从地下或海底开采出的石油通常形成于千万年乃至上亿年以前。最近,一支由美国及加拿大地质学家组成的考察队发现了距今仅4240年的石油,这是已知的最年轻的石油沉积物。

这支来自于多伦多大学及俄勒冈州立大学的考察队在加利福尼亚湾的瓜亚马斯(Guaymas)盆地发现了这种石油,它是从生成新地壳的“海洋扩张中心”的沉积物中渗出来的。

这种石油的实际年龄有可能比其放射性碳年龄更小。因为它们的年龄是指形成石油的微生物残余物的年龄。这种石油生成年代有可能比其放射性碳的年龄更晚的原因是,被研究的沉积物中可能混有年代较早的物质。地质学家们称,这种石油的年龄有可能在500~3000年。

在高温、高压的共同作用下,沉积物中的有机物被分解,并开始形成石油。如果温度介于50°C~175°C之间,则有机物经过几百万年或更久之后变成石油,储存在不渗水的岩层里。

另一方面,扩张中心的水在被称为“黑色吸烟者”(“black smokers”)的通道内循环。由于水温高达300~350℃之间,有机混合物比通常情况分解或“破裂”得快。

俄勒冈州立大学的伯纳 · 塞门特(Bernd Simoneit)认为,这一有机物转化成石油的过程“具有我们所知的最高的效率”,转化过程只发生在海底10~30米之间,比深海盆地浅得多。

只有被沉积物覆盖,扩张中心才能产生石油,而多数扩张中心都不存在这一条件。多伦多大学的詹 · 彼得(Jan Peter)认为,瓜亚马斯盆地的扩张中心上至少覆盖着半公里厚的沉积物,这是很特殊的。沉积物中的物质来自附近的大陆和富饶的海水中。

塞门特指出,尽管瓜亚马斯盆地是研究石油生成的好地方,却没有经济价值,因为这儿不具备储油条件。

[杨思桥、廖佳敏译自New Scientist,1991年4月6日]

脉冲星“吃掉”另一星球的卫星

最近发现的那个绕脉冲星旋转的行星可能是一个合并物,据剑桥的天文学家说,当该行星及它的卫星与脉冲星碰撞后卫星在碰撞中毁灭了,合并成现在的行星。

乔治 · 邦克的天文学家在今年早些时候发现了那个带一个行星的脉冲星。据报道,行星绕脉冲星旋转其方向和运行轨道与地球绕太阳旋转情况相同。

天文学家们一直感到很纳闷,因为根据标准理论,脉冲星或中子星应是超新星的残余物,并且按理超新星爆炸后应已将其周围的所有行星都摧毁了。

剑桥大学天文学院的菲利浦 · 波斯阿德罗斯基和马丁 · 李与来自马里兰州巴尔的摩空间观察科学院的杰姆 · 伯瑞勒一起提出这样一种说法:即最初的固态脉冲星是从其他星球获得这个行星的。假如一个中子星恰好经过一个类似太阳的星球附近,当其间距小于100万公里时中子星的引力使得另一星球表面蒸发,蒸发气云在中子星周围形成一个巨大而稀薄的大气层,这个大气层不断地被吹入空间,大约经过10万年以后就形成了一个脉冲星和一个或多个行星组成的星系。

“与太阳产生这样的碰撞的机会是千万分之一”,波斯阿德罗斯基说,如果银河系的大部分星球都有卫星则碰撞将产生大约100个带卫星的脉冲星。

但是对那些稠密的球状星团来说,碰撞的比例要高得多。波斯阿德罗斯基说,曾显示过一个球状星团:天空中有一块满是星际尘埃的厚厚云团,其中极可能就隐藏着星团。剑桥的天文学家们计划用一种能透过尘埃进行观察的红外望远镜来查寻球状星团。

另一种可能性是脉冲星并非产生于超新星的爆炸,剑桥研究小组的另一种看法是:原星系由两个白矮星组成,两星互相旋绕,其中质量较大的那个白矮星引力大,慢慢地将其同伴星瓦解使之成为稠密的盘状云,而云中的一些气状物又回落到大白矮星上使之变异成为中子星,残余的盘状云浓缩聚成行星。

安大略特伦大学的比特 · 达申提出脉冲星由单个白矮星变异而成的说法,他认为白矮星产生于类似太阳的星球和它的卫星系,星系中的那些经得住太阳慢慢演变的行星就成了白矮星,就这类星来说白矮星的重量要超过其自然重量的限制,但其高温状态却相当稳定。当其冷却后就自然地变异成为一个带有卫星的脉冲星。

