从宇宙天文到生命本质,再看生活细节——跨领域的科学思索

嘉慧浏览趣事 2024-11-18 21:02:43

有一种极为神秘的射电天文现象——快速射电暴,它来自银河系之外,有着令人惊叹的能量释放能力,能够在极其短暂的时间内,爆发出极大的能量。

回溯到2007年,天文学家在射电望远镜的历史存档资料里,意外地发现了人类历史上首个快速射电暴,这一发现开启了人们对这一神秘现象探索的大门。

而后,一支国际科研团队又有了重大发现,他们在距离地球足足80亿光年之外的地方,捕捉到了一次持续时间还不到1毫秒的无线电爆发。

快速射电暴相关内容

这次发现的快速射电暴被命名为FRB20220610A,它诞生于去年6月份,虽然其整个爆发过程仅仅持续了不到1毫秒这般短暂的瞬间,可它的活跃度却极高,就在这转瞬即逝的时间里,释放出的能量竟然相当于太阳耗费30年时间所产生的能量总和。

宇宙之中,像恒星爆炸、天体之间各种碰撞,以及黑洞撕裂并吞食其他天体这样的高能事件并不少见,然而快速射电暴的独特之处就在于,它只会以无线电波的形式来释放自身所蕴含的全部能量,在可见光波段以及X光波段等其他波段范围内,根本观测不到它有任何能量散发出来。

那研究快速射电暴究竟有着怎样的意义呢?

最新的相关研究给出了答案,它不仅向我们揭示了在宇宙一半以上的时间里,都有快速射电暴的身影存在。更为重要的是,它还为我们提供了一种全新的方法,能够用来测量广阔星系之间那些缺失的物质,就仿佛给了我们一把可以称量宇宙的新“秤”。

现有的那些用于估计宇宙质量的方法,往往得出的结果相互矛盾,宇宙学的标准模型在实际应用中也时常面临各种各样的挑战。

快速射电暴

当我们尝试去计算宇宙中正常物质,也就是构成恒星、行星以及我们人类自身的这些普通物质的数量时,会惊讶地发现,理论上今天应该存在的物质,竟然有一半以上都处于“失踪”状态,而这些消失不见的物质极有可能就隐匿在广阔无垠的星系之间,只不过它们分布得太过分散,凭借常规的观测技术根本无法察觉到它们的存在。

快速射电暴发射出的无线电波在宇宙中穿梭前行时,却能够标记出那些炙热的星际等离子体的所在之处,如此一来,我们便可以借助这个线索去测量星际之间到底存在着多少物质了。

通常情况下,快速射电暴产生的位置距离我们越远,它所影响到的星际气体就会越多。

尽管直至现在,我们都还不清楚究竟是什么原因导致了如此巨大能量的爆发,但是天文学家们通过推测估算,认为在宇宙之中,每天发生的快速射电暴次数很可能会超过10万次之多,只是我们目前凭借现有的技术手段能够检测到的仅仅只有大约50个而已。

随着未来发现的快速射电暴数量不断增多,我们就可以利用它们来更加精准地探测宇宙空间中星系之间的物质情况,进而更好地去了解星系的内部结构以及它们的形成、演化等奥秘。

关于进化的新思考

时光回溯到1859年,达尔文出版了具有划时代意义的《物种起源》,为人们理解生物的进化历程奠定了坚实基础。

而在164年后的今天,数位科学家又提出了一种全新的宏观自然法则,他们主张进化并不仅仅局限于生物领域,而是一个更为普遍的过程,不管是生物也好,还是非生物也罢,随着时间的缓缓流逝,其多样性以及存在模式都会逐渐增加。

这一研究成果已经发表在了《美国国家科学院院刊》上,从某种程度上来说,它可以被看作是进化论的一种拓展与升级,意味着小到微观世界里的原子,大到宏观宇宙中的一颗行星,都能够像生物那样,在漫长的时间长河中逐渐演化出复杂多样的特性。

《物种起源》

当面临不同的环境条件、配置情况时,进化这一过程就有可能会发生。

这不禁让我联想到去年的一项研究内容,该项研究提出可以将一颗行星当作一个完整的有机整体来进行研究。比如说,当一颗陨石朝着地球飞速袭来的时候,地球上的大国发射武器,成功地使小行星的轨道发生了偏转,让地球躲过了一劫。

倘若我们从更为宏观的空间尺度以及更为漫长的时间尺度去看待这件事,那这是否也能够被视作是地球出于自我保护的目的而采取的一种本能行为呢?

再比如,在我们人类的身体内部,有一小部分是由各种各样的微生物构成的,而身体内的其他各种生理机制、物质等似乎都是在为这些微生物的生存、繁衍等活动提供服务,甚至可以说,这些微生物在很大程度上控制着我们的身体,它们影响着身体内各种化学信号的传递,我们平日里所表现出来的喜怒哀乐等各种情绪、各种各样的欲望等等,或许都只不过是一种外在的表象罢了,其本质上可能仅仅是为了满足微生物生存发展的需求而已。

如此想来,当我们说出“你”“我”“他”这些指代个体的词语时,它们到底有着怎样的含义呢?

