2021年终盘点科技有哪些突破及进展

　　帕克探测器进入太阳大气层示意图
　　2021年在节日的气氛中和Omicron变种病毒的阴影下即将过去。回顾这一年来科技领域发展情况，人类有哪些科学技术取得突破和进展？
　　以下是我们从过去这一年里重要且颇受读者喜爱的科技新闻中选出的十篇文章，依发表时间顺序做一个简要回顾。
　　新证据为恐龙灭绝原因调查结案
　　新研究发现确凿证据，认为关于恐龙灭绝的调查终于可以结案了
　　关于导致恐龙灭绝原因的说法以前有几种，比如一系列的火山喷发，小行星撞击地球等全球性灾难事件。2月24日发表在《科学》（Science）子刊《科学进展》（Science Advances）上的新研究，终于给这项调查结了案。
　　这份研究说，从目前为止收集的所有证据来看，可以断定恐龙的灭绝是6,600万年前一颗小行星撞上地球导致的。研究估计，在撞击后长达20年间，地球上75%的生物逐渐饿死、灭绝，其中包括恐龙。
　　新研究揭庞贝城居民真正死因
　　维苏威火山脚下的庞贝古城
　　公元79年，意大利维苏威火山（Vesuvius）喷发，导致庞贝城内约2,000人遇难。在后来挖掘的庞贝城（Pompeii）遗址看到，很多人死亡时还保持着日常生活的姿势。这让这场灾难显得很神秘，说明这些人在意外的状态下，而且是很短的时间内全部遇难。
　　3月2日发表于《自然》（Nature）子刊《科学报告》（Scientific Reports）上一份研究揭示，庞贝城的居民是在仅17分钟时间之内，被浓密的火山灰呛死，而不是像以前猜测的被岩浆＂活埋＂，或是被高温空气烫死。
　　量子纠缠走向宏观：＂测不准原理＂被打破
　　两个粒子处于量子纠缠态示意图
　　以前科学家只在微观世界中观测到量子纠缠现象——两个粒子隔空保持同步的神奇状态。5月7日发表于《科学》（Science）期刊的一份研究报告说，在宏观尺度上也观测到这种现象，并发现它打破了量子力学上经典的测不准原理（uncertainty principle，又译作不确定性原理）。
　　研究人员使用两面只有10微米左右的铝制鼓面，用微波光子使它们的鼓膜振动，发现它们能够保持量子纠缠的同步状态。以前的研究受限于＂测不准原理＂，无法对纠缠的物体进行精确测量，只能通过推测得到估计值，而这份研究第一次打破了这个原理，对纠缠状态下的物体进行了测量。
　　火星地表存在超常数量放射性元素
　　NASA火星轨道飞行器拍摄到的火星表面的陨石撞击坑
　　基于火星上固定式探测器洞察号（InSight）收集的数据进行分析，7月23日发表在《科学》（Science）期刊的一份研究揭示，火星地壳层辐射性比以前所知的强得多。研究者表示，火星地壳层所含的核放射性元素是以前通过卫星探测值的13 20倍。
　　这项研究发现与美国等离子物理学家约翰‧勃兰登堡（John Brandenburg）提出的理论相符。勃兰登堡2015年展示的研究称，有证据显示，火星上在远古时期曾发生过巨大的核爆炸。其规模之大，完全有可能彻底改变火星的气候环境，导致火星变成现在荒芜的样子。
　　植物并非逐渐＂进化＂ 两次突变间隔2.5亿年
　　地球上的植物出现跳跃性发展
　　按照进化论，地球上的植物是逐步地从苔藓那样最简单的植物发展到陆地植物、再到会开花的植物，复杂度不断增加。可是由斯坦福大学引领的一项研究发现，地球上植物的发展出现了两次跳跃，之间间隔长达2.5亿年。这么长的时期内，植物并没有＂进化＂的动作。这份研究9月17日发表于《科学》（Science）期刊。
