2022年全球十大科技新闻回顾

韦伯太空望远镜示意图。（Shutterstock）

在新的一年即将到来之际，让我们一起回顾，在过去的一年中，人类在探索宇宙奥秘的征途上取得了哪些进展。

1. Artemis 1绕月后成功返航 离重返月球又近了一步

猎户座飞船自拍照，右上方可以看到背景中的地球和月球。（NASA）

2022年11月16日，美国宇航局发射了迄今为止最强大的火箭，作为该机构让美国人重返月球计划的第一阶段。Artemis 1旨在对未来载人任务Artemis 2和Artemis 3的设备进行无人测试，后者将把宇航员再次带到月球表面。前者的任务是仔细检查猎户座太空舱的隔热罩如何承受重返大气层时产生的5,000华氏度的高温，并为NASA收集有关太空辐射可能对健康造成的影响的数据。

然而，在2022年的大部分时间里，这个耗资数十亿美元的项目看起来却黯淡无光。太空发射系统（SLS）火箭的试运行一再受到排气阀故障和氢气泄漏的困扰。技术问题和风暴挫败了几次发射尝试，并且在11月，当飓风妮可（Nicole）袭击佛罗里达时，SLS和猎户座（Orion）全都暴露在发射台上。不过，当猎户座开始其旅程时，一切都“非常顺利”，NASA官员说。在25.5天的时间里，太空舱离开地球轨道，释放携带科学实验的小卫星，发回令人惊叹的地球和月球图像，并多次飞越月球表面。

12月11日，猎户座号成功降落在墨西哥的下加利福尼亚州（Baja California）海岸。随着Artemis 1成功返航，NASA将目光投向了该在的下一阶段：载人登月任务。

2. 核聚变技术获得重大突破 有望推进清洁能源

两个氢同位素通过核聚变生成氦并释放能量的示意图。（Shutterstock）

长期以来，科学家们一直认为，核聚变可能会通过减少人类对化石燃料的依赖来减缓气候变化。这种为恒星核心提供动力的原子聚变过程似乎是在地球上产生零碳能源的绝佳方式。至少30年来，核研究人员一直无法启动产能高于耗能的核聚变反应。但在2022年12月5日，劳伦斯利弗莫尔国家实验室的一组科学家做到了这一点——正如核物理学家所说，“点火”成功了。

在实验中，该团队将192束激光束集中在一个金圆柱体上，金圆柱体内部是包裹在金刚石胶囊中的两种氢同位素。激光瞬间蒸发黄金并将钻石转化为等离子体。当这些珍贵的材料被炸成碎片时，引发了冲击波，用X射线冲击氢同位素，将它们融合在一起。在不久的将来，军方可能会从这一技术突破中获益最多——利用该实验的数据，专家们可以模拟核武器的爆炸，有效地估计弹头的威力有多大，而无需进行真实世界的爆炸试验。不过，至于清洁能源，专家表示，核聚变发电厂还需要几十年的时间，至少要到2060年代或2070年代才能实现。在大规模使用该技术之前，仍然必须解决几个后勤问题——例如运行这样一个设施所需的巨大空间和不切实际的电力消耗。但这一突破表明创新是可能的，由核聚变驱动的未来触手可及。

3. 韦伯太空望远镜拍到了宇宙最深处景象

韦伯太空望远镜示意图。（Shutterstock）

美国宇航局（NASA）的詹姆斯‧韦伯太空望远镜（JWST）是目前停在距地球大约100万英里处的巨型红外仪器，它在2022年的一半时间里准备拍摄第一张图像。7月，这些图像终于呈现在众人面前，揭示了前所未有的宇宙详细图景。NASA副局长托马斯‧祖布臣（Thomas Zurbuchen）说，一张遥远星系被前景中其它星系的引力所放大的图像代表了“有史以来最深空的宇宙图像”。JWST的其它令人惊叹的图像包括现在标志性的船底座星云和海王星环的照片。JWST目前正忙于完成一长串计划中的观测，探索从最古老的星系到遥远系外行星大气层的一切事物。

