科学

在剑桥郡的威康桑格研究所入口附近，一位名叫维托尔德·莫雷克的博士后研究员跪在砖石墙边，将地衣刮入信封。在这些地衣中，肉眼看不见的是水熊虫,,一种微小的动物，有时被称为水熊，以其在太空真空、沸腾高温、极端寒冷以及足以粉碎人类DNA的辐射中生存的能力而闻名。 莫雷克正在为”生命之树”项目收集标本，这是由马克·布拉克斯教授领导的一项雄心勃勃的计划，旨在对7万个物种的基因组进行测序。该项目是全球”地球生物基因组计划”的一部分，每周已可对48个基因组进行测序，与布拉克斯在其整个25年职业生涯初期测序的18个基因组相比，这是一个惊人的加速。 “我们知道的越多，提出的问题就越多。这是一个永无止境的故事，”莫雷克告诉《卫报》。 为什么是水熊虫 水熊虫赢得了《卫报》举办的2025年度”年度无脊椎动物”比赛，布拉克斯的团队提出作为公众参与项目为获胜者的基因组进行测序。但水熊虫不仅仅是一个噱头：其基因组大约是人类基因组的30分之一，包含了其非凡生存能力的遗传指令。 “我们认为，所有这些微小生物基因组中隐藏着生物技术应用，在我们向后石油经济过渡时，这些应用将变得非常有价值，”布拉克斯说。 了解水熊虫的遗传学可能导致无需冷藏的疫苗、抗旱作物或宇航员的辐射屏蔽。水熊虫可以进入一种称为隐生状态的状态，干燥成脆硬的桶状，并在25分钟内重新水化恢复生命。一些水熊虫物种之间相隔5.5亿年的进化,,比人类和鱼类之间的差距还要长。 测序的挑战 单个水熊虫仅含有200到500皮克的DNA。旧方法需要汇集1000个个体才能获得足够的遗传物质，这对于稀有物种来说是不可能的。”生命之树”团队开发了一种名为皮克级输入多模态测序的新方案，手动分解200微米的水熊虫，并使用PCR从单个标本中扩增DNA片段。 四个高质量的水熊虫基因组已存入公共数据库。莫雷克正在研究另外14个，冷冻室中还有约50种水熊虫物种等待测序。到目前为止，他已收集了英国名录中约50种水熊虫中的大约20种。 动物生命的95% 无脊椎动物约占地球上动物物种的95%，大约有130万个已描述物种。于2018年启动的”地球生物基因组计划”旨在约10年内对所有180万个已命名的真核物种进行测序，估计成本为47亿美元。 “由于这个星球上的大多数生命都很小，就像水熊虫一样，这种基因组测序的新方法有望打开对所有生命进行测序的大门，”布拉克斯说。 紧迫性源于生物多样性危机：到2050年，多达50%的物种可能会灭绝。测序创建了一个生命的数字图书馆，保存了可能无法存活到本世纪末的物种的遗传信息。 2026年度”年度无脊椎动物”比赛的获胜者将于8月17日公布。无论谁获胜，布拉克斯的团队都将准备好对其进行测序。 婷 翻译

当温度升高时，植物会表现出一系列形态变化,,茎伸长、叶片抬起变薄、开花加速。这一过程被称为温度形态建成，对于在变暖条件下的生存至关重要，但如果失控则会带来危害：过度茎伸长会浪费资源并增加作物倒伏的风险。 7月4日发表在《自然·通讯》上的一项由北京大学研究人员开展的研究揭示了植物如何精确校准这一反应。由秦跟基领导的团队发现了一个分子放大电路，确保生长反应与温度信号成比例，既不会反应不足，也不会反应过度。 反馈模块 温度形态建成的核心通路多年来已为人所知。高温导致转录因子BZR1在细胞核中积累，激活主生长调控因子PIF4，进而促进生长素生物合成和细胞伸长。生长素和油菜素内酯进一步上调BZR1，形成一个正前馈环路。 正前馈环路的问题在于它们倾向于失控,,一旦触发，信号会无限放大。植物中存在这样的环路一直困扰着研究人员，因为植物在温暖温度下显然不会不受控制地生长。 北京大学团队现在提供了缺失的一块拼图：一个名为BLH1（BEL1-LIKE HOMEODOMAIN转录因子）的负反馈元件，它像一个精密调节的制动器。 