每日看点！首张黑洞照片全新升级！“甜甜圈”成功“瘦身”；人的记忆并不可靠

每日看点！首张黑洞照片全新升级！“甜甜圈”成功“瘦身”；人的记忆并不可靠 | 国际科研周报

来源：科技导报　2023-04-19 08:34:34

来源：环球科学、科技日报、中国科学报等

首次使用直接成像与精密天体测量结合法发现系外行星

(资料图)

来源：T. Currie/Subaru Telescope，UTSA

由于行星无法直接发光，对系外行星直接成像一直是天文观测领域的挑战。近日，一篇发表在《科学》（Science）上的文章显示，天文学家首次通过直接成像与精密天体测量相结合的方法，发现了一颗系外行星。

通过望远镜直接成像，天文学家可以观察到系外行星的光度和大气层，但此前只有大约20个系外行星能利用这种方法观测到。而精密天体测量则是通过行星对其围绕的恒星的影响，间接地确定行星的存在，同时能详细地测量行星的质量和轨道。目前，间接行星探测法是探测系外行星的主要手段，但直接和间接相结合会有助于我们更全面地了解系外行星。研究人员通过欧洲空间局（ESA）盖亚（Gaia）卫星的数据发现靠近太阳系的系外恒星HIP 99770很可能受一颗观测不到的行星的引力影响，而后他们利用夏威夷昴星团望远镜（Subaru Telescope）对系外行星HIP 99770 b直接成像，确认了它的存在。HIP 99770 b的质量约为木星的14到16倍，其恒星质量则约是太阳的两倍，它接收到的光与太阳系中最大的行星木星从太阳接受到的光差不多。从大气光谱数据可以得出，它的云层更少、也更古老。HIP 99770 b的发现不仅揭示了行星系统的多样性，还提供了一条发现和测量系外行星的新途径。

https://www.science.org/doi/10.1126/science.abo6192

韦布空间望远镜捕捉到天王星光环

来源：NASA，ESA，CSA，STScI

近日，美国航空航天局（NASA）的韦布空间望远镜（JWST）捕捉到了令人惊叹的天王星光环。这颗行星共有13个光环，这次展示了其中的11个，也拍摄到了它的极帽和云层。天王星光环由不大会反射阳光的岩石和尘埃构成，因此大多数望远镜很难捕捉到它。到目前为止，只有两台望远镜拍摄到了天王星光环的图像，其中一台在美国“旅行者2号”探测器上，另一台是位于美国夏威夷的凯克望远镜。

JWST拍摄的是天王星的“黑暗面”——北极，但仍然得到了最清晰的图像。新图像还展示了天王星右侧的北极极帽，也包含两个可能与风暴活动有关的云层——一个位于极帽的左上方，另一个位于天王星的最左侧。目前，JWST仍在对天王星进行后续拍摄，有科学家相信，JWST最终会捕捉到另外两个尚未拍摄到的、极其微弱的光环。这些持续观察或许也能带来更多关于天王星环境和风暴的信息。

https://www.nasa.gov/feature/goddard/2023/nasa-s-webb-scores-another-ringed-world-with-new-image-of-uranus/

恒温动物用鼻子给大脑降温

来源：原论文

恒温动物（温血动物）通过体内热源维持较高的体温，而变温动物（冷血动物）则需要外部热源来保暖。最近，一项发表在《皇家学会开放科学》（Royal Society Open Science）的研究发现，与冷血动物相比，现存的兽脚亚目恐龙的温血后代由于具备较大的鼻腔而进化出了更好的鼻冷却系统。这为温血动物通过鼻腔使大脑降温的演化提供了线索。

恒温动物鼻子中的鼻甲（由骨骼和软骨组织组成的卷曲型结构）可以帮助润湿吸入的空气，并从循环血液中交换热量，从而冷却大脑。研究人员使用计算机断层扫描（CT）研究了51种现代恒温动物和变温动物的头部标本以及一种名为蒙古迅猛龙（Velociraptor mongoliensis)的兽脚亚目恐龙的头骨，并重建了它们的鼻子结构。他们发现，与变温动物相比，恒温动物的鼻甲发育良好，且鼻腔相对于头部尺寸也较大，这意味着较大的鼻腔更有助于冷却大脑。此外，研究人员还发现不能飞的兽脚亚目恐龙蒙古迅猛龙的鼻腔更小，并不像它的鸟类后代那样能有效地调节温度，这可能暗示着它的大脑相对不那么发达，可能不需要这种高效的冷却方式；也可能表明它使用了其他未知的大脑冷却系统。这项研究首次从恐龙到鸟类谱系中发现了可能的头骨进化模式，突出了鼻腔结构在古生理学研究中的重要性。

https://royalsocietypublishing.org/doi/10.1098/rsos.220997

人类能演化出视力，或得益于5.1亿年前细菌的基因转移

细菌能通过病毒、转座子等转移自身的基因，而脊椎动物能将其中的一部分基因整合到自身体内。科学家曾发现在人的基因组中大概有200多个基因来源于细菌。据《科学》新闻消息，4月10日，在一篇发表于《美国科学院院刊》（PNAS）的研究中，加州大学圣迭戈分校的科学家发现一种对人视力形成极其关键的基因——IRBP（表达视黄醇类结合蛋白），来源于细菌。

