聆听金星地震 等

时间:2022-11-08 19:30:14 浏览量:

天文学

聆听金星地震

借助金星浓密的大气,新的轨道探测器即将展开对金星地震的探索。

撰文/乔治·马瑟(George Musser)

大约5亿年前,金星上可能发生过一些可怕的事:一波猛烈的火山作用几乎席卷了整个金星表面——它有可能是多次喷发,也有可能是同时爆发。一些科学家认为,地球的这颗姊妹行星上曾经有生命存在,这段时期甚至有可能长达几十亿年。不过,现在我们几乎找不到任何有关那个失落世界的蛛丝马迹。为了进一步了解金星为何会对自己做出如此可怕的事,研究人员必须先搞清楚它内部的复杂状况。

“为什么这些类地行星会走上各自不同的演化道路?要揭开这个谜团,我们确实有必要了解金星的内部结构,”美国普罗克希米研究所行星科学家埃伦·斯托凡(Ellen Stofan)说,这个机构的总部设在美国马里兰州的莱顿斯维尔,“这个问题与一个根本性的大问题密切相关:为什么地球适于生存,金星却显然不行。”

2006年4月,欧洲航天局(European Space Agency)的金星快车轨道探测器(Venus Express orbiter,缩写为VEx)抵达金星,并从6月开始采集数据。乍看起来,这个探测器似乎完全不能胜任这项任务:它与火星快车轨道探测器(Mars Express orbiter)完全相同,携带的设备最初都是针对那颗红色星球设计的。它的任务是研究金星的大气,因此几乎完全放弃了对金星实体的探测。不过2005年,3位行星科学家声称,金星快车将为地质学拼图填补一块必不可少的拼板,也就是科学家过去认为,必须利用多个着陆探测器构成的网络才能检测的——金星地震(venusquakes)。

法国国家科学研究中心(CNRS,位于巴黎)的拉斐尔·加西亚(Raphael Garcia)、菲利普·劳格纳(Philippe Logonné)和泽维尔·博南(Xavier Bonnin)提议,可以利用金星快车来寻找由地面震颤发出的低频声波。在地球上,这样的声波可以通过多种途径显示出来:这些声波在电离层(ionosphere)中传播时,会产生无线电干扰;一些科学家认为,动物会在地震过程中察觉到次声波(infrasound)的存在。低频声波还会通过其他方式体现出来:地震计(seismometers)已经记录了源自大气骚动和火山喷发的超低频震动,整个地面就像一个巨型麦克风,起到了接收声波能量的作用。

浓密的金星大气常常成为观测者的一大障碍,但它却是空气地震学(aeroseismology)的一大福音。与地球大气相比,金星大气不但吸收了比例更多的地震能量(金星约吸收15%,而地球最多只吸收0.04%),而且还能延伸到距离行星更远的地方,随着声波向上传入更加稀薄的空气,它携带的能量会传递给数量更少的分子,因此,声波的振幅被放大的程度也就更高了。在一个特定的高度,与同等量级的地球地震相比,金星地震产生的声波振幅是它的600倍。这些声波最终会将它们的能量堆积到稀薄的高层大气之中。加西亚说,地震也许还会在大气中产生类似海啸(tsunamis)的现象(在海啸中,波动由浮力驱动,而非由压力驱动)。

加西亚的研究小组估计,一场发生在30千米深处的6级地震,会使空气的压强与密度发生幅度达到10%的振荡。它会使方圆100千米的区域内,170千米高空的气温升高10摄氏度。这种热量脉冲可以持续好几分钟,金星快车光谱仪刚好能够检测到这样的信号——如果这种过程能够与其他大气过程区别开来的话。“现在谈论它是否可行还有些为时过早,”加西亚说。

即使只是检测到一场地震,也将成为一项突破。“当然,我们现在对于金星上可能发生的地震活动一无所知, ”美国华盛顿卡耐基研究所的金星专家肖恩·所罗门(Sean Solomon)说。地震可以揭示哪些地质结构是年轻的,地表变形的速度有多快,这颗行星的地质断层有多深(强烈的地震倾向于发生在更深的地方)——这将帮助我们确定金星的近期历史,进一步了解驱动这些地质活动的地幔对流(mantle convection)。

