美国宇航局火星科学实验室(MSL)的好奇号火星车抵达红色星球，本周我们与任务小组的成员进行了交谈，回顾了一些以前成功的行星探索，并听取了英国工程师如何使火星车能够独立思考。此外，关于行星为什么在飞机上运行以及大象是否会发出呼噜声或只是嗡嗡声的新闻……
在这一集里
发现癌症干细胞
科学家们首次证实了肿瘤干细胞的存在，它们是癌症增殖和复发的基础。本周发表在《科学》(Science)杂志上的一篇论文，为具有干细胞样特性的细胞的存在提供了最有力的证据。荷兰研究人员汉斯·克莱弗斯(Hans Clevers)和他在休布莱希特研究所(Hubrecht Institute)的同事追踪了实验小鼠体内原位形成的癌症。
研究小组使用了一种聪明的基因技巧，在少量肠细胞携带的APC基因中触发了一种已知的致癌突变;与此同时，被诱导发生这种变化的细胞也开始产生彩色标记，这意味着它们的命运随后可以被跟踪。不出所料，这些动物患上了一种叫做腺瘤的肿瘤，其中的细胞都显示出彩色标记，表明它们一定是由一个亲本细胞产生的。
但仅凭这一点并不能证明肿瘤来自或包含干细胞。为了证明这一点，研究小组使用了进一步的基因技巧。他们采用的原始标记技术也使他们能够通过使用一剂药物他莫昔芬，在一小部分肿瘤细胞中翻转标签的颜色，例如从红色变为蓝色。一天后对肿瘤进行检查时，在一些癌细胞中发现了这种新颜色的单细胞。但是，6天后研究的动物显示，一条蓝色细胞带从肿瘤的底部延伸到顶端，到24天，高达30%的肿瘤体积由新颜色的细胞组成。对这些细胞的分析表明，它们是几种不同的细胞类型，这表明产生它们的细胞具有干细胞的特征。
进一步的测试表明，大约5%的新细胞也有一种名为Lgr5的标记物，这种标记物由肠道干细胞携带，可以更新肠道内壁。这表明产生新肿瘤细胞的干细胞也产生了新干细胞的子集。移植到培养皿中，这些干细胞，而不是其他肿瘤细胞，能够再生肿瘤。此前也有人声称发现了癌症干细胞，但这些研究主要是基于在各种生长因子存在的情况下，将组织移植到免疫抑制的动物体内。Clevers和他的同事们研究原位肿瘤的方法绕过了这个问题。现在科学家们可以开始研究如何选择性地靶向这些干细胞，并将它们关闭。
谢珀斯，a.g.。等．科学
http://dx.doi.org/10.1126/science.1224676(2012)
火星科学实验室
NASA的约翰·格罗青格和大卫·布莱克
克里斯- 2011年11月，美国宇航局最雄心勃勃的火星探索任务之一，携带一个迷你库珀大小的科学移动实验室“好奇号”发射升空，前往这颗红色星球。但是，如何让汽车大小和重量的东西降落在数百万英里外的星球上呢?好奇号发射后，我与NASA的首席科学家约翰·格罗青格进行了交谈。
约翰·g -首先，我们发射了，然后在从地球到火星的巡航中，有一个太阳能电池阵列为漫游者充电。我们大约需要8个月的时间，然后我们开始感受到引力场的拉力，我们进入行星的大气层，开始下降。但这一次，与之前的火星着陆任务不同的是，你在这些视频中看到的气动外壳，它下面的火焰在尖叫，它实际上可以像飞机机翼一样飞行，然后有推进器被激活，使它能够纠正轨道。所以，它不是垂直穿过大气层，而是以一个很低的角度降落。然后，当它减速到大约2马赫时，它展开降落伞，使它进一步减速。然后当我们下降到离地表1公里的地方，隔热罩脱落，从那时起，一切都和以前的任务非常不同。我们现在有了第四个航天器，叫做动力下降飞行器，动力下降飞行器有8个火箭推进器，在它下面连接着漫游者，差不多准备好了，轮子挂在下面。然后下降阶段将下降。这些推进器将顶住火星的引力，直到它悬浮在离火星表面20米左右的地方。然后它通过一组电缆将探测器拖到地球表面，然后电缆被切断，下降阶段关闭，坠毁着陆。 And the rover, pretty much it lands ready to go as a result of that process.
毫不奇怪，美国宇航局的科学家们将着陆过程称为“恐怖的7分钟”。但“好奇号”将寻找什么?如何寻找?现在和我们在一起的是美国宇航局的大卫·布莱克博士，他也参与了这项任务。你好,大卫。
大卫-早上好。
克里斯-你在加州的任务控制中心。
大卫:是的。
现在，好奇号的着陆点在哪里?
大卫:我们将在一个叫做“盖尔环形山”的地方着陆，这是火星表面最古老、最大、最深的环形山之一。所以简单地说，在火星历史的早期，这里可能积聚了大量的沉积物和水。
克里斯:当你在那里着陆时，你会做什么?它只是一个巨大的陨石坑，还是有什么特定的结构是你想要研究的?
大卫-有一大堆东西要看。盖尔的中心丘有5000米高基本上是由沉积物组成的这些沉积物是在水的影响下沉积的，可能是湖泊或溪流，或者类似的东西，可能早在40亿年前。所以我们要一次一层地穿过沉积物，就像看书一样确定火星表面的早期环境，可能是45亿年前，或者更确切地说是40亿到35亿年前。
所以，这是一种不用走得太远就能追溯火星历史的方法。那么，陨石坑的中央真的有一座山吗?你是怎么得到这个奇怪的结构的?