4. 物理学学家因量子纠缠研究获诺贝尔奖

两个粒子处于量子纠缠状态示意图。（Shutterstock）

“遥远距离上的幽灵般动作。”这就是阿尔伯特‧爱因斯坦所形容的量子纠缠，即两个量子粒子必须被视为一个实体，因为影响其中一个粒子会同时影响另一个粒子，即使它们相距遥远。

2022年10月，巴黎萨克雷大学的阿兰‧阿斯普特（Alain Aspect）、JF Clauser & Associates的约翰‧克劳瑟（John Clauser）和维也纳大学的安东‧蔡林格（Anton Zeilinger）这三位量子信息科学的先驱，因对量子信息科学的贡献而被授予诺贝尔物理学奖。

他们获得这项殊荣有很多理由，其中包括：因为他们展示了为令人兴奋的基础科学领域提供新见解的纯粹之美;因为他们为量子计算机的突破奠定了基础，以执行传统计算机无法进行的复杂计算，以及实现安全通信的量子加密技术;也因为他们激励了人们通过设计更多的实验来解决科学的重大问题之一——如何协调量子力学与爱因斯坦的广义相对论之间的分歧;最后，也因为他们证明了以好奇心驱动的基础科学研究的重要性，简单的好奇心可以带来改变生活和工作方式的实际应用。

5. NASA成功测试航天器撞击并改道小行星

双小行星重定向测试（DART）示意图。（NASA）

美国宇航局双小行星重定向测试（DART）调查小组2022年10月宣布，航天器对其目标小行星Dimorphos的动力学影响成功地改变了小行星的轨道。这标志着人类首次人为改变天体运动，首次全面展示小行星偏转技术的可行性。

在DART撞击之前，Dimorphos需要11小时55分钟才能绕其同伴Didymos（另一颗较大的小行星）运行一周。自从DART在9月26日与Dimorphos发生故意碰撞以来，天文学家一直在使用地球上的望远镜来测量那段时间发生了多少变化。现在，调查小组已经证实，该航天器的撞击使Dimorphos绕行Didymos的轨道的周期从11小时55分钟缩短为11小时23分钟。该测量具有大约正负2分钟的不确定度。

大约四年后，欧洲航天局的Hera项目还计划对Dimorphos和Didymos进行详细调查，特别关注DART碰撞留下的陨石坑和对Dimorphos质量的精确测量。

6. 汤加火山大喷发释放能量如数百颗原子弹

汤加火山大喷发。（Tonga Geological Services）

1月中旬，汤加的Hunga-Tonga-Hunga-Ha’apai火山爆发，引发了近50英尺的海啸，袭击了汤加王国，摧毁了一百多所房屋，造成3人死亡。这次爆发的威力是广岛原子弹的数百倍，产生的冲击波环绕地球数日。这一切始于2022年1月14日的隆隆声，但21世纪最强大的火山喷发，发生在一天后的1月15日。火山口位于海平面以下约500英尺处，当它爆发时，向天空喷出一股三英里宽的蒸汽和高达35英里的火山灰。美国宇航局的研究表明，该事件向空气中排放的水蒸气足以填满58,000个奥林匹克游泳池。这些水滴可能会在那里停留五到十年并影响气候。尽管过去的火山喷发对地球产生了暂时的降温效果，因为火山灰和尘埃将阳光反射回太空，但由于水蒸气的吸热特性，这次火山喷发可能反而会使地球温度升高。