固然,对金星内部结构的探测如果想达到地球地震学的精度,我们必须在金星表面设置多台地震计,每一台都必须进行冷却,使它能够熬过480摄氏度的高温。这个方法是20世纪90年代初期,斯托凡和她的同事们共同提出的。金星快车对金星地震的检测可能会为这样的提议给予一定的支持。也许,只有到了那时,科学家才能理解,为什么有着“维纳斯”之称的金星,没能化身为爱神,反而变成了一个悲惨的炼狱。

(译/Steed 校/孙婷)

人类学

旧石器时代的涂鸦

远古的洞穴艺术家会是那些深受性和狩猎困扰的十几岁男孩吗?

撰文/JR·明克尔(JR. Minkel)

很少有什么影像能像旧石器时代的石洞壁画那样,引发人们如此之多的联想。这些壁画是10,000多年前的人类遗留下来的,是存世极少的物质记录的一部分。在一些学者看来,这些古代艺术品出自巫师(shaman)之手;其他学者则在其中找到了成年礼(initiation rite)的痕迹,这些壁画的绘制者似乎正处于某种精神恍惚的状态之中。一项最新的解释给这些石洞艺术作出了更加平淡的诠释:它们表达了青春期男孩对狩猎和性的专注。

在距今10,000年到50,000年前的旧石器时代末期,人类徜徉在一片巨大的草原上——它所覆盖的地域包括了今天的欧洲、亚洲和北美洲。这些游荡的猎人在山洞的石壁上留下了无数岩画和史前古迹,描绘了人像和当时的一些大型哺乳动物,包括猛犸(mammoth)、麋鹿(elk)、野牛(bison)和马。早期的解释将这些图像视为宗教标志或巫术图腾(magical totem),也有可能是巫师进行的狩猎或生殖仪式的一部分。R·戴尔·格思里(R. Dale Guthrie)是一位美国阿拉斯加-费尔班克斯大学终身教授及古生物学家。他说,人类确实在过去的10,000年里,绘制过重复和程式化的图案。不过他主张:“旧石器时代的艺术并非如此。它以一种更加写实的方式绘制而成,展现了正在进食、交配、嘶鸣、咆哮和相互撕咬的真实动物。”在格思里这位猎人兼业余艺术家的眼中,石洞中的那些画家似乎更像是自然史学家,而不是巫师。

对那些艺术家的好奇,驱使格思里想要了解更多关于他们的情况。为此,他对许多绘有壁画的石洞中经常出现的手印进行了研究。他从西班牙和法国的石洞中辨认出201个手印,这些手印上手指、手掌和手印的长度和宽度能够进行有效的测量。他将这些数据与从费尔班克斯本地的学校中挑选出的700位儿童、青少年和成人的测量数据进行了比较。按照他的推理,这两组数据是可以进行比较的,因为他们都源于欧洲血统,并主要以高蛋白食物为食。

据统计,石洞中的手印与今天年龄在10到16岁之间儿童的手型最为相似。格思里将这个观点写进了他在2006年年初出版的新书《旧石器时代艺术的本质》(The Nature of Paleolithic Art)里。英国伦敦大学皇家霍洛威学院人类学家克莱夫·甘布尔(Clive Gamble)说:“根据这些石洞中的证据,我们已经知道了儿童的存在,不过,古人类学家从未对它们进行过多少研究;它们被完全忽视了。”格思里估计,手印的主人大多是男性,性别比例约为3比1到4比1。他指出,许多旧石器壁画的主题与青春期男孩的作品如出一辙,他们的注意力已经被狩猎和交配吸引。在动物的图案上,有时会出现一些直线贯穿动物的上腹部,还会有红色颜料绘制的线条从动物口中流出,或者盘绕在腹部下方——在他看来,这是非常写实的狩猎场面。如果现代青少年得到一些指导的话,肉欲十足的女性形象就更容易理解了。

在格思里眼中,许多石洞壁画都无拘无束、趣味十足,并不符合巫师的风格。为了给壁画的这种现实起源论提供证据,他还列举了一些画例,有一些与石洞岩壁的特征融为一体,另一些则展示了初步的绘画技巧。不过,宗教冲动和其他动机可能仍然在一些壁画中起到了一定的作用。德国蒂宾根大学人类学家尼古拉斯·J·科纳尔(Nicholas J. Conard)说:“我怀疑没有什么放之四海皆准的答案,能够解释所有的旧石器壁画。我们正在谈论的,是一段长达30,000年左右、相当复杂的绘画历史。”