大卫:那么，盖尔环形山——首先，那里有一个很大的撞击基地，而且很深。它比现在火星的平均表面低4公里实际上，这个陨石坑被沉积物填满了直到整个陨石坑被淹没并在边缘以上被填满然后在接下来的10亿或20亿年里，由于侵蚀，很多物质被侵蚀掉了。所以我们留下了这个残余物，这个盖尔陨石坑原始填充物的侵蚀残余物。
克里斯-那是水在移动物体填充然后重新侵蚀陨石坑吗?
大卫:与其说是侵蚀部分，不如说是填充物部分。我们有确凿的证据证明水合矿物质和液体流动的地方。所以，我们非常确定水与沉积物的沉积有关，但我认为侵蚀可能更多地是由数十亿年来的风造成的。
克里斯:好奇号会朝着这个方向前进，我想是沉积物的时间轴，然后开始轮流采样?
大卫-是的。着陆椭圆的中心距离盖尔山，夏普山的起点不到6公里。我们从轨道数据，轨道图像中知道，那里有非常精细的沉积物，包含粘土，水合硫酸盐，以及类似的东西，这正是我们想去的地方。
克里斯:跟我们谈谈好奇号是如何工作的吧，因为它是一个巨大的探测器。里面发生了什么?它将如何处理它收集到的沉积物呢?
大卫:嗯，它很大。我站在它旁边，它比我高。现在，MER漫游者仍然在火星上工作，有点像野外地质学家他们会出去对岩石取样，观察岩石，用臂上的仪器做一些事情，但它真的没有实验室来做其他的事情。所以，火星科学实验室不仅有野外地质学家的工具，而且，在火星车内部还有一个完整的实验室来做实验室质量分析。所以，一旦我们看到一个样本，就会发现有各种各样的仪器。桅杆上装有彩色长焦照相机。它有一个叫做“camcam”的东西，有点像《星球大战》里的交易。它发射出铅笔般细的激光束，使7米外的岩石产生等离子体，然后它用红外线对等离子体羽流进行成像，然后告诉你那里存在什么元素。所以，我们可以边走边拍石头，然后说，“嘿，我们去那边吧。这看起来像是一块有趣的岩石或露头。” And then once we get there, we've got something like a little geologist's hand lens to put down there that gets very high resolution colour images. We have something that was also on the MER rovers, an APXS which tells us the elements that are present in the rock, and then we have a drill which unlike the MER rovers, we can actually drill down about 5 cm into a rock and take that powder or take a scoop of powder from the ground and deliver that to our two laboratory instruments. And the two laboratory instruments - one's called 'CheMin' for chemistry and minerality - that's my instrument and it will tell you the minerality of whatever is given to it. And the other is called SAM, and SAM is really 3 instruments. It's a mass spectrometer, a gas chromatograph, and a laser spectrometer, and that's going to tell us the nature of any organic compounds that are present in the soil.
Chris -所以，你会在这个时间轴上发现有趣的事情，你可以大致计算出你正在处理的每个样本在火星历史上的时间，然后你可以探测那里有什么化学物质。这意味着你可以通过有趣的地质学来研究火星湿润和干燥时的历史，也许还能找到一些关于磁场的线索。但美国宇航局否认这是一项寻找生命的任务。为什么NASA要走这条路?
大卫-嗯，这是一个很危险的立场，因为生活，人们会想，嗯，我们要么找到了，要么没有找到。我们正在寻找可居住的环境，也就是适合生命形成或持续存在的环境，这意味着就我们所知，我们有点目光短浅，因为我们只知道一种生命，那就是地球上的生命。我们要找一个有水的地方。我们想要一个有能量的地方岩石被溶解，再沉淀，产生一些能量，我们想要一个有机物质可以持续存在的地方。所以我们想要所有这些东西都在一起，还有一个适合生命生存的温和环境。这就是我们要找的。
但与此同时，我们知道地球生命的特征是什么。如果你发现了这些特征，你会说，嗯，这看起来像生命吗?同样地，如果你让好奇号在地球的沙漠中着陆，它会根据我们所做的测量得出地球是一个存在生命的地方的结论吗?
大卫:嗯，这是个好问题。在地球上，生命占据了这个星球的每一个角落，如果我们去地球上最荒凉的地方，如果我们用这些仪器采集样本并进行分析，我们就会发现生命。我不管你去哪里——南极洲的阿塔卡马沙漠——在一个你找不到表明生命存在的有机化合物的证据的地方取样是很困难的。现在火星并不像我们所知道的那样充满生命。我们没有看到这样的东西，所以我们真的在寻找有机分子的化学特征，这些特征可能表明那里曾经有生命或生命的前身。
克里斯-我们总得有个开始，不是吗?大卫，非常感谢你。这是大卫·布莱克。他是美国宇航局火星科学实验室任务的科学家之一。
探索太阳系
与开放大学的John Zarnecki教授合作
多米尼克:现在，我们已经听说了登陆火星的挑战，但是在太阳系的其他地方也有登陆探测器的任务，每种环境都有自己的挑战。
2004年，惠更斯号探测器降落在土星的卫星土卫六上，首次拍摄到这样一个遥远天体的表面图像。这一使命的关键架构师是开放大学的约翰·扎内基教授，他现在加入了我们。现在，约翰，首先告诉我们一些惠更斯号的情况以及它降落到土卫六表面时看到了什么?
