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前沿

2020-01-06

知识就是力量 2020年11期
关键词:白矮星类地行星脚趾

生命能否在恒星的死亡中幸存 朱崇恺

绕小恒星运行的行星在穿过其主恒星时会产生强烈的可观测信号

在探求宇宙中是否存在其他生命时,我们经常会问诸如“它们在哪里?它们有多普遍?”等问题。但康奈尔大学的研究人员却反其道而行之,在《天体物理学杂志快报》上发表了一项研究,将目光投向了人们之前忽略的一个地方——早已死亡的恒星周围。

像太阳这样的恒星死亡时,剩下的会是其裸露的核心,也就是白矮星。康奈尔大学的研究人员说,一颗绕着白矮星运行的行星,为确定生命是否能够在恒星死亡中幸存,提供了一个有希望的机会。卡尔·萨根研究所所长,天文学副教授丽莎·卡尔滕格格(Lisa Kaltenegger)和其他合著者同时在另一篇论文中宣布,他们首次发现了绕白矮星运行的行星。

那是一颗巨大的气体星球,一般称为类木行星。既然绕白矮星运行的气态巨行星可以存在,那没有理由认为另一种已知的行星——类地行星,同样不能存在于白矮星周围。顾名思义,类地行星主要由岩石构成,而且有可能支持生命的存在,所以这是一个非常有意义的问题。母恒星死亡后生命是否可以存活?恒星变成白矮星后能否演化出生命?这些问题对我们的未来也非常有哲学意义。毕竟,太阳不可能无限存活下去。数十亿年之后,太阳必然会抛去其外层的气体,转变为一颗白矮星。

在发表的这项研究中,研究人员展示了美国国家航空航天局(NASA)即將推出的詹姆斯·韦伯太空望远镜是如何在围绕白矮星运行的类地行星上找到生命特征的计划。在行星绕着小恒星运行,从其主恒星前方穿过时,会产生可以观测到的信号。计划于2021年10月发射的詹姆斯·韦伯太空望远镜,在观察环绕白矮星运行的类地行星时,如果行星表面存在水和二氧化碳,数小时内就可以被探测到;而对于生物迹象的气体,例如臭氧和甲烷,如果存在的话,用这台强大的望远镜观察两天也能确认。

如果我们能用太空望远镜找到死亡恒星周围生命的迹象,知道生命是以何种方式存活下去的,那么即使是宇宙中离奇困难的环境也将无法阻碍生命的再次繁荣。

3D打印乳制品 朱崇恺

食品工业中已经使用了不同的方法对食物进行3D打印,包括广泛使用的选择性激光烧结以及热熔挤出法。但是这些方法都会涉及高温过程,因而无法保留某些食物中对温度敏感的营养物质。例如,牛奶中富含钙和蛋白质,但这些营养物质却对温度很敏感,因此不适合用上述方法进行3D打印。

为了解决这些限制,新加坡科技设计大学的研究人员开发了一种方法,使用冷挤压法实现了乳制品的3D打印。但冷挤压法的难点在于需要使用添加剂改变流体的流变能力,从而稳定打印出的结构(在热熔挤出法中这是通过温度的变化自然实现的)。流变性指的是在外力作用下,流体或者软固体变形和流动的能力。研究小组发现,使用水控制奶粉的浓度就可以在低温下控制其流变性。为此,他们通过仔细实验,找到了不同浓度下奶粉溶液的流变性特点,实现了对奶粉的低温3D打印。

冷挤压法不会损害热敏营养素,而且通过3D打印可以满足个性化的需求,为大众提供美观的食品。因此,这种新颖简单的方法可用于配制各种营养食品,包括为医院患者提供特殊饮食需求的食品。

3D打印成沙发、堡垒、车轮和苜蓿叶形状的乳制品,以及填充了其他馅料的圆锥体和立方体

尖端向上的鞋尖大有学问 朱崇恺

不知你是否注意过,大多数鞋子,尤其是运动鞋,会使人的脚趾部分略微向上弯曲,形成一个上翘的曲线,该曲线被称为鞋尖翘度。科学家发现,这类鞋子尽管可以使行走变得更轻松舒适,但也有可能“弱化”我们的双脚,并导致一些常见的、甚至引起疼痛的脚部问题。

“如果脚部肌肉不必做更多的工作,那么鉴于普通人每天数以千计的踩脚趾次数,脚部的耐力可能会降低”,研究人员这样说道。这种潜在的弱点可能使人们更容易患上诸如足底筋膜炎的疾病。足底筋膜是将脚后跟骨连接到脚趾的厚厚的网状组织,足底筋膜炎就是该组织的疼痛性炎症。这是一种常见的、难以恢复的疾病。从进化的角度来看,穿上具有足弓支撑、缓冲和其他支撑功能的现代鞋是一种新出现的现象。研究人员继续说:“我们认为,人类穿上鞋后,走路时就会依靠足底筋膜来代替正常的肌肉活动。当肌肉变得虚弱而足底筋膜需要做更多的工作时,它并没有真正进化适应人类穿鞋这一习惯,因此就会发炎。”

“穿上具有鞋尖翘度等舒适特征的鞋子是有代价的。不过,不要指望鞋尖翘度会从鞋子上消失。”研究人员继续说:“我们喜欢舒适,这就是为什么我们愿意坐在椅子上和乘坐电梯的原因。”

大多数鞋子会使人的脚趾部分略微向上弯曲

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