在高温下，BZR1直接抑制BLH1的转录，解除制动并允许生长。但BLH1具有双重作用：它结合PIF4启动子以抑制其转录，并与PIF4蛋白物理相互作用以抑制其活性。这创建了一个双层制动机制，防止正前馈环路过度反应。 结果就是作者所称的”分子放大器”,,一个温度信号被放大为生长反应的系统，但放大因子由BLH1反馈回路调节，使系统不会过度。 来自突变体的证据 过表达BLH1的植物对热不敏感，即使在高温下也表现出短下胚轴。缺乏多个BLH同源物的高阶突变体则过度敏感，茎伸长过度。关键的是，BLH1过表达挽救了BZR1过度活跃和PIF4过表达植物的伸长下胚轴表型，证实BLH1作用于BZR1下游和PIF4上游。 农业意义 全球变暖正在增加高温事件的频率和强度，威胁着全世界的作物产量。理解温度形态建成的分子机制对于开发气候适应性作物至关重要。 BZR1-BLH1-PIF4模块为育种家和生物技术专家提供了精确的靶点：通过修饰BLH1的表达，可能可以调节温度形态建成反应，使作物在变暖条件下维持最佳生长，而不会出现过度茎伸长、资源浪费或产量损失。 婷 翻译

嗅觉被称为“野兽般的感觉”,,保罗·布罗卡 (Paul Broca) 在 19 世纪对嗅觉的否定，据研究人员称，这导致了数十年的科学忽视。但在 COVID-19 大流行期间数百万失去嗅觉的人的经历改变了这一点。根据《喉镜》 2023 年的一项调查，在全球报告的大约 7.8 亿例 COVID-19 病例中，大约 60% 的人经历了嗅觉丧失。 维多利亚·克莱顿 (Victoria Clayton) 在《Ars Technica》（由 Knowable 杂志转载）上发表的一篇专题文章追溯了嗅觉缺失症（嗅觉完全或部分丧失）的新兴科学，以及人们日益认识到它不仅仅是一种生活质量的不便。 隐藏的流行病 文章称，高达 22% 的普通人群患有某种形式的嗅觉障碍。美国国家健康与营养调查的数据显示，大约 3% 的美国人患有完全嗅觉丧失或严重嗅觉减退，并且随着年龄的增长而急剧上升：40-49 岁的人中有 4%，60-69 岁的人有 13%，80 岁及以上的人有 39%。在所有年龄段，男性受到的影响都多于女性。 原因多种多样。文章列出了 139 种与嗅觉障碍相关的神经、身体和先天性疾病,,从酗酒到寨卡病毒和格林-巴利综合征。最常见的诱因是病毒感染（包括 COVID-19，也包括普通感冒）、头部外伤、过敏、鼻窦感染和神经退行性疾病。 嗅觉系统的独特弱点 嗅球是大脑嗅觉信号的第一个中继站，直接位于颅底，这使得它们特别容易受到头部外伤、病毒入侵和环境毒素的伤害。但它们也是少数在一生中产生新神经元的成人大脑区域之一。这种神经可塑性提供了治疗机会。 最有证据支持的干预措施是嗅觉训练：每天两次嗅四种气味（通常是柠檬、玫瑰、丁香和桉树），持续 12 至 16 周。 2024 年的一项荟萃​​分析发现，培训产生了“显着且具有统计意义的积极影响”，大约 30% 的患者表现出具有临床意义的改善。添加类固醇鼻窦冲洗剂可将改善率提高至大约 50%。 训练除了嗅觉之外还有其他好处。对于 55 岁及以上的成年人来说，它已被证明可以提高语义语言流畅性和工作记忆，并减少抑郁症状。 新兴的治疗格局 […]