(译/Steed 校/孙婷)

生物学

海洋生物大普查

针对海洋中的初等捕食者,科学家已经展开了一场基因普查。

撰文/克里斯蒂娜·里德(Christina Reed)

当美国康涅狄格大学的生物学家打算把他们实验室里价值85,000美元的DNA测序仪带入大西洋的马尾藻海(Sargasso Sea)时,仪器制造商——美国应用生物系统公司(Applied Biosystems)断然拒绝了这个要求。这台测序仪的质保协议并不包括进行海洋探险任务。就算是J·克雷格·文特尔(J. Craig Venter)——这位在人类基因组破译方面做出过贡献,并因此闻名世界的著名科学家——过去也只是将从马尾藻海采集到的微生物标本冷冻起来,回到岸上再进行基因测序。他的研究结果表明,百慕大周围温和海域的表层海水中,聚积着大量遗传物质。康涅狄格大学的生物学家打算深入海洋的更深处,不再局限于微生物,而是对海洋食物网(food web)底层动物的多样性进行检验。携带测序仪出海工作,将会给他们的研究带来最佳的结果。

这些研究人员隶属于“海洋生物普查”组织(Census of Marine Life),这个由海洋科学家组成的国际性组织在2000年启动了一项计划:希望在2010年以前,鉴别出海洋中生活的所有生物。为了这个目的,美国伍兹霍尔海洋研究所(Woods Hole Oceanographic Institution)的彼得·维贝(Peter Wiebe)在深海拖网上设计了一种网眼细密的过滤系统。在美国国家大气海洋局(National Oceanic and Atmospheric Administration)的罗纳德·H·布朗号科学考察船上,作为首席科学家的维贝和他的研究小组成员,利用这套拖网装备彻底搜查了马尾藻海。在一间开着空调的船舱里,弹力绳牢牢地捆扎着一台崭新的、重达140千克的DNA测序仪。他们的远征能够鉴别5,000米深海中的海洋动物,并在船上当场对它们的基因标记进行测序,取得它们的“基因条码”,这是以前的海洋探险无法做到的事情。

2006年5月15日,康涅狄格大学海洋科学技术中心(Marine Sciences and Technology Center)主任安·巴克林(Ann Bucklin)在荷兰阿姆斯特丹介绍了初步的研究结果。她说,污染、过度捕捞、气候变化和其他人类活动都会对浮游动物(zooplankton)及它们的生存环境产生影响,这项研究将为测量上述影响的发生过程,设下一条基线。

在为期20天的远征中,来自14个国家的28位专家采集了1,000份个体标本,包括了120种鱼类和上百种浮游动物,其中一些鱼类还是科学上的首次发现。浮游动物是最低等的捕食者,以藻类和其他浮游植物(phytoplankton)为食。它们还会同类相残,有些甚至能够吞食小鱼。许多成年后一直生活在海底直至终老的生物,幼虫阶段都是以浮游动物的形式度过的。海洋浮游动物身上发生的任何状况,都会给海洋食物链的其他部分带来直接的冲击。

为了检查采集到的生物,海洋科学家会立刻从过滤装置上,将那些胶粘状和半透明状的生物冲洗到一桶桶的冷水中,使尽可能多的动物保持活性,以便根据外形对它们进行鉴别。对于其中大多数以植物为食的动物而言,水压的变化不成问题,它们可以在白天下潜到上千米的深海,到了夜晚又回升到海面附近觅食。在深层较寒冷的海水和表层较温暖的海水之间,存在着一层泾渭分明的分界面,被称为“温跃层”(thermocline)。浮游动物就是在这层分界面附近小心翼翼地游走。从冰点附近升高到适合沐浴的温热,这样的温度变化能够杀死这些对温度非常敏感的生物。

