未來一年的科學世界一定將精彩紛呈。
美國國家航空航天局（NASA）的2020火星探測器將配備可拆卸的無人直升機；來年，這顆紅色星球的探索任務可不止這一項。圖片來源：NASA/JPL-Caltech
進軍火星
2020年，人類就確要進軍火星啦，包括三架著陸器在內(nèi)的幾艘航天器即將駛向那顆紅色星球。美國宇航局將發(fā)射2020火星探測器，該探測器將收集火星巖石樣本，以備在未來的任務中將其送回地球。此外，該探測器還將配備一架小型可拆卸的無人直升機。中國將發(fā)射第一架著陸器“火星一號”，“火星一號”將配備一部小型漫游車。如果能夠順利解決著陸傘問題，俄羅斯的航天器將把歐洲航天局（ESA）的火星車送上火星。阿拉伯聯(lián)合酋長國則計劃發(fā)射一枚軌道飛行器，這是阿拉伯國家開展的首次火星任務。
除了火星，有關(guān)近地天體的探索活動也將繼續(xù)進行。中國計劃啟動“嫦娥5號”月球樣本返回任務；日本“隼鳥2號”計劃將龍宮小行星的樣本送回地球；而NASA的OSIRIS-REx（源光譜釋義資源安全風化層辨認探測器）將在小行星貝努（Bennu）上完成樣本采集。
大星空，大數(shù)據(jù)
繼2019年成功拍攝到 M87 星系中心的超大質(zhì)量黑洞而引起媒體轟動之后，事件視界望遠鏡（Event Horizon Telescope）協(xié)作項目計劃發(fā)布新結(jié)果——關(guān)于銀河系中心的黑洞。這次或許不止一張圖片，甚至可能還有一段視頻，主要拍攝人馬座A *周圍旋渦狀的氣體。
2020年晚些時候，歐洲航天局的蓋亞（Gaia）項目將更新其銀河系3D地圖，該地圖顯著改變了科學家對銀河系結(jié)構(gòu)和演化的理解。引力波天文學家在2019年觀察到了宇宙碰撞造成的時空漣漪，2020年他們將進一步揭開宇宙碰撞的寶藏，不僅包括許多黑洞并合，還包括以前看不到的黑洞和恒星的碰撞。
粒子物理學的巨型對撞機之夢
歐洲核子研究中心（CERN）希望今年能夠為未來建造大型對撞機籌集到資金。瑞士日內(nèi)瓦附近的歐洲粒子物理實驗室將于5月在布達佩斯召開理事會特別會議，屆時將決定實驗室“歐洲粒子物理學戰(zhàn)略”的新計劃。CERN的提案包括未來對撞機的各種選擇。實驗室希望建造一臺100公里的機器，其功率可達大型強子對撞機（LHC）的6倍，建設(shè)成本高達210億歐元（234億美元）。
美國芝加哥附近的費米國家加速器實驗室將公布人們期待已久的Muon g-2實驗結(jié)果，該實驗旨在精確測定μ子（一種比電子重的粒子）在磁場中的行為。物理學家希望通過極其微小的異?，F(xiàn)象找到以前未知的基本粒子。
合成酵母
合成生物學家重建釀酒酵母（Saccharomyces cerevisiae）的大型項目將于2020年完成。研究人員過去已成功地在許多簡單的生物中完成遺傳密碼替代，如絲狀支原體，但是要在酵母細胞中完成這項工作具有更大的挑戰(zhàn)性，因為它們十分復雜。“合成酵母2.0”（Synthetic Yeast 2.0）項目由4大洲的15個實驗室合作展開。研究小組已經(jīng)利用合成版本，替換了釀酒酵母16條染色體上的DNA。他們還試著對基因組進行重組和編輯——或刪除某些片段——以了解釀酒酵母如何演化以及如何應對突變。研究人員希望經(jīng)過基因工程改造的酵母細胞能夠帶來更高效靈活的方式，來制造更多產(chǎn)品，比如生物燃料和藥物等。
科學家正在嘗試合成釀酒酵母。圖片來源：Eye of Science/Science Photo Library