NASA的毅力号火星车在杰泽罗陨石坑底部的泥岩中检测到丰富的复杂有机碳,,这是火星上除盖尔陨石坑外最有力的有机物检测。这项发现于6月24日发表在《Science Advances》上，本周由Ars Technica报道，既令人鼓舞又尚无定论：这些碳可能是古代微生物的遗骸，也可能完全通过非生物过程形成。 这次检测由安装在毅力号机械臂上的SHERLOC仪器（利用拉曼和发光扫描宜居环境以寻找有机物和化学物质）完成。SHERLOC使用深紫外共振拉曼光谱技术，能够识别浓度低至百万分之一的有机化合物。 目标是一块非正式命名为”切亚瓦瀑布”（Cheyava Falls）的泥岩，位于内雷特瓦谷（Neretva Vallis）的布莱特安吉尔露头,,一条曾经流入杰泽罗陨石坑湖泊的古河道。毅力号磨蚀了岩石表面，发现了大分子碳（MMC），这是一种由还原碳原子组成的固体交联网络。 “在除尘但未经其他处理的切亚瓦瀑布岩石表面检测到大分子碳，代表了火星表面最浅层的有机物检测，”NASA喷气推进实验室SHERLOC副主任研究员、该研究的共同第一作者凯尔·乌克特表示。 数百次检测 SHERLOC团队分析了三块岩石上的四个目标，发现了数百次MMC检测。碳在一处目标与碳酸盐矿物相关，在另一处与硫酸盐矿物相关，表明至少存在两次独立的沉积事件：最初在古湖泊中沉积物堆积时的沉积，以及后来流体在岩石中移动时的蚀变。 这是除盖尔陨石坑外首次在火星泥岩中检测到大分子碳,,NASA的好奇号火星车此前曾在盖尔陨石坑发现有机物。两个地点相距超过3,500公里（2,200英里），表明复杂有机化合物曾在古代火星广泛分布。 “这对火星宜居性来说是令人鼓舞的，”行星科学研究所的共同第一作者阿什莉·墨菲表示。”这表明数十亿年前，有机物可能不仅仅局部存在，而且在火星古代湖泊和河流中可能更广泛地存在。” 生命与否？ 仅凭拉曼光谱无法确定有机碳是否具有生物性。切亚瓦瀑布碳的G带参数既与生物参考值（微生物席、煤、干酪根）重叠，也与非生物参考值（陨石、热液岩石、火星陨石ALH 84001）重叠。 “毅力号火星车的有效载荷无法评估有机化合物是来自生物过程还是非生物过程，”乌克特说。”我们不能说生物学在这项研究中描述的有机碳中发挥了任何作用。” 切亚瓦瀑布正是那块因”豹斑”,,一种磷酸铁矿物镶边，在地球上通常通过微生物代谢形成,,而在2025年登上头条新闻的同一块岩石。结合碳检测，这块岩石拥有科学家们描述为有史以来收集到的最强大的火星过去生命间接证据集合之一。但间接证据并非确凿证据。 样本返回难题 毅力号已将切亚瓦瀑布的一个岩芯样本（名为”蓝宝石峡谷”）作为其30个样本收藏的一部分进行了缓存。但随着火星样本返回计划于2026年1月被美国国会取消，目前没有资金计划来取回这些样本。要确定碳是否为生物来源，需要地球上的仪器,,用于碳同位素比值的二次离子质谱仪，以及用于微观结构分析的高分辨率电子显微镜,,这些仪器无法为火星车小型化。 “火星上存在有机物并不一定意味着生物过程，”乌克特说。但如果碳是生物来源的，那将是地外生命的第一个证据。如果是非生物来源的，则将加深对复杂有机化学如何在没有生命的情况下运作的理解。无论哪种答案都将具有变革意义。 婷 翻译

大脑以两种截然不同的速度学习识别熟悉的物体：一种是看到新事物后几分钟内发生的快速适应，另一种是经过数天逐渐积累形成持久识别的缓慢巩固。7月4日发表在《自然·通讯》上的一项研究表明，这两种时间尺度由灵长类视觉皮层中根本不同的机制驱动，解决了系统神经科学中一个长期存在的问题。 这项工作由芝加哥大学的Krithika Mohan、Ulisses Pereira-Obilinovic和David Freedman与杜克大学的Nicolas Brunel共同完成，他们利用电生理记录技术记录了两只执行熟悉化学习任务的猕猴下颞叶（IT）皮层的活动。IT皮层是负责视觉物体识别的大脑区域。 两种时间尺度，两种机制 研究人员在单个实验会话内（数分钟）和跨多个会话（数天）追踪了IT皮层的神经放电活动。他们发现，两种时间尺度下的熟悉化学习产生不同的神经特征，指向不同的潜在可塑性规则。 在快速时间尺度上，在单个会话内，重复刺激的神经反应表现出快速衰减，同时伴随自发活动的增加。在慢速时间尺度上，跨会话时，随着刺激变得越来越熟悉，平均神经反应逐渐减弱。 