“发现”号航天飞机去年9月发射前有三个简单的发射箱，其中包含有几十个小的棱柱形空室。在起飞时里面除了几滴清洁的液体外什么也没有。然而当飞船返回时，每个小室的液体中都浮着一个由纯蛋白质构成的完美的晶体，其大小不超过一颗盐粒。搞清每个微粒的分子结构或许是寻找新的抗病武器的关键。

生物学家们依靠这样的有机晶体来研究酶、激素和病毒的结构单元，但在地球上制造蛋白晶体总是困难的。在重力影响下，一个生长中的晶体从周围的液体中吸取粒子，产生微小的紊流波，这将把分子搞乱，即使它们在聚集过程中也是这样。进而，当晶体大到有足够的重量时，它会沉到容器的底上，并形成一个凹凸不平的平底团块。因此，早在1983年“哥伦比亚号”航天飞机飞行时，生物学家们就开始进行零重力下制造晶体的尝试。

“我们较早的试验都只是试图改善硬件”，查尔斯 · 伯格说，他是伯明翰亚拉巴马大学的生物化学家、国家航空和宇航局的晶体项目主任。A在这次飞行中我们把一切都付诸实施。我们有自动系统同时进行多项实验并精确控制实验细节，诸如蛋白质和液体怎样混合起来以及保持这种状态的温度。”

伴随着新的技术涌现了新的研究人员。一些大学的研究小组和6个医药公司——包括像Upjohn，Schering-Plough和Burroughs Wellcome这样的大公司，联合把60项实验送上了“发现”号，用于培养晶体的蛋白质包括干扰素。它被认为是抗癌物质；高血压蛋白原酶，一种影响血压的酶；以及HIV反转录酶，一种在艾滋病毒中发现的酶。

伯格说，“等晶体回到了地球上，生物学家们把它们放到x射线下，并研究x射线怎样散射到一张底片上，以此分析它们的结构。你可以根据散射的图像了解分子是如何构成的。这要用一个接近理想的晶体——其中所有分子都朝同一方向排列——来产生一个清晰得足以供研究用的图像。”

对于干扰素这样的蛋白质来说，这些信息可被用于设计和制造这些天然物质的合成品。对于HIV反转录酶（艾滋病毒的复制需要它），生物学家们希望设计出一种专一的酶抑制素，来使这种蛋白质凝固并阻断这种病毒的自然的生命循环，类似的技术亦可用于抑制高血压蛋白原酶的作用，这种酶已被列为高血压的病因。

[阎力译自Discover，1989年4月号]

美国喷气推进实验室的新使命

“旅行者2号”宇宙飞船本周疾驰过银河系而进入太空的极远边缘，它标志着第一阶段太阳系勘探的结束。同时也展示了喷气推进实验室（JPL）的新纪元，为NASA安排远航使命及其它众多的无人空间勘探提供了可能。

从1930年开始JPL是邻近的加州理工大学的一个航空实验室，以后又成为军方的研究设施，最后移交给1958部创建的NASA。其任务是领导太阳系的无人勘探。除了两个航天器外，早期使命还包括勘探内行星的水手号系列及至火星的海盗号（Viking journey）计划。当科学家仍继续收获这些使命的果实时，最后一架航天器于1977年发射意味着JPL又需寻求新的资助。自1983年后，机构得到的支助稳步地增长，使年预算略微超过10亿美元，人员增加到5200人，其中半数以上是工程师和科学家。

实验室本世纪及以后的策略集中于三大领域：太阳系的进一步研究；地球本身的勘探及其他行星系的研究。

第一范畴包括将一些以前计划过的使命付诸实施。其中考察木星的伽利略使命，安排于10月份发射，及定于1992年发射的火星探测器。这两项计划实验室曾希望于1980年初予以完成。其他的计划还包括飞往土星的卡西尼使命，它将是第一个采用八十年代技术的JPL飞船。同时还规划建造在行星上着陆的自动车及将地表层样品送回地球的人造卫星。实验室首席科学家莫斯泰法恰亨说“我们正进入科学的一个新领域，太阳系机器人勘探。”

在JPL · 绝大部分历史中，地球是被忽略的。10年前，实验室组建地球和空间科学部，直到最近，JPL科学家才开始在地球观察系统（EOS）上工作，一个至少包含两个空间站的庞大设施，其中之一将于199 S年发射。JPL科学家将要设计和开发11种仪器，几乎为总荷载的1/3，将要发射到两个EOS平台上。

[金传祺译自Nature，1939年9月5日]

臭氧与温室效应

两个有关地球大气难题——臭氧的耗尽和温室效应，从多种方面相互联系着。在平流层中产生的破坏臭氧或干扰臭氧光化学反应的物质，大大加强了温室效应。相反，温室效应，尤其是CO₂的作用，使平流层的温度降低，减小了在平流层的中、高层臭氧消耗速度。