这些动物死后,随着体内蛋白质和DNA的分解,它们会变得不再透明,并且失去颜色。大部分浮游动物,都是从不足1,000米深的海水中采集的标本上,被人类认识的。在这次远征的过程中,科学家先从表层开始,然后每隔1,000米的深度,就对整片水域进行一次标本采集。

这次远征的独特之处在于,通过显微镜进行工作的分类学家,与准备对这些物种进行基因测序的分子生物学家,第一次展开了合作。“这些技能在历史上从未有过交集,这意味着,为了物种鉴别而被采集的生物标本,保存的方式往往使DNA提取无法进行,”康涅狄格大学博士后罗布·詹宁斯(Rob Jennings)说。这次的远征改变了这一点。“训练一些既擅长物种鉴别,又擅长DNA分析的科学家,这是这项计划的最高目标之一,”他补充说。

2006年4月30日,当他们在返回港口时,科学家已经将500种动物编录在册,并测定了其中220种动物的基因条码。海洋生物普查组织的科学家预期,到2010年,所有6,800种已知浮游动物物种的基因条码都将得到测定,此外,可能还会包括许多至今仍未发现的全新物种。

(译/Steed 校/孙婷)

作者介绍:克里斯蒂娜·里德,居住在西雅图的自由科学记者,经常撰写关于海洋科学的文章。

物理学

变味的中微子

在费米实验室中,即将退役的粒子加速器找到了发挥余热的另一片天地。

撰文/马克·阿尔珀特(Mark Alpert)

从1983年开始,研究人员就已经在美国伊里诺伊州巴特维亚市的费米国家加速器实验室(Fermi National Accelerator Laboratory),使用世界上最强大的粒子对撞机——万亿电子伏特加速器(Tevatron),将高能质子和反质子对撞,以此对亚原子领域展开探测。不过,到了2007年,高能研究领域的前沿将转移到欧洲,威力更加强大的大型强子对撞机(Large Hadron Collider)将在瑞士日内瓦附近开始运转。费米实验室打算在2010年关闭万亿电子伏特加速器。不过这套装置并不会就此废弃,实验室官员已经草拟了一份雄心勃勃的计划,打算利用这台对撞机的某些部件,对一项颇有前途的研究计划进行升级。这项计划的研究对象是神秘的中微子(neutrino),它们的奇异特性或许会为物理学的新规律提供一些线索。

非常相称的是,这种粒子的英文单词neutrino,正是与这个实验室同名的物理学家——恩里科·费米(Eico Fermi)杜撰的,它的含意是“微小的中性粒子”。中微子可以被分为3类,也就是3“味”(flavor);最常见的是电子中微子(electron neutrinos),它在太阳内部的热核反应中大量产生。[另外两味是μ中微子(muon neutrinos)和τ中微子(tau neutrinos)。]由于中微子不带电荷,只能通过弱核力及引力与其他粒子发生作用,它们几乎可以不受阻碍地穿透物质,探测起来极为困难。直到前不久,大多数科学家还认为,中微子全都没有质量。不过到了20世纪90年代末,研究人员发现,这些粒子会在传播的过程中变味,这种转变只有在它们拥有质量时才会发生。

量子论预言,这些改变应该是振荡的,因此,物理学家现在正试图测量中微子变味的频繁程度,以及每种转变发生的几率。以前的实验只是对太阳或地球大气层中产生的中微子展开被动观测。有鉴于此,费米实验室的研究人员决定,通过用来加速质子的万亿电子伏特加速器,人工产生强劲的中微子束流。[高能质子撞入铍标靶,产生π介子(pions),它们又在衰变的过程中生成了中微子。]2002年,研究人员开始将一束μ中微子射向500米外的一个巨型球状水箱。这个直径12米的水箱被称作MiniBooNE探测器,里面装着约800吨矿物油,安置了1,500个光电倍增器,用来辨识中微子与油发生反应产生的罕见闪光。目前MiniBooNE小组正在分析3年来的数据,以确定有多少粒子在飞行过程中转变成了电子中微子。

2005年,研究人员启动了MINOS实验,这项实验射出一束更加强劲的μ中微子,可以穿越735千米,抵达美国明尼苏达州北部已废弃的苏丹铁矿(Soudan Iron Mine),射中里面的一个巨型探测器。(长途旅行为这些粒子提供了更多的振荡时间。)2006年3月,进行MINOS试验的科学家宣布,成功抵达苏丹探测器的μ中微子数量,只有事先预期的一半,这说明其余的粒子已经在途中变味了。这些结果与日本国家高能物理实验室(KEK)早期的实验结果一致。而那时候研究的对象,是一台加速器射出的μ中微子。