研究团队使用了从神经数据推断出可塑性规则的递归神经网络模型。只有当两种可塑性都包含在内时,,突触可塑性用于缓慢的长期变化，内在可塑性（神经元本身电兴奋性的改变）用于快速的短期适应,,该模型才成功再现了观察到的动态变化。 这种双机制框架调和了先前文献中相互矛盾的结果。一些早期研究报告称，随着刺激变得熟悉，神经放电减少；另一些研究则发现活动增加。新结果表明，这些看似矛盾的发现反映了不同时间尺度在同一皮层回路中同时运作。 “对于许多类型的学习，我们会在不同的时间尺度上与新的信息互动，”研究人员指出。”这项研究表明，灵长类大脑使用的是并行机制,,每种机制都适应其时间尺度,,而不是单一的、更慢的过程。” 这些发现为理解即时感官体验如何转化为持久记忆提供了一个新的框架，这是认知神经科学中的一个基本问题。 婷 翻译

1776年7月4日，《独立宣言》签署之时，人类所知的宇宙还很渺小。当时只确认了五颗行星（水星、金星、火星、木星、土星）。日心说已经确立。银河是天空中一道模糊的光带。而据当时所知，这道光带就是整个宇宙。 250年后的今天，我们知道我们的星系只是数万亿个星系之一，宇宙已经膨胀了138亿年，并且其95%的内容是看不见的暗物质和暗能量，我们才刚刚开始理解它们。从最初的认知到现在的认识，这是一段四次概念革命的故事，每一次都由美国科学引领或深刻塑造。 太阳：从煤炭到核聚变 1863年，《科学美国人》发表了一篇文章，驳斥了一个异常顽固的观点：太阳是一块燃烧的煤炭。数字让这个观念显得荒谬，如果它是煤炭，以观测到的能量输出率计算，太阳只能维持5000年。该杂志估计太阳的寿命在1亿到4亿年之间，虽然仍然偏短，但迈出了正确方向的一步。 真正的答案出现在1920年，当时亚瑟·爱丁顿提出恒星由核聚变提供能量，将氢转化为氦。1938年，汉斯·贝特计算出了质子-质子链和CNO循环，即实际的机制。太阳不是燃烧，而是在聚变。这种聚变使其寿命不是数百万年，而是数十亿年。 以太：改变一切的空结果 1887年7月，在俄亥俄州克利夫兰的一个地下室里，阿尔伯特·迈克耳孙和爱德华·莫雷进行了一项实验，该实验成为”科学史上最重要的零结果”。他们建造了一台干涉仪，用来测量光速因地球穿过假想的”发光以太”（一种被认为充满整个空间的不可见介质）的运动方向而产生的差异。 他们没有发现任何差异。以太并不存在。 这个零结果为1905年爱因斯坦的狭义相对论和1915年的广义相对论扫清了道路，后者用对空间、时间和引力全新的概念取代了以太。迈克耳孙-莫雷实验，在美国本土构思并执行，是现代物理学赖以建立的实验基础。 银河系及更远 1785年，威廉·赫歇尔绘制了银河系地图，并得出结论认为银河系呈盘状，太阳系位于其中心。1918年，哈洛·沙普利利用对球状星团的观测证明，太阳系根本不在中心，而是在大约27000光年之外，这一降级比哥白尼的发现更为深刻。 但已知宇宙最戏剧性的扩张发生在1923年。埃德温·哈勃使用加利福尼亚威尔逊山天文台的100英寸胡克望远镜，对仙女座星云进行了成像，并分辨出其中的单颗恒星，包括让他能够计算其距离的造父变星。仙女座星系至少距离100万光年（后来修正为250万光年），远远超出银河系的边界。它是一个独立的星系。 宇宙刚刚以难以想象的规模扩展了。银河系之外的一切，每个星云、每团模糊的光斑，现在都被理解为另一个恒星之岛。 从膨胀到加速 1929年，哈勃有了另一个发现：星系正在远离我们，而且距离越远，退行越快。宇宙在膨胀。爱因斯坦曾经引入一个”宇宙学常数”来保持他的静态宇宙模型，后来称之为他最大的错误。 70年来，宇宙学家假设膨胀在引力的牵引下正在减速。1998年，两个国际团队，均由美国科学家领导（索尔·珀尔马特、亚当·里斯和罗伯特·基什纳），各自独立发现了相反的情况：膨胀正在加速。