导致温室效应产生的最显著的一个因素——大气中的CO₂，其来源就是消耗量还在不断上升的化石燃料，但并非所有产生的CO₂都滞留在大气中。在大气与海洋之中，有几乎相等的CO₂含量，这是由CO₂分压在大气和表层水面的平衡控制的，而在海水中CO₂的分压是由其中CO₂的总量（CO₂，HCO₃^- CO₃^-）决定。由于气体溶解性随温度下降而增强，所以大气中CO₂含量在热带海洋地区高，在高纬地区低。

同时，我们也必须考虑这一过程中的生物因素。浮游植物吸收CO₂，降低了CO₂在表层水面的分压，进而引起海水从大气中再吸收CO₂或者是减少海水向大气中散出CO₂的量。加之死亡的有机体或生物所产生的碳酸盐贝壳又将CO₂固定，并沉入深海。

最近的研究表明：增强的B紫外光（UVB）的辐射（这是臭氧量减少的结果）会妨碍水层表面的浮游植物的光合作用过程。由此使大气中CO₂分压增大，从而使温室效应增强。

由于我们对B－紫外光给予浮游植物光合作用的影响还不甚了解，这一方面还有待深入的研究。比如，浮游植物可能通过色素变化加以调节，因而不同的浮游植物对B－紫外光会有不同的反应。

关于臭氧及CO₂的量变对温室效应的影响的定量分析很难进行，其根本原因就在于海洋表面的地理方面的情况变化万千，有关的海洋同大气的CO₂交换过程也千差万别，高纬地区海水吸收CO₂和低纬地区海水释放CO₂的情况，又可能程度不同地受臭氧层变化的影响。

有资料表明，南极地区的海洋由于有上下层海水垂直混合，浮游植物所需的营养物（NO₃^-、PO₄^3-）十分丰富，并且有理由假设B－紫外光的作用在这个地区已明显地增强了，这就使得南半球的海水吸收CO₂的量显著减少。

浮游植物的光合作用及其生长的变化也会通过某些化合物释放的减少而影响到大气。尤其是甲基硫化物，因为它能产生硫酸盐冷凝核从而影响云的形成，由此引起的地球反照率的减小，将会更大程度地使大气温度上升。

为探求臭氧耗尽对于CO₂含量变化及温室效应的影响，需要在三方面作更进一步的研究：其一，海洋上层增强的紫外光作用对于浮游植物光合作用的制约；其二，由此引起的海洋、大气CO₂分压平衡的变化；其三，这些变化随地理状况变化而产生的不同。这些都需要生物学家、海洋学家、大气物理和化学研究者密切协作，才能取得圆满结论。

[郭申元译自Mature，1989年5月4日]

美国博士学位的授予现状分析

据美国国家科学研究工作理事会和国家科学基金会每年对博士学位授予工作的调查，1988年美国大学共授予了33，456名博士学位，其中理、工科博士有20，250名。1988年美国公民获得博士学位的数字虽然有所增长，共获得博士学位12，860名，但仍然没有达到1971年的15000名，博士学位的主要获得者仍然是外国公民。

在理、工科领域美国公民获得博士学位的总数是9，189名，超过了1987年的8，632名。其中工科博士学位的授予数目增长得最快，1988年共授予了4190名比1987年上升了13%，达到了空前未有的纪录。在工科领域中尤以电气和化学等学科增长得更快（各自分别增长为28%和18%）。

虽然美国公民1988年获得博士学位的上升百分率（14%）超过了外国公民的上升幅度（11%），但外国公民在整个工科博士学位的获得者中仍占54%。

在博士学位授予的工作中有些数字变化相对地比较小，譬如妇女获博士学位的人数1988年比1987年仅增长了4.9%，在自然科学领域博士学位的授予数超过了1987年的水平，增长了3%，创造了16.067的新纪录。而生物学、生态环境学和计算机科学。特别是后两个领域的博士学位的授予百分率都有很大的增长，生态环境学增长率是16%。计算机科学增长率是14^o1988年外国公民由于获得了26%的自然科学方面博士学位，使他们获得博士学位的百分率比美国公民有很大的增长（两者增长率分别是9%和1%），1988年是美国公民近五年来在自然科学领域获得博士学位人数增长的第一年，增长的原因完全是由于妇女在这些领域获得博士学位人数增长的结果。

1988年在自然科学理、工科领域美国公民获得博士学位的总数是9，189名。比以前有所增长，美国已经注意到1938年在美国人口中30岁左右的人数正处于人口统计中的高峰值，而这个年龄层次的人在2004年将处于美国人口中最低点的时候，美国还仍然需要各类理、工科博士大约18，000人。

[梁宪实摘译自Manpower Comments，1989年6月号]

粒子能核电池

保罗、布朗最近发明粒子能核电池，已获专利。这是一个不多见的独特发明。

他发明的这种核电池利用的是粒子层放射性同位素。一克放射性同位素钚 - 238包含780 kw/h的能量，几乎是30磅汽车蓄电池充满电的1,600倍还多。用钚 - 238做成的电池能工作90年或更久。这种能量容器已用于人造卫星、空间探查、漫游太空的阿波罗宇宙飞船等。应特别注意的是布朗所发明的核电池是一个反方向转的小型粒子加速器。