[范黎明译自New Scientist,1991年9月7日]

逻辑上的原子

气态绝原子可能看上去不像是看得的物质——可构成像一台计算机一样精确和立体的物质。然而把它装入玻璃器内,并用激光代替穿过普通计算机的电子,你就可以得到一个未来光学计算机里的元件。在美国物理学会春季会议上,南加尼福利亚大学的Randy Knize描述了他怎样建造一种叫“NOR”门电路的元件——一个从气态原子获得的计算机基本元件。

这个NOR门电路仅当其于两个可能的输入信号中既不接收一个,也不接收另一个时才发射一个输出信号,在逻辑门电路中它享有特殊地位。Knize说,如果你能用已知的技术建造一个NOR门电路,你也就能造出别种门电路,并能造出一台计算机。

在光学计算机设计上竞争的其他研究者大多计划从更普通的固态物质如硅来建造他们的逻辑门电路。但装有少量铯蒸气的玻璃立方体可以同时进行数百万次的运算,远远超过等容量硅所能容纳的运算。这是因为许多不同的光束可以同时穿过铯蒸气,产生无数条不同的电路。这一特征可能是给并联计算机设计者的一个恩惠。与把数千个微小的电路蚀刻到一个集成电路块上这一复杂而昂贵的过程相比,建造一个铯电路就像微风一样轻松,连大学生也能办到。

这一蒸气NOR门电路随着原子在输出和吸收循环极化激光主光束之间转换而开关。只要另外两个输入光束都不落到铯上,该门电路就保持“接通”,并发射出主光束。接通另外两个输入光束中的任一个后,因蒸气吸收力增强,门电路被关闭。

铯原子对循环极化光束的反应方法的一个产物就是:多吸收的光束与少输出的光束相等,门电路就建立在这一佯谬之上。当向一个方向极化的单个光束落到原子上时,原子吸收一定量的光束,但让其余的通过。添加一或两个附加光束,不过包括一些向相反方向极化的光束,原子的一部分跳进一个状态,在该状态中原子能吸收原来光束的剩余部分,门电路从“接通”转换到“关闭”。

Knize的电路可能是虚无缥缈的,但他认为铯蒸气计算机的前景并非不可捉摸。虽然离真实的计算机还有较长一段距离,但至少其基本思想是对的。

(李新力译自Science,1991年5月3日)

日发现超塑性金属间化合物

日本科学技术厅金属材料研究所对于TiAl金属间化合物的研究获得进展,最近发现含钛稍过剩的“Ti49.5 mol%Al金属化合物”在高温下显示出超塑性。

该组分的金属间化合物在通常情况下为层状组织几乎不能拉伸,但在1300~1400 K的温度下进行锻造,改变了TiAl和Ti3Al的微细混合粒子的组成后,高温时延伸率可170%以上。关于延伸率骤然增大的机理,通常认为是由于温度的升高使晶格由通常的双晶变形转换为滑移变形,从而导致了结晶组成的细微化。

Ti与Al的原子比约为1的金属间化合物在1000 K的温度下强度为400 MPa以上,比重小于3.8。且在高温下具有耐氧化的优点,但在此之前的钛铝合金由于脆性大,难于进行塑性加工,所以实用上存在着障碍

这次发现的超塑性,与材料的结晶晶粒无关,因此可以利用锻造由溶解材料直接加工为超塑性合金。该研究所今后计划将其主要应用于薄板类材料的成形技术中。

[项俊杰译自《日本の科学と技术》1991年第2期]

光敏半导体开关

美Sandia国家实验室的科学家宣称,他们已发明了一种光敏半导体开关(PCSS)。这种开关利用发自一激光二极管的光,能极快地开关高压大电流。

光敏半导体开关是由松散的半绝缘半导体材料制成的,装有一直径约为2.54 cm的无掺杂的砷化镓小圆片,不受光照时,材料是绝缘的,但当激光二极管发出的光照射到这种材料上时,砷化镓便转变为导电体。