某种东西正在将星系推开。这个未知的东西被命名为暗能量。 如今，暗能量和暗物质共同占据了宇宙内容的95%。我们通过引力效应知道它们的存在，但我们不知道它们是什么。 未来250年 在2126年，美国建国500周年之际，我们的视野将是什么样子？哈勃太空望远镜、詹姆斯·韦布太空望远镜以及即将发射的南希·格雷斯·罗曼太空望远镜，有望进一步推动对暗物质和暗能量本质的理解。如果过去250年的模式能够延续，答案将是谦卑的：宇宙比我们想象的还要奇特。 婷 翻译 来源 Lea R. “Space science has come a long way since July 4, 1776. Here’s a look back at the saga.” Space.com, 2026年7月4日. https://www.space.com/astronomy/space-science-has-come-a-long-way-since-july-4-1776-heres-a-look-back-at-the-saga

每次细胞分裂时，其整个基因组，人类中为30亿个碱基对，必须以近乎完美的保真度进行复制。这个过程从一种名为DNA引物酶的酶开始，它合成DNA聚合酶开始复制所需的短RNA引物。引物酶本身如何启动一直是一个长期存在的难题：它必须精确选择正确的两个核苷酸来形成第一个二核苷酸键，而没有任何预先存在的链可以延伸。 7月3日发表在《自然·通讯》上的一项由苏黎世联邦理工学院和亚琛工业大学研究人员完成的研究，利用核磁共振波谱技术以原子级细节揭示了答案。该机制涉及一种意想不到的非对称性，即”第二优先”顺序，第二个核苷酸驱动模板识别，而第一个核苷酸则处于未配对状态。 这项研究由苏黎世联邦理工学院的Pengzhi Wu和Frederic Allain领导，研究对象是来自古菌Sulfolobus islandicus的pRN1质粒的一种小型耐热引物酶。由于这种引物酶体积小、为单亚基且在高温下稳定，它是结构解析的理想系统。 两步组装 DNA引物酶在其辅助结构域中同时结合DNA模板和两个起始核苷酸。关键发现是这两个核苷酸中最初只有第二个与模板形成碱基对。第一个核苷酸在此阶段保持未配对状态，通过蛋白质相互作用固定。 这个未配对的第一个核苷酸触发了一个称为模板碱基翻转的过程，模板链将其相对的碱基从正常的螺旋堆中旋转出来，进入一个结合口袋，类似于DNA修复酶中的机制。翻转的碱基参与连接子相互作用，诱导酶发生闭合构象变化。 在闭合状态下，第二个核苷酸从起始位点移动到延伸位点，第一个核苷酸最终在起始位点形成正确的碱基对。两个核苷酸现在都已就位，准备催化形成初始磷酸二酯键。 “这是一个在启动催化之前的内置校对检查点，”该机制表明：通过要求第二个核苷酸在第一个核苷酸锁定到位之前正确配对，引物酶避免了以错配的第一个碱基启动。 保守性与意义 pRN1引物酶是一种古菌酶，但该机制被认为在生命域中是保守的，这意味着相同的”第二优先”组装可能也在人类引物酶中运作。如果得到确认，这一发现将解决复制生物学中的一个基本谜题：引物酶在启动步骤中如何实现保真度，在该步骤中，由于没有新生链可检查，经典校对（3′-5’核酸外切酶活性）无法使用。 结构细节还为设计抑制剂开辟了途径，这些抑制剂可以阻断病原体（病毒、细菌和寄生虫）中的引物合成，而不会靶向宿主引物酶。在合成生物学中，最小的pRN1系统为设计具有可调启动特异性的人工引物酶提供了模板。 翻译者: 婷

