自《海盗》号着陆器在火星上没找到生命以来已经15年了,不过某些研究人员一直没有失望。他们认为,有机物可以生活在《海盗》号没有探索过的地方。据我们自己行星的经验判断,完全可以肯定:这些有机物要依赖于光合作用——利用阳光能量把二氧化碳变成维持生命的有机物质。可是,它们要设法吸收阳光和气体使自身免受照射到该行星表面的强烈的紫外线的伤害。

地球上有一种奇怪形式的生命就属于这种情况。美国航空航天局阿姆斯研究中心生物学家林 · 罗斯柴尔德(Lynn Rothschild)已经发现繁衍于普通盐块内部的微生物。她纯属偶然地遇到这些小家伙。“我与一位地质学家正在Baja地区一些盐洼地周围散步,”她回忆道,“地质学家都有用锹破开东西的习惯”。当她的同伴破开大盐块时,他揭示了其中红色的和绿色的带状东西——某些细菌产生的有色物质。回到她的实验室,罗斯柴尔德便把一些盐粒样本放在显微镜下面,看到了生存在其中的有机物。进一步研究表明:它们正在吸收诸如氮和二氧化碳之类维持生命所必需的气体。

生物学家已经知道:某些细菌可以生活在像在Baja盐洼地所发现的那些含盐量极大的水池里。“这些细菌起初或许也是在水中,”阿姆斯研究中心微生物生态学家罗库 · 曼辛内利(Rocco Mancinelli)说。“但是,当海水蒸发时,它们便进入过后留下的盐粒中。”

这些吸收蒸气的物质(按罗斯柴尔德称呼)可能以某种形式在火星上幸存下来。许多研究人员目前认为:它们一度生活在该行星海洋之中,这或许是近在35亿年以前的事。如果生命是在海洋中演化的话,那么它就可能躲在当海洋消失时所形成的盐层中。罗斯柴尔德指出,盐滤掉大部分紫外线,留下足够可见光起光合作用。气体也能渗透到盐中,所以吸收蒸气的物质就有机会接触到火星大气中的二氧化碳、氮和水蒸气。“我不是说我肯定这些细菌就在那儿,”她承认说,“但是火星上有生命的想法是如此激动人心,我们应当千方百计查找它。”

[林志信译自Discover,1991年6月]

有机超导体开始展示前景

现在,研究人员普遍相信高温陶瓷是仅有的合适材料,但是东京大学的日本化学家制取一种化合物在常温下到临界11.4 K具有超导性,这种化合物是有机化合物。

这个新的化合物方程式是:x-(BEDT-TT)2Cu(NCS)2,称为有机自由基 - 阳离子盐,化合物分子包含—个有机正电荷自由基 - 阳离子,有一个未成对电子,这个阳离子与一个负离子相连,阳离子由平面环组成,碳原子之间单双键互变,这种固体中可以填充硫、硒或氧原子。

1981年,丹麦哥本哈根的H. C. Oersted研究所的Klaus Bechgaard和法国巴黎——苏得大学时Demic Terome第一次发现具有超导性的闫由基阳离子化合物,它是建立在TMTSF上,临界超导温度为1 K。两年后,苏联研究者用这种建立在硫基础上的化合物使临界超导温度提高1倍。

后来,这个领域突出的研究者一Jack Willians在依利诺斯的Argonne国家实验室,鼓励他的研究成员调查BEDT-TTF和金属硫氰(Cu、Ag、Au)。Wil-Hans和他的同事已经制取了一种超导化合物——(BEDT-TTF)2AuI2

这些研究者与北卡罗来纳大学的M-H Whangbo—起工作,证明这些物质的结构和电子性质使临界超导温度有可能提高到40 K。

幸运的是,一个叫Hatsumi Urayama日本研究生和工作在东京另一个科学家Cunizi · Suito在实验中,制取了一种含铜硫氰离子的化合物。Urayama和Saito最后得到这种物质临界超导温度为11.4 K,进一步研究这种化合物具有一些不寻常的物理和电子性质。看来像超导陶瓷化合物一样新的有机化合物不具有像经典的超导体那样的行为。

[高庆宇译自New Scientist,1990年第2期]

日本地学研究与开发基本计划

3月14日,日本科学技术委员会(CST,首相智囊机构和审议日本科技政策的最高机构)提出了一个课题:“地学研究与开发基本计划”,目的是为了增加对地球的科学认识,促进对环境问题的解决,使人类社会得以继续发展下去。

为了完成这一课题,CST于3月23日成立了地学专门小组。6月22日该小组向CST全体会议提交了一份报告,报告绪言部分的大意如下:

