展望2010（六）——科技篇

    海洋生命普查

    2010年，人类对于海洋生命的看法将彻底改变。这要归功于一个长达10年、耗资7.5亿美元的研究项目，来自82个国家的2000名科学家投身其中。他们利用高科技手段，探索海洋深处，追踪鱼类活动，其中最引人注目的是达尔豪斯大学教授罗·奥多尔领导的海洋生命普查——— 名为“透明的海洋”——— 它揭示了海洋曾经发生的变化。

    普查结果将通过系列活动和科学会议，于2010年10月在伦敦公布。普查证明，海洋物种的多样性超出了我们的想象，新技术的表现也相当不俗，其中海洋声波遥感技术尤其激动人心。这种定位仪一次可以扫描几千平方公里的浅海区，发现在那里活动的鱼群，比普通鱼群探测仪快上一百万倍。它的发明者、麻省理工大学教授尼古拉·马克里斯曾经用它观测缅因州附近海域的鲱鱼。产卵期时这种体长20米的鱼会很快聚集到一起，形成足有曼哈顿区那么大的鱼群。这是目前规模最大的生物集群。此外，人们在一些只有20克重的小鱼身上装上微型电子标签，以便对它们进行追踪。人们在从阿拉斯加到加利福尼亚的海床上安装了一行行的声波探测器，另外一条探测器线阵沿加拿大海岸线布设，其余的散布于世界各地。

    不是所有研究者都在海洋工作，有些人负责查阅历史记录，阅读捕鲸人笔记，甚至是研究佛罗里达钓鱼比赛的照片，以便研究早期海洋的状况。他们发现，海洋过去远比现在丰饶。19世纪新西兰附近海域有27000头南露脊鲸，是现在的30倍；仅仅50年间，佛罗里达所能钓到的最大鱼就从平均20公斤下降到只有2.3公斤。

    这次普查给人们传递的重要信息是：我们有能力恢复原状。通过“透明的海洋”，科学家们有办法说出哪里有鱼，有多少鱼以及鱼儿正游向哪里，一个渔获更加丰富、海洋受到更好管理的未来触手可及。

    北极之谜即将揭晓

    过去三年里，覆盖北极的雪白冰盖在夏天大量消融，现在已缩减到10年前不能想像的地步。本来，冬季结束时，北季冰层覆盖面积高达1570万平方公里，有一个半美国那么大。到9月时，冰面一般还有700万平方公里。但是自从2007年的大塌陷后，这一数字就缩减至430万平方公里。每年夏天，都会有相当于6个加州那么大的冰面加速消融化。此外，冰面之下的冰层正不断变薄，这将导致另一次灾难性的大塌陷。如今的问题是何时北极夏天再也见不到冰。2010年我们也许会看到答案。

    2010年，通过更加细致的观察，更精确的计算机运算，加上欧洲卫星Cryosat-2绘制的冰层厚度图，我们将知晓北极冰层到底还会存在多长时间。据估计，北极夏天无冰的日子最早将出现在2013年，最迟是2050年。

    如果北极冰面真的消失，这将是人类活动对地球表面造成的最大和最快的改变。过去在融化和冻结之间平衡过渡冰面是特别敏感的地球温度指示器。它的消失对于那些依赖冰层生存的物种而言，将是一场灾难，对地球来说也是一场灾难。夏天巨大的冰穹一天24小时不断把阳光反射回太空。当它变成海水吸收阳光，全球变暖将真正开始。

    氮利用革命

    20世纪氮肥的出现和使用大大提高了农业产量，但每年洒向田地的价值1000亿美元的氮肥中，有大约三分之二被浪费了，它要么被雨水冲走，流向湖泊、河流和海洋，导致藻类大量繁殖，让那里的生命窒息而亡，要么在土壤中转化成二氧化氮，其潜在温室气体效应约为二氧化碳的300倍。这种浪费部分可通过合理的农业措施来避免，但现在有了一种高科技解决方案。1995年的一天，加拿大埃德蒙顿一个实验室里，一名学生犯了个偶然的错误：在给一些实验用油菜浇水时，忘了加氮。在此之前，研究人员为其中部分油菜植入了从大麦中提取的抗旱基因。当其他植物因为缺乏肥料而枯萎时，这些油菜却生长茂盛。

    位于加州的阿卡迪亚生物科技公司取得了使用该基因的许可，目前正在中国的水稻、澳大利亚的小麦和其他作物上进行实验。结果让人震惊：转基因植物只需要不到一半的氮就可以达到同样的产量，在施同样多氮肥的情况下，它们的产量可高出25%。

    这项技术如果在2012年商业化，即使平均产量只有实验条件下的一半，影响也是巨大的。食品将更加便宜，雨林和荒地面对的压力更小，水将变得更加清澈，渔业和自然保护区都将重新焕发生机。温室气体减排量相当于美国、德国及英国汽车排放量的总和。

    遗传学危机

    遗传学者已经陷入“道德危机”，2010年公众将知道这一点。他们将得知，遗传学在揭示如何治病方面远比我们期待的要少，而在关于人类进化和不平等方面揭示的东西可能比我们想像的要多。

    大约五年前，遗传学研究者们都为“全基因组关联研究”(G W A S)而激动。人们知道遗传差异可以解释很多个体间的不同，发誓要找到相关的基因。Illumina和Affymetrix等公司制造出了基因芯片，可以测试高达100万个基因变量。美国卫生研究院和英国的维康姆基金出巨资赞助基因定位研究，数千名科学家投身其中，相关成果数量激增。