目前,费米实验室的研究人员正在设计的一个名叫密涅瓦(Minerva,译注:希腊神话中掌管智慧、工艺和战争的女神)的试验。通过研究中微子与原子核的相互作用,这项实验可以改进MINOS测量的准确度。此外,科学家已经在着手计划一项名为NOvA的研究项目,将会在明尼苏达州北部安置另外一个巨型探测器,用来搜寻MINOS束流中振荡产生的电子中微子。

大多数中微子探测器的设计方案,都使它们仅能鉴别其中一“味”,因此,没有哪一项实验能够测量振荡的所有参数。幸运的是,日本和美国的类似研究也许刚好可以互补。为了提高实验成功的机会,费米实验室的工程师正在调整他们的加速器,令MINOS束流的强度达到最大,从而提高中微子在探测器中发生相互作用的次数。一旦万亿电子伏特加速器停止运转,实验室打算对目前产生和存储反质子的设备加以改造,进一步提高中微子束流的强度。

科学家被中微子振荡迷得神魂颠倒,因为它们或许揭示了一些标准模型(Standard Model,一种极度成功却又并不完善的粒子物理理论)无法解释的现象。举例来说,MiniBooNE的结果也许证实了第四种中微子的存在,这种所谓的惰性中微子(sterile neutrino)不受弱相互作用的影响,但却可能参与了一种尚未得到确认的、全新的相互作用。“这种中微子是我们了解得最少的粒子之一,”MiniBooNE小组的理查德·范德沃特(Richard Van de Water)说,“如果存在着其他物理规律的话,这里就是大自然隐藏它们的绝佳位置。”

(译/Steed 校/孙婷)

政策

游戏规则还是规则游戏?

一部用以完善立法程序的提案反而成了立法过程中最大绊脚石。

撰文/保罗·雷伯恩(Paul Raeburn)

2001年1月,《新英格兰医学杂志》(New England Journal of Medicine)上刊登了一篇文章,介绍说在日常饮食中减少盐的摄入量可以有效降低血压,即使不是高血压患者也可以通过这种办法进行预防。这项研究的出资方,美国国家心肺及血液研究中心(The National Heart, Lung and Blood Institute),马上在网站上公布了这项发现。

可想而之,这样一份报告无疑会给美国盐业带来不小的冲击,却又无法从科学上反驳研究中心的研究结果。于是,代表美国盐业企业的美国盐业协会(the Salt Institute)依据一部名为《信息质量法》(Data Quality Act)的法案向法庭递交了一份申诉,指责国家心肺及血液研究中心公布的研究结果没有达到这部法案里的相关规定,是违法行为。

双方的争论最终闹到了地区法院,但审理结果却是申诉被驳回。盐业协会不服再次上诉,2002年3月,美国联邦上诉法庭做出了相同判决。至今,由美国商会(U.S. Chamber of Commerce)支持的盐业协会尚未决定是否要将此案提交到最高法庭。

这是《信息质量法》的申诉权在法庭上第一次遭到质疑,但显然不是最后一次。虽然没有确切的统计数字,但已经有几十家不同的政府机构,依据《信息质量法》提出过100多起申诉。这几十家政府机构多是商业组织,申诉内容几乎全是声称某些科学研究报告未达到法案规定,因此不能把它们作为依据,来通过那些更加严格的相关法规。如果这些申诉都被法院受理的话,需要经历的司法审理过程将消耗很长的时间,涉案的研究报告将无法提交给政府相关机构,采取行动解决问题的时间也会被无限期延迟。

2002年,这部未经公示的《信息质量法》(也被称为Information Quality Act)开始生效。美国马里兰大学法学教授雷娜·斯登泽(Rena Steinzor)说:“这部法案是作为一整份拨款预算案里面的一条附文一并通过的。”正如斯登泽所说,《信息质量法》只占了那份预算案里面的两段内容:“联邦行政机关发布的信息材料要最大限度地保证高质量、客观性、有用性、统一性……由美国白宫管理与预算办公室监督实施。”这话听上去也没错,就连斯登泽教授也无奈地承认:“谁能说要求得到正确信息是错的呢?”

