在本期新闻快讯中,我们将听到科学家们如何利用火星着陆器技术制造出自清洁太阳能电池板,如何利用改良酵母提高生物乙醇的效率,以及一种新的气候变化模型如何表明,现在扭转当前趋势可能还为时不晚。再加上它是关于特定的音乐片段,可以让你笑或哭。
在这一集里
自清洁太阳能电池
地球上许多阳光最充足的地方也是沙漠,因此放置太阳能电池的最佳地点既尘土飞扬,又非常缺乏冲洗电池板上灰尘的水,这可能会严重降低系统的效率。这不仅是地球上的一个问题,而且“勇气号”和“机遇号”火星探测器也在慢慢失去动力,如果不是火星上偶尔出现的迷你旋风,它们几年前就会熄火。
马来Mazumder一名来自波士顿大学的科学家一直在研究月球着陆器的这个问题,他可能已经提出了一个在地球上也适用的无水解决方案。这个想法是用透明的小电极覆盖太阳能电池,然后偶尔对这些电极施加高压。电压被排列成在面板上移动的波,这些波带电,然后将灰尘颗粒从面板上推开,然后穿过面板。
它们可以在大约60秒内清除面板上90%的灰尘,并且能源消耗非常小,尽管涉及高电压,因为电流很小。因此,未来的火星任务可能会减少对幸运的沙尘暴的依赖,而在地球上,太阳能在沙漠中可能会更便宜。
02:10 -气候变化辩论的新鲜空气
为气候变化辩论带来了新鲜空气
一个关于未来温室气体排放的新模型表明,现在扭转预测的气候变化趋势还为时不晚。事实上,这项新研究表明,对地球未来气候构成威胁的主要温室气体尚未形成。
卡内基研究所的研究员史蒂文·戴维斯和他的同事在《科学》杂志上撰文,用数学方法“冻结”了地球目前的排放状态,并提出了一个问题:如果允许地球上所有目前的温室气体源在其工作寿命内继续排放,但不增加任何新的二氧化碳源,会发生什么?换句话说,我们已经拥有了产生温室气体的基础设施,是否已经有足够的气候变化惯性,意味着现在做出改变为时已晚?令人惊讶的是,分析得出的答案是否定的;事实上,这项研究表明,我们接下来建造的东西对地球的未来最重要。令人放心的是,研究小组发现,我们目前的二氧化碳生产能力,在其长达40年的工作寿命内,将看到二氧化碳水平稳定在430 ppm(百万分之一)左右,距离许多科学家认为不可逆转的450ppm还有一段距离。
但研究人员警告说,我们不能自满。根据合著者Ken Caldeira的说法,“由于气候变化的大部分威胁将来自我们尚未建设的能源基础设施,因此我们现在建立正确的东西——即低碳能源技术——至关重要。”
太阳系外的小行星
本周发表在《天体物理学杂志》上的一篇论文首次对太阳系外的小行星进行了直接观测。这一切始于今年6月,当时两名来自不同大陆的业余天文学家碰巧将望远镜对准木星,同时观测到一道两秒钟的闪光,显然是在木星的大气层中。从那以后,天文学家一直在努力解释所看到的东西。
很可能看到的是一颗小流星在木星的高层大气中燃烧,本周发表的研究对该物体的大小进行了相当精确的估计:直径可能在10米左右。
这很有趣,因为这是第一次在这么远的距离直接观察到这么小的物体。我们一直怀疑太阳系中一定有大量的小岩石,但从来没有能够在这么远的距离看到它们,也不知道可能有多少。
8月,另一对业余天文学家观测到第二次类似的闪光,这个故事又有了另一个令人兴奋的转折。这些事件似乎很有可能一直以每年几次的速度发生,但因为它们通常被认为是不可能观察到的,所以它们没有被记录下来。如果是这样,我们很可能会在未来几个月看到更多类似的发现。
如果我们做到了,那将是非常令人兴奋的,因为我们将开始了解木星周围有多少颗小行星,以及它们的大小分布是什么样的。这将真正帮助我们了解物质是如何在小行星带中分布的,也许还能帮助我们了解它的来源。
去除rna的癌细胞
一项新的研究表明,一种分子魔弹可能是选择性地从体内清除癌细胞的关键。加州理工学院的研究员奈尔斯·皮尔斯和他的同事在《美国国家科学院院刊》上撰文,描述了他们如何开发出一种新型智能炸弹,这种炸弹可以穿透细胞,但只有在细胞癌变时才会“引爆”。
这项技术利用了被称为小条件rna的短段遗传物质。这些分子由两个相连的组成部分组成,一个是“诊断”检测序列,它探测细胞内的基因,以确定预先确定的癌症序列,另一个是治疗尾部结构,如果定位其目标癌症特异性基因序列的诊断组件激活,则触发细胞自我毁灭。这项技术的工作原理是欺骗癌细胞,让它们以为自己被病毒感染了,这样它们就会激活一种叫做PKR的酶,这种酶会破坏细胞,阻止假想的病毒扩散。这是因为当条件RNA的诊断成分识别出它的基因目标时,它会触发“治疗”成分自我解除,并开始与其他条件RNA分子的治疗尾部结合,产生双链RNA,这种双链RNA通常只在病毒感染的细胞中发现。该团队对四种不同的培养的人类癌细胞系进行了抗癌子弹测试,并能够将癌细胞数量减少20到100倍。
如果这种方法可以成功地应用于患者,它将提供一种强有力的方法来选择性地去除癌细胞,包括那些已经在身体周围扩散(转移)的癌细胞,同时使患者免受目前化疗方案带来的令人不快的副作用。
可变基本常数
让物理学家感到困惑的是,为什么基本物理常数是这样的,为什么光速大约是30万公里/秒,为什么电子的电荷是1.6 x 10-19C等等,就这些问题而言,它们实际上是常数吗?这可以归结为为什么物理的行为是这样的,它在任何地方都是一样的吗?