氣候保衛(wèi)戰(zhàn)成效初檢
2020年8月，聯(lián)合國環(huán)境規(guī)劃署（UNEP）將發(fā)布地球工程科學技術(shù)方面的重要報告，討論如何應對氣候變化。具體措施包括將二氧化碳從大氣中抽出以及阻擋陽光。同樣在2020年，國際海底管理局（International Seabed Authority）將公布眾盼已久的法規(guī)，允許海底開采?？茖W家對此感到憂心忡忡——我們并不清楚這種做法會對海洋生態(tài)系統(tǒng)造成怎樣的危害，因而可能進一步給目前已經(jīng)堪憂的自然環(huán)境帶來災難性的傷害。
2020年11月，我們將迎來真正的氣候大事件，屆時COP26氣候會議（《巴黎協(xié)定》的關(guān)鍵時刻）將在英國格拉斯哥拉開帷幕。根據(jù)2015年的《巴黎協(xié)定》，各國必須提出減少溫室氣體排放的新目標，以幫助使全球氣溫上升幅度不超過2°C，但是大多數(shù)國家在兌現(xiàn)承諾方面都有所遲滯?！栋屠鑵f(xié)定》自身的未來也仍懸而未決：預計美國將在會議上正式退出《巴黎協(xié)定》。
美國大選終將塵埃落定
美國大選結(jié)果將在2020年11月公布，選舉結(jié)果可能會對科學，尤其是氣候科學產(chǎn)生重大影響。一旦連任，特朗普或?qū)⒗^續(xù)推翻其前任的氣候政策，并且確保美國在大選后的第二天正式退出《巴黎協(xié)定》。民主黨如果想要阻撓這些舉措，必須成功競選總統(tǒng)或在國會兩院中取得多數(shù)席位。眾議院的所有435個席位和參議院100個席位中的35個都在激烈競爭中。
蚊子反擊戰(zhàn)
在印度尼西亞日惹市，一項意義深遠的實驗即將迎來終點，實驗測試的是一項有望阻止登革熱傳播的新技術(shù)。研究人員將攜帶沃爾巴克氏菌（Wolbachia bacteria）的蚊子放入自然界，讓沃爾巴克氏菌在野生蚊子種群中傳播，這種細菌能夠抑制可能引起登革熱的蚊媒病毒——基孔肯雅病毒和寨卡病毒——復制。在印度尼西亞、越南和巴西進行的小規(guī)模測試都表現(xiàn)出良好的前景。
同樣前景可觀的還有一種瘧疾疫苗，疫苗試驗將在赤道幾內(nèi)亞的比科島進行。世界衛(wèi)生組織希望在2020年消除昏睡病，又稱非洲錐蟲病，它是一個公共衛(wèi)生問題。這種臭名昭著的疾病是通過采采蠅（Glossina spp。）傳播的。
科研人員正在用沃爾巴克氏菌感染蚊子，以阻止其傳播疾病。圖片來源：Apu Gomes/AFP/Getty
克服壓力，向室溫超導邁進
物理學家希望能夠創(chuàng)造出一種在室溫下無電阻的導電材料——這種超導材料目前只能在數(shù)百萬千帕的壓力環(huán)境下工作。2018年的“超氫化鑭”打破了此前超導性的所有溫度記錄，研究人員希望再接再厲，合成能在53°C實現(xiàn)超導的超氫化釔。
電池新紀元
很多公司都計劃開始銷售鈣鈦礦基太陽能電池。鈣鈦礦相比傳統(tǒng)太陽能電池板中使用的硅晶體更便宜，也更容易生產(chǎn)，因此極富前景。當與“串聯(lián)”電池中的硅聯(lián)合使用時，鈣鈦礦有望產(chǎn)出市場上最高效的太陽能電池板。
能源行業(yè)可能在7月東京奧運會期間取得另一個里程碑，預計豐田汽車屆時將推出首款由“固態(tài)”鋰離子電池驅(qū)動的原型車。這種電池使用固態(tài)材料代替了傳統(tǒng)用以將電池內(nèi)部電極分開的液體，從而增加電池的儲能。固態(tài)電解質(zhì)電池雖然更持久，但充電速度往往較慢。
