上。

该论文的第一作者、美国安柏瑞德航空大学(Embry-Riddle Aeronautical University)的罗淑珍博士(Dr. Shuzhen Luo)解释称,这种被称为“外骨骼(exoskeletons)”的人体可穿戴机器人框架有望让人更容易行动,但技术障碍限制了它们的广泛应用。

罗淑珍称,迄今为止,外骨骼必须基于对人类受试者进行漫长、昂贵、劳动密集型的测试,为特定的活动和个体预先编程。

现在,研究人员描述了一种超级智能或“学习型”控制器,它利用数据密集型人工智能(AI)和计算机模拟来训练便携式机器人外骨骼。

这种方法被认为是第一个在模拟中证明开发控制器的可行性的方法,它在显著提高人类行动的同时,弥合了所谓的模拟到现实,或“模拟与现实的差距”。

“以前在强化学习方面的成就往往主要集中在模拟和棋盘游戏上,”罗淑珍表示,“而我们提出了一种新方法——即一种动态感知、数据驱动的强化学习方法,以训练和控制可穿戴机器人,直接造福人类。”(刘春)

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