|
还记得去年4月发布的那张黑洞照片吗？事件视界望远镜（EHT）项目组首次揭示了黑洞的样貌：由于引力透镜效应，黑洞后方擦过事件视界的光线被弯折，构成了形似甜甜圈的光环，勾勒出黑洞的轮廓。 不过，如果图像足够清晰，那么我们看到的其实不再是一个“甜甜圈”，而是无数个粗细不一的光环嵌套形成的结构。在近期发表于《科学-进展》的研究中，哈佛-史密森天体物理中心的科学家就模拟出了黑洞光环的亚结构。 每一层光环用“n”来编号，n代表了这些光子经过黑洞附近时，绕黑洞转过的半圈（half-orbit）的数量。n越大，光子就在黑洞边绕过了越多圈，所呈现出的光圈就呈指数型变得更清晰、更接近于黑洞自身的形状，光圈越窄，亮度也更低。 下面这些动图，分别展示出n为0、1、2时，呈现出的光圈形态。 那么，科学家能否真正观测到模型中的“多层甜甜圈”呢？仅仅依靠EHT难以实现，但如果利用太空中的另一台望远镜与EHT进行配合，两台相距遥远的望远镜就能形成干涉，捕捉到黑洞轮廓的“高清大图”。例如，捕捉第一层的亚光圈需要在地球低空轨道放置一台望远镜，而在月球放置一台便能实现捕捉第二层亚光圈的效果。 如论文作者Alex Lupsasca所说：“黑洞物理长期以来是一门美丽、深奥的理论学科，它现在终于也可以是一门实验科学了。” 脊椎动物登陆是生命演化史上的一个重要事件。为了更好地适应陆地生活，鱼类的鳍逐渐演化成了有骨骼支撑的四肢。这样，它们就能把自己沉重的身躯撑起来，并且能在陆地上更有效地移动。 过去，我们已经发现了鳍条具有支撑能力的鱼，和四肢长得像鳍、但缺少鳍条的两栖动物，现在，研究者终于发现了它们之间的过渡形态——既有鳍条包裹，又有骨骼支撑的“鱼类”化石。这就是近日发表于《自然》杂志的一种希望螈（Elpistostege watsoni），它生活在3.8亿年前的浅海及河口区域，长约1.6米，是一种大型的捕食者。 这件标本保存非常完整，借助CT扫描与三维重建，研究者发现，在鳍条包裹着的胸鳍中，已经演化出了支撑骨骼。与四足动物，甚至人类的前肢相对比，可以清晰地辨认出肱骨、桡骨、尺骨、腕骨、掌骨，这也对应着我们人类的大臂、小臂、手腕和手掌。古生物学家甚至还发现了两根明确的指骨，以及三根可能的指骨。可以说这是我们已知最早的、长“手指”的鱼。研究者认为这件标本体现出了鱼类到四足动物的过渡形态，很可能就是最早上岸的一批脊椎动物。 大脑中随时都有正在传递的电信号和化学信号，而神经活动的速度非常迅速，在单个神经元（从微米到米不等）上传递时间，只有几毫秒甚至更短。因此我们只有高速摄像机，才能捕捉神经活动。 最近，加利福尼亚大学伯克利分校的研究团队用一种高速成像的显微镜，第一次记录了清醒小鼠的大脑表面以下345µm、传递时间只有几毫秒的神经电信号。这项研究发表在《自然·方法》上。 在这项新的成像技术中，研究人员结合了两光子荧光显微镜和全光学激光扫描技术。当研究人员通过双光子激光照射并激活固定在神经细胞上荧光探针时，由于环境变化，它们会发出荧光。而通过全光学激光扫描，他们能以每秒3000次的速度，对小鼠的大脑皮层进行二维切片成像，这样的速度足以追踪流经神经元（毫秒级）的神经信号。 为了看到不同大脑区域中尽可能多的神经元，该研究团队开发了宽视野的“显微镜”：可以同时对整个小鼠半个脑部区域的钙信号（参与神经突触的信号传递）进行成像。这项技术包括两光子荧光显微镜和贝塞尔光束扫描，其中后者能同时扫描大脑不同深度的神经活动，形成三维的图像。 通过这两项技术，研究人员已经实现了两个目标，观察大脑大范围区域的神经连接和定位具体导致大脑神经疾病的受损神经通路。接下来，他们将尝试结合更多技术，获得更加高速、灵敏的图像。也许在不就的将来，我们就能充分了解神秘的大脑了。 |
|
|