他们利用计算机程序追踪了人体内数百个基因的演化，在数百个物种中寻找同源的基因。他们发现基因IRBP只存在于脊椎动物中，但并不存在于与脊椎动物关系较近的非脊椎动物中，且和细菌中一些表达肽酶的基因最为相似。其表达的蛋白质位于视网膜和视网膜色素上皮细胞（覆盖在视网膜上的一层细胞）之间。当光线照射到视网膜后，会激活上面的光敏感光器时，维生素a复合物会形成扭结并引发电脉冲，激活视神经。之后IRBP会将维生素a复合物转移到上皮细胞，并解除扭结，再将恢复的分子运送回感光器。而肽酶也具有类似的回收蛋白质的功能。研究认为，5亿多年前，微生物将一种肽酶基因转移到了所有现存脊椎动物的祖先身上。不过由于一些无脊椎动物没有这一基因，而视力也很好，因此脊椎动物利用IRBP应该是一次历史偶然事件。这项研究支持水平基因转移可以赋予生物体新功能。

https://www.pnas.org/doi/full/10.1073/pnas.2214815120

转速足够快的纳米磁性盘或可实现逆向热传递

来源：J. R. Deop-Ruano and A. Manjavacas

热量通常从高温物体流向低温物体，但是近期一项发表在《物理评论快报》（Physical Review Letters）的研究显示，如果两个彼此靠近的纳米级圆盘的旋转速度足够高，热量可能会从低温纳米盘转移到高温纳米盘。

研究人员选用了两个温度存在差异的磁性纳米盘，它们的大小和间隔远小于热辐射的主波长。此时，两个纳米盘可以近似看作简单的电偶极子，热辐射与卡西米尔扭矩的结合成为二者之间的相互作用。由于旋转会改变磁性纳米盘热辐射的能量分布，这就会导致它们表现出的有效温度与实际温度不同。通过计算两个磁性纳米盘之间的能量传递，研究人员发现如果纳米结构的旋转速度足够高，低温磁盘传递给高温磁盘的能量会高于它通过热辐射接收的能量。理论上，如果想在1K左右的温度下观察到这种反向的热传递效应，纳米结构需要以至少100GHz的频率旋转。目前，研究人员能在实验中实现以几GHz的频率旋转纳米结构，还需未来提升技术以实现这样的转速，从而在实验上检验这项理论预测。

https://journals.aps.org/prl/abstract/10.1103/PhysRevLett.130.133605

企鹅减少或影响南冰洋铁循环

来源：Oleg Belyaev Korolev

铁在高营养的南冰洋地区作用重大，因为铁可用性控制着浮游植物生长和大气碳汇。此前人们发现磷虾和须鲸在驱动南冰洋上层铁循环中发挥重要作用。但同样吃磷虾的海鸟如企鹅等的影响尚未得到研究。最近，一项发表于《自然·通讯》（Nature Communications）上的新研究显示，帽带企鹅（Chinstrap penguin）每年估计循环521吨铁，但它们在南极的数量锐减或影响了南冰洋的铁循环。

为了评估帽带企鹅在南极水体中输出的铁，研究人员收集了无人机拍摄的种群影像数据来计算鸟粪量。他们还对鸟粪做了化学分析，发现它们含有很高浓度的铁（约3毫克/克）。全球帽带企鹅种群在过去40年里减少一半，这给南冰洋带来了急剧的环境变化，研究人员估计如今它们每年仅生产约521吨铁，大约是1980年代的一半。这些发现表明，帽带企鹅及潜在来自其他企鹅物种的鸟粪，在南冰洋铁循环里起到此前未纳入考虑的重要作用。而帽带企鹅数量的减少可能会威胁海洋生态系统健康、浮游植物生长和碳储存。

https://www.nature.com/articles/s41467-023-37132-5

人的短期记忆并不可靠

不同的人在回忆同一件事情时，往往会有一些差异。近期，在一篇发表于PLOS ONE的研究中，阿姆斯特丹大学的科学家发现不仅是对于长期的记忆，人们在回忆一些刚发生的事情时也可能会出错，并将这种现象称为短期记忆错觉（short-term memory illusions）。

