央視國際 www.cctv.com 2006年12月27日 18:04 來源：科技日報
1 人類首次將彗星樣本帶回地球「彗星灰塵」通過「身份認定」
彗星探測一直是科學家研究了解太陽系、行星和生命起源的重要途徑。去年7月的「深度撞擊」讓人類首次獲得彗星內部的圖像；「星塵」號項目則是人類首次用太空飛行器對彗星進行取樣研究，帶來的科學收穫更加豐厚。美國宇航局曾經將「星塵」號項目喻為「把彗星帶回地球」。「星塵」號項目的成功，無疑在人類彗星探測史上寫下了輝煌一筆。
「星塵」號飛船於1999年2月發射升空，2004年1月近距離飛過位於太陽系邊緣冥王星以外的「維爾特二號」彗星，伸出由氣凝膠材料製成的網球拍狀塵埃採集器，成功捕獲到許多彗星物質粒子和星際塵埃顆粒。這些塵埃是太陽、月亮、地球等太陽系天體最初形成物質中保存最完整的標本，有助於深入了解太陽系和宇宙生命的起源奧秘。
今年1月，在外奔波了7年之久的「星塵」號將載有宇宙星塵的返回艙送回地球。踏上地球之後，這些遠道而來的「貴賓們」一直在接受「解剖」和進行「身份認定」。初步結果顯示，彗星灰塵非常微小，有些灰塵直徑只有4微米，25粒彗星灰塵排成一列才有一根頭髮絲細，而且確實是45億年前太陽系剛剛形成時留下的原生質。科學家還發現，這些塵埃物質明顯是在不同時期、不同太空位置形成的，甚至形成的條件也各不相同，其多樣性令科學家十分吃驚。
2 「九大行星」重排座次冥王星遭遇「降級」
自冥王星76年前首次被人類觀測到，並躋身太陽系第九大行星之日起，圍繞它的爭論一直不斷，其行星地位一再受到質疑。它那比月球還小的個頭，特立獨行的公轉軌道……屢遭非議。
為了確認冥王星的身份、探索柯伊伯帶星體的奧秘，新年伊始，美國宇航局就將第一個造訪冥王星的人類探測器———攜7種科研儀器的「新地平線」號，於美國東部時間1月19日下午2時送入太空，「新地平線」號計劃於2015年抵達，對原九大行星中面目最模糊的、人類太空飛行器尚未涉足的最後一個死角———冥王星進行近距離觀測。該探測計劃是人類對太陽系最遙遠的第三個區域———冥王星及其柯伊伯帶的首次探索。這次探測將極大地加深人類對太陽系的形成與演化的認識，有望澄清圍繞冥王星的爭議和眾多謎團，更可將人類對太陽系最後的「地平線」———柯伊伯帶的認識向前推進一大步。
然而就在「新地平線」號動身不久，它前去拜訪的客人的身份就發生了巨變。經過激烈爭論，本屆國際天文學聯合會大會終於投票決定，將冥王星與前8顆地位毫無爭議的行星區分開來。備受爭議的冥王星從8月24日起正式下崗，被「開除」出太陽系行星行列，太陽系行星數目從此降為8顆。遊走在太陽系邊緣的冥王星將只能與其他個頭相近的「兄弟姐妹」一道被稱為「矮行星」。根據8月24日通過的新定義，「行星」指圍繞太陽運轉、自身引力足以克服其剛體力而使天體呈圓球狀、並能清除其軌道附近其他物體的天體。而同樣具有足夠質量、呈圓球形，但不能清除其軌道附近其他物體的天體則被稱為「矮行星」。其他圍繞太陽運轉但不符合上述條件的物體則被統稱為「太陽系小天體」。
確定新的行星定義是天文學研究的裡程碑。對「九大行星」的傳統說法作出修改，將冥王星排除在行星家族之外，這是人類認知自然的一次重大跨越，也反映出人類對行星的認知出現新的突破，改變了對太陽系的傳統認識。