是指代我们这一整块的肉体,还是说指的是寄居于肉体之中的那些微生物呢?而所谓的意识,又究竟存在于何处呢?假如构成生物的最基本单位——原子本身并没有意识的话,那么即便众多的原子组合形成了分子,数量众多的分子汇聚在一起,也很难说就会产生所谓的意识了。

从这个角度去看待生命的话,或许生命并没有我们想象中的那么独特、那么与众不同。

原子经过漫长的组合过程,慢慢形成了一个人、一棵树,又或者是构成了一颗行星,这一切或许都能够用新提出的宏观进化论来进行解释。整个宇宙就像是一个不断变化、发展的宏大系统,它会随着时间的推移变得越来越复杂,也会不断有各种各样新奇的事物涌现出来。

可以想象一下,在一个由原子或者分子所构成的系统里面,可能存在着数以万亿计的不同排列组合方式,然而在这海量的排列组合之中,只有一小部分是能够发挥实际作用的,而宇宙似乎更倾向于选择这些“有用”的配置,让它们在宇宙的演化进程中扮演重要的角色。

火星相关研究

再把目光聚焦到火星上,2022年5月4日,洞察号火星探测器记录到了一次震级达到4.7级的地震,这次地震所产生的震动在火星表面上竟然至少回荡了长达6个小时之久。由于其地震信号和之前由流星体撞击火星所引发的地震信号极为相似,所以在一开始的时候,研究团队推测这次地震很有可能是由陨石撞击火星所导致的。

基于这样的推测,各国纷纷展开行动,开始在火星上寻找可能存在的陨石坑。火星虽然相较于地球来说体积要小一些,但是由于它上面并没有海洋存在,所以它的陆地面积和地球的陆地面积其实是差不多的。

经过了几个月的仔细搜寻之后,研究人员并没有发现新的陨石坑。

火星

直到10月17日,发表在《地球物理研究快报》上的一项研究成果排除了陨石撞击这一可能性,研究指出这次地震其实是火星内部自身运动所产生的结果,这也意味着火星这颗行星远比我们之前所想象的要活跃得多。

即便到了现在,我们依然认为火星上并不存在任何活跃的板块构造,此次的地震事件大概率是由火星地下内部长期积累的压力释放所引发的。

这些压力的形成是数十亿年漫长演化的结果,是由于火星这颗行星不同的部位以不同的速率进行热胀冷缩所造成的。而这些关于火星内部活动的信息,对于我们进一步了解火星上哪些区域是相对安全的,有着极为重要的参考价值。

木星相关研究

在太阳系中,木星有着最为引人瞩目的大气特征,它上面的大红斑面积十分巨大,甚至大到足以将整个地球都包围起来。和地球一样,木星也处于持续不断的变化之中。

詹姆斯・韦伯太空望远镜利用其配备的近红外相机,拍摄到了最新的木星图像。在这张图像当中,亮度的高低代表着海拔的高低,我们可以看到有许多明亮的白色斑点以及条纹,它们很有可能是由凝结对流风暴所形成的高空云顶,而木星南北两极呈现出的红色,则是极光在木星大气层中的延伸表现。

与之形成鲜明对比的是,在木星赤道以北的地区,几乎看不到有云层覆盖的迹象。

尽管地球属于岩质行星,而木星是气态巨行星,二者有着诸多不同之处,但它们之间却存在着一个共同的特点,那就是它们都拥有分层的大气层结构。

木星

更为值得一提的是,研究团队在对木星的高层大气进行观测研究时,还发现了一个前所未有的全新特征,那就是在木星的高层大气中存在着一股高速喷流,这股喷流的速度竟然达到了每小时515公里,这个速度可是地球上五级飓风速度的两倍之多,其威力可想而知。相关的研究成果已经发表在了《自然天文学》杂志上。

在这里需要说明的是,我们平常所说的飓风,其实和台风指的是同一类自然现象,只不过是在不同的地区有着不同的叫法而已,按照风力等级划分,五级已经是这类大风的最高等级了。

日常生活领域研究成果

除了宇宙天文方面的这些有趣发现,在日常生活领域,也有一些值得关注的研究成果。比如说,良好的睡眠对于我们每个人来说,都是衡量身体健康的重要标准之一。

现实生活中,有的朋友常常受到失眠的困扰,很难顺利入睡,可对于另外一些人来说,起床却成了一件极为困难的事情。

最近发表的一项研究显示了一个很有意思的现象,那就是如果我们使用间歇性的闹钟,让它逐渐地唤醒我们的身体,那么我们在起床的时候就会感觉更加清醒,整个人也会更有活力。相较于那种突然被闹钟惊醒的情况,当闹钟响了之后,我们再眯上30分钟,这样做能够有效地改善我们的认知表现,减少疲惫感,同时体内的皮质醇水平也会有所提高,情绪状态也会变得更加积极向上。研究团队还发现了一个有趣的对比结果,那就是和那些突然醒过来的人相比,有贪睡习惯的人平均看起来要年轻6岁左右,而且在工作日的时候,他们午睡的时间也会更短,平均少了13分钟左右,不过,这两类人所报告的睡眠质量并没有明显的差异。

由此可见,无论是入睡还是醒来,其实都有一个渐进的过程,早上起床的时候,习惯性地在床上稍微懒一会儿,对于改善我们醒来之后的认知功能还是很有帮助的。

文本来源@科学透镜的视频内容

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