约翰:嗯，你应该意识到我们从来没有看到过土卫六的表面，因为土卫六被光化学烟雾笼罩着，当我们穿过云层下降时，很长一段时间，我们什么也没看到
所有人。但从大约15公里处，我们开始看到地表的迹象，我们看到了看起来像河道的东西。事实上，这就是所谓的树突系统。一个由河流和支流组成的系统。然后我们降落了，我们看到了一个起伏的远景，上面有鹅卵石和小岩石。但你必须明白的是，土卫六是一个冰冷的世界，所以我们实际上看到的东西看起来很熟悉，比如山丘、河道、鹅卵石等等。但它们不是像地球上那样由岩石和水雕刻而成的，而是由冰构成的，液体是液态甲烷和液态乙烷。
多米尼克-就像野营用的煤气。听起来你可不想把火柴扔进这些湖里!
约翰:是也不是。我的意思是，因为温度，那里很冷，大约零下180度，所以我们认为没有任何自由氧。所以，你扔一根火柴可能是安全的，但这不是我想做的实验。
多米尼克-现在我记得2004年的任务了，之后的情况似乎也一样-我认为你花了7年的时间才到达那里-这只运行了3个小时，因为它下降到大气中。你为什么不能把任务延长一点?
事实上，3个小时比我们预期的要长得多。我们本来计划3分钟，所以3个小时是很奢侈的。它基本上是一个大气探测器。所以，得到任何时间和任何数据都是额外的奖励。你要明白，这在技术上是极具挑战性的。我们不知道我们是否会降落在冰面上，是否会降落在碳氢化合物海洋中。所以要设计出能在地表生存的飞行器是非常困难的。因此，它全部集中在大气测量上。但现在我们对土卫六有了更多的了解，我们想回去，在土卫六的表面上存活很长时间。
多米尼克:现在，我一会儿会问你关于时间任务的问题，我知道你现在正在研究这个任务，但首先，在不久的将来，我知道欧洲航天局希望在其他有趣的环境中着陆，包括2014年的彗星表面。给我讲讲吧。
约翰:是的，确实如此。这是一个名为罗塞塔号的任务已经飞行了8年了，这是一个非常雄心勃勃的任务，要降落在彗星核的表面。这颗彗星，不像哈利彗星那样家喻户晓。这是丘留莫夫-格拉西缅科彗星。我们倾向于称它为彗星CG，在两年的时间里，罗塞塔号将围绕这颗彗星运行，并将着陆器送到彗星表面。这是一个真正的挑战，因为彗星是一个很小的物体，直径可能只有10公里。所以实际上没有重力。所以真正的挑战，除了到达那里和到达表面，实际上是呆在表面上。
多米尼克:我猜你带着惠更斯探测器降落在土卫六上的时候，你不知道你会发现什么，你会降落在什么样的表面上?
John -这确实是一个很好的观点，事实上，这些仪器，尤其是用来将探测器诱捕到彗星表面的鱼叉，是为彗星表面设计的它的硬度和稠度可以在棉花糖和混凝土之间变化。我们不确定我们会在什么地方着陆。
多米尼克-所以你可能会陷进去。
约翰-我们可以。所以，在你的日记本上写上日期，2014年11月10日上午10点半左右。
多米尼克-我相信我们会很期待的。现在我知道有几个任务是在太阳系外冰冷的卫星上着陆你们现在很感兴趣。首先是JUICE。这是木星冰卫星探测器。跟我说说那些月亮吧。
约翰:好吧，我们发现，实际上也许就巨型行星而言，比如木星和土星，围绕这些巨型行星运行的冰冷的小卫星可能比巨型行星本身更有趣。这些都是小星体，但越来越多的迹象表明，它们中的许多实际上都有地下海洋。因此，这次任务被称为JUICE，我希望我们在发射之前能想出一个更好的名字，它不会着陆，但它会进入木星的轨道，它会经过木星的几个卫星。所以，这是我们对这些奇怪的冰冷世界进行深入研究的开始。
多米尼克-现在我知道你感兴趣的是时间任务，它有望在2016年再次起飞并访问土卫六，或者它将在2016年起飞。我想在太阳系那么远的地方怎么给东西供电是个大问题?
约翰:嗯，是的，情况总是这样。我们离太阳太远了，我们不能真正使用太阳能电池。所以，我们用钚来发电。但如果它被选中，这将是一个非常令人兴奋的任务，我们将在本月晚些时候知道，它将与另外两个项目竞争。我们的目标是将探测器直接放入土卫六的海洋中，因为现在我们知道它们在哪里。和惠更斯号一样，我们对它的表面一无所知。
多米尼克-我相信我们会在选拔过程中为你祈祷的。以上是开放大学的约翰·扎内奇教授的话。
热木星的狂暴历史
上周发表在《自然》杂志上的一篇论文发现，包含所谓热木星的行星系统很可能有过暴力的过去。
这些证据源于这些行星围绕其母恒星运行的方式的不同。在我们的太阳系中，行星围绕太阳运行的平面非常相似，所以太阳系的任何三维模型看起来都很像一个餐盘，所有的行星都在餐盘的表面绕轨道运行。此外，太阳自身的旋转轴与行星的轨道紧密地排列在一起。
这种排列正如我们对行星系统形成方式的理解所期望的那样。我们认为恒星和行星都是由原行星盘形成的，原行星盘是由气体和尘埃组成的云，它们在自身引力的作用下坍缩，变成一个旋转的圆盘。这样一个圆盘的中心部分形成一颗恒星，而外部部分可能在它周围形成许多行星。由于这颗恒星及其行星的轨道都是从同一个圆盘上得到它们的旋转，我们可以预期它们都与圆盘的原始旋转轴对齐。
然而，在我们自己的太阳系中看到的模式并没有在我们观察到的其他行星系统中重现。这些星系通常有木星大小的大型行星，它们的轨道离它们的母恒星非常近，与水星到太阳的距离相似。此外，这些所谓的“热木星”的轨道平面几乎是随机定向的，与其母星的旋转轴几乎没有相关性。
这些系统是如何形成的是一个谜，天文学家认为，这些木星大小的行星很可能是在远离它们的宿主恒星的地方形成的，但后来向内迁移，这可能是它们与邻居或附近恒星强烈的引力相互作用的结果。
麻省理工学院的Roberto Sanchiz-O'Jeda和他的同事们在《自然》杂志上发表了他们对开普勒太空望远镜观测到的更正常系统中行星轨道的首次观测。他们发现，这个系统和我们的系统一样，行星在一个与主恒星旋转轴对齐的共同平面上运行。
这意味着，行星系统确实是由它们的行星在一个共同的平面上运行形成的，但剧烈的相互作用会扰乱轨道对齐。这证实了热木星不是在它们现在的位置形成的，而是由于它们历史上的剧烈事件而向内迁移的理论。
大象会发出呼噜声吗?
