01 SETI 新突破？科學(xué)家如何“星際竊聽”，尋找外星智慧生命？

在《三體》中，三體世界擁有著數(shù)千個監(jiān)聽站，時刻監(jiān)測著宇宙間任何可能存在的智慧文明。而最近，來自地球的科學(xué)家們則提出了一種全新的搜索策略，并把這個方法，應(yīng)用在了對寶瓶座 TRAPPIST-1 多行星系統(tǒng)的地外文明搜索（SETI）上。

這幅藝術(shù)圖展示了 TRAPPIST-1 多行星系統(tǒng)可能的樣子

在傳統(tǒng)的 SETI 中，科學(xué)家們會利用射電望遠(yuǎn)鏡收集來自地外的電磁信號。為什么要收集這些信號呢？原因之一，就是它們可能是來自其他文明行星的無線電泄漏，包括通信和航天器發(fā)射信號、雷達(dá)信號，甚至外星電視信號。然而，這些無意中泄漏的信號功率都不會很大，傳播到地球并被我們收集到的可能性極小。因此，在本次的搜索策略中，科學(xué)家們充分利用了目標(biāo)行星系多行星的特點，將更有效、更有針對性地搜尋具備科技優(yōu)勢的外星文明。

作為此次目標(biāo)的 TRAPPIST-1，距離我們約 40.7 光年，目前已知擁有七顆行星，其中有四顆位于宜居帶上。因此，如果在那里的某顆行星真的存在智慧文明，并且已經(jīng)發(fā)展出了探索、乃至移居至另一顆行星的技術(shù)，那么，在觀測時就完全可以聚焦于目標(biāo)行星系行星間的掩星（PPO）現(xiàn)象，大大提高監(jiān)聽到無線信號的可能性。

TRAPPIST-1 多行星系統(tǒng)藝術(shù)概念圖

什么是掩星呢？顧名思義，就是一顆星，遮掩到了另一顆星。比如，我們要觀測目標(biāo)行星 A，而當(dāng)掩星發(fā)生時，會有另一顆行星 B 移動到 A 和我們之間；而如果行星 B 存在著來自行星 A 的科技造物或殖民地，那么當(dāng)目標(biāo)行星 A 向行星 B 發(fā)射電磁波時，這一大功率電磁信號就有很大可能被我們接收到。

就好比三體人平時沒辦法接收來自地球的電視信號，但如果某一天機(jī)緣巧合，火星正好移動到了地球與三體世界之間的位置，這時地球向火星上“好奇號”探測器發(fā)射的電磁信號，就有很大可能跨越火星繼續(xù)傳播，最終被三體人所監(jiān)聽。

利用掩星現(xiàn)象監(jiān)聽無線信號

方法聽起來不錯，操作起來怎么樣呢？可惜的是，在使用艾倫望遠(yuǎn)鏡陣列對目標(biāo)行星系進(jìn)行了長達(dá) 28 個小時的搜索之后，研究團(tuán)隊依舊沒有能夠探測到任何有價值的外星信號——該結(jié)果目前已被《天文學(xué)雜志》接收并準(zhǔn)備發(fā)表。看來這一策略聽起來很美好，但實現(xiàn)條件還是過于苛刻了一些。

除了像 TRAPPIST-1 多行星系統(tǒng)這樣的特例，研究 SETI 的天文學(xué)家和行星科學(xué)家們還在不懈尋求更多方法。沒錯，你可能猜到了，又是 AI。在今年 7 月，牛津大學(xué)舉辦的“Breakthrough Discuss 2024（突破性討論）”會議上，科學(xué)家們就充分討論了 AI 在幫助人類尋找地外文明方面的可能性。借助人工智能，科學(xué)家們可以更高效地消除原始數(shù)據(jù)中的“噪音”，并快速確定異常信號——畢竟海量數(shù)據(jù)的處理與篩選，正是 AI 所擅長的。

“Breakthrough Discuss 2024（突破性討論）”會議現(xiàn)場圖

02 地球所在宇宙結(jié)構(gòu)被刷新！我們或隸屬于更龐大的沙普利聚合體？

除了可能存在的神秘地外文明，宇宙還常常以其令人咋舌的天文級尺度震撼著我們。9 月 27 日，發(fā)表于《自然·天文學(xué)》的一篇文章，刷新了我們對地球在宇宙中所處結(jié)構(gòu)與地位的認(rèn)知。