「新地平線」號探測器仍在朝冥王星飛去。冥王星和柯伊伯帶其他天體可能有著與八大行星完全不同的起源。預計，「新地平線」號將會為揭示冥王星的廬山真面目，以及研究太陽系早期演化過程提供重要線索。
3 反物質研究獲重大進展Bs介子與穩定反氫原子面世
反物質是宇宙大爆炸時的最初始產物，只在自然界存在了短短一瞬間，但卻是科學家孜孜以求的重點研究對象，對解答宇宙構成等問題至關重要。
今年的反物質研究戰果頗豐：觀察到正反物質粒子相互轉換現象，論證了「宇宙物質較多是因為夸克的反應衰變速率不同」理論；高效生成「活的」反氫原子，標誌著人類對「活的」反氫原子的研究正式起步。
一國際研究小組4月份報告說，他們觀察到一種奇異的粒子與其反物質粒子迅速相互轉換的現象，這種「物質—反物質振蕩」現象將有助於理解宇宙中為何看起來只有物質而沒有反物質。該小組利用加速器使質子和反質子相互撞擊，製造出由一個夸克和一個反夸克構成的Bs介子。在分析了超過10億次對撞事件的數據後發現，Bs介子和反Bs介子以每秒2.8萬億次的超高速度不斷地相互轉變。這是科學家首次觀測到Bs介子振蕩的細節，這一結果為「宇宙物質較多是因為夸克的反應衰變速率不同」的理論提供了新證據。
反氫原子是最簡單的反物質，由反質子和正電子構成。日本理化研究所和東京大學研究出一種新方法，使用具備軸對稱性的磁場，能高效生成穩定的、接近絕對零度的反氫原子，還可穩定儲存反質子和正電子等離子體，隨後再使這兩種粒子高效變換，生成反氫原子，並把反氫原子冷卻到接近絕對零度的狀態後再加以儲存。利用這種新方法，科學家能夠高效生成「活的」反氫原子，並直接觀測到「活的」反氫原子，為觀測反氫原子的性質準備了環境條件，這將能使人類在宇宙構成等問題的研究上更進一步，也標誌著對「活的」反氫原子的研究正式起步。
4 首次成功逆轉細胞分裂過程有望獲得治癒癌症新方法
對於人類而言，細胞分裂是生命得以延續的關鍵環節。在正常情況下，人體內的細胞每天要進行多達數百萬次的分裂。然而，細胞分裂行為一旦失控，就會誘導癌症出現。如果人類能夠逆轉已經失控的細胞分裂行為，就會掐住癌細胞的「咽喉」，阻止癌變。美國俄克拉荷馬州醫學研究基金會的科學家率先在世界上實現了細胞分裂過程的逆轉，此前還從未有人能夠將細胞分裂的循環周期加以倒轉。該成果使科學家可以對細胞分裂做進一步探索，以更深入地了解細胞分裂的複雜過程。
研究人員首先控制了負責細胞分裂的一種蛋白質，然後設法使分裂過程停止並最終將其逆轉。已經被複製的染色體則又被重新送回到了原細胞的細胞核中，這在以前一直被認為是絕無可能的事情。這項研究表明，促使細胞分裂的因素可以被改變甚至可以被逆轉，這為「細胞分裂的循環周期必須處於精確控制之下」的觀點提供了非常有力的證據。這一重大突破有可能最終使人類獲得治癒癌症及其他多種疾病的有效辦法。
5 困擾數學界百年有餘「龐加萊猜想」終獲證明
法國數學家龐加萊被公認為「最後一位數學全才」，他曾經提出過許多具有開創意義、奠基性的大問題，龐加萊猜想就是其中之一。在他留下的巨大科學遺產中，有一個屬於代數拓撲學中帶有基本意義的命題，這就是他在1904年提出的，困擾了數學家百餘年之久的「龐加萊猜想」：如果一個封閉空間中所有的封閉曲線都可以收縮成一點，那麼這個空間一定是三維圓球。這個猜想後來被推廣到n維。」其高維推論已於上個世紀60年代和80年代分別得到解決，三維的今年也被徹底破解。
