2020年《环球科学》十大科学新闻公布：病毒阴影下，科学仍在照亮世界
添加时间：2020-12-22 点击次数：312
2020年，我们经历了一个特殊的年份。在新冠病毒的阴影下，科学虽会遭遇波折，但前进的步伐从未停滞。从第一次室温超导到实现量子优越性，我们为未来构筑起更多可能性；从第一张人类细胞图谱到破解蛋白折叠难题，人类也在重新认识生命的本质。现在，让我们来共同回顾那些影响深远的科学瞬间。
在距离首次发现超导现象100多年后，人类首次见证了室温超导的诞生。2020年10月15日，《自然》以封面文章的形式发表了美国罗切斯特大学、内华达大学等多个研究单位合作完成的室温超导实验结果。研究通过光化学合成，在超导材料硫化氢体系中掺杂碳元素，实现了在287.7K（约15℃）下的超导。这代表人类向长久以来的目标——创造没有电阻的高效电力系统——迈出了重要一步。这次的实验条件仍然苛刻，必须给超导体施加267 Gpa的高压（相当于200多万倍标准大气压）才能实现室温超导。尽管其距离实际应用还有遥远的距离，但已经带来了革命性的突破，物理学家追寻了一个世纪的能源效率“圣杯”曙光初现。
1972年诺贝尔生理学或医学奖得主克里斯蒂安·安芬森（Christian Anfinsen）在颁奖典礼上提出猜想：我们应该能从一个蛋白的氨基酸序列，推测出该蛋白的三维结构。这就是困扰生物学家近半个世纪的蛋白折叠问题。2020年11月30日，曾发布AlphaGo的DeepMind公司宣布其算法AlphaFold解决了该问题。两年一度的蛋白结构预测关键评估比赛，需要参赛者利用已知的氨基酸序列预测蛋白的三维结构。在2020年的比赛中，AlphaFold一举夺得90分的高分，达到“解决蛋白折叠问题”的标准。考虑到蛋白在生命中无处不在，AlphaFold的出现将极大地推动各个领域的生物学研究。
快速射电暴（fast radio burst）是一种持续时间只有几毫秒的神秘高能天体物理现象，在2007年首次发现这类信号之后，对于快速射电暴的来源始终没有定论。一种候选理论认为，快速射电暴的来源是磁陀星——一种具有极强磁场的年轻中子星。2020年4月28日，一支加拿大科研团队检测到了来自银河系内磁陀星SGR 1935+2154持续时间只有毫秒级的射电暴，其强度是此前磁陀星射电辐射的3000倍。进一步的研究确认，这是人类首次探测到银河系内的快速射电暴，并表明磁陀星至少是部分快速射电暴的来源。相关研究成果发表在《自然》杂志的三篇论文中，包括一篇由中国团队利用500米口径球面射电望远镜（FAST）取得的成果。
一轮持续时间、波及范围历史罕见的严重山火袭击了澳大利亚，直到2020年3月31日，澳大利亚官方才宣布这场持续半年的大火结束。根据世界自然基金会和悉尼大学联合发布的报告，这场大火的起火点有15 000多个，烧毁的土地面积超过11万平方千米，近30亿只动物在大火中丧生，其中爬行动物的死亡数占据了三分之二，另有上亿只哺乳动物和鸟类死亡。除了惨痛的生态损失，这场大火对气候变化还可能造成更长远的影响。根据英国气象局预测，澳洲大火向大气释放4亿~7亿吨CO2，导致今年全球CO2的排放量将比预期高出2%。在澳大利亚大面积成熟森林被烧毁后，我们可能需要超过100年的时间，才能等到森林复苏并重新吸收掉被释放的碳。
2020年5月30日，美国时隔9年重新在本土利用航天器将宇航员送入地球轨道。这一次帮助美国重拾航天梦的是美国太空探索技术公司（SpaceX），这也是历史上的首次商业载人航天任务。此次任务属于Demo-2演示任务的最后一环，载人龙飞船携带了两名宇航员前往国际空间站。龙飞船在整个任务期间完成了发射、国际空间站对接、脱离轨道和溅落的近乎全自动化流程，并确保了宇航员的安全。11月，载人龙飞船在首次经批准的正式载人航天任务中，运送3名NASA宇航员和1名日本宇航员发射升空，4名宇航员将开展约半年的太空站任务。至此，商业载人航天的序幕也正式开启。
在评选本年度“十大科学新闻”的过程中，我们得到了专家顾问团队和以下优秀学术媒体的大力支持，他们是（按拼音顺序排列）：BioArt、MedSci梅斯、量子位、纳米人、奇点网、神经现实、微软研究院AI头条、学术经纬、研之成理、原理、中科院地质地球所、中科院高能所、中科院物理所，在此向他们表示感谢。