腔隙性脑卒中约占所有缺血性脑卒中的四分之一，仅在英国每年就有约3.5万例。这些小而深的脑梗死通常采用抗血小板药物（如阿司匹林和氯吡格雷）进行治疗，其前提是它们与其他类型脑卒中一样，由动脉粥样硬化斑块积聚引起。 这一前提可能是错误的。 爱丁堡大学的研究人员在《Circulation》上发表的一项研究发现，腔隙性脑卒中并非由向大脑供血的大动脉狭窄引起，而是由脑部最小血管的内在疾病引起，具体来说，是一种称为动脉延长扩张症（dolichoectasia）的疾病，即微小血管异常增宽、延长和迂曲。 这一发现解释了为何抗血小板药物在预防复发性腔隙性脑卒中方面基本无效，并指出需要完全不同的治疗策略。 研究内容 由爱丁堡大学临床脑科学中心的乔安娜·沃德洛教授领导的研究团队研究了229名轻度脑卒中患者（平均年龄65.9岁），其中131人患有腔隙性脑卒中，其余患有其他类型的轻度脑卒中。所有患者都接受了详细的脑部影像学检查，以测量大小脑动脉的直径和状况。 传统观点预测腔隙性脑卒中应与大动脉狭窄（至少50%的狭窄）相关。但数据显示相反的情况：大动脉狭窄患者发生腔隙性脑卒中的几率较低（比值比0.49），意味着狭窄并非危险因素。 相反，最强的预测因子是基底动脉延长扩张症（BADE），即向脑部后方供血的主要血管基底动脉的异常增宽。患有BADE的患者发生腔隙性脑卒中的可能性是其他人的四倍以上（比值比4.67），发生新的”静息性”脑卒中的可能性是两倍以上（比值比2.29），一年内白质损伤进展的风险也更高。 尽管接受了标准的预防性抗血小板治疗，仍有超过四分之一的参与者在研究期间出现了新的静息性脑卒中。 不同的疾病机制 研究结果指向了作者所称的”节段性小动脉结构紊乱”，一种脑部微血管的内在结构性疾病，而非狭窄动脉中的血栓阻塞问题。 “这项研究提供了强有力的证据，表明腔隙性脑卒中不是由大动脉的脂肪堵塞引起的，而是由脑部本身小血管的疾病引起的，”沃德洛说。”认识到这一区别至关重要，因为它解释了为什么抗血小板药物等常规疗法对此类脑卒中效果不佳，并凸显了开发针对潜在微血管损伤的新疗法的迫切需求。” 其机制似乎涉及小血管壁结构完整性的破坏，同样的过程在更大规模上会在基底动脉中产生类似动脉瘤的扩张。微血管变得结构紊乱、渗漏，无法正常调节对其所供血的深部脑结构的血流量。 未来展望 一项临床试验已经在进行中。腔隙性干预试验3（LACI-3）正在测试两种直接靶向小血管功能的药物：西洛他唑（一种扩张血管的磷酸二酯酶III抑制剂）和单硝酸异山梨酯（一种硝酸盐类血管扩张剂）。目标是保护大脑、减少复发性脑卒中，并预防腔隙性脑卒中后常见的认知功能下降和痴呆。 “这些发现支持非动脉粥样硬化性的内在微血管病理变化是腔隙性脑卒中和脑小血管疾病的主要机制，”作者写道。”需要针对机制的诊断和治疗策略。” 对于仅在英国每年就有约3.5万人发生腔隙性脑卒中，以及数百万因静息性小血管疾病而面临认知功能下降风险的人来说，这种对根本原因的重新定义最终可能会改变他们的诊断和治疗方式。 英国脑卒中协会政策主任梅芙·梅指出更广泛的背景：”脑卒中研究长期资金不足，英国总研究经费中只有不到1%用于该疾病。然而，这些发现说明了研究的价值及其改变脑卒中患者生活的潜力。” 婷 翻译

2025年11月12日，LIGO-Virgo-KAGRA引力波观测台探测到了一个前所未有的信号。被命名为S251112cm的这次并合，其啁啾质量在0.1到0.87个太阳质量之间，作为一对普通恒星质量黑洞来说太轻了，且涉及中子星的概率仅为8%。 发表在《天体物理学杂志》上的一项研究中，迈阿密大学的天体物理学家尼科·卡佩卢蒂和阿尔贝托·马加拉贾认为，该信号可能是原初黑洞存在的首个直接证据，原初黑洞并非由恒星坍缩形成，而是由大爆炸后最初几分之一秒内的密度涨落形成的。如果他们是正确的，这些古老的黑洞可能占宇宙暗物质的很大一部分，甚至全部。 “这是这些类型黑洞存在的非常有力的证据，”卡佩卢蒂说。”但我们需要探测到另一个或更多这样的信号，才能获得确凿的确认。” 