问题是,我们只能在可以做实验的地方做实验来精确地测量它们——基本上就在我们的太阳系里。否则我们只能局限于我们所能观察到的。我们可以非常精确地观察到的一个基本常数被称为精细结构常数——它是电子电荷、木板常数和光速的组合,用来测量电场和量子力学如何相互作用,从而在原子中产生能级。它可以通过观察原子的光谱来测量,所以对天文学家来说非常方便。
在接近地球的地方,这似乎是恒定的,但新南威尔士大学的约翰·韦伯和他的同事们一直在研究我们能看到的一些最遥远的来源——类星体,它们被认为是数十亿光年外吸聚物质的巨大黑洞。2003年,他们发现,自从光线离开类星体以来,精细结构常数似乎增加了大约20万分之一。
但这项研究只在北半球进行,他们最近在南半球做了一个类似的研究,使用智利的甚大望远镜,发现了一些可能更有趣的东西——结果是,在南方,精细结构常数的变化量与你回到过去的时间大致相同,但它是在减少而不是增加。
他们发现了一个相当强的信号,但只有时间和更多的实验才能证明它是否继续有效。如果是这样的话,它就可以解释为什么基础物理学如此适合生命,本质上是因为生命在整个宇宙中都是不同的,而我们的生命形式只在宇宙中可以生存的那一部分发展起来。
16:00 -音乐,情绪和疼痛控制
音乐、情绪和疼痛控制
雷蒙德·麦克唐纳教授,唐·诺克斯博士,格拉斯哥喀里多尼亚大学
同样在本周的新闻中,EPSRC资助的格拉斯哥研究人员一直在调查我们对音乐的情感反应,以及这将如何导致音乐被用于控制疼痛。Sarah Castor-Perry采访了相关研究人员,以了解更多信息……
雷蒙德·麦克唐纳教授- "我们都喜欢音乐;每个人都有音乐天赋的生理和社会保障。每个人都可以学习通过音乐来表达自己和交流。而且,我们都是乐迷,因为我们都对音乐有情感上的反应。当我们听音乐时,我们会被深刻而有力的方式感动。”
萨拉:所以无论是舒缓的古典旋律,还是愤怒的摇滚歌曲,我们都与音乐有着巨大的情感关系。这是格拉斯哥喀里多尼亚大学的雷蒙德·麦克唐纳教授的话,他是工程和物理科学研究委员会资助的一个项目的一部分,该项目旨在研究音乐如何传达情感。
这个项目汇集了像麦克唐纳教授这样的音乐心理学家和像唐·诺克斯博士这样的专业音频工程师,他一直在使用志愿者和专门开发的计算机软件来分析大量的当代音乐片段,以确定它们所表达的情绪和情感。
唐·诺克斯博士说:“我们试着用两个轴来对音乐进行分类和分类——一个是强度和音量,另一个是效价或压力——消极/积极的压力。所以他们观察音乐的总体响度和活跃程度如果它们超过某一点,就可能被归类为活跃如果是消极的,就可能是焦虑或疯狂。我们从音乐中分析和提取大量的音频和声学参数,并将这些音乐片段映射到坐标轴上。”
萨拉:但是是什么让我们在不同的情况下选择特定的音乐呢?
唐·诺克斯博士说:“当我们第一次对人们说我们在做什么,把音乐和情绪分类时,你得到的一些第一个评论是‘好吧,我放快乐的音乐来做快乐的事情和跳舞,我会放悲伤或放松的音乐来做这个’。”实际上,它比这复杂得多,音乐心理学家真的让我们看到人们是如何与音乐互动的。这种与音乐的关系和情感联系,以及人们如何用音乐来缓解压力和减轻疼痛,比快乐的音乐来缓解快乐的事情和悲伤的音乐来缓解悲伤的事情要复杂得多。”
萨拉:对每首音乐进行如此详细的分类,可以让音乐心理学家准确地弄清楚音乐中是什么让我们在特定的情况下选择它,以及它是如何影响我们的情绪,还影响我们的身体感知的。
麦克唐纳教授向我解释了这个项目是如何建立在他和同事劳拉·米切尔之前的研究基础上的。
麦克唐纳教授- "早期的研究只关注人们的偏好;所以我们最初发现的是,听你最喜欢的音乐可以减少你的焦虑感和疼痛感。我们选择了很多不同类型的音乐——比如老鹰乐队的《加州旅馆》、帕赫贝尔的《大炮》、酷玩乐队的《在我的地方》。我们最初认为这些音乐作品之间没有共同的结构特征,但唐和斯科特·贝弗里奇的研究开始表明,音乐的某些结构特征在试图预测它们对听众的情感影响方面是多么重要。”
萨拉:所以,尽管还有很多工作要做,但这个项目的意义确实令人兴奋。一方面,了解人们对音乐中特定结构的情感反应,比如节奏和音色,可以在音乐治疗和用音乐控制疼痛方面有临床应用,而且,对于那些沉迷于mp3播放器的音乐爱好者来说,这可能预示着一种新的方法,可以对你的音乐库中的音乐进行分类,并找到符合你情绪的音乐。
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音乐传达情感的方式可能有助于抑郁症的治疗和身体疼痛的管理。 |
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