奥地利的科学家揭示了大象长距离交流时发出的低频隆隆声。人类和其他哺乳动物广泛使用声音;鲸鱼和大象发出的超声波频率低至9赫兹，而某些种类的蝙蝠能够发出超过11万赫兹的超声波。
在所有这些情况下，这些发声都是通过空气穿过声带，使它们振动而产生的。但是有两种方法可以发出这样的声音。一种被称为肌肉弹性空气动力噪音产生，是我们说话和唱歌的方式。为了发出这些声音，我们关闭声带或“声门”，并从肺部向它们施加气压。在一定的压力下，声带就会分开，空气就会涌出来。这导致压力下降，声带再次聚集，重新开始这个过程，并在口腔和喉咙中产生共鸣的振动。
另一方面，猫通常发出的呼噜声是在神经控制下有节奏地打开和关闭声带，频率约为30赫兹。这就产生了气流通过交替打开和关闭的声门并发出相同频率的声音。
但是大象这样做是为了发出人类听不见的次声波吗?为了找到答案，维也纳大学的克里斯蒂安·赫布斯特(Christian Herbst)和他的同事们利用柏林动物园一头自然死亡的大象来研究这种动物的喉部。研究小组切除了整个大象的喉部，并将其连接到一个人工肺上，以推动空气。他们将支撑声带的软骨结构(被称为类芳突)聚集在一起，闭合声带，就像在生活中发生的那样，并放置传感器来记录声音的产生和声带之间的接触。
像这样将声带与空气供应分离意味着呼噜声是不可能的，所以任何随之而来的声音都必须通过肌肉弹性空气动力学的方式产生。当他们将压力提高到人类声带振动的4倍左右时，大象的喉咙开始发出大约16赫兹的声音，接近野生大象记录的20赫兹次声频率。高速摄影证实，当压力增加时，声带会反复打开，当空气通过时，声带会再次关闭，从而在组织中产生振动。
研究小组在本周发表在《科学》杂志上的论文总结中指出，这项研究首次直接观察到大象发出次声的声音产生机制。“我们已经证明，根据声音产生的肌肉弹性-空气动力学理论，流诱导的声带自我维持振荡可以产生低频发声。”但研究小组也警告说，他们不能排除大象也会发出呼噜声的可能性。但可能没有多少人有足够的勇气自愿植入电极来发现……
建立对Bilharzia的免疫力
与爱丁堡大学的凯特·米切尔博士合作
克里斯:血吸虫病也被称为血吸虫病，它是一种由蠕虫引起的疾病，它们在一种水生蜗牛体内生长一段时间，然后它们感染那些接触到这些蜗牛生活的水的人。超过2亿人被感染，在大多数情况下，人们携带蠕虫多年，这导致人体内部器官受损，包括膀胱和肝脏受损。成年人最终会对感染产生免疫力，但由于某种原因，儿童不会。现在，科学家们已经发现了原因，这可以帮助我们开发一种新的疫苗。凯特·米切尔(Kate Mitchell)是这项突破背后的科学家，她在爱丁堡大学读博士时进行了这项研究。你好,凯特。
凯特-你好。
克里斯-那你到底是怎么做到的?
凯特:我们重新审视了几十年来许多人收集的数据，并研究了不同人群的感染水平和抗体水平。然后我们使用我们开发的新的计算机模型来调查人们对血吸虫病的保护性免疫是如何发展的不同想法。因此，我们采用了许多不同的理论和想法，并用它们来构建不同的模型，我们总共有近3000个模型，我们非常系统地研究了这些模型，然后我们进行了数百万次计算机模拟，看看这些模型是否能产生我们在现场数据中看到的模式。
Chris -你一开始的假设是什么?当你开始的时候，你在考虑或模拟什么样的问题或可能性?
凯特:我们感兴趣的一个主要问题是，有一种理论认为，只有当成虫死亡时，它们才会释放出正确的蛋白质，从而刺激免疫反应。这种蠕虫可以在人体内存活数年，因此可能会延迟接触。所以我们把这作为我们的假设之一，但我们也想检查，如果这些蛋白质实际上来自它们生命周期的其他阶段，比如感染阶段，当你最初被感染的时候，或者蠕虫产下的卵，会发生什么。我们也不确定保护性免疫反应的作用是什么——它能防止人们再次感染吗?它能直接杀死蠕虫吗?还是阻止它们产卵?正是这些卵造成了我们所看到的许多损害。所以我们研究了所有这些不同的组合。关于免疫反应的确切性质，蠕虫能活多久，这类事情也有不同的看法。
克里斯:你从哪里得到数据来验证这些理论?