俄羅斯數學家佩雷爾曼提出了證明這一猜想的要領。目前國際數學界公認，佩雷爾曼在最終證明龐加萊猜想的過程中作出了決定性貢獻，因而獲得今年的菲爾茨獎。在佩雷爾曼的成果基礎之上，由來自美國、中國等國數學家組成的3個獨立小組均對龐加萊猜想的最終完全證明作出了貢獻。這一證明意義重大，有助於更好地研究三維空間，對物理學和工程學都將產生深遠影響。因而被美國《科學》雜誌評選為2006年度十大科學進展之首，認為科學家們在2006年完成了「數學史上的一個重要章節」。
6 第一號染色體基因測序圖完成人類基因組計劃畫上句號
人類基因組計劃是當代生命科學的一項偉大科學工程，奠定了21世紀生命科學發展和現代醫藥生物技術產業化的基礎，具有巨大的科學價值和商業價值。
這項被稱為「生命登月計劃」的多國聯手項目於1990年正式啟動，其主要目標包括識別人類DNA中所有基因(超過10萬個)；測定組成人類DNA的30億鹼基對的序列等。來自英、美、法、德、日、中等國的科學家分擔了這項工作。到2001年初，完成了99%的人類基因組草圖；到2002年2月12日，人類基因組計劃基本完成,公布了99%的人類基因組序列。今年5月18日，人類第一號染色體的基因測序圖正式公布，至此，該計劃全始全終，圓滿完成。從今往後，建立在人類基因組測序圖基礎上的生物和醫學研究將會按部就班，繼續逐步展開，為人類帶來源源不斷的新技術、新成果。
7 算出暗物質大小及溫度發現暗物質存在證據
看不見、摸不著的暗物質是宇宙的主要組成物質之一。今年的暗物質研究收穫頗豐：算出了暗物質的大小及其溫度；觀察到暗能量在過去90億年裡始終在提高宇宙的膨脹率；找到暗物質存在的直接證據。
英國劍橋大學天文學家2月5日宣布，首次計算出了暗物質的一些基本的物理屬性，如溫度、體積、密度等，在揭開暗物質奧秘的過程中跨出了關鍵的一步。他們利用超大望遠鏡陣列，觀察了環繞銀河系運行的12個矮星系，獲得7000多個獨立的觀測結果，進而計算出了暗物質的大小及其溫度，其「體溫」大約為1萬攝氏度，這一發現有助於揭示究竟什麼是暗物質。計算結果表明，無論星系的規模有多大，亮度有多高，或者包含多少顆恆星，所有星系似乎都含有相同數量的暗物質。暗物質溫度可以提供暗物質最基本的特性，此次獲得的暗物質溫度表明，暗物質應由弱互相作用的大質量粒子組成。這一結果有助於粒子物理學家轉變思維方式，換個角度去尋找暗物質。
8月，美國科學家宣稱，他們藉助哈勃太空望遠鏡發現，暗能量並非太空中的新事物，在過去90億年裡，暗能量始終在提高宇宙的膨脹率。該成果為天體物理學家認識暗能量的本質提供了證據，表明暗能量不但早已存在，同時在贏得宇宙間排斥和吸引作用的「拖拉戰」前，它就在阻撓宇宙間物質的引力。
此外，美國科學家還利用錢德拉X射線天文臺等，連續觀測了由距地球30億光年之遙的兩個大星系團碰撞形成的星系團「1E0657-56」，找到了暗物質存在的直接證據，探測到暗物質與普通物質在兩個星系團的大碰撞中被扯開的現象。這是目前證明宇宙大部分是暗物質的最有力證據，它讓科學家更加確信，在地球上和太陽系中適用的牛頓引力在大尺度星系團中同樣有效。過去，儘管有不少證據表明暗物質的存在，但仍有科學家試圖用其他理論進行解釋，他們提出：在星系間尺度上，實際引力比從牛頓和愛因斯坦的理論推導的引力更強，因此可以不需要暗物質的存在。但這次的碰撞觀測結果推翻了這一理論。這是人類首次測定到暗物質的性質，也為了解暗物質提供了更多線索。