图片来源：中国微生物组数据中心
图片来源：国家航天局
图片来源：罗切斯特大学
在距离首次发现超导现象100多年后，人类首次见证了室温超导的诞生。2020年10月15日，《自然》以封面文章的形式发表了美国罗切斯特大学、内华达大学等多个研究单位合作完成的室温超导实验结果。研究通过光化学合成，在超导材料硫化氢体系中掺杂碳元素，实现了在287.7K（约15℃）下的超导。这代表人类向长久以来的目标——创造没有电阻的高效电力系统——迈出了重要一步。这次的实验条件仍然苛刻，必须给超导体施加267 Gpa的高压（相当于200多万倍标准大气压）才能实现室温超导。尽管其距离实际应用还有遥远的距离，但已经带来了革命性的突破，物理学家追寻了一个世纪的能源效率“圣杯”曙光初现。
图片来源：中国航天科技集团
图片来源：CASP14
1972年诺贝尔生理学或医学奖得主克里斯蒂安·安芬森（Christian Anfinsen）在颁奖典礼上提出猜想：我们应该能从一个蛋白的氨基酸序列，推测出该蛋白的三维结构。这就是困扰生物学家近半个世纪的蛋白折叠问题。2020年11月30日，曾发布AlphaGo的DeepMind公司宣布其算法AlphaFold解决了该问题。两年一度的蛋白结构预测关键评估比赛，需要参赛者利用已知的氨基酸序列预测蛋白的三维结构。在2020年的比赛中，AlphaFold一举夺得90分的高分，达到“解决蛋白折叠问题”的标准。考虑到蛋白在生命中无处不在，AlphaFold的出现将极大地推动各个领域的生物学研究。
图片来源：中国科学技术大学；摄影：马潇汉，梁竞，邓宇皓
图片来源：ESO/L. Calçada
快速射电暴（fast radio burst）是一种持续时间只有几毫秒的神秘高能天体物理现象，在2007年首次发现这类信号之后，对于快速射电暴的来源始终没有定论。一种候选理论认为，快速射电暴的来源是磁陀星——一种具有极强磁场的年轻中子星。2020年4月28日，一支加拿大科研团队检测到了来自银河系内磁陀星SGR 1935+2154持续时间只有毫秒级的射电暴，其强度是此前磁陀星射电辐射的3000倍。进一步的研究确认，这是人类首次探测到银河系内的快速射电暴，并表明磁陀星至少是部分快速射电暴的来源。相关研究成果发表在《自然》杂志的三篇论文中，包括一篇由中国团队利用500米口径球面射电望远镜（FAST）取得的成果。
图片来源：浙江大学
图片来源：Copernicus EMS; Sentinel 2/ESA
一轮持续时间、波及范围历史罕见的严重山火袭击了澳大利亚，直到2020年3月31日，澳大利亚官方才宣布这场持续半年的大火结束。根据世界自然基金会和悉尼大学联合发布的报告，这场大火的起火点有15 000多个，烧毁的土地面积超过11万平方千米，近30亿只动物在大火中丧生，其中爬行动物的死亡数占据了三分之二，另有上亿只哺乳动物和鸟类死亡。除了惨痛的生态损失，这场大火对气候变化还可能造成更长远的影响。根据英国气象局预测，澳洲大火向大气释放4亿~7亿吨CO2，导致今年全球CO2的排放量将比预期高出2%。在澳大利亚大面积成熟森林被烧毁后，我们可能需要超过100年的时间，才能等到森林复苏并重新吸收掉被释放的碳。
2020年5月30日，美国时隔9年重新在本土利用航天器将宇航员送入地球轨道。这一次帮助美国重拾航天梦的是美国太空探索技术公司（SpaceX），这也是历史上的首次商业载人航天任务。此次任务属于Demo-2演示任务的最后一环，载人龙飞船携带了两名宇航员前往国际空间站。龙飞船在整个任务期间完成了发射、国际空间站对接、脱离轨道和溅落的近乎全自动化流程，并确保了宇航员的安全。11月，载人龙飞船在首次经批准的正式载人航天任务中，运送3名NASA宇航员和1名日本宇航员发射升空，4名宇航员将开展约半年的太空站任务。至此，商业载人航天的序幕也正式开启。
在评选本年度“十大科学新闻”的过程中，我们得到了专家顾问团队和以下优秀学术媒体的大力支持，他们是（按拼音顺序排列）：BioArt、MedSci梅斯、量子位、纳米人、奇点网、神经现实、微软研究院AI头条、学术经纬、研之成理、原理、中科院地质地球所、中科院高能所、中科院物理所，在此向他们表示感谢。