这是一个极其精巧的设计。无论常规核电池怎样工作都无法与其相比。放射性同位素核通常散发放射物形成α粒子（四组正电荷质子和中子）和β粒子（负电荷电子）。当粒子射出碰撞其它粒子和原子核时就产生热。

大多数核电池利用的是热电偶材料的热 - 温度不同产生电流。这种“热电发电机”性能可靠并能用于相当的照明，但它们的效率不高。设计最好的温差热电用于操纵也只能将5%有效热转换成电。它们通常输出低于100 W的电，仅够照明使用。

布朗先生共振核电池利用的是粒子本身而不是热散发，因此较理想。粒子加速器利用电子引起磁场朝其它粒子很快反冲。布朗的核电池就反冲型。

同位素开始就发射α粒子或β粒子。运动的正粒子行动像电流；这样，像所有电流，有一磁场围绕它们。当冲撞慢粒子衰减，其磁场就瓦解。当所有磁场崩溃时能朝同一方向，它们就能转变成电。诀窍是磁场的编组。通常磁场朝所有覆盖面并抵销相互间的不足。

如每一重量的放射性同位素同最好的热电电池一样工作使用，共振粒子电池将白费100，000倍的能量，粒子能核电池将给空间和军事科学带来新的飞跃。但布朗和他的同事希望它有一个更广泛的市场。他们认为这种粒子核电池可按比例递增用于小车、卡车、船和潜艇上。美国长途电话公司对这一种核电池很欣赏并希望把它作为电池的能量补充后盾。

[周启贵译自The Economist，1988年7月9日]

新的催化剂——合成沸石

瑞士化学家们即将在首次研制催化剂方面取得重要进展，这项研究主要集中在改变一类叫做沸石的晶质物质上。这些物质的分子结构呈蜂窝状，透水性良好。最近，化学家们开始把沸石当作催化剂，因为沸石很容易吸收和粘合小分子，它的孔隙度具有吸附剂和催化剂性能。

现在，苏黎士瑞士联邦理工学院的两位化学家，G · 布伦纳和沃尔特 · 迈耶发现一种与沸石分子结构直接相关的简单孔隙度。这一发现将使化学家们能控制沸石分子结构的吸收性和催化性，还能增大沸石的孔隙，这些孔隙可以用来分解重油碳氢化合物的较大分子，还可把大量的油转变成用作石油的高质量碳氢化合物。在医药上，这种沸石还可以用来分解重要的大分子，例如糖和类固醇。

沸石属于铝硅酸盐，硅阳离子和铝阳离子的周围有四个氧阴离子，使带负电荷的蜂窝状分子加大，过量的电荷是沸石具有吸收能力和催化能力的关键。

为了保持沸石晶格的中电性，沸石中应含有大量游离阳离子，这些阳离子由铝硅酸盐的硬质材料固定到岩石的中心，它们很容易被比较适合岩心的其它阳离子所代替。某些沸石所含的钠阳离子将转换成“硬”水中的钙离子，它们也可以软化成水。

化学家们发现，它们在沸石的蜂窝结构中能产生大电场的固定晶格，还可以改变带高电荷的移动金属离子。因此，这样带高电荷的晶格就能催化分子变化，给某些分子提供一种舒适的环境，然后再把它们分开。例如，沸石ZSM-5可以把甲醇变成可以用作燃料的碳氢化合物。

直到现在，化学家们还不能用糖，缩氨酸和类固醇之类的氢碳化合物进行催化反应，因为沸石的分子孔隙现在，瑞士化学家们声称，他们已经研究出一种使沸石孔隙变大的方法。

蜂窝状结构的基本建筑材料是一种拥有四个氧阴离子的四面体构造，氧阴离子周围围绕着硅阳离子和铝阳离子。布伦纳和迈耶把这些阳离子叫做四面体或T－原子。

瑞士化学家们表示了每立方毫微米下T－原子的数量（1毫微米为1毫米的100万分之一），就数量而论，它们叫做最小结构密度或FD。化学家们首先证明：结构密度越小，沸石的孔隙越大。

如果形成孔隙的环含4个T－原子，那么孔隙就只能是一维空间。计算结果表明，知｝果孔隙是二维或三维空间，那么沸石就破会裂。

这种结构干能作为一种催化剂来使用，因为它表明，分子只能在沸石的孔隙两端起到催化晶格的作用。这就导致沸石内部分子的交通堵塞，使沸石降低催化能力，因此结构环需要变小。

迈耶认为，较小的环会产生多维孔隙，使孔隙变得较大，大量分子将会进入孔隙中，使留在结构中的催化晶格变化得非常快。

弗吉尼亚州立大学化学家马克 · 戴维斯说，虽然化学家们知道怎样使沸石的孔隙变大，但是孔隙本身却不易变大，因为沸石中的三个T－原子内部含有毒性很大的氧化铍。

除了有助于从一桶油中提取更多的能量外，还能分离出重要的生命分子，这些假想的沸石可能还有其它用途。

［魏健伟译自New Scientist，1989年4月15日］