　　研究人员描绘在泥盆纪（Devonian）初期，即距今大约4.2亿年 3.6亿年前的时期，陆地上的植物经历了第一波繁荣潮。当时地球陆地上没有树木，只有草丛，能长到20英尺高、形似树墩的菌类植物可能是当时最高的植物。这之后，植物的发展停滞了。直到白垩纪（Cretaceous）晚期，即距今1亿年 6,600万年前，地球上突然出现了大量会开花的复杂植物，生态环境才比较接近现在人们看到的样子。
　　太阳系内发现一个分隔带
　　太阳系示意图
　　10月15日发表在《科学》（Science）子刊《科学进展》（Science Advances）上的一份研究发现，大约在45亿年前太阳系形成的初期，太阳周围浓厚的尘埃盘内有一圈明显空隙。这终于能解释为什么来自太阳系的陨石总是明显地来自两个地带——正是这圈空隙把太阳系分成了距离太阳远近不同的外围和内围两块地界。
　　地球上发现的陨石里面，一类来自较靠近太阳的区域，另一类则来自距离太阳较远的区域。这份研究发现，在太阳系形成初期，距离太阳较远区域的磁场却强过距离太阳较近的区域。这意味着，太阳系外围区域行星的吸积能力比内围的行星更强。木星这颗巨大的气体行星就位于太阳系的外围区域。
　　地球处于一个巨大磁场隧道中
　　处于巨大磁场隧道中的地球示意图
　　12月10日发表于《天体物理学期刊》（The Astrophysical Journal）的一份研究发现，我们所在的地球和整个太阳系，位于一个巨大的磁场隧道里面。这个隧道长度大约是一千光年。
　　研究人员发现，这个隧道有一定弧度。带电粒子和磁场组成了一条条又长又细的像绳索一样的结构，充斥在隧道内。研究特别提到，原来以为不相干的两个大型天体结构——＂北银极支＂（North Polar Spur）和＂扇区＂（Fan Region）原来都是这个隧道的一部分，平行地位于地球的两侧。
　　370万年前至少有两种史前人类
　　在阿根廷发现的2万年前的人类脚印化石
　　很长时间以来，科学家都认为1974年科学家发现的一具远古时期人类的骨骸（后被命名为Lucy）是唯一一种远古时期的人类。然而12月1日发表于《自然》（Nature）杂志的一份研究，对几个原以为是熊留下的脚印化石重新分析后发现，它们其实是史前人类留下的，而且与Lucy不是同一种人。这些脚印来自的年代与Lucy生活的年代类似。
　　这项发现意味着，370万年前同时生活在地球上的人类不只一种。研究者表示，从化石遗址上的各种线索来看，那个地区在那段史前时期有着完整的非洲自然环境，不仅至少有两种人，还有鸟类、羚羊、鬣狗等各种动物。
　　地球上半数水资源或来自太阳风
　　地球处于太阳风影响下的示意图
　　11月29日发表于《自然‧天文学》（Nature Astronomy）期刊的一份研究发现，原来太阳风内带电的粒子遇到太空尘埃会变成水！这项发现终于解开了科学家以前对于地球上水的来源这个谜团。
　　科学家以前只知道坠入地球的陨石为地球带来了水分，可是陨石水分内所含的重水的比例比地球上的高。研究人员计算显示，如果把来自尘埃辐射产生的水资源和来自陨石的水资源按照50:50的比例混合，所得到的水资源内氘和氢同位素的比例，正好和地球上的水相同。由此，研究人员认为地球上至少一半的水来自太阳风与尘埃的互动。
　　NASA探测器首次进入太阳大气层
　　帕克探测器进入太阳大气层示意图
　　美国宇航局（NASA）发出的帕克太阳探测器（Parker Solar Probe）每次飞掠太阳都距离太阳更近一些，今年第十次飞掠太阳，也是第一次进入了太阳的大气层。探测器发回了首次在日冕层＂伪流＂内穿梭的 视频，NASA称这犹如飞进＂风暴之眼＂。这一次，NASA也发现日冕层的表面不是光滑的球面，而是凹凸不平，有很多皱折。