2020年科學(xué)界可以期待哪些精彩

一點(diǎn)

進(jìn)軍火星

2020年，人類確要進(jìn)軍火星啦，包括三架著陸器在內(nèi)的幾艘航天器即將駛向那顆紅色星球。美國(guó)國(guó)家航空航天局將發(fā)射2020火星探測(cè)器，該探測(cè)器將收集火星巖石樣本，以備在未來的任務(wù)中將其送回地球。此外，該探測(cè)器還將配備一架小型可拆卸的無人直升機(jī)。中國(guó)將發(fā)射第一架著陸器“火星一號(hào)”，“火星一號(hào)”將配備一部小型漫游車。如果能夠順利解決著陸傘問題，俄羅斯的航天器將把歐洲航天局的火星車送上火星。阿拉伯聯(lián)合酋長(zhǎng)國(guó)則計(jì)劃發(fā)射一枚軌道飛行器，這是阿拉伯國(guó)家開展的首次火星任務(wù)。

除了火星，有關(guān)近地天體的探索活動(dòng)也將繼續(xù)進(jìn)行。中國(guó)計(jì)劃啟動(dòng)“嫦娥5號(hào)”月球樣本返回任務(wù);日本“隼鳥2號(hào)”計(jì)劃將龍宮小行星的樣本送回地球;而NASA的源光譜釋義資源安全風(fēng)化層辨認(rèn)探測(cè)器將在小行星貝努上完成樣本采集。

大星空大數(shù)據(jù)

繼2019年成功拍攝到M87星系中心的超大質(zhì)量黑洞而引起媒體轟動(dòng)之后，事件視界望遠(yuǎn)鏡協(xié)作項(xiàng)目計(jì)劃發(fā)布新結(jié)果——關(guān)于銀河系中心的黑洞。這次或許不止一張圖片，甚至可能還有一段視頻，主要拍攝人馬座A*周圍旋渦狀的氣體。

2020年晚些時(shí)候，歐洲航天局的蓋亞項(xiàng)目將更新其銀河系3D地圖，該地圖顯著改變了科學(xué)家對(duì)銀河系結(jié)構(gòu)和演化的理解。引力波天文學(xué)家在2019年觀察到了宇宙碰撞造成的時(shí)空漣漪，2020年他們將進(jìn)一步揭開宇宙碰撞的寶藏，不僅包括許多黑洞并合，還包括以前看不到的黑洞和恒星的碰撞。

粒子物理學(xué)的巨型對(duì)撞機(jī)之夢(mèng)

歐洲核子研究中心希望今年能夠?yàn)槲磥斫ㄔ齑笮蛯?duì)撞機(jī)籌集到資金。瑞士日內(nèi)瓦附近的歐洲粒子物理實(shí)驗(yàn)室將于5月在布達(dá)佩斯召開理事會(huì)特別會(huì)議，屆時(shí)將決定實(shí)驗(yàn)室“歐洲粒子物理學(xué)戰(zhàn)略”的新計(jì)劃。CERN的提案包括未來對(duì)撞機(jī)的各種選擇。實(shí)驗(yàn)室希望建造一臺(tái)機(jī)器，其功率可達(dá)大型強(qiáng)子對(duì)撞機(jī)的6倍，建設(shè)成本高達(dá)210億歐元（約合234億美元）。

美國(guó)芝加哥附近的費(fèi)米國(guó)家加速器實(shí)驗(yàn)室將公布人們期待已久的Muon g-2實(shí)驗(yàn)結(jié)果，該實(shí)驗(yàn)旨在精確測(cè)定μ子（一種比電子重的粒子）在磁場(chǎng)中的行為。物理學(xué)家希望通過極其微小的異常現(xiàn)象找到以前未知的基本粒子。

合成酵母

合成生物學(xué)家重建釀酒酵母的大型項(xiàng)目將于2020年完成。研究人員過去已成功地在許多簡(jiǎn)單的生物中完成遺傳密碼替代，如絲狀支原體，但是要在酵母細(xì)胞中完成這項(xiàng)工作具有更大的挑戰(zhàn)性，因?yàn)樗鼈兪謴?fù)雜?！昂铣山湍?.0”項(xiàng)目由四大洲的15個(gè)實(shí)驗(yàn)室合作展開。研究小組已經(jīng)利用合成版本，替換了釀酒酵母16條染色體上的DNA。他們還試著對(duì)基因組進(jìn)行重組和編輯——或刪除某些片段——以了解釀酒酵母如何演化以及如何應(yīng)對(duì)突變。研究人員希望經(jīng)過基因工程改造的酵母細(xì)胞能夠帶來更高效靈活的方式，來制造更多產(chǎn)品，比如生物燃料和藥物等。

