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2025-08-23 科学早报

2025-08-23 科学早报 科技荐闻
2025-08-23
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导读:光污染使鸟类歌唱时间延长 50 分钟;研究人员将丹尼索瓦人基因与美洲人的生存联系起来;研究人员报告毛伊岛死亡人数激增 67%;研究模型显示,太空太阳能可抵消欧洲 80% 的能源需求;JWST 发现一颗

注:向左滑动简报内容,可以查看事件时间线、历史背景、技术细节、快速问答信息。

光污染使鸟类歌唱时间延长 50 分钟

一项对数百万份社区提交的鸟鸣录音进行的全球分析,涵盖了 500 多种昼行性物种,发现夜间人造光使鸟类更早开始歌唱,更晚结束歌唱,平均每天歌唱时间延长约 50 分钟。

研究人员还报告说,眼睛较大、巢穴开放、有迁徙行为和地理分布范围较广的物种表现出更强的变化。

科学家们表示,目前尚不清楚这种延长的活动是否会损害鸟类健康,或者是否会带来一些优势。

事件时间线

❶ August 21, 2025
    主要媒体报道的全球发现:受光污染区域的鸟类每天歌唱时间更长。

历史背景

夜间人造光随着全球城市化而扩大,生态学家长期以来一直在研究城市灯光如何改变动物的昼夜节律,包括活动和睡眠时间。近年来,大规模的公民科学音频收集使研究人员能够分析广阔地理和分类学范围内的野生动物行为。

你知道吗?

迁徙鸟类和地理分布范围较广的物种在光污染下表现出歌唱时间最显著的变化。

技术细节

夜间人造光(ALAN):天黑后的人造照明,可以改变生物体的昼夜节律,此处与清晨和傍晚的鸟鸣声提前和推迟有关。

大规模生物声学:研究人员分析了数百万份众包录音,以推断全球数百个物种的每日歌唱时间窗。

性状关联:比较分析发现,眼睛较大、巢穴开放、有迁徙行为和地理分布范围较广的物种表现出更强的时间变化。

快速问答

哪些物种性状预示着对光污染更强的反应?
更大的眼睛、开放的巢穴、迁徙行为和更广的地理范围与歌唱时间更强的变化有关。

鸟类唱歌的时间延长了多少,这种变化会影响黎明和黄昏吗?
平均每天延长约 50 分钟,有些物种会提前一小时开始,并延迟一小时结束。

这项研究显示了对鸟类的健康影响吗?
研究人员表示,目前尚不清楚延长歌唱时间对鸟类的健康和适应性是有害还是有益。

研究人员将丹尼索瓦人基因与美洲人的生存联系起来

一项对古代和现代 DNA 的新分析报告称,具有美洲原住民血统的人携带丹尼索瓦人来源的粘蛋白基因 MUC19 变体,这可能帮助他们的祖先在抵达美洲后繁衍生息。

报道指出,该变体可能通过尼安德特人传播到现代人类,并与提供粘性屏障以抵御细菌的粘液有关,这表明在新环境中具有免疫相关优势。

这项工作利用古代骨骼的 DNA 以及现代基因组,并识别出与该基因区域正向选择一致的群体遗传信号。

事件时间线

❶ 2010
    丹尼索瓦人 DNA 首次从西伯利亚遗骸中鉴定出来

❷ August 2025
    报告描述了基于古代和现代 DNA 分析,丹尼索瓦人来源的 MUC19 在美洲的选择信号。

历史背景

数万年前,现代人类在欧亚内地与尼安德特人和丹尼索瓦人杂交,在许多人群中留下了持久的遗传遗产。美洲原住民的祖先从东北亚迁徙到美洲,可能是在晚更新世通过白令陆桥,将这些古老 DNA 变体的一部分带入新世界。这项新研究以此历史为基础,追踪了一种特定的粘蛋白基因变体及其在美洲原住民血统中的兴起。

你知道吗?