凯特:我们在爱丁堡大学的研究小组在津巴布韦进行了几次大规模的实地测试，大约在过去的20年里。来自不同人群的数据，我们测量了这些社区中儿童和成人的感染水平和抗体。我们还使用了津巴布韦和其他非洲国家的公开数据，这些数据最早可以追溯到20世纪60年代。
克里斯:那么，你有了所有这些假设，你建立了聪明的模型，使你能够测试所有的可能性，这样你就知道如果这种可能性是正确的，结果应该是什么。然后将其与数据进行比较，看看它是否符合假设成立时所期望的模式。你认为是什么原因导致成年虫最终获得免疫力然后吐出蠕虫?不是很明显，它们抑制了蠕虫。我不想让任何人做噩梦，但孩子们不会。这是怎么呢
凯特:所以，我们实际上得到了一个非常明确的答案，它与我之前概述的一些理论有关。当成虫死亡时释放的蛋白质触发了这种保护性反应，这种反应实际上是防止疾病的。这是刺激抗体反应。这些抗体实际上是在阻止剩余的蠕虫产下更多的卵。这种情况通常只在成人中出现的原因是因为需要很长时间才能接触到足够多的蠕虫，让它们死亡，并引发足够的反应，使其有效。
因为蠕虫本身可以抑制免疫系统，它们可以逃避免疫系统，这样免疫系统就看不到它们了。它们大多是隐形的，活着的时候对免疫系统隐身，只有当它们死后，这种隐身装置(找不到更好的词)才会失效，免疫系统才能看到蠕虫，并对其做出反应。这种反应可以有效地阻止其他活着的蠕虫产卵。
凯特:部分原因。这是我们检验的一个假设。蠕虫只是抑制这种保护性反应吗?实际上，我们得到的结果和数据并不一致。所以他们肯定会抑制一些反应。我的意思是，有各种各样的免疫反应在进行。对虫卵有很多炎症反应，所以我们怀疑这种抑制是一种早期反应，会损害蠕虫。但我们在这些模型中检测到的反应是一种保护性反应。这是一种不同的反应，只是需要花费大量的时间来建立足够的曝光率。
克里斯:如果这需要很长时间，那么研制某种疫苗使儿童产生这种反应的前景如何?所以如果他们接触到水中的蜗牛，而蠕虫试图感染他们，它就不能?
凯特:这可能是数量问题的一部分，并确定你需要放入疫苗中的正确蛋白质，以产生正确的反应。
克里斯-但这表明这是可能的。所以，如果我们能模拟成年人身上发生的情况，给孩子足够的时间，我们就能保护孩子免受血吸虫病的侵害。
凯特:是的，这就是我们的目标。
克里斯-希望如此。非常感谢。这是凯特·米切尔。她现在在伦敦卫生和热带医学学院工作。她谈到了她在爱丁堡大学攻读博士学位时所做的工作。
x射线显示的黑洞
本周，《科学》杂志专门出版了一期关于黑洞研究的特刊，南安普顿大学的罗伯·芬德回顾了我们对黑洞x射线发射的了解。
黑洞是质量比太阳大几倍的恒星生命中坍缩的最终状态。当这些恒星耗尽燃料时，任何力量都无法克服其核心的自我引力吸引，从而坍缩到一个无限小的点，这一事件被称为II型超新星爆炸。其结果是一个质量是太阳几倍的黑洞。
根据我们今天看到的大质量恒星的数量，以及它们估计的几百万年的寿命，估计银河系中可能至少有1亿个这样的黑洞。然而，尽管这使它们成为非常普通的物体，但它们很难被观察到，因为即使是光也不能以足够快的速度从它们的表面逃脱。
黑洞的标志是x射线的发射，当气体落入视界时就会产生x射线。在螺旋状走向最终命运的过程中，这种气体被压缩到一个越来越小的空间，达到了令人难以置信的高温和密度。在几亿度的高温下，它不仅会发出红光，还会发出x射线的红光。将气体加热到这样的温度所需的能量是如此之大，以至于在这样的物体中，除了物质吸积到黑洞之外，几乎所有的过程都可以被排除在外。
然而，这种x射线辐射只有在黑洞碰巧有气源落在它身上时才会产生。银河系的大部分是深真空，恒星之间的距离不超过几光年。因此，只有那些拥有亲密伴星的黑洞，才能通过逐渐剥离伴星的外层气体，以显著的速度吸积气体。
此外，吸积过程非常剧烈，很少能持续。相反，黑洞经历了一阵吸积，伴随着爆炸性的爆发，然后在几个月甚至几个世纪内阻止了任何进一步的吸积。这意味着，在过去几十年的黑洞研究中，我们只看到了银河系黑洞数量的冰山一角。
重大问题依然存在。我们知道银河系中心有一个超大质量黑洞，其质量是太阳质量的数百万倍，而且似乎大多数其他星系的中心也有类似大小的黑洞。这些黑洞是如何获得如此大的质量的?他们一定发现了一种吸积模式，这种吸积模式比简单地啃食临近伴星的外层要快得多。
另一个有趣的问题是，一些被称为活动星系的星系，有强烈明亮的核，据信是由流入中心黑洞的气体提供能量。其他星系，比如我们自己的星系，似乎没有任何气体流进入它们的中心黑洞。为什么会这样呢?超大质量黑洞是否有类似于恒星质量黑洞的吸积过程?看来他们很可能是这样，而且规模要大得多。
35:17 -阿尔茨海默氏蛋白缓解多发性硬化瘫痪
阿尔茨海默氏蛋白缓解MS瘫痪
与斯坦福大学劳伦斯·斯坦曼合作;达米安·道林，莫纳什大学;剑桥大学Rose Thorogood;亚伦·约翰逊，宾夕法尼亚大学
阿尔茨海默氏症蛋白缓解多发性硬化症瘫痪
在阿尔茨海默氏症患者的大脑中发现的一种蛋白质已被证明可以缓解患有自身免疫性疾病多发性硬化症(MS)的老鼠的瘫痪。