7. 激光雷达找到亚马逊河失落的古城

利用光学雷达技术（LiDAR）从距离地面数百英尺的空中探测到的地表图像示意图。（Shutterstock）

关于亚马逊河流域失落古城的传说已经存在了几个世纪，激发了研究者不断的探索，其中包括大卫·格兰（David Grann）所写的《失落的Z城》（The Lost City of Z）一书，该书讲述了英国探险家珀西·福塞特（Percy Fawcett）在丛林中寻找大都市的征途。福塞特已逝，但2022年德国考古研究所的一位科学家及其同事在福塞特曾经失败过的地方取得了成功。他们将激光雷达（LIDAR）安装到直升机上，并从650英尺的高空扫描玻利维亚的亚马逊雨林。图像展示了Llanos de Mojos周围森林下的巨大城市定居点，其中包括巨大的平台和金字塔建筑。高架堤道将城市中心与带有运河和水库的郊区定居点连接起来。

这一发现发表在2022年5月的《自然》杂志（Nature）上，推翻了在欧洲人到来之前亚马逊地区主要是荒野且人烟稀少的说法。科学家推测，这些由卡萨拉贝（Casarabe）文化建造的定居点在公元1400年左右被遗弃，原因可能是干旱。研究人员说，这一发现强调了在开发之前研究和保护亚马逊部分地区的必要性。“我敢肯定，在未来10年或20年内，我们会看到很多这样的城市，有些甚至比我们在论文中展示的城市还要大。”该研究的合著者、德国考古研究所的海科·普吕默斯（Heiko Prümers）这样说。

8. 有史以来首次在人体血液和肺中发现微塑料

血液中的微塑料粒子示意图。（Shutterstock）

在珠穆朗玛峰的高处和海洋的最深处都发现了塑料碎片——现在，科学家第一次在人体的血液和肺部发现了塑料碎片。根据3月24日发表于《环境国际》（Environment International）期刊的研究，科学家在捐献的血液中发现了纳米塑料，其直径小于一微米，可能是被吸入或食用而进入人体的。他们还在手术患者的肺部发现了长达两毫米的塑料纤维。目前尚不清楚这些塑料碎片会不会危害人体健康——但“是的，我们应该担心”，生态毒理学家迪克·维萨克（Dick Vethaak）说，“塑料不应该进入你的血液。”

9. 导致恐龙灭绝的小行星撞击有更多新细节

小行星撞击地球示意图。（Shutterstock）

六千六百万年前，当一颗6.5英里宽的小行星撞击墨西哥尤卡坦半岛（Yucatán Peninsula）附近的海域时，生命的轨迹陡然间发生了巨变。世界末日般的打击导致了一场大规模灭绝，超过四分之三的物种灭绝，包括所有恐龙。它留下了一个被称为希克苏鲁伯（Chicxulub）的巨大海底陨石坑。

2022年2月，研究人员对一组在爆炸中死亡的鱼化石进行了研究，结论认为这颗小行星是在当年的春季撞击北半球的。3月，科学家们再次瞥见了这颗小行星的破坏：在撞击发生后的几分钟内，在极端温度下形成的岩石从陨石坑中心一千多英里处倾泻而下。8月，研究人员宣布：在西非海岸发现了另一个可能与希克苏鲁伯年龄大致相同的海底陨石坑的迹象——这可能是小行星的碎片破裂并分别撞击地球的证据。

10. 重症监护室的昏迷者不等于什么也不知道

处于昏迷状态的病人并不一定完全没有意识。（Shutterstock）

一些看似处于昏迷状态的人实际上可能有意识并可听到别人讲话。

这被称为“隐性意识”，在这种状态下，大脑可以对外界做出一些认知，但身体却没有反应。《科学美国人》（Scientific American）于2022年11月1日报道说，在对大脑进行监测时，多达15%到20%的看似处于昏迷状态的人会表现出这种隐性意识。这正在改变科学家对昏迷和其它无反应状态的理解。

研究显示，能在早期发现隐性意识的人更有可能完全恢复大脑功能。“这对这个领域来说意义重大”，一位神经科学家谈到针对这一现象的首次重大研究时说，“随着大脑的恢复，七分之一的人可能会有意识，非常清楚周围人在谈论他们时所说的话，而且这每天都发生在重症监护室里”。