与 MUC19 相关的丹尼索瓦人 DNA 片段似乎在美洲原住民祖先中传播之前,通过尼安德特人传播到现代人类。

技术细节

古老基因渗入:从已灭绝的人类(例如,丹尼索瓦人、尼安德特人)到现代人类的基因流留下了可识别的 DNA 片段,可以通过比较古代和现代基因组进行追踪。

MUC19 功能:MUC19 编码一种粘蛋白,有助于粘液和唾液的粘度,在粘膜表面形成抵御微生物的粘性保护屏障。

选择推断:群体遗传特征(例如,独特单倍型的高频率和与正向选择一致的模式)表明丹尼索瓦人来源的 MUC19 变体在美洲原住民谱系中兴起。

快速问答

研究中涉及了哪个特定基因?
粘蛋白基因 MUC19,它有助于产生可以阻挡细菌的粘性粘液,与此有关。

丹尼索瓦人 DNA 是如何到达第一批美洲人的?
研究人员报告称,丹尼索瓦人衍生的片段可能通过尼安德特人进入现代人类,然后传播到美洲原住民的祖先中。

什么类型的数据支持这些结论?
通过比较古代骨骼和现代基因组的 DNA,追踪了 MUC19 区域的遗传和选择。

研究人员报告毛伊岛死亡人数激增 67%

通过比较观察到的死亡率和历史死亡率,对 2023 年 8 月毛伊岛拉海纳野火的新分析估计,该月当地死亡人数比预期多 82 人,死亡率上升 67%。

在火灾最严重的几周内,当地死亡率飙升至比正常水平高 367%。

研究人员表示,许多死亡并非仅由烧伤引起,还与医疗保健中断和慢性病恶化有关,野火一度成为毛伊岛死亡的主要原因。

事件时间线

❶ August 2023
    毛伊岛拉海纳发生严重野火

❷ August 2023 (peak week)
    当地死亡率比正常水平高 367%

❸ August 2025
    研究报告月死亡率上升 67%,超额死亡 82 人

历史背景

2023 年 8 月,快速蔓延的野火摧毁了毛伊岛历史名镇拉海纳,房屋和关键基础设施被毁。在重大灾难之后,研究人员通常使用超额死亡率方法 —— 将观察到的死亡人数与预期基线进行比较 —— 以捕捉官方统计可能遗漏的直接和间接死亡人数。新分析应用这种方法来量化拉海纳火灾对健康造成的全部负担,而不仅仅是直接的火灾伤害。

你知道吗?

根据新分析,2023 年 8 月,野火暂时成为毛伊岛死亡的主要原因。

技术细节

超额死亡率:一种将观察到的死亡人数与预期基线进行比较的指标,以揭示与灾难相关的总死亡人数,包括间接影响。

时间序列比较:研究人员比较了每月和每周的死亡率,以估计超额死亡人数并确定高峰期。

间接健康途径:灾难期间,死亡率可能因药物获取中断、紧急治疗延迟和慢性病恶化而上升。

快速问答

研究人员是如何计算出死亡人数增加了 67% 的?
他们将 2023 年 8 月的观测死亡人数与基于先前趋势的预期死亡人数进行了比较,这是一种标准的超额死亡率方法。

哪些间接因素可能导致了超额死亡?
除了烧伤和吸入烟雾外,药物和紧急护理的可及性中断,以及慢性病恶化被认为是主要驱动因素。

在高峰周,死亡率飙升的程度如何?
在火灾最严重的时期,死亡率比正常水平高出 367%。

研究模型显示,太空太阳能可抵消欧洲 80% 的能源需求

国际研究人员对两种天基太阳能设计进行了建模,发现到 2050 年,它们可以抵消欧洲高达 80% 的地面太阳能和风能,这可能会降低整体系统成本并减少电池存储需求。

“创新定日镜群” 可以将总系统成本降低 7%–15%,并将电池使用量减少 70% 以上,而 “成熟平面阵列” 可能在大约 60% 的时间内捕获太阳能。

作者指出,当前的设计尚未实现成本效益,但可以进行改进以支持净零排放目标。

事件时间线

❶ 1968
    彼得・格拉泽提出的天基太阳能概念

历史背景

从轨道收集太阳能的想法是由捷克裔美国工程师彼得・格拉泽在 1968 年太空竞赛时期提出的。这项新分析借鉴了当前的 NASA 设计概念,评估了欧洲的成本和电网影响,用现代系统建模更新了一个几十年前的概念。

你知道吗?