    2010年，GWAS热潮将达到巅峰。报纸将不断刊登新的发现，研究者将继续告诉制药公司GWAS可能解释很多疾病的大部分秘密。但是，私下里，有思想的GWAS研究者都有些困扰。他们举行小型私密会议，讨论是否个体所有特征都能遗传，DNA芯片为何到现在都没有发现重要的关联基因。

    有人认为，这反映出DNA芯片设计上的缺陷，它研究的变量不足。当有条件进行低成本的“全测序”，可以分析人类DN A中全部30亿对碱基时，这一问题就会得到解决。

    麻烦的是，“全测序”在找到疾病相关基因的同时，势必揭示出很多关于进化史和种族差异的东西，我们可以想像人们在意识形态上会做出怎样的反应，比如保守派的国家主义和种族主义、自由派的激烈否认。不过，真正理解遗传学的少数人将更加愉快地领会到我们这个独特物种的“生物多样性”，对世界不同经济体之间的相对优势也会有更加深入的认识。

    绿色战争

    大难不死，必有后福，这应该是2010年可替代能源工业的座右铭。2009是艰难的一年，由于衰退，人们不愿为环保花大钱。但这中间存在机遇，研究者将目光转向“比煤还便宜”的太阳能以及难以捉摸的电能，期望能够节省石油带来的高开支。身为一位在能源研究领域经验丰富的物理学家，美国能源部长朱棣文上任伊始就开始为相关研究注入资金，预计会在2010年取得成果。中国拥有世界最大的风电项目之一，2010年底中国风力发电装机容量将达2万兆瓦，仅略次于德国和美国。

    2010年，一场国际“绿色战争”将拉开帷幕。首先出现的是美国和日本汽车之争，雪佛兰Volt和日产的Leaf均按高标准设计，虽然都装有汽油引擎，以保证电池失效时车辆也能正常行驶，但与丰田普锐斯等混合动力车不同，它们是由纯电力驱动的。

    战争双方是电动车和生物燃料的支持者。目前“生物燃料”仅指由玉米或甘蔗中的糖类发酵产生的乙醇或由加工过的油脂所产生的生物柴油。2010年，来自稻草、碎木材等原料，使用转基因细菌等新技术发酵的“升级版”乙醇将会问世，还有新型的生物柴油。

    需要开车的环保分子会觉得很难选择。电动汽车本身却是零排队，但它到底是否环保，要看这些电是从哪儿来的。一些发电方式造成的排放比汽油生产还要高。同样，生物燃料也有争议。它们的碳来自光合作用，来自大气层，因此燃烧时不会直接对全球变暖造成影响，但它们与粮食作物竞争、需要额外垦荒，生产过程中要消耗生源，都会造成巨大的间接影响。因此，这是个棘手的问题。

    太阳黑子不见了

    近来，太阳上发生了一些怪事。从太阳黑子被伽利略首次观测到现在已经4个世纪了，突然间它们几乎全部消失了。2009年，整周时间，有时甚至是整个月时间都观测不到一点太阳黑子的踪迹。大部分太阳学家认为，2010年黑子们将会回归，但也有人怀疑太阳正在经历一个漫长的休眠期。

    一般来说，太阳黑子的数量每十一年达到一次顶峰。2008年，太阳学家们观测到一个位于太阳高纬地区反极性的黑子，认为这是新一轮太阳活动开始的标志。但从那以后，太阳的活动异常微弱。美国图克森天文台观测发现，太阳黑子的磁性二三十年来一直在减弱。一般来说，太阳活动循环体系完善后，人们才可能就黑子数目作出可靠预测，那通常是在黑子数量最低点出现三年以后。因此，如果我们走运，这个谜底将在2010年被解开。

    过去太阳黑子也曾经有过几十年无影踪的经历。1645到1715年间，它们就鲜有出现，有几年一个黑子也没有被观测到。2010年我们将知道太阳会否走上那70年的老路。对此感兴趣的不只是天文学家们，历史上太阳黑子消失时间恰与欧洲和北美一段特别寒冷的日子吻合。如果全球变暖和太阳变冷相遇，会发生什么样的事情呢？让我们期待一场激烈的辩论吧。

    太空运输业起飞

    2010年，SpaceX公司首个货运飞船试飞，这是美国宇航局(NASA )第一次将空间站货物运送任务交给私营企业。

    人类未来要想去火星上安居乐业，就必须接受私企的参与，只有它们才能将航天运输的成本和可靠性改善到需要的程度。如果仅仅依赖公共部门研发将人送往火星的工具，很可能会搞垮全球经济，付出现代社会无法容忍的生命代价。

    目前美国尚未决定让私营企业参与航天载人项目。不过白宫成立的一个专门小组研究后发现，NASA的预算只能照顾“战神Ⅰ号”火箭/“猎户座”项目或国际空间站之一，不能两者兼顾，另外，“战神Ⅰ号”/“猎户座”计划在航天飞机退役六年后，即2017年才飞向空间站，那意味着要长期依赖独家运营的俄罗斯“联盟号”飞船，目前N A SA是按每个座位5000万美元付费。航天飞机退役后要什么价，那要看俄罗斯政府的心情了。

    相形之下，SpaceX公司承诺拿到NASA合同三年内就能实现载人，票价每席2000万美元；波音与洛克希德合资企业U LA则承诺4年达到目标，轨道科学公司也自信能做到这一点。2010年，NASA可能会挑选两到三家公司完成这一任务，从而开启人类宇宙飞行的新时代。

    编译：Dawn