地学专门小组的报告:制订这份报告时,未来10年是被作为审议基础来考虑的。报告建议包括:1. 促进地学研究开发的基本哲学;2. 研究开发重点课题;3. 政府的作用和政府制定推动开发与研究的政策。由于地学尚无公认的定义,该报告范围限于:1. 传统地学;2. 处理全球环境问题的科学技术;3. 作为这些活动基础的观察技术和信息系统。

第一项建议涉及地学的许多分支学科,这些学科一直在孤立状态中发展,因而,CST建议政府把这些学科集中成一套综合性连贯体系,以便有效地把地球作为一个整体来开发研究。为此,政府应成立一个确保长期广泛地推动整个地学发展的机构。

第二项建议呼吁政府重视科学技术,确保人类与大自然之间保持和谐,使人与自然在平衡状态中互相依存,在保护和改善全球环境的同时,维持经济稳固增长。为此,日本应对地学采取社会与科学法。

第三项建议是,日本应把科研重心放在亚洲和西太平洋国家,理由是认为日本在地理位置上是这些国家的近邻,同时已有过去研究的成果:为此,日本政府应采取措施建立一个负责把科学技术用来解决全球环境问题的国际研究机构。

除上述建议外,就促进研究与开发而言,报告还提出了下述几项要求:1. 开发研究重点课题的方法;2. 培养和保护杰出人才;3. 确保研究与开发的基金来源促进国际活动;6. 加强研究与开发的基础结构;6. 促进信息的传播。

[根华译自Science & Technology in Japan,1990年第9卷第35期]

海洋之谜

近年来,从航天照片上查明在百慕大三角区有一个拗陷——几米深的海中漏斗。水文气象研究(其中包括苏联海洋科学考察船)证明,这里的天气经常发生不能预报的变化:突然出现的龙卷风和飓风,而在其周围天空晴朗。这些现象之间有否联系?他们与该区域突然消失的船只有关吗?

正如A. A. 特罗菲穆克等人所查明的那样,地壳中(包括在海底下)的气水化物层能在高压和低温下(-2° ~ -4°C)保存很长时间。当压力降低或者温度升高时,气水化物能从固态变到气态。在海底下2 ~ 3公里深处,从气水化物(或其它源中)中释放出来的气体处于20 ~ 30兆帕压力下。上升时,发生绝热膨胀。其温度下降(温降可达15°C),结果在地壳内很大深度上形成孤立的冰结岩层。

由于这一效应,被研究区水热表面层可能会冷却到4 ~ 6°C。在这种温度下,水有最大的密度,结果在海中形成拗陷。从航照上可以看到由于冰块融化在北海中形成的类似现象:冷却的结果水密度升高,因而被压缩,形成长时间保持的几米深的漏斗。之后,密细水体能不被破坏地下降到深处。由于水快速降温,形成空气局部吸入,引起龙卷风和飓风。苏联和美国气象学家用电子计算机的计算也表明,海表面降温几度时和水、陆温差形成时也有类似事件的孕育。

[崔桂芝译自Пpupoga,1991年,No3]

信息超载

“我们可以想象未来的计算机将作为一名图书馆员,它不仅掌握图书馆所有资料的贮存处,而且通过阅读后事事通晓。”这是电子计算机科学家莉萨 · 诺所说的。当诺在键盘上输入一个问题:“Who received an offer from Bethlehem Steel?(谁采纳了来自B. S的一个提议?)”在屏幕上,游标再投射到下一行的角上,片刻之后,计算机就开始工作。

诺正在用一个由她本人和保罗 · 雅各布合编的被称为SCISOR(概念资料的归纳、编制检索系统)的程序,进行通讯联系。这种使用人工智能的标准数据检索软件,不仅能找到你所需要的情报信息,而且在使你充分领悟的周时,得出结论并作出解释。诺认为“一个切实有用的信息检索系统必须领会操作者正在寻找什么。”

试验SCISOR时,诺和雅各布把计算机应用到一个联合成辛迪加金融新闻电信服务上,从大约500条新闻开始积累内容。当SCISOR程序在“阅读”这些新闻报道时,就按其理解进行新的分类,并将这些类别运用于它所熟悉的学科之中。其结果是:“Bothlehem Steel took over Rail Mill. (B. S. 接收Rail Mill)”这个有关诺的问题的答案在她面前的屏幕上迅速地,正确无疑地被显示出来。

据诺说,这个程序有一部具有10,000个金融词汇的词典,足以使它精确理解自然语言。例如,计算机认为一条考虑欠成熟的建议就像是一次毫无诚意的请客吃饭,如果通过变换或扩充词典,这程序就能很容易成为任何商业领域里的一名专家。

诺认为:随着光输入机的出现,它能提供大量的文献拷版进入计算机,那么所有的商业系统就将面临着信息超载的问题。SCISOR的重要性就是它能以归纳形式来存取信息。由此看来,它比一个图书馆所提供的服务更完善。

[朱嘉鸣译自Popular Science,1990年1月号]

如何控制全球变暖?