多发性硬化症是由免疫系统攻击中枢神经系统神经纤维周围的髓鞘引起的。其中一个症状是大脑发炎，可能导致瘫痪。
斯坦福大学的劳伦斯·斯坦曼在《科学转化医学》上报道。“我们在多发性硬化症患者的大脑中发现了一种叫做-淀粉样蛋白的分子。这种分子在阿尔茨海默氏症中扮演着著名而邪恶的角色，大多数科学家认为它是阿尔茨海默氏症痴呆的罪魁祸首。
所以我们试图找出这个分子可能在做什么，通过回溯和观察，“好吧，它在多发性硬化症的大脑中。它对多发性硬化症的小鼠模型有什么作用?令我们非常惊讶的是，这种分子提供了巨大的好处。瘫痪的动物变得更好，大脑中的炎症消失了。”
为什么女人比男人长寿
不仅在人类中，在许多其他物种中，女性比男性更长寿。根据《美国博物学家》杂志的研究，这种差异可能是由线粒体DNA的遗传机制引起的。
达米安·道林(Damian Dowling)和他在莫纳什大学(Monash University)的研究小组发现，果蝇线粒体DNA中的突变对雄性有害，但对雌性无害。“我们所做的是发现线粒体基因中的许多突变，这些突变导致男性比女性衰老得更快，寿命更短。
这些突变的存在可以完全归因于线粒体基因从父母传给孩子的方式上的一个怪癖。而孩子们则从父母那里获得了大部分基因的拷贝。它们只从母亲那里获得线粒体基因。
其含义是深远的。这意味着进化的质量控制过程只筛选线粒体基因在母亲体内的质量。因此，如果线粒体突变对父亲造成伤害，但对母亲没有影响，这种突变就会在自然选择的大门中被忽视。”
杜鹃的新伪装
众所周知，杜鹃会寄生在其他鸟类身上，它们会在鸟巢里产卵，并让寄主物种抚养它们。不仅如此，杜鹃雏鸟还进化到把寄主自己的蛋推出来，以获得养父母的全部注意力。
杜鹃也模仿灰色掠食性雀鹰的外表，恐吓寄主，使其不敢攻击杜鹃。
然而，其中一种寄主，芦苇莺，可以学会识别伪装的杜鹃的真实面目，并在看到它们时将它们包围。
剑桥大学的Rose Thorogood在《科学》杂志上发表的一项研究表明，杜鹃鸟正在进化出一种反击方式。一种红棕色羽毛的新伪装帮助部分杜鹃种群避免了芦苇莺的袭击。
“所以我们知道杜鹃鸟在和它们的宿主赛跑。我们从之前的研究中知道，芦苇莺已经学会了通过观察它们的邻居来保护自己免受杜鹃的伤害，从而分辨出灰杜鹃是灰杜鹃，而不是危险的雀鹰。但我们也知道布谷鸟有不同的颜色，所以我们想知道这是否是布谷鸟打败宿主防御的另一个把戏。所以，我们发现的最令人兴奋的事情是，芦苇莺实际上只了解杜鹃的变形，他们看到他们的邻居。这令人兴奋的原因是，这意味着它们在彼此之间分享信息，试图打败敌人，但实际上，在分享这些特定信息的过程中，它们反过来选择了这种新的布谷鸟伪装。”
雷克斯机器人有了一条尾巴
最后，宾夕法尼亚大学的亚伦·约翰逊(Aaron Johnson)一直在探索一种新颖的方法，让机器人在崎岖的地形上行驶得更好:给机器人加一条尾巴。
加州大学伯克利分校(University of California, Berkeley)的研究有助于了解动物如何利用尾巴来增强平衡和敏捷性。
约翰逊将这些发现应用到雷克斯的尾巴上，雷克斯是一种六条腿的机器人，它在平地上行走能力很强，但在崎岖的地面上需要一点额外的帮助……
“这使得雷克斯能够在坠落时自我纠正。两个例子，一个是如果你的鼻子朝下下落，你的脸会撞到地面，可能会摔断一条腿，但它会踢到尾巴，六条腿都能安全着陆。另一种情况可能是从水平方向开始的因为你是从悬崖上跑下来的，但当你跑过悬崖边缘时，你会开始向下倾斜。所以，它能够检测到这一点，把尾巴踢起来，仍然用脚着地。”
加上它的新尾巴，雷克斯现在可以从2.7倍于自身身长的高度安全地鼻子先下。
甲烷项目-行星地球在线
安迪·麦克劳德，爱丁堡大学
2006年，科学家发现植物会产生大量的温室气体——甲烷。这项研究引起了不小的轰动，并引发了人们对植物和森林在全球变暖中的作用的重新思考。其中一个需要回答的问题是植物是如何排放甲烷的。因此，爱丁堡大学的一个研究小组建立了一个名副其实的“甲烷项目”。植物地球播客主持人苏·纳尔逊会见了大学地球科学学院的安迪·麦克劳德，以了解更多信息。
安迪:甲烷项目是为了研究植物叶片释放温室气体甲烷的机制。
苏:那你是怎么做的呢?因为我在你的实验室里没有看到很多植物。
安迪:这里现在没有植物，但是我们要做的是把植物的叶子包裹在房间里，这些房间是专门用来传输紫外线辐射的，你可以在阳光中找到紫外线辐射，我们用这些房间来确定排放的气体，包括甲烷。
苏:所以，尽管科学家们知道这个过程正在发生，你知道甲烷是由植物产生的，尽管相对较近，我们仍然不知道甲烷是如何产生的，这就是你的实验室要做的。
安迪:是的，这个项目的目的是调查紫外线辐射在造成甲烷排放中可能起的作用，当紫外线辐射影响到叶子中的有机分子时，似乎会导致甲烷释放到大气中。
苏:好吧，让我们来看看你是怎么做的——我们有两个挨着走廊的小实验室，让我们从里面比较安静的实验室开始，这里发生了什么?