最新实验表明,这种光敏半导体开关利用850 W的激光二极管发出的光,能开关8.5 MW的高压大电流,而原先的光敏开关在同样的激光二极管作用下,只能开关0.25 MW。这种开关断开时能隔离55 k V的电压,接通时能将470安倍的电流输送到38欧姆的负载上。尽管触发开关的光脉冲上升时间为21毫微秒,而脉冲电流上升到峰值只有3.5毫微秒,有时甚至短达0.5毫微秒。这一研究成果为使开关技术能在小于毫微秒的上升时间中产生高重复频率的高压脉冲奠定了基础。

这种光敏半导体开关有许多用途,其一,可以作为一种小型的快速上升时间的重复开关,这是使超宽频带脉冲雷达成为可能的必要部件(这种新的雷达技术正在研究中)。其它还有一些用途,如:(1)作为引爆装置的光触发点火器;(2)用于为大功率加速器提供能量的脉冲电力系统;(3)在电磁脉冲试验中,作为快速上升时间开关。

[唐复勇译自Tech Notes,1991年第4期]

记忆与化学变化

美国生物学家们说他们能够观察到神经细胞的“学习”和“记忆”过程,实验报告表明记忆是神经内部化学变化的结果,而不是神经间突触的作用。

达尼埃尔 · 科兰和他的加州大学同事班克莱提取了两种神经细胞,这些细胞在受到多次反复刺激后能对刺激的增减作出反应。科兰说作为应变反应而在神经细胞内部产生的化学变化可能就是记忆的基础。

科兰和他的同事们对老鼠身上的两种细胞进行追踪,了解这些细胞在神经信息传输中接收和传送的化学信号,例如:去甲肾上线素、5-羟色胺、乙酰胆碱。

研究人员发现,当受到乙酰胆碱反复刺激时,被称为PC12的细胞分泌的肾上线素越来越少,而另一种叫做HT4的细胞则呈现与PC12相反的状态,当研究人员用5-羟色胺接触这些细胞时,则细胞对重复的刺激反应更加强烈。

科兰认为,这个过程可能与记忆有关,因为细胞产生的各种高水平的化学物质在动物身上都是与记忆有关的,包括5-烃色胺种叫做环状AMP的神经分子和被称为NMDA的受体。

[范蓓蓓译自New Scientist,1991年9月7日]

高血压研究新发现

多少年来,医生们不断地告诫人们:过多地摄入食盐会导致高血压病。但是,现在医生们发现:高血压很可能是由于吸收的钙过少引起的,而不是由于过多的食盐。

美国俄勒冈大学的大卫 · 马克仁医生最近检测了高血压与食盐之间的关系,被检测的人患有不同程度的高血压病,《纽约时报》报导了他的检测结果,马克仁医生给每一位病人吃大量的钙,其量远高于病人们从他们日常食物中所能获得的数量,病人们的血压很快就降到了正常水平。但当给病人们所吃的额外的钙停止之后,他们的血压又重新上升了。

哈佛大学的研究人员也进行了类似的研究,有60000名护士参加了该项工作。他们发现,那些在食物中缺少钙或镁的人,发生高血压病的可能性大于23%。

另一项对儿童进行的研究显示,摄入足够多钙的儿童,血压都相对比较低。这个结果是在全美心脏学会最近的会议上宣布的。

美国食品和药物管理局指出,人体每天需要800~1000毫克的钙。牛奶,干酪,蛋黄是含钙最丰富的食品,绿色蔬菜中,例如胡萝卜,也含有丰富的钙。但是,没有多少人能够从这些食品中获得足够的钙。实际上,人们每天吃一定数量的牛奶,干酪和蛋黄,所获得的钙还不到300毫克。

当然,并不是所有的医生都已同意:增加钙的摄入量就可以防止高血压病的发生。很多医生至今仍认为高血压与食盐有一定的关系。但是已没有多少医生认为食盐是造成高血压的唯一因素了。1989年,伦敦的研究人员对世界上52个地区的10000多人进行调查,为的是找出食盐与高血压之间的关系,但是他们一个例子也没有找到。加拿大的蒙垂奥大学的包维 · 哈梅特医生正在对200名加拿大人进行同样的研究。他发现,只要一个人每天摄入足够的钙,而且不饮过量的酒精,食盐与高血压之间就没有任何关系。

[李桂译自Science Report,1992年1月22日]

对盐感兴趣的植物

几千年前,贯穿底格里斯河和幼发拉底河流域的优良灌溉田由于水分不断蒸发,遗留下微细的盐分,经过若干年后就变成具有斑状条纹的白色盐末硬壳地,致使美索不达米亚(现今的伊拉克)的文明遭受巨大的摧残。而今,同样的因素正危害着咸海及阿斯旺水坝周围的肥沃水田。根据美国农业部报道,全球范围内有5000万英亩的土地因盐分而出现减产。