眾所周知，地球所處的太陽系是銀河系的一部分；銀河系、仙女座星系等其他一系列較小的星系都隸屬于本星系群；本星系群又和大約一百個星系群、星系團(tuán)同屬于室女座超星系團(tuán)（本超級星團(tuán)）。

地球在宇宙中所處的結(jié)構(gòu)

劃分出這樣結(jié)構(gòu)層級的依據(jù)，是當(dāng)前宇宙學(xué)標(biāo)準(zhǔn)模型“Λ冷暗物質(zhì)模型”中一個概念——“引力盆地”。在該模型中，宇宙空間里那些引力勢能較低、可以吸引周圍更多物質(zhì)的區(qū)域，即是引力盆地，它在宇宙中無處不在，并且層層重疊嵌套。

Λ冷暗物質(zhì)模型示意圖

比如地月、太陽系、銀河系乃至龐大的室女座超星系團(tuán)，都是一層層不同尺度的引力盆地。而更上一級，在人們過往的認(rèn)知中，室女座超星系團(tuán)則隸屬于拉尼亞凱亞超星系團(tuán)這一龐大的引力盆地——它包含了約 10 萬個星系，橫跨超過 5 億光年。

但現(xiàn)在，這個認(rèn)知要被刷新了。此次來自多個機(jī)構(gòu)的國際研究團(tuán)隊，在分析了超過 5.6 萬個星系的相對運動狀態(tài)后，構(gòu)建出了一張包含銀河系周圍所有“引力盆地”在內(nèi)的 3D 概率圖。借助這張“神圖”，他們發(fā)現(xiàn)，地球所處的銀河系極有可能是隸屬于另一個更為龐大的“引力盆地”——沙普利聚合體（Shapley Concentration）。該聚合體直徑約為 10 億光年，體量達(dá)到了拉尼亞凱亞的 10 倍以上。更顛覆的是，此前劃定出的“拉尼亞凱亞超星系團(tuán)”很可能就并不存在，而僅僅是沙普利聚合體外側(cè)邊緣的一部分。

沙普利聚合體中的星系

宇宙何其龐大，在探索宇宙的過程中，總會不時涌現(xiàn)出新的發(fā)現(xiàn)，顛覆我們過往的認(rèn)知——這也正是它吸引著我們不懈探索與前進(jìn)的動力所在。

03 發(fā)燒了總是“干扛”？自救還是自傷？科學(xué)提示新風(fēng)險

發(fā)燒究竟是好事還是壞事？

眾所周知，發(fā)燒是人體的一種自衛(wèi)機(jī)制，可以幫助我們抵御細(xì)菌、病毒等病原體的入侵和感染。有不少人更是喜歡在發(fā)燒之后“干扛”著，認(rèn)為單憑自己就可以熬過這一陣，并不需要醫(yī)生和藥物的幫助。然而，9 月 20 日，發(fā)表于《科學(xué)·免疫學(xué)》的一篇文章為我們揭示了這樣做的風(fēng)險。

來自美國范德比爾特大學(xué)的研究團(tuán)隊，對處在正常溫度（37℃）和中度發(fā)燒溫度（39℃）兩種條件下培養(yǎng)的小鼠免疫系統(tǒng) T 細(xì)胞進(jìn)行了對比觀察—— T 細(xì)胞是一種淋巴細(xì)胞，在免疫反應(yīng)中扮演著重要角色，它會在胸腺內(nèi)分化為不同亞型的效應(yīng) T 細(xì)胞，并承擔(dān)不同的功能。

此次研究結(jié)果顯示，發(fā)燒時的高溫確實有助于在發(fā)燒時維持對病原體的防御——它增加了輔助性 T 細(xì)胞（Th）的代謝、增殖和炎癥效應(yīng)活性，有助于更好地應(yīng)對病原體；同時降低了調(diào)節(jié)性 T 細(xì)胞（Treg）的免疫抑制能力。換句話說，它可以在幫助人體派出更多“衛(wèi)兵”戰(zhàn)斗的同時，維持人體的穩(wěn)定。

T 細(xì)胞

然而，并非所有種類的 T 細(xì)胞都能適應(yīng)溫度的升高，一種輔助性 T 細(xì)胞（Th）亞型，Th1 細(xì)胞對此就要敏感得多。在發(fā)燒期間，該種細(xì)胞會有較大概率出現(xiàn)線粒體應(yīng)激和 DNA 損傷，甚至部分細(xì)胞死亡的現(xiàn)象——這也意味著罹患癌癥的風(fēng)險會相應(yīng)提高。