安迪:在这个实验室里，我们有一个非常强大的氙弧灯，它可以产生非常高水平的可见光和紫外线辐射。
苏:我猜就是这个小黑盒子发出的巨大的白光。
安迪:是的，当然。我们使用这个的时候必须戴上护目镜。我们过滤掉会使植物叶子变热的红外线辐射，然后过滤掉特定波长的紫外线，这样我们就能确定哪些波长的紫外线产生了我们观察到的效果。
苏:你是特别使用哪一种植物，还是不相关?
安迪:该项目的目的是评估一系列植物类型，以确定特定植物类型是否比其他植物在紫外线辐射下产生更多的甲烷。我们在该项目的合作伙伴是爱丁堡的皇家植物园，他们收集了大量的植物类型，可以为我们的调查提供帮助。
苏:好吧，我们去下一个实验室吧，那里有点嘈杂，我们开始吧，最后有一个大风扇在呼呼作响。我们有一张长凳，上面看起来像厨房里的荧光灯管，几乎就像一张太阳床，但下面有各种各样的电线、铜管和注射器，不是你想躺在上面的那种太阳床。
安迪:不，它实际上很像一个日光浴床，但是这个系统中使用的管子会产生非常高水平的紫外线B辐射，这实际上会让我们很快被晒黑，而且非常危险。
苏:所以你对植物进行有效的辐射，然后在植物上安装一些设备来测量甲烷。我们说的一定是非常少量的甲烷吧?
安迪:是的，其中一个问题是测量产生的非常少量的甲烷，我们用两种不同的方法来测量。当我们有一个封闭的室，没有空气流过时，我们可以用注射器将气体样本转移到实验室另一边的气相色谱仪上，在那里测量浓度。我们在系统下面也有一个监视器，它可以连续测量甲烷气体是否流过腔室。
苏:就你的项目而言，你现在处于什么阶段?
安迪:这是项目的最后阶段，我们要完成一些测量，我们要分析叶子的一些化学成分，看看它们是如何参与这个过程的。
苏:最后你希望得到什么?很明显，你想更深入地了解这个过程是如何运作的，但你认为你已经到了这个阶段了吗?你现在知道这个程序是怎么运作的吗?
安迪:我们相当确信紫外线辐射确实会导致植物叶片产生甲烷和其他一些微量气体。从量化的角度来看，这似乎仍然是一个非常小的数量，对全球甲烷排放到大气中的贡献很小。
苏:那么就植物如何产生甲烷而言，还有其他有待发现的领域吗?
可能确实有其他机制，文献中有报道说，物理损伤会导致植物叶片排放甲烷，也会导致其他环境压力，比如高温。
来自爱丁堡大学甲烷项目的克里斯-安迪·麦克劳德。在地球播客上有一个更长的采访版本，你可以在我们的地球网站上找到。顺便说一句，行星科学家最近在陨石上也使用了同样的技术。这使他们发现撞击火星表面的陨石含有足够的碳，当暴露在阳光下时可以产生甲烷，这也解决了为什么在火星上也能检测到甲烷的问题。
寻找你自己的道路-探索者计划
卢瑟福阿普尔顿实验室的金·沃德
克里斯-控制火星探测器有点像使用无线电控制的汽车，尽管非常昂贵，而且当出现问题时，它会非常非常昂贵。事实上，我们一直听说的好奇号任务每天在火星表面运行的费用约为100万英镑。部分原因是，根据探测器在此期间所做的或发现的情况，从地球向火星发送每一轮指令可能需要长达一天的时间。因此，任务规划者必须等待发送信号的卫星彼此在视线范围内，而漫游者则需要来回传递信息。但是，如果我们能确定感兴趣的景点，然后让漫游者自己找到去那里的路，做自己的科学研究呢?
位于英国STFC卢瑟福阿普尔顿实验室的欧洲航天局的“星虎探索者”项目正试图通过一种自动导航系统来实现这一目标。为了解释更多，我们请来了RAL空间公司空间工程和技术部门的负责人金·沃德。首先，Seeker项目将如何实现?它能做什么?它将如何运作?
金:其目的是忽略两个问题。也就是说，我们不需要担心动力和运动。星虎计划给我们带来的挑战是看看我们能否移动
自动驾驶，所以连续3天在2公里的距离内不受地面的任何干扰。所以挑战是在不与地面产生任何影响的情况下总共移动6公里。这种事情以前从来没有人做过。美国宇航局早期的火星车，勇气号和机遇号。其中一个在8年里只走了8公里，另一个在8年里走了21公里。现在我们正试图克服等待指令的问题，让漫游者自己做出导航的决定。所以要弄清楚它的去向。
Chris:我很惊讶这个问题还没有真正得到解决，因为有各种各样的倡议。美国国防部高级研究计划局(DARPA)有一个挑战，就是让车辆在非常棘手的赛道上自动驾驶。所以显然还有一个更根本的问题，那就是如何让这些漫游者自己探索。那是什么?