氣候保衛(wèi)戰(zhàn)成效初檢

2020年8月，聯(lián)合國(guó)環(huán)境規(guī)劃署將發(fā)布地球工程科學(xué)技術(shù)方面的重要報(bào)告，討論如何應(yīng)對(duì)氣候變化。具體措施包括將二氧化碳從大氣中抽出以及阻擋陽光。同樣在2020年，國(guó)際海底管理局將公布眾盼已久的法規(guī)，允許海底開采?？茖W(xué)家對(duì)此感到憂心忡忡——我們并不清楚這種做法會(huì)對(duì)海洋生態(tài)系統(tǒng)造成怎樣的危害，因而可能進(jìn)一步給目前已經(jīng)堪憂的自然環(huán)境帶來災(zāi)難性的傷害。

2020年11月，我們將迎來真正的氣候大事件，屆時(shí)COP26氣候會(huì)議（《巴黎協(xié)定》的關(guān)鍵時(shí)刻）將在英國(guó)格拉斯哥拉開帷幕。根據(jù)2015年的《巴黎協(xié)定》，各國(guó)必須提出減少溫室氣體排放的新目標(biāo)，以幫助使全球氣溫上升幅度不超過2℃，但是大多數(shù)國(guó)家在兌現(xiàn)承諾方面都有所遲滯?！栋屠鑵f(xié)定》自身的未來也仍懸而未決：預(yù)計(jì)美國(guó)將在會(huì)議上正式退出《巴黎協(xié)定》。

蚊子反擊戰(zhàn)

在印度尼西亞日惹市，一項(xiàng)意義深遠(yuǎn)的實(shí)驗(yàn)即將迎來終點(diǎn)，實(shí)驗(yàn)測(cè)試的是一項(xiàng)有望阻止登革熱傳播的新技術(shù)。研究人員將攜帶沃爾巴克氏菌的蚊子放入自然界，讓沃爾巴克氏菌在野生蚊子種群中傳播，這種細(xì)菌能夠抑制可能引起登革熱的蚊媒病毒——基孔肯雅病毒和寨卡病毒——復(fù)制。在印度尼西亞、越南和巴西進(jìn)行的小規(guī)模測(cè)試都表現(xiàn)出良好的前景。

同樣前景可觀的還有一種瘧疾疫苗，疫苗試驗(yàn)將在赤道幾內(nèi)亞的比科島進(jìn)行。世界衛(wèi)生組織希望在2020年消除昏睡病，又稱非洲錐蟲病，它是一個(gè)公共衛(wèi)生問題。這種臭名昭著的疾病是通過采采蠅傳播的。

克服壓力向室溫超導(dǎo)邁進(jìn)

物理學(xué)家希望能夠創(chuàng)造出一種在室溫下無電阻的導(dǎo)電材料——這種超導(dǎo)材料目前只能在數(shù)百萬千帕的壓力環(huán)境下工作。2018年的“超氫化鑭”打破了此前超導(dǎo)性的所有溫度紀(jì)錄，研究人員希望再接再厲，合成能在53℃實(shí)現(xiàn)超導(dǎo)的超氫化釔。

電池新紀(jì)元

大大小小的公司都計(jì)劃開始銷售鈣鈦礦基太陽能電池。鈣鈦礦相比傳統(tǒng)太陽能電池板中使用的硅晶體更便宜，也更容易生產(chǎn)，因此極富前景。當(dāng)與“串聯(lián)”電池中的硅聯(lián)合使用時(shí)，鈣鈦礦有望產(chǎn)出市場(chǎng)上最高效的太陽能電池板。

能源行業(yè)可能在7月東京奧運(yùn)會(huì)期間取得另一個(gè)里程碑，預(yù)計(jì)豐田汽車屆時(shí)將推出首款由“固態(tài)”鋰離子電池驅(qū)動(dòng)的原型車。這種電池使用固態(tài)材料代替了傳統(tǒng)用以將電池內(nèi)部電極分開的液體，從而增加電池的儲(chǔ)能。固態(tài)電解質(zhì)電池雖然更持久，但充電速度往往較慢。