法规内容没有错,但实际应用时又如何呢?按照斯登泽教授的说法,这部《信息质量法》成了联邦政府“制订一切法律法规的绊脚石”——“根据《信息质量法》你可以质疑制订法律法规的科学依据,即使在法庭上输了官司,还可以继续根据这个法案提起上诉,没完没了……”

其实,作为美国联邦政府监管行动的一部分,《信息质量法》早就遭到了来自法院设计院的指责。像国家心肺及血液研究中心发布的这类资讯性极强的研究报告,是不应该因为受到怀疑就被告上法庭的。

起草这部《信息质量法》的詹姆期·J·托齐(James J. Tozzi)其实并不是美国议会成员,这位美国法规效率研究中心(Center for Regulatory Effectiveness)的发起人,只是一名游走在各大政府部门间的说客。托齐说,法案本身虽然有权废除或修改政府的法律法规,但针对的只是那些无法得到有效运作的法律法规。更何况依据《信息质量法》提起申诉本身就很困难,无论是它针对的部门、白宫管理与预算办公室,还是各级法院都有权驳回申诉。

美国得克萨斯大学法学院教授、持续性改革中心(the Center for Progressive Reform)主席托马斯·O·麦加里蒂(Thomas O. McGarity)教授却不同意他的观点:“依据《信息质量法》提起申诉没什么难的,要是能得到司法审查权,甚至能够关闭政府。”

看样子,文章开头那件美国盐业协会的案子恐怕只能以申诉被驳回收场了。其实,有两种办法可以让事情出现转机:盐业协会向最高法庭上诉,希望最高法庭命令下级法院接受与《信息质量法》有关的申诉;要么就得由法案的支持方寻求议会的帮助,直接要求议会修改法案,允许司法审查。在此期间,申诉方仍然可以继续向其他上诉机构递交申诉。

托齐,这部法案的起草人,曾经是美国新奥尔良的一名爵士乐手。令人意想不到的是,他也通过提供帮助的方法,参与到一件与《信息质量法》有关的案子里来。这件案子涉及大麻在医学中的应用限制。由于法院并不同情有商业背景的原告,托齐换了个角度,指责美国政府故意忽略大麻对患有癌症或其他重症患者有益的信息。“美国食品及药品管理局发布的一份声明中称,医用大麻完全没有医疗效果,”托齐表示,这份声明和早些时候国家科学院(National Academy of Sciences)的一份报告内容完全矛盾。他认为,相对于盐业协会,法院应该对遭受折磨的癌症病人抱有更多的同情心。但是,美国白宫管理与预算办公室的监督人员肖恩·莫尔顿(Sean Moulton)却说:“这件案子完全是那些商业机构利用癌症患者当开路先锋,一旦大麻的案子有了先例,他们就好办了。”

看来商业机构利用《信息质量法》的方式确实有效,现在,一些公益组织也纷纷开始效仿。美国鱼类和野生动物管理局(the Fish and Wildlife Service)就因为在专用名中没能详细列出濒临灭绝动物的种类而被告上法庭。

目前,大多数人正在等着看美国国会是否会对法案进行修改。麦加里蒂教授警告说:“如果国会真的修改了法案,他们一定会后悔的。”

(译/高倩 校/孙婷)

数字

冰毒危机

冰毒的滥用正在向东蔓延。

撰文/罗杰·多伊尔(Rodger Doyle)

甲基苯丙胺,即冰毒(Metham-phetamine),是声名狼藉的“家庭破坏者”。大量吸食冰毒会让人飘飘欲仙,而且,这种效果可以持续一周时间;随后产生的严重妄想狂和沮丧等症状则可以持续几天或几周,使人无法工作或照顾小孩。而大量吸食可卡因的后果很少能持续3天以上。

冰毒问题的产生要追溯到20世纪30年代,为了治疗哮喘、嗜睡和其他一些疾病,冰毒被当作药物销售,使人们上瘾。这些产品的主要成分是苯丙胺和它的姊妹药物——效力更强的甲基苯丙胺。它们被用于保持清醒和抑制食欲,因此,受到了卡车司机、学生和减肥者的钟爱。