不同寻常之处 恒星质量黑洞由大质量恒星在超新星爆发中坍缩形成，已知最轻的此类黑洞大约为3到5个太阳质量，下限由中子星坍缩的物理学设定。啁啾质量低于一个太阳质量的并合没有传统的天体物理学解释。中子星并合是可能的，但对S251112cm的贝叶斯分析显示，涉及中子星的概率仅为8%。这些天体几乎可以肯定是低于恒星坍缩质量阈值的黑洞。 该信号在所有三个LVK探测器（LIGO汉福德、LIGO利文斯顿和Virgo）上都被探测到，对数贝叶斯相干因子为+6.1，这是真实引力波事件的强有力证据。其误报率大约为每6.2年一次。估计距离为93±27百万秒差距（约3.03亿光年）。电磁波后续搜索中没有发现可信的千新星对应体，这与黑洞-黑洞并合一致。 原初黑洞的情况 原初黑洞被假设形成于QCD时期，即大爆炸后最初几微秒内夸克结合形成质子和中子的相变过程。这一转变的物理学短暂地软化了早期宇宙的状态方程，使得极端密度的区域能够直接坍缩成横跨巨大质量范围的黑洞。 卡佩卢蒂和马加拉贾使用的模型基于Hasinger（2020）的扩展质量谱，并经轻子味不对称性修正，预测了四个特征质量群体：来自电弱相变的行星质量黑洞；来自重子出现的约1.5太阳质量的钱德拉塞卡尺度黑洞；来自π介子形成的约50太阳质量黑洞；以及来自电子-正电子湮灭的超大质量黑洞。 啁啾质量在0.1-0.87太阳质量范围内的S251112cm，完美地落在钱德拉塞卡尺度原初群体的低质量尾端。 该模型预测，在LIGO的O3b灵敏度下，可探测的亚太阳并合率为每年0.8次。S251112cm的单次探测给出了每年0.23次的观测率（95%置信区间为每年0.012至1.09次），与预测统计一致。同一模型还预测了在3至200太阳质量范围内每年约120次并合，与LIGO的观测率相匹配，这表明LIGO已知的黑洞并合中有一部分也可能是原初的。 对暗物质的意义 该模型预测的可观测质量范围（10⁻⁶至4×10⁸太阳质量）内的原初黑洞比例为f_PBH = 0.339，这意味着该质量窗口内大约34%的暗物质可能由这些天体构成。将质量函数扩展到亚行星尺度，该模型可以解释100%的暗物质。 “我们的研究表明，这些原初黑洞可能占暗物质的很大一部分，甚至全部，”卡佩卢蒂说。 这次探测还提供了一个下限：从这一单一事件来看，相关质量范围内至少4%的暗物质必须以原初黑洞的形式存在，置信度为95%。 替代解释与谨慎态度 并非所有人都信服。该信号仍然可能是统计涨落，尽管高相干因子使这种可能性降低。另一种解释，”超级千新星”模型，即亚太阳质量中子星由超新星爆发期间坍缩星吸积盘中的碎片形成，在一项后续研究中得到了检验，该研究发现S251112cm前两天的位置存在一颗IIb型超新星。但巧合概率为2%至9%，证据被认为”具有提示性但不具结论性”。 “我们预测，像LIGO可能观测到的那样的亚太阳质量黑洞确实应该是罕见的，这与迄今为止此类事件很少被观测到是一致的，”阿尔贝托·马加拉贾说。”我们提醒，这一事件仍有可能被修正或撤回。” 需要再次探测到类似亚太阳质量的并合才能确认原初黑洞的解释。LIGO当前的观测运行O4正在继续收集数据，升级后的探测器可能具有足够的灵敏度来捕捉到更多这些难以捉摸的信号。 婷 翻译

一项10个月前看似不可能的任务现已启动。7月3日，一艘名为LINK的小型航天器从马绍尔群岛夸贾林环礁搭乘诺斯罗普·格鲁曼公司飞马座XL火箭的末班发射升空，展开了一项大胆行动,,营救NASA轨道不断衰落的衰老Swift天文台。 如果成功，该任务将证明，从未为维护而设计的数十年老卫星也可以被捕获、抬升并获得第二次生命，从而有可能开启在轨卫星维修的新纪元。 LINK于7月3日成功进入轨道并与地面团队建立通信。其太阳能电池板已展开，电力系统确认正常工作。未来几周，航天器将对其导航、推进和传感器系统进行检测，然后开始接近Swift的精细操作。 