8 首次利用人造精子育出老鼠為解決不育症開啟一扇「大門」
對於渴望生出親生子女的不育男性而言，英國紐卡斯爾大學達勒姆生物幹細胞研究所的科學家納耶尼亞博士給他們帶來了希望。納耶尼亞6月10日在《細胞發育》雜誌上宣布，他的研究小組首次成功地用胚胎幹細胞製造的人造精子培育出了生命。此項研究意義重大，首次表明由人類培育出的精子可以最終形成完整的生物個體，這為研究遺傳學、癌症或細胞重組等學科提供了思路，也為解決人類不育症開啟了一扇大門。利用這項技術，患不育症的夫婦今後有可能通過使用人造精子或人造卵子，生出帶有自己遺傳特徵的後代。
其實，人造精子研究已持續了十幾年，但一直沒有人用人造精子孕育出生命。研究人員從老鼠的胚泡中分離出精原幹細胞(可發育成早期精子細胞的幹細胞)進行培養，最終培育出7隻老鼠。雖然實驗只獲得部分成功，但仍然令人激動不已，證明可在實驗室中製造出有活力的精子，這在幫助深入了解精子生成的生物過程方面尤為重要，也為科學家研究生命如何孕育提供了動物模型，有助於揭示不孕不育的根源。從理論上講，這一進程還意味著，男性無須自身參與，或利用精子捐獻者，就能孕育出胎兒。科學家相信，這項技術有著巨大的應用前景。如果人造精子技術發展成熟，將有可能一勞永逸地解決男性不育症問題。將來，醫生可以通過克隆方法，用一名男子的皮膚細胞製造精子；科學家甚至還可以從一位女人的細胞中培育出人造精子。
9 病毒在計算機中「復活」50納秒完整生命形態數字仿真首獲成功
病毒是介於生命和非生命之間的微小蛋白質和遺傳物質束，它們與正常生命形式一樣包含RNA或DNA，但僅能在其他有生命的細胞中進行複製。它們能夠用「精細」的方法感染細胞並在宿主內增生擴散，導致種種疾病，如流感和愛滋病。
為了更好地研究病毒的生命形態，美國伊利諾斯大學和加利福尼亞大學的科學家採用世界上功能最強和運算速度最快的計算機，首次對衛星狀菸草花葉病毒進行了其完整生命形態的數字仿真，模擬仿真了單個衛星狀菸草花葉病毒所含的全部原子和在病毒周圍的一個小水滴，兩者加起來共有100多萬個原子。由於計算量巨大，該數字仿真病毒僅「存活」了50納秒(1納秒等於十億分之一秒)。該成果是在「飛速測試」生命有機體方面首次獲得的重要進步，將有助於更好地了解病毒的工作機制，改善人類的身體健康。
10 4000多個基因開關位置確定基因組圖譜有了「全球定位系統」
今年有關基因研究的另一項重大進展是新加坡基因組研究院科學家取得的，他們於3月22日宣布成功繪製了4000多個基因開關位置圖譜。
幹細胞的活動受一種特殊蛋白質轉錄因子控制，它們會在基因組的特定位置，與相應的蛋白質結合，產生後續作用，啟動或抑制某種基因的表達，影響幹細胞分化成各種組織和器官，所以，基因開關位置圖譜就如同基因組圖譜的「全球定位系統」，可使人類更準確地知道在基因組的哪些位置可以產生哪些基因表達。
醫學界一直希望能以幹細胞療法治療諸如糖尿病、心血管病、帕金森症、阿爾茨海默氏症、先天性肌肉萎縮症等疾病。但由於無法掌控幹細胞的分化，幹細胞療法始終無法得到有效利用。基因開關位置圖譜的成功繪製有望為幹細胞療法帶來突破，使科學家有可能按圖索驥、對症進行藥品開發和基因修正。作者:趙亞平
責編：王茜