天基太阳能概念可追溯到 1968 年,当时彼得・格拉泽在太空竞赛期间首次提出。

技术细节

天基太阳能:在地球大气层上方收集阳光,实现 “几乎一天中的每一刻” 的近乎恒定能量捕获,这提高了容量系数,优于地面电池板。

创新定日镜群:一种旨在持续捕获和传输的星座概念,模型显示可将系统成本降低 7%–15%,并将电池使用量减少 70% 以上。

成熟平面阵列:一种更传统、更接近就绪的设计,模型显示可在大约 60% 的时间内提供能量 —— 仍远高于大多数地面太阳能容量系数。

快速问答

模拟了哪两种空间太阳能设计?
该研究模拟了旨在持续捕获能量的 “创新定日镜群” 和可在大约 60% 的时间内提供电力的 “成熟平面阵列”。

这些系统现在具有成本效益吗?
不。作者表示,当前的设计尚未实现成本效益,需要进一步完善。

在模拟场景中,电池可以减少多少?
定日镜方案可将电池使用量减少 70% 以上。

JWST 发现一颗约 6 英里宽的小卫星绕天王星运行

天文学家利用詹姆斯・韦布空间望远镜发现了一颗以前未知的、直径约 6 英里的天王星卫星,使该行星已确认的卫星数量增至 29 颗。

该天体在旅行者 2 号 1986 年飞掠时未被探测到,似乎在奥菲莉亚和比安卡之间运行。

事件时间线

❶ 1986
    旅行者 2 号飞掠天王星;未探测到这颗微小卫星

❷ August 2025
    JWST 观测揭示了一颗直径约 6 英里的卫星绕天王星运行

历史背景

旅行者 2 号于 1986 年对天王星进行了唯一的航天器飞掠,拍摄了其光环和卫星的图像,但由于其体积小,未能发现这颗新识别的天体。天王星的新卫星使卫星总数达到 29 颗,行星科学家们正在继续完善其紧凑内部系统的普查。

你知道吗?

天王星的大多数卫星都以莎士比亚和亚历山大・蒲柏笔下的人物命名,这是巨行星中独有的传统。

技术细节

红外成像:JWST 的红外灵敏度有助于探测靠近天王星等明亮行星的微弱、寒冷天体,从而能够识别早期任务可能遗漏的小卫星。

大小和亮度:这颗卫星直径约 6 英里,体积小使其本身就很暗淡,这解释了为什么像旅行者 2 号这样的快速飞掠在 1986 年没有发现它。

轨道背景:该天体在奥菲莉亚和比安卡之间运行,位于天王星紧密排列的内部卫星群中。

快速问答

新发现的卫星有多大?
它大约有六英里宽,是已知最小的天王星卫星之一。

哪个望远镜发现了它,何时报告的?
詹姆斯・韦布空间望远镜发现了它,该发现于 2025 年 8 月报告。

它相对于其他天王星卫星的轨道在哪里?
它在天王星内部卫星区域的奥菲莉亚和比安卡之间运行。

SpaceX 第八次任务发射太空部队 X-37B

8 月 21 日,SpaceX 在 NASA 肯尼迪航天中心的 39A 发射台发射了美国太空部队的 X-37B 空天飞机,执行其第八次任务。

这架无人驾驶的航天飞机正在执行一项大部分保密的长期技术测试任务。

已披露的实验包括一个量子惯性传感器,旨在演示在 GPS 拒止环境中的精确导航。

事件时间线

❶ Aug. 21, 2025
    SpaceX 发射了美国太空部队的 X-37B 空天飞机,执行其第八次任务。

历史背景

X-37B 项目在超过 15 年的时间里进行了一系列长期、保密的轨道测试任务,现在正开始其第八次飞行。这架无人驾驶的可重复使用飞行器类似于一架小型航天飞机,美国军方用它来长期试验太空技术。

你知道吗?