这项任务源于紧迫的需求。Swift于2004年11月发射，原定两年主要任务，现已成为NASA最高产的天体物理观测站之一。但它没有自己的推进系统,,从未被设计成可调整轨道,,而第25太阳活动周比预期的活跃得多。受太阳高活动加热膨胀的地球高层大气产生了意外的阻力，将Swift从原本的600公里轨道拉低至约375公里。低于300公里时，阻力将大到任何救援任务都无法克服。 2025年9月，NASA向科罗拉多州2020年成立的初创公司Katalyst Space Technologies授予了3000万美元合同，去做以前没有公司做过的事：在不到一年内建造一颗能够追逐另一颗卫星、抓住它并将其推回安全轨道的卫星。 “没有人认为这会是可能的，”Swift首席研究员布拉德·岑科说。 LINK的工作原理 LINK是一颗425公斤（935磅）的航天器，配备了专利机器人捕获系统”Split Stewart Platform”,,三个独立的可折叠抓臂，每个臂端装有精密LiDAR传感器。这些臂设计用于抓住Swift发射前运输法兰,,这是没有对接环的航天器上唯一可用的硬连接点。 捕获流程如下：LINK利用光学相机、LiDAR和相对GPS导航接近Swift；进行飞越检查以评估这艘21岁航天器的状况；然后伸出三个臂抓住Swift的法兰并锁定为刚性连接。三个氙气霍尔效应离子推进器随后将在约两个月内温和点火，将组合体从375公里抬升回Swift原先约600公里的运行轨道。 抬升带来的延寿：最多可延长10年运行寿命。 Swift为何重要 Swift已探测到约1800个伽马射线暴,,宇宙中最强大的爆炸,,包括GRB 080319B（其亮度足以从75亿光年外用肉眼看到）和”BOAT”（史上最亮）伽马暴（约一万年来观测到的最亮一次）。Swift的快速自主摆动能力使其能够在探测到暴发后数秒内重新定向其三台仪器,,Burst Alert望远镜、X射线望远镜和紫外/光学望远镜,,并向全球天文台发出警报。它对千新星的观测证实了中子星合并可以锻造金和铂等重元素。目前尚无替代计划。 “这种前瞻性强、风险容忍度高的方法既比用新任务替代Swift能力更具成本效益，也有利于国家,,将卫星维护服务扩展到新的、更广泛的航天器类别，”NASA天体物理部门主任肖恩·多马加尔-戈尔德曼说。 下一步计划 Swift已暂停科学观测，以节省轨道寿命等待LINK航天器接近。检测阶段将持续数周。如果捕获和抬升成功，这将是商业卫星首次在轨道上营救不可维护的政府航天器,,也是仍处于萌芽阶段的卫星服务业的证明点。 Katalyst已为其下一个项目,,计划于2027年由阿丽亚娜6号发射的地球静止轨道服务任务NEXUS-1,,额外筹集了1200万美元。 来源 Crane L. “Audacious mission to rescue NASA’s falling telescope has launched.”《新科学家》，2026年7月3日。https://www.newscientist.com/article/2532627-audacious-mission-to-rescue-nasas-falling-telescope-has-launched/ NASA科学博客。”Mission To Boost NASA’s Swift Launches From Marshall Islands.” 2026年7月3日。https://science.nasa.gov/mission/swift/swift-boost-mission/ NASA科学博客。”Teams Make Contact With Spacecraft Set to Boost NASA’s Swift.” 2026年7月3日。 […]