把一种可控制的办法用于大气粒子中,来改变低层云的化学性质,以此来抑制或消弱全球变暖,是定量可行的吗?云体覆盖面积(或云量)微小变化的结果,类似于随着大气中CO2浓度的增加大气对长波吸收增加的一样,可引起大气温度几摄氏度的变化,这个结果与目前计算的相一致。如今,人们认为气候变暖是由于大气中CO2含量成倍增加而引起的。云体覆盖面积(C),液态水滴的移动路径(L),以及云体液滴相当半径(r)的相对微小变化可以导致气候的变化。据预测,当云体覆盖面积(C)增加15 ~ 20%,液态水滴移动路径(L)增加20 ~ 35%以及云体液滴相当半径(r)减小15 ~ 20%,就可以抵消掉由于大气中CO2含量加倍而引起的气候变暖。

低层大气具有足够的天然的云凝结核(CCN)供给,作为云的凝结核,从某种意义上来说,高浓度的凝结核处处存在,当相对湿度H达到100%时,便促使云的形成。然而,进一步的解释为,极为有效的云的凝结核,可以增加液滴浓度N,相应液滴相当半径减小并伴随着云的反照率的增加。

从特征分析,陆地上云体液滴浓度值为每立方厘米几百个,然而在海面之上,云体液滴浓度是一个数目较小的定值,通常取为No=50 cm-3,这个定值为海上一个典型的液滴浓度。利用上面等式,如果海上低层层云的液滴浓度增加1倍为N=100 cm-3,那么,云体液滴相当半径就要约减小25%,这就足以抵消因大气CO2浓度的成倍增加而产生的变暖效应。

大气中,这些粒子的平均生命期约为一天。为了维持所规定液滴浓度的大小,需要以4 kgkm-2h-1的散布率散布云凝结核。如果m=10-13g(液滴半径为0.3 μm),那么,需要以0.4 kgkm-2h-1的散布率散布。

上面提到的散布率是适度的。并且洋面对极有效的吸湿凝结核的形成提供了一个有利场所,而且这些吸湿凝结核呈液滴状态。海水的主要组份为氯化钠,比起来源二甲硫来说,这种粒子作为云凝结核则更有效。这就是通常所说的洋面上云凝结核的主要源。

似乎有可能实施这样一个实验,即用一种可控制的办法把云凝结核洒入海洋上的层云中去,同时对云内微物理量的测定和对云顶辐射的观测。把这些观测值引入到建立的云模式中就有可能验证这种观点,也可以清楚地处理明显的云微物理过程。

[段旭译自Nature,1990年9月27日]

大有可为的聚合物蓄电池

加利福尼亚州的科学家已经研制出一种新型的可充式电池。与其他电池相比,它能提供更大的功率,储存更多的能量,保存更长的时间。该电池由一种新型的聚合物正极、凝胶层和锂负极组成。发明者说,这种电池是一种固态电池,其重量是有相同电能的其他电池的一半。

劳伦斯贝克莱实验室的科学家卢特加德 · 德 · 琼赫(Lutgard De Jonghe)和史蒂芬 · 菲斯柯(Steven Virco)说他们发明的电池的能量储存在聚合物的双硫键中。双硫键断开时,能量以电流的形式释放出来,聚合物变成一种盐——这就是所谓的解聚过程。反向通电时,双硫键形成,电池重新充电。

过去已经有采用聚合物的电池,但没有一种用到双硫键。菲斯柯说,早先的聚合物电池容量有限,而且不能再充电。他说:“聚合和解聚的原理是很独特的”。

由一定数量的分子所组成的聚合物单元有多种形式:以硫 - 碳键形成的简单长链到比较复杂的环状结构。含氟或氮的聚合物比其他聚合物解聚速度快,因而能提供更大的电功。该小组制成的原型电池中所使用的聚合物就有含氮、硫原子的环——嗪二唑。

德 · 琼赫说:“这种电池能用于各种场合,从为手表提供持续的小功率电能到为电动汽车提供大功率电能。”室温时,这种电池最适用于小功率机器如照相机、电视摄像机等。在这种情况下,它能比镍镉电池工作更长时间。一个用于手电筒的标准型号的聚合物——锂电池有约6瓦时能量,而同样大小的镍镉电池只有不足5瓦时的能量。

大功率供电时,聚合物电池加热到80 ~ 100°C效率最高。在此温度范围内,其功率与镍镉电池相当,但比不上一次性的碱性电池。

80°C时聚合物电池功率大、重量轻,适于作电动汽车的电源。电池要用于开动汽车,其比功率至少应达到100瓦/公斤,聚合物电池的比功率为160 ~ 180 W/kg,能达到这个要求,这么大的输出功率与人们认为最适用于电动汽车的电池——钠 - 硫电池的输出功率相当,而钠硫电池必须加热到350°C才能输出最大功率,这么高的温度需要一个较重的加热系统,这就不可避免地降低了电源的重量比功率。