X-37B 看起来像一架微型航天飞机,但它是无人驾驶的。

技术细节

X-37B 空天飞机:一种无人驾驶、可重复使用的轨道测试飞行器,设计用于在太空中进行长期技术演示和实验。

量子惯性传感器:一种通过内部测量运动来维持定位、导航和授时的导航仪器,可在 GPS 信号不可用时运行。

猎鹰 9 号和 39A 发射台:SpaceX 的两级猎鹰 9 号从 NASA 肯尼迪航天中心的 39A 发射台发射了此次任务。

快速问答

该任务正在测试什么新技术?
有效载荷包括一个量子惯性传感器,旨在演示在 GPS 拒止环境中的精确定位、导航和授时。

发射地点在哪里?
在 NASA 肯尼迪航天中心位于佛罗里达州的 39A 发射台。

X-37B 有载人吗?
不。它是一种无人驾驶的航天飞机,设计用于长期轨道测试。

NASA 和宾夕法尼亚州立大学概述了何时何地搜寻技术特征

宾夕法尼亚州立大学和 NASA 喷气推进实验室的研究人员进行的一项新研究分析了人类的深空传输,以确定此类信号何时何地最容易被太阳系外的外星观测者探测到。

研究团队以我们的星际通信为指导,描述了如果其他文明像我们一样探索太空,天文学家应该何时何地重点搜寻地外技术特征。

这种方法可能有助于使未来的搜寻地外文明计划(SETI)工作更具针对性。

历史背景

自 20 世纪 60 年代以来,受弗兰克・德雷克等先驱早期提议的启发,搜寻地外文明计划(SETI)一直在扫描天空以寻找人造无线电信号。1974 年,阿雷西博信息被发送到球状星团 M13,作为星际通信的演示,反映了人类长期以来对地球之外接触的好奇心。这项新研究以这一遗产为基础,利用我们现代的星际通信作为更智能搜索的路线图。

你知道吗?

这项研究的核心思想是利用人类自身的深空通信作为技术特征搜寻的模板,有效地将我们的太阳系变成搜寻地外文明计划策略的天然试验台。

技术细节

技术特征:可观测到的技术证据(例如,工程无线电信号),可能表明存在先进文明;搜寻地外文明计划研究的核心。

深空传输:往返于太阳系中航天器的通信;本研究分析了这些人造信号作为模板,以衡量太阳系外的可探测性。

搜索窗口:在这些特定时间和天空方向上,此类传输最有可能被遥远观测者注意到,从而帮助天文学家优先进行观测。

快速问答

这项新搜索策略背后的研究由谁领导?
该团队包括来自宾夕法尼亚州立大学和 NASA 喷气推进实验室的研究人员。

这项研究为搜寻地外文明计划的天文学家提供了哪些实用建议?
它精确地指出了如果外星文明以与人类相似的方式探索太空,应该 “何时何地” 搜寻技术特征。

这项研究方法的基础假设是什么?
外星人可能会利用像我们这样的空间网络进行星际通信。

到 2080 年,维多利亚州的桉树将减少 25%

发表在《自然通讯》上的新研究发现,由于热应力,维多利亚州的桉树林正在变薄,从碳汇转变为碳源。

研究预测,随着气温升高,到 2080 年,树木将减少约 25%。

历史背景

桉树(Eucalyptus regnans)被广泛认为是地球上最高的开花植物,这使得这些森林在全球范围内备受瞩目。原始森林通常在生物量和土壤中储存大量碳,在稳定条件下充当重要的碳汇。

你知道吗?

