地球自轉發電?網紅代糖危險?地球人口遠超80億?前沿科學要聞
更新于:2025-03-26 02:19:17

美國科學家團隊3月19日在《物理評論研究》期刊上發表一項突破性研究,他們可能已成功利用地球自轉能量產生電力,這一成果可能為人類開闢全新的可再生能源途徑。

該研究團隊由普林斯頓大學的Christopher Chyba、加州理工噴氣推進實驗室的Kevin Hand以及Spectral Sensor Solutions公司的Thomas Chyba組成。他們設計了一種特殊裝置,能夠與地球磁場相互作用,將地球自轉的能量轉化為電能。

研究人員使用錳鋅鐵氧體(一種弱導體)製成圓柱體作為磁遮罩,將其按57°角沿南北方向放置,使其同時垂直於地球的自轉運動和磁場。在圓