1962年,冰毒首次作为一种违法毒品,被旧金山的摩托车黑帮制造出来,并在美国太平洋沿岸四处分发。这个黑帮很快便有了大批仿效者:制作冰毒所需要的原料非常普通,并且容易得到,比如外用酒精、碱液、麻黄碱和伪麻黄碱;最后一种当时作为非处方药供应。于是,作坊式实验室曾经生产了大量的违法甲基苯丙胺;墨西哥黑帮把大量廉价品带进了墨西哥。“冰”,或者说可以放进导管中抽吸的结晶甲基苯丙胺块,在20世纪80年代的夏威夷出现,并很快蔓延到美国大陆地区,成为最受欢迎的毒品种类。

图表显示了承认接受冰毒滥用治疗方法的人口比率,对比1993年和2004年的情况,表明毒品正在向东蔓延,扩展到了美国东北地区、中南部地区、得克萨斯州和东中部各州等地。得克萨斯大学奥斯丁分校流行病学家简·麦克斯韦(Jane Maxwell)紧密地跟踪了流行态势。她认为,由于贩毒组织进一步介入市场,在从作坊式实验室更难获得伪麻黄碱的情况下,毒品在东部地区的供应量更大了。此外,她还强调,这些黑帮现在正在出售一种更纯、因此也更强效的毒品。

冰毒使用者可能会变得更虚弱。这个结论来自毒品滥用及精神卫生管理局的一份分析报告,这个机构发现,在过去的一个月内服食过冰毒的人数,从2002年到2004年一直保持在60万人。然而,美国毒品滥用及精神卫生管理局发现,这些使用者中滥用或依赖毒品的比例从2002年的11%上升到2004年的22%。这表明又有13万人面临暴力和家庭崩溃的特殊风险。(译/波特 校/孙婷)

纳米技术

发光的触觉

撰文/查尔斯·Q·蔡(Charles Q. Choi)

现代最新式的触觉传感器只有指尖大小,灵敏到足以探测2毫米宽的特征。现在,美国内布拉斯加-林肯大学的化学工程师研制出了能够探测微米级特征的传感器,可以与人体的触觉一较高下。他们制作了一种100纳米厚的薄片,由金和硫化镉的纳米颗粒自行组装成层,交替叠合而成,彼此间用绝缘薄膜分隔。在薄片上加载一个电压,其上施加的压力使电子从金层打出通道,穿过绝缘薄膜,到达硫化镉层,使硫化镉层发光。这种光产生的图像能够捕捉40微米宽、5微米高的特征,足以探测1美分硬币上林肯像衣服上的褶皱。研究者拉维·萨拉夫(Ravi Saraf)认为,在未来,机器人的触觉传感器如果采用这项技术,很可能就不必依靠光信号,而改用电脉冲进行工作了。这项成果刊登在2006年6月9日的《科学》杂志上。

生态学

坚强的栗子树

撰文/查尔斯·Q·蔡(Charles Q. Choi)

栗子树曾经占据了美国东部森林的1/4,40亿棵树从缅因州一直延伸到佛罗里达州。然而,1904年传入美国的一种菌类在50年内把这些树全都杀死了。不过,美国佐治亚州自然资源部的野生生物学家内森·克劳斯(Nathan Klaus)最近在阿巴拉契亚山脉南端富兰克林·D·罗斯福(Franklin D. Rosevelt)总统的小白宫(Little White House)附近,发现了6棵美国栗子树,最大的一棵大约有12米高。“你偶尔会在野外见到孤零零的一棵美国栗子树,但是像这样一大群还是空前的,”克劳斯说。他注意到,在这些树木盘踞的干燥、多石的山顶,杀死栗子树的菌类很少。美国栗子树基金会2006年5月19日宣布,他们将把这些树和抗枯萎的中国栗子树杂交,希望最终培育出一种更加坚强的美国栗子树。

生物学

一个RNA的位置

撰文/查尔斯·Q·蔡(Charles Q. Choi)