桉树(Eucalyptus regnans)被认为是最高的开花植物,因此其保护具有科学和文化意义。

技术细节

碳汇与碳源:碳汇吸收的二氧化碳多于其排放的二氧化碳,而碳源排放的二氧化碳多于其吸收的二氧化碳;这种转变会改变区域碳平衡。

承载能力:环境能够维持的最大人口规模;研究表明,变暖会降低桉树的承载能力。

热应力和变薄:升高的温度会增加树木的生理应激和死亡风险,随着时间的推移降低林分密度。

快速问答

该研究关注哪些物种和地区?
该研究重点关注澳大利亚维多利亚州的桉树(Eucalyptus regnans)林。

预计森林将减少多少,到何时?
该研究预计到 2080 年树木将减少约 25%。

森林经历了怎样的碳平衡变化?
由于热应力,它们正在从净碳汇转变为净碳源。

探测到约 1.3 亿光年外有史以来最亮的快速射电暴

一个国际团队报告了有史以来观测到的最亮的快速射电暴,非正式地昵称为 “RBFLOAT”,它来自大约 1.3 亿光年外大熊座的一个星系 —— 这使其成为迄今为止最接近的 FRB 之一。

它的接近性和极端亮度提供了迄今为止对 FRB 环境最清晰的观察,并且使用 CHIME 以及在北美新部署的 CHIME Outriggers,能够精确地确定其星系起源。

结果发表在《天体物理学杂志快报》(2025 年 8 月 21 日)上。

事件时间线

❶ 2007
    首次报道探测到快速射电暴。

❷ 2018
    CHIME 开始常规观测,此后已探测到约 4,000 个 FRB。

❸ August 21, 2025
    关于最亮 FRB(RBFLOAT)的发现发表在《天体物理学杂志快报》上。

历史背景

快速射电暴于 2007 年首次被报道,此后大量被探测到,但其确切起源仍然是一个活跃的研究问题。CHIME 最初设计用于绘制宇宙中的氢,现已成为一个多产的 FRB 探测器,最近进行了升级,增强了其捕获快速、明亮射电信号的能力。

你知道吗?

一个 FRB 可以非常亮,以至于在几毫秒内,它会超越其整个星系中的所有其他射电源。

技术细节

快速射电暴(FRB):持续毫秒的射电波闪光,可以暂时超越其宿主星系中的所有其他射电源;其起源仍在调查中。

CHIME 望远镜:位于不列颠哥伦比亚省的固定阵列,旨在绘制宇宙氢;其对快速、明亮射电信号的敏感性使其能够探测和表征 FRB,最近的升级提高了清晰度。

接近优势:在约 1.3 亿光年处,RBFLOAT 的接近性减少了色散和散射的不确定性,从而可以更清晰地观察其环境并有助于起源研究。

快速问答

昵称 “RBFLOAT” 代表什么?
它代表 “有史以来最亮的射电闪光”,反映了该爆发异常的亮度。

爆发位于天空的哪个位置?
它起源于大熊座的一个星系,距离地球约 1.3 亿光年。

人体研究发现截肢后大脑图谱仍然存在

一项新的人体研究报告称,即使在手臂截肢多年后,大脑的身体图谱仍然完好无损,这挑战了猕猴研究中长期存在的假设,即广泛的皮层重组。

报道指出,这可能对改善假肢控制和康复策略产生影响。

历史背景

人感觉运动皮层中的 “身体图谱”(躯体定位)几十年来一直是神经科学的基本概念,通常由皮层小人图来表示。猕猴研究的早期解释使许多人认为,在去传入或截肢后,相邻的皮层区域会重新映射到代表缺失肢体的区域。这项新的人体研究通过显示持续的肢体表征,重新审视了这一假设,重新构建了幻肢痛和康复策略的理论。

你知道吗?