你说得对。DARPA的挑战是用大型飞行器来做这类事情，但我们在火星和其他类似的物体上遇到的一些问题是，它们有很多特征。这是一个非常危险的地形。你可能要开车绕过危险、岩石和其他东西。可能会有流沙或类似的地方，你需要避开。为了自主完成这些事情这是超越DARPA挑战等所做的事情。另外，在DARPA的挑战下，你有绝对无限的资源，而我们在这个实验中所做的，至少在传感器方面，是像在火星上一样装备我们自己。所以我们没有探地雷达，也没有激光雷达和一些你们所说的交通工具可能有的东西。
克里斯:那你是怎么解决这个问题的?它有用吗?
Kim -唯一真正需要的传感器是一对立体摄像机，通过它们，你可以建立一个周围环境的三维地图。然后还有一种叫做路径规划的软件，根据我对这些岩石的观察，我知道我要走到那边去所以我要绕过这块岩石，这样做，诸如此类的事情。所以，这一切都是用相机完成的。否则，这个花哨的名字就是视觉里程计。这是唯一使用的技术。我们还有一个次要目标，顺便说一下，当你自主地做这个实验时，你能注意到任何可能会让科学家感兴趣的东西吗?在这方面，我们还没有完成。对于我们从a点到达B点的基本目标来说，这已经足够具有挑战性了。
克里斯-换句话说，你还不能去火星测试这个。那么如何测试它是否有效呢?
金:嗯，你要找一些非常接近火星地形的地方，欧洲和北非有一些沙漠，摩洛哥因其类似火星的地形而闻名。但它还有其他一些问题。在一年中我们想去的时候，也就是六七月的时候，天气太热了，几乎无法生存，所有的计算机和支持设备都出了问题。如果你想让你的设备过夜，你需要保安之类的东西。所以，我们找到了智利的阿塔卡马沙漠，那里有很多基础设施支持它，特别是，我们在帕拉纳天文台工作，那里有车间，那里还有一家不错的酒店。这是詹姆斯·邦德电影《量子危机》中使用的。
所以，基础设施在那里，但在它的范围内，你可以进入最贫瘠的地区——那里没有动物，甚至没有鸟类，而且几乎从不下雨。岩石结构等等都非常非常像我们在火星上看到的那种东西。所以，这是一个做这项工作的好地方。
克里斯:那么，你测试的时候它有效吗?
Kim:是的，我们在那里呆了三个星期，直到最后一天我们才从吊灯上跳下来，而在最后一天，他们实际上自主地走了5公里。因此，在此基础上，欧洲航天局宣布该项目取得了巨大成功，尽管这是未来有望发生的一系列事情的第一步。
克里斯-金，祝贺你，非常感谢你加入我们讨论这个话题。以上是STFC的金·沃德的报道。
我们期望从好奇心中学到什么?
大卫:好，问得好。所以，我们要去一个从未去过的地方。这可能是我们在火星上参观过的最古老的地方，我们希望能在那里找到这些岩石形成时的环境。而在地球上，我们没有这样的表面。地球是一个非常活跃的构造行星，所以通过了解早期火星的可居住性，我们也了解了早期地球的可居住性。我们真的很想知道在地球上生命形成的时候，火星上发生过类似的事情吗?
好奇号任务将持续多久?
大卫:嗯，它应该持续687个火星日到1个火星年，贯穿所有的季节。因为它是一个核动力的探测器，如果我们在那之后还在继续，我们就继续用卡车，希望能持续很长一段时间。
好奇号的着陆机制是如何测试的?
大卫:嗯，我没有参与其中，但他们几乎对每个方面都做了测试。超音速降落伞，他们用飞机和直升机测试了着陆雷达，他们在喷气推进实验室测试了探测器的最终绞盘，我想我会说，事实上，由NASA完成的现代任务有更好的成功记录。我确实对着陆系统进行了所有不同的评估因为我很感兴趣，我离开时意识到首先，我从来不想和那些工程师在一起上课因为我只会被擦得很光滑，其次，他们很好，我认为这个东西会成功的。
我们能把生命引入火星吗?
我们向NASA的行星保护官员凯瑟琳·康利提出了这个问题……凯瑟琳:首先，我们知道地球上的生命可以在火星上类似的环境中生存。有一些生物生活在南非地表下的深处，靠周围岩石的放射性衰变为生。如果把它们放在火星上类似的地方，它们肯定能在那里生存。也有地衣和其他生物至少可以生存，火星环境的许多方面我们可以在地球上的实验室里模仿。
人们已经做了研究，试图了解这需要多长时间，以及你需要做些什么来改造火星上的生命。首先，你需要让地球稍微变暖一些然后你会引入可以改变大气的生物，光合生物可以分解二氧化碳并将其转化为氧气这样人类就可以在那里生活。这个过程大约需要10万年。所以，改造火星是完全可能的。我们在地球上有生物，可能只需要一点点调整就能生活在那里。
汉娜:是的，模型预测我们可以用地球上的生命改造火星。但我们想要改造它吗?回到凯西，她的工作是保护我们的星球。
凯瑟琳-我作为行星保护官的工作是确保美国宇航局不会用地球上的生命污染火星。因为我们想研究火星上可能已经存在的生命，所以在我们有机会研究火星上已经存在的生命之前，我们不想引入生命。这是外层空间条约所规定的。第9条规定，我们在探索地外地点时，不会对其他地点造成有害污染或对地球环境造成不利变化。从机构政策来看，这也是一个好主意，因为我们去火星的原因是寻找生命。在火星上很容易找到生命。你所要做的就是把它带来。
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