核酸、线粒体和叶绿体被认为是细胞中载有基因组的仅有的几个结构。现在,研究人员发现,控制细胞分裂的中心体(centrosome)明显拥有它们自己的遗传机制——有趣的是,那并不是DNA,而是它的兄弟RNA。科学家们在美国马萨诸塞州伍兹·霍尔海洋生物实验室(Marine Biological Laboratory in Woods Hole)展开了合作,从浪蛤(surf clam)的卵中获得了5条RNA序列。在中心体中RNA很丰富,但是在细胞的其他地方却几乎找不到,这些序列也和任何基因组数据库中的记录都不一样。其中一条RNA似乎具有复制RNA和DNA的编码机制,这表明中心体可以复制自身的遗传物质。虽然对中心体的研究有一个世纪的历史,但相对来说,人们对中心体的内部运作仍然知之甚少。研究人员认为,他们的发现能够解释中心体的进化和功能。这个研究发表在2006年6月5日美国国家科学院学报(National Academy of Sciences USA)的网站上。

行为

孤独的海中禁闭

撰文/JR·明克尔(JR. Minkel)

当人类面对传染病而焦虑时,不禁会羡慕加勒比海刺龙虾(Caribbean spiny lobster)回避生病同类的能力。海洋生物学家注意到,在这个独特的社会性甲壳类生物群体中,生病的龙虾被一种致命的传染性病毒PaV1感染后,通常会被同类从群体里孤立出去。为了确定这种回避是有目的进行的,科学家在一缸海水里设立了两个相邻的洞穴,分别放进一只生病的龙虾和一只健康的龙虾,然后再向缸里放进第三只龙虾。如果后来的这只龙虾已经被病毒感染了,它自愿和生病龙虾或健康龙虾共用洞穴的概率基本相等。但是健康的龙虾愿意与生病的龙虾共享洞穴的可能性,只有它和另一只健康龙虾共享洞穴可能性的1/4——甚至在当时,生病的龙虾还不具有传染性——这个现象也许是化学信号引起的。这项研究成果第一次展示了野生社会性动物回避生病个体的行为,研究人员在2006年5月25日的《自然》杂志上这样谈到。

声学

来自声音的激光

撰文/JR·明克尔(JR. Minkel)

激光作为精确的相干光束(coherent light)而广为人知,但是,两篇关于超声激光的报告证实,产生激光的基本原理——受激辐射放大——在没有光的情况下如常产生。声学设计者制作了一个由砷化镓和砷化铝的交互层叠而成的装置,能够释放和捕获以太赫(terahertz,1万亿赫兹)等级振荡的固体中的部分声子(phonons)。装置利用电压产生一个声子脉冲,经过反射和增强,最终形成了放大的超声。在2006年6月2日的《物理评论快报》中,物理学家们把这种声激光称为saser。在“超声激光”中,压电振荡器使一个铝块产生振动,反馈给振荡器,使振动被固定在一个单一的兆赫(megahertz)频率下。这个装置产生多方向的超声,也许有助于研究所谓的随机激光(random laser),这种设备可以产生四散的相干光。美国伊利诺伊大学的合作设计者理查德·韦弗(Richard Weaver)2006年6月8日在美国声学学会(Acoustical Society of America)上宣布了这些成果。

流体动力学

柏拉图液体

撰文/JR·明克尔(JR. Minkel)

艾萨克·牛顿(Isaac Newton)曾经转动类似右图的一桶水,观察旋转涡流。现在,丹麦研究者通过旋转装水的桶底,产生了出正方形的涡流。当他们把旋转速度调整到每秒数转时,涡流出现了三叶草形,然后是四方形、五边形和六边形。移动迟缓的外层水流能够放大涡流半径的微小变化,于是产生了拐角,丹麦技术大学(Technical University of Denmark)的转水桶者托马斯·波尔(Tomas Bohr,尼尔斯·玻尔的孙子)描述道,他的团队在《物理评论快报》(Physical Review Letters)上报道了这个发现。从原理上看,空中的风暴类似半成品的水桶,这就可以解释地球上为什么会点缀着结构各具特色的飓风眼了,它背后的原理也可以应用于浴缸的下水道,波尔说。“我是从来没有看到过三角形的浴缸旋涡,”他补充说,“但是谁知道它会不会存在呢。”(译/波特 校/孙婷)

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