许多截肢者会经历幻肢感 —— 即使在手术后很长时间,他们仍然感觉缺失的肢体存在。

技术细节

躯体定位图:身体在感觉运动皮层上的有序表示;它允许特定的皮层区域对应特定的身体部位,并支撑运动和感觉。

皮层重组:一种假设的过程,即在感觉丧失后,相邻的皮层区域侵入受损区域;之前的证据主要来自猕猴研究,现在受到人体数据的质疑。

临床界面设计:如果肢体表征持续存在,脑机接口和假肢可以针对现有回路,而不是强制进行新的映射,从而可能改善控制和学习。

快速问答

这项研究推翻了什么长期以来的观点?
它挑战了基于猕猴研究的观点,即大脑皮层图在肢体截肢后会发生很大程度的重组。

为什么稳定的脑图有助于假肢?
如果肢体表征持续存在,假肢和脑机接口系统可以利用现有的神经回路进行更直观的控制。

截肢后多久发现回路仍然存在?
报告指出,即使在手臂缺失多年后,大脑仍会保留缺失肢体的回路。

以色列化石显示 14 万年前人类与尼安德特人杂交

科学家报告称,在以色列斯库尔洞穴发现了一具 14 万年前的儿童骨骼,其显示出智人和尼安德特人的混合特征 —— 这是已知最早具有这种混合特征的化石。

这一发现表明,杂交发生的时间比欧洲有更好记录的接触要早得多,从而改变了人类与尼安德特人接触的时间线。

该个体大约五岁,证据基于骨骼和头骨上观察到的形态特征。

历史背景

基因研究表明,尼安德特人与智人杂交,在大多数非非洲现代人类群体中留下了少量尼安德特人 DNA。欧亚化石中的古代 DNA 表明,杂交事件发生在数万年前,通常引用的时间是 5 万至 6 万年前,这提供了一个基线,而这块新化石将这一时间推得更早。

你知道吗?

这一发现的重点是一具完整的儿童骨骼,而不是零散的遗骸。

技术细节

形态学镶嵌:该骨骼表现出智人和尼安德特人特有的颅骨和其他解剖学特征,这种组合与杂交一致。

年代学:这些遗骸的年代约为 14 万年前,这使得该标本的年代远早于欧洲两组人之间的后期接触。

解剖学推断:该解释依赖于比较解剖学(形态学),而不是报告的古代 DNA,这是在无法获得或尚未分析遗传物质时常用的方法。

快速问答

化石是在哪里发现的?
在以色列的斯库尔洞穴。

标本有多古老?
大约 14 万年前。

该个体死亡时多大?
大约五岁。

天文学家揭示 SN 2021yfj 暴露的内层

天文学家报告称,罕见的、极度剥离的超新星 SN 2021yfj 剥离了一颗大质量恒星的外层,露出了富含硅和硫的内层,从而直接观察到一颗垂死恒星的内部结构。

这些观测首次深入了解了大质量恒星的内层,并支持了关于重元素在恒星中如何形成的长期模型。

Space.com 将此事件描述为一种奇怪的、可能是新型的超新星行为,其中恒星几乎被剥离殆尽,在最终坍塌前暴露了其内部。

事件时间线

❶ 2021
    超新星 SN 2021yfj 被探测并命名。

❷ 2025
    多个媒体报道团队揭示了暴露的富含硅和硫的内层。

历史背景

自 20 世纪中叶以来,恒星核合成理论提出,大质量恒星以洋葱状壳层结构形成元素,其中硅等较重元素形成于更靠近核心的位置。直接观察这些内层一直具有挑战性,因为大多数超新星爆炸时其外层仍然完整;而此次事件提供了对内层以及硅和硫形成位置的罕见直接观察。

你知道吗?

天文学家确定硅和硫是 SN 2021yfj 爆炸暴露出的突出层 —— 这正是预测存在于大质量恒星内部深处的元素。

技术细节

极度剥离的超新星:一颗大质量恒星在爆炸前失去了大部分外层(例如氢 / 氦),从而可以观察到内层。

洋葱壳结构:大质量恒星在同心壳层中燃烧不同的元素,较轻的元素在外层,较重的元素在内部深处。

元素识别:与硅和硫一致的光谱特征揭示了原恒星内部的形成区域。

快速问答

SN 2021yfj 与典型超新星有何不同?
它被 “极端剥离”,这意味着恒星失去了大部分外层,使得爆炸暴露了富含硅和硫的内层。

此事件如何为元素形成理论提供信息?
通过直接揭示富含硅和硫的层,它支持了重元素在核心坍缩之前和期间在更深的恒星区域产生的模型。

为什么研究人员称之为 “首次一瞥” 垂死恒星内部?
因为剥离的爆炸揭示了通常隐藏的内层,首次直接观察到巨星在死亡时类似核心的区域。

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