Nature 期刊公布2016年科學領域的 11 項發展重點,其中火箭發射、碳捕抓、重力波等議題都入列,有些能改善人類當今所遭遇的問題,有些能讓我們更了解宇宙的起源。

二氧化碳捕捉

全球暖化,已是全體人類急需去面對的問題,捕捉空氣中的二氧化碳或許是一個解決方式。日前成立的瑞士公司 Cimeworks,主要是生產大型設備來捕捉空氣中的二氧化碳,它位於蘇黎世附近的工廠,每月可捕捉75 噸的二氧化碳,捕抓到的氣體則賣給附近的溫室,提高作物的生長率。加拿大公司 Carbon Engineering 則致力於將氣體轉化為液態燃料。過去全球已出現從發電廠捕捉廢氣的設備,但直至2015年,直接從空氣中捕捉氣體的設備進展仍有限。

「剪下 - 貼上」基因編輯技術

DNA編輯技術即將進行人體試驗,並應用在疾病治療上。加州Sangamo Biosciences準備以鋅指核酸酶Zinc-finger nucleases, ZFN)進行測試,來修正血友病患者的基因缺陷;此外他們與麻州的Biogen 一同合作,檢驗此技術是否能幫助 β-地中海型貧血者,加強血紅蛋白的功能型。科學界與倫理學界則希望人類基因編輯的安全性與道德爭議的討論上,能在 2016年底前達成共識;而第一例經過基因編輯、能表現出人類疾病的猴子也將誕生。

探索物理新世界

在探索儀器越來越強大下,2016年物理學界可能會出現一些重大發現。例如有機會觀測到重力波Gravitational Wave)的直接證據,重力波是因質量高、移動快速的物體(例如螺旋型中子雙星系統)所造成時空的漣漪(ripple),幕後的推手將是位於美國的先進雷射干涉儀重力波觀測站(Advanced Laser Interferometer Gravitational-Wave Observatory, Advanced LIGO)。日本將發射下一代 X 射線天文衛星 Astro-H,用以確認重微中子(heavy neutrinos)是否如理論學家所預測的,能發出暗物質訊號 bulbulons。發現「上帝粒子」的大強子對撞機(LHC),在2014 6月重新啟動,以先前的兩倍能量運轉,達到粒子加速器有史以來最高能量,未來將快速且更精準地累積實驗數據,挖掘一些奇異的物理現象,例如膠球(glueball)

「Advanced Laser Interferometer Gravitational-Wave Observatory, Advanced LIGO」的圖片搜尋結果

風險研究

誘導病毒突變是一項具有風險的疾病研究計畫(risky disease research),它能幫助科學家了解病原體如何演化與防治的方式,但有可能一不小心,當致命性的病毒散布出去,就會像電影場景一般造成毀滅性的大災禍。2014 10 月,美國政府終止這項研究經費並評估其必要性,評估結果將在 2015 12 月完成,美國政府也將重新討論是否有重啟計畫的必要。

商業巨頭資助研究計畫

Google 對疾病研究的投資毫不手軟,大手筆的贊助許多有潛力的研發團隊,繼之前公布糖尿病、癌症與老化的研究計畫後,Google 將他的目光望向心臟疾病。日前Google 與美國心臟協會(American Heart Association)宣布將提供一筆 5000 萬美元的獎金,給一組幸運的研究團隊作為未來的研究經費。Google 生命科學公司在 11 月延攬在心理健康領域頗負盛名的 Thomas Insel,他過去曾帶領美國國家心理衛生研究所(NIMH),到 Google 後將帶來什麼改變,令許多神經科學家引頸期盼。私人經費也將在太空領域佔有關鍵角色,加州非營利組織行星學會將在4 月執行 450 萬美元的發射計畫,測試以陽光作為驅動力的太空飛船 LightSail

火星之後

由於軌道運行之故,2016 年地球和火星將很靠近彼此,正是人類探索火星的最好時機。歐洲航太總署(ESA)和俄羅斯航太總署(Roscosmos)所組成的聯合團隊將抓緊機會,預計在3 月發射 ExoMars 2016,分析火星上的大氣層與進行降落測試。除了火星探險如火如荼的進行,NASA 的朱諾號將在 7 月抵達木星;9 月的時候,ESA 的羅塞塔號(Rosetta)將墜落在他一輩子所追尋的彗星上,結束他勞碌奔波的一生,但他的探險精神將永存在其後輩中,如 NASA OSIRIS-Rex 發射計畫,將從小行星身上帶回樣品。

航向太空

2016年中國將在太空探索計畫上展現其雄心大志,不讓歐美專美於前。繼中國首顆衛星「暗物質粒子探測衛星」(Dark Matter Particle Explorer, DAMPE)於 12 月成功發射,中國國家太空科學研究中心將接續發射第二顆和第三顆的太空探測器。由中國大陸所研製的「硬 X 射線調制望遠鏡」(Hard X-ray Modulation Telescope),也將於年底由火箭帶往太空,它將深度巡天,捕捉從四面八方而來的射線,尋找巨型黑洞和中子星。全球最大的500公尺口徑球面射電望遠鏡(Five-hundred-meter Aperture Spherical radio Telescope, FAST),將於 9 月在中國貴州的喀斯特窪地安裝完畢,它能捕捉來自穹蒼極為微弱的無線電波,從而幫助人類尋找外星智能生命的信息。

微生物群落研究

2010 年啟動的「地球微生物計畫」(Earth Microbiome Project)是一項極具野心的計畫,以研究全球微生物群落為目的,研究的範疇從科莫多龍的舌頭到西伯利亞的苔原,為生活於其中至少 20 萬種的微生物作 DNA 定序和特徵分析,首份研究結果即將公布,未來將可望揭開人類前所未知的生物多樣性面貌。

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