發(fā)燒是很多動物都有的能力，是演化賦予生物對抗感染的一種解決方案。而現(xiàn)在看來，發(fā)燒也的確和絕大多數(shù)的解決方案一樣，在解決舊問題的同時也會帶來新的麻煩。

04 碳水“上癮”？可追溯至 80 萬年前古人類基因

經(jīng)常健身或關(guān)注減肥的朋友們，對于“刷脂期”這個概念一定不會感到陌生。而在刷脂過程中最重要的一點，就是控制飲食，尤其是碳水化合物的攝入。當(dāng)然，這一要求總會讓許多人感到痛苦不已，仿佛我們對于碳水化合物的喜愛早已刻在了骨子里。10 月 17 日，發(fā)表于《科學(xué)》期刊的一篇文章，就從基因角度為這一印象做了背書，并將這份“喜愛”的源頭追溯到了更加古早的年代。

研究人員分析了 68 名古人類的基因組，并重點研究了一種名為 AMY1 的基因。該基因使得人類能夠識別并產(chǎn)生淀粉酶，以便分解淀粉這種復(fù)雜的碳水化合物。如果沒有淀粉酶，人類將難以消化土豆、大米、面包等主食。

AMY1 基因

而人體內(nèi) AMY1 基因的拷貝數(shù)量越多，唾液淀粉酶分解淀粉的能力就越強(qiáng)。因此，通過對古人類體內(nèi)該基因拷貝數(shù)進(jìn)行追蹤和研究，科學(xué)家們得以了解到史前人類飲食情況的發(fā)展與變化。

研究表明，45,000 年前的智人平均就擁有了 4 到 8 個 AMY1 拷貝，這說明在農(nóng)作物被馴化成人類的飲食之前，智人就已經(jīng)對淀粉產(chǎn)生了興趣。此外，研究小組還在尼安德特人和丹尼索瓦人的基因組中發(fā)現(xiàn)了這種基因——尼安德特人大家應(yīng)該很熟悉，就是電影《瘋狂原始人》中的原始人；丹尼索瓦人則是在 2010 年首次發(fā)現(xiàn)的滅絕古代人類。這表明在古人類的不同血統(tǒng)分裂之前，即早在 80 萬年前，可以提供淀粉酶的 AMY1 基因就已經(jīng)成為了祖先們共有的重要特征。

尼安德特人

這一發(fā)現(xiàn)意味著，現(xiàn)代人類對于碳水化合物的長期偏愛，可能要遠(yuǎn)早于我們作為“人類”這一物種的存在。進(jìn)一步地，該基因的拷貝數(shù)量增長，還為“碳水化合物的攝入促進(jìn)了人類大腦的尺寸增長”提供了重要證據(jù)。

05 你的頭頂正上演“雙月奇觀”，迷你月亮是何方神圣？

如果我告訴你，在過去一個月的天空中，其實一直都存在著兩個“月亮”，你有什么感想？

實際上，多出來的那顆“迷你月亮”是一顆名為 2024 PT5 的近地小行星，來自阿周那型小行星帶——這是一個由太空巖石組成的次級小行星帶，其軌道與地球非常相似，與太陽的平均距離約為 1.5 億公里。由于接近地球且飛行速度較慢，這個小行星帶中的一些天體就有機(jī)會成為地球的臨時衛(wèi)星，即所謂的“迷你月亮”。

2024 PT5 與月亮的繞地軌道對比

此次的 2024 PT5，在經(jīng)過地球時，被地球的引力暫時捕獲，并在 9 月 29 日至 11 月 25 日期間短暫繞行半周，隨后將飛越地球，返回阿周那型小行星帶。

可惜，這顆“迷你月亮”的直徑僅有 11 米，相當(dāng)于一輛公交車。它太小且太暗，沒辦法用肉眼直接觀察到。事實上，像這樣的“迷你月亮”也并不是第一次出現(xiàn)，在 1981 年和 2022 年，都曾發(fā)生過類似事件。

這就是本期想跟你聊的幾條科技新聞，很高興你能看到這里，讓我們一起保持對科技發(fā)展脈動的感知。

今日互動：發(fā)燒時，你通常會選擇“干扛”還是找醫(yī)生、吃藥呢？

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