幸运的是有些天然植物耐盐。如果考虑到淡水的奇缺现状就不会感到惊奇:全球97%的水分是咸水,而剩余的大部分被困于极地冰帽或构成云。目前,选择育种和遗传工程正设法增加像农作物、牧草和燃料等能在经盐污染过的土壤中生存的盐生植物的自然产物。比如,美国农业部的土壤科学家查尔斯 · W · 罗宾斯已发现一种源于非洲的苏丹草和高粱的独特杂交种Sordan,它竟然能对遍布全球的某些富钠土壤起补偿作用。它的根部分泌一种酸,可溶解土壤中的盐分,使水分反复渗透于成砖块状的地层中,为植物所吸收利用。俄勒冈州的一些大牧场主已经利用杂交种对边沿地区的土壤进行补救。罗宾斯说:“3年之内,他们将能种植苜蓿。”

亚力桑那大学环境研究实验室的乔恩 · R · 韦克斯有一个更为大胆的计划。这位生物学家最近开始用盐水进行灌溉。他的一年生作物是遍布全球干旱地区的一种耐寒肉质盐生植物——盐角草属的杂交种,10多年来韦克斯用一英尺高的植物进行试验,发现这个杂交种的种子重量占较高的比例,可以作为一种有益的油料资源,他甚至还认为,这种植物能像麦杆强化土墙一样加固由泥或水泥制成的砖块。

位于加州里弗赛德的美国盐浓度实验室的负责人米希尔 · 谢农正在培育一个特别使人感兴趣的种类——西红柿。他说:由于野生西红柿品种通常是盐生植物,已培育出的商业品种是甜土植物,易受盐分的损害。最初从他试验田里获得的盐生性西红柿因太小、太涩并呈橙黄色无法食用,其他的同事认为它们不受欢迎。现在,谢农的西红柿已与商业品种进行杂交,致使新品种中这个不被人所需的样品意外地找到试制正餐色拉的途径。谢农估计一个具有高强度耐盐的杂交种可在5年之内成为商品化加以利用。

[朱嘉鸣译自Popular Science,1991年4月号]

蝴蝶味觉试验

生物学教科书说美味可口的美洲黑红色蝴蝶模仿不好吃的王斑蝴蝶是为了防止被鸟类所捕食。而现代—项味觉品尝试验表明:一个多世纪古老的信念是错误的。

亨利 · 瓦尔特 · 贝茨(Henry Walter Bates)这位科学家在1862年提出一种理论学说为什么两种毫无联系的蝴蝶会有相似的翅膀标记。他当时推测:美味可口的蝴蝶是为了避免鸟类的捕食才模仿那些不好吃的蝴蝶的。

贝茨所举的典型实例是一种容易迷惑人的(美洲产)黑红色蝴蝶,其独特的黑色和桔红色翅膀看起来正像那些不好吃的王斑蝴蝶和皇后蝴蝶的翅膀。虽然黑红色蝴蝶在全世界出版发行的生物学教科书中都作为典型范例。但贝茨从未研究过这独特的品种,直到今年才有人检验这黑红色蝴蝶的理论。美国佛罗里达大学有两位动物学家大卫瑞特兰(David B. Ritland)和林肯P · 勃劳尔(Lincoln P. Brower)做了一项实验。他们将上述三种蝴蝶翅膀扯下,接着将蝴蝶的全身和腹部去喂食给一种红翅黑鸟吃。

动物学家们发现黑鸟完全不喜欢吃这些美洲黑红色蝴蝶。事实上它们啄蝴蝶的头,喝了许多水,在吃了一点美洲蝶的身体之后就表现出不安。在进一步广泛的试验中这些黑鸟只是拒绝吃食像王斑蝴蝶那样的美洲蝶,而且这些黑鸟对美洲蝶不如对王后蝴蝶那样吃起来有胃口。

瑞特兰和勃劳尔说“虽然这些蝴蝶没有显示出贝茨所模拟的实例,但这些蝴蝶显示出另一种实例一缪勒学说(Mullerian)理论实例——在缪勒理论中有两种或两种以上不好吃的蝴蝶品种互相模仿是为了晈长利益的缘故。”

[朱孝愚译自Popular Science,1991年9月号]