德 · 琼赫说,应用现代技术生产聚合物电池并不困难,花费也并不多。他预计在2 ~ 4年的时间里将有商品化的聚合物电池出售。

[陈学兵译自New Scientist,1990年1月6日]

瑞典的垃圾再利用现状

帕 - 安 · 约翰逊每周到超级市场,带回来的东西中,总有相当部分是垃圾。像越来越多受到鼓励的瑞典人那样,他要在家里对垃圾进行挑选;把玻璃瓶、铝听、报纸、废电池以及其它危险物品一一分开堆放。再到超级市场去的路上,他把不回收的部分倒进地方政府安放在公共场所,有彩色号码的大塑料箱内。在超级市场,他把可回收的玻璃瓶和铝听投入自动分拣机,每个瓶子可得到50奥列。

在每个瑞典人每年产生的300公斤生活垃圾中,能再利用部分占15%,专家们认为,若对分拣工作稍加改进,再利用部分可提高到20 ~ 35%。报纸的回收率已达66%,超过这一数字的国家只有日本和荷兰。

国家环境保护局提出在1993年终止焚烧或丢弃未加分拣的垃圾。各地政府正在进行就地分拣垃圾的各种方法的实验。有些地方已提出了一些办法。

斯卡拉布政府首创了干湿垃圾分开收集的2只袋子系统。湿垃圾装在120立升的塑料桶内,市民务需将干湿垃圾分开。市政府还和一家私人公司联营,兴建了一所垃圾再生工厂和一家废气再生站。

苏德村提出了更为进步的解决办法,把垃圾分拣后装进3个袋子。制作肥料的有机材料要把可燃部分和非可燃部分分开。

结果是令人鼓舞的,94%有机垃圾和73%可燃垃圾分拣正确。但当垃圾内容较为罕见,正确率要下降到30%。目前,瑞典用于环境保护的费用为10亿美元,即国民总产值的1%。该费用与德国相等,但略低于荷兰。

垃圾再利用并不总是有利可图的。为了经营玻璃回收工厂,中央政府不得不提供相当数额的补贴。建立回收系统相对比较容易,而推销产品就较困难。

在马尔弗克特,每月1次,不论天晴下雨,动员市民将所有废纸送到公共回收点,其不远的路灯柱下,还设有废电池回收点,这是检查环境中重金属散布的措施之一。市政府还设立了有毒废品收集箱,要求市民将有毒或危险的垃圾投送集中,进行专门处理。

[任少华摘译自《斐济日报》1991年1月17日]

“利他疫苗”为预防疟疾带来希望

—种控制疟疾传播的疫苗可望在2年内投入试用。美国科学家发现了一种在蚊子身上阻断疟原虫的方法,尽管这种疫苗不能预防第一宿主——蚊子感染疟原虫,但可以防止其传播到第二宿主——人,因而可以阻止疟疾的流行。

美国国立卫生研究院,寄生虫病与病毒疾病实验室的戴维 · 卡斯罗及其同事采用疟原虫表面蛋白进行疫苗实验研究工作。这个称为Pfs25的蛋白由动合子所生产。研究人员知道Pfs25蛋白刺激蚊子的免疫系统产生针对蛋白的抗体。卡斯罗说:“在某种程度上,抗体破坏了动合子形成囊孢的能力,进而阻断了发育。当蚊虫下一次叮咬人时没有子孢子感染第二宿主——人。”

卡斯罗说:“这是一种‘利它疫苗’,它不保护个体,而是保护群体,当要在人体中进行试验时,有必要使人们理解它的性质,‘传播阻断疫苗’可能必须与抗传染的药物或疫苗一道使用。”

“传播阻断疫苗”一个重要的优势是能阻断新的疟原虫突变株的传播。疟原虫突变株可以使普通的疟原虫疫苗失效。而这种新疫苗可以延长那些保护性疫苗的有效期。

在一个模拟蚊虫叮咬人体的实验系统中,研究人员将采自免疫小鼠的血样放在人工膜的一侧,让蚊虫去吸食。尽管蚊虫吸血时稀释了血液,但血液中的抗体足以完全阻断疟原虫传播。

尽管在小鼠中已获得成功,但卡斯罗认为还不能说这种疫苗对人体亦有效。痘苗病毒正常情况下是无害的,但在具有免疫缺陷的病人中偶尔会引起疾病甚至死亡。卡斯罗等正在试验新的病毒载体,如腺病毒,可能更安全,卡斯罗说,将首先在美国进行安全试验,然后再推广到疟疾流行的国家。

[蔡树涛译自New Scientist,1991年6月8日]