此前的研究曾发现当人们看到一个旋转或镜像的字母后，常会认为自己看到的字母处于正确的方向。在新研究中，科学家进行了4项实验，进一步调查了这种现象。在测试参与者能完成基本的视觉记忆任务后，科学家让他们看6~8个字母（其中2个为镜像），随后会再给参与者看一些字母，作为干扰项。在这之后，他们会让参与者回忆最开始看到的字母，并评估提供答案的准确度。研究显示，人们通常会在镜像的字母中犯错误，其中37%的人表示，他们会确信自己看到的是真实情况下的字母。此外，随着回忆时间延长或干扰增加，参与者的犯错率也会增加——但仅限于镜像字母的情况。这种偏差表明，错误是由参与者对字母表的知识以及他们的预期造成的，而随着时间延长，人们越会通过预期来填补记忆。这一现象也说明记忆并不可靠。

https://www.indy100.com/science-tech/human-memory-unreliable-seconds-scientists

M87黑洞照片新升级

来源：Medeiros et al. 2023

2017年4月，事件视界望远镜（EHT）将世界各地的望远镜组成网络，一同收集了M87*（M87中心黑洞）的数据。经过两年的数据处理，EHT于2019年发布了史上第一张黑洞的照片。近日，有研究团队使用相同的数据，利用机器学习方法PRIMO重新生成了更清晰的M87黑洞图像。这项工作发表在《天体物理学报通信》（Astrophysical Journal Letters）上。

PRIMO是一种基于字典学习的新算法，它能从大量的训练集中提取规则。在使用了3万多张吸积黑洞的高保真模拟图像作为训练集后，即使在数据覆盖范围较稀疏的情况下，PRIMO也能帮助研究人员恢复黑洞的高保真图像，首次达到EHT阵列的标称分辨率。新生成的图像中，橙色的吸积气体环的宽度缩小到原来的二分之一，由此暴露出更大、也更暗的中心区域。新图像与EHT数据和理论预期一致，这将对理论模型和引力测试等产生强大的约束。而使用机器学习来填充缺失数据的方法也很可能对干涉测量法产生重要影响，为从系外行星到医学等研究领域提供新的理解。

https://iopscience.iop.org/article/10.3847/2041-8213/acc32d

柏林动物园的一只大象学会了剥香蕉

来源：原论文

大象喜欢吃香蕉，但它们通常不像人类那样先剥香蕉皮。4月10日，一篇发表于《当代生物学》（Current Biology）的研究显示，在德国柏林动物园生活的一只名叫Pang Pha的亚洲象自己学会了剥香蕉皮。它会先把香蕉掰碎，然后抖出果肉，留下厚厚的果皮。据了解,大象剥香蕉似乎很罕见，柏林动物园的其他亚洲象也没有剥香蕉的行为。

研究人员了解到Pang Pha不同寻常的剥香蕉天赋后，给Pang Pha带来了黄香蕉和绿香蕉，但Pang Pha并不会给黄香蕉和绿香蕉剥皮，而是像其他大象一样整个吃下。但它会专门剩下带有棕色斑点的香蕉，当吃完其他香蕉后，再把棕色斑点的香蕉剥皮吃掉。研究人员发现，Pang Pha是在柏林动物园由人类饲养员亲手抚养长大的。虽然饲养员从未教过它剥香蕉，但却喂过它剥了皮的香蕉。基于此，研究人员认为Pang Pha是通过对人类的观察学会剥香蕉皮的。早期关于非洲象的研究表明，大象可以理解人类的指向手势，并将人们划分为不同种族，但复杂的人类行为，例如剥香蕉，似乎并不在它们的能力清单上。然而，这项新研究结果表明，大象总体上具有令人惊讶的认知能力和“动手”技能。

https://www.cell.com/current-biology/fulltext/S0960-9822(23)00266-X

满月当周的自杀率显著上升

几个世纪以来，有很多关于满月会导致人们发生神秘变化的传说。而最近，在发表于Discovery Mental Health上的一篇研究中，研究者发现在满月期间的自杀率更高。

研究团队通过美国印第安纳州马里恩县（Marion County）验尸官办公室2012年至2016年间的自杀事件数据，发现在满月当周自杀人数明显增加（p=0.037），55岁以上的人增幅更大(p = 0.019)。他们还研究了自杀发生的时间和月份，结果发现一天里的下午3点到4点（p=0.035)、一年中的9月份（p=0.09)是自杀的高峰期。通过对其中一些样本的血液检测，研究者发现：与其他时期相比，在上述自杀高峰期中，人体“生物钟”（circadian clock）相关的基因似乎可作为预测自杀事件的生物标志物（biomarker）。使用这些生物标志物，研究者还发现酗酒和抑郁症的人在这些时段内可能有更高的自杀风险。研究者推断，满月期间增加的环境光（ambient light）可能是导致自杀率上升的原因；下午3-4点的自杀高峰期可能与那时光照开始减少有关；9月自杀高峰期可能和那时正值一年里日光开始减少有关。该研究表明，环境光的变化（时间和强度）或可与精神药物和成瘾性治疗预防性干预相结合，成为减少自杀的一个可治疗目标。

https://link.springer.com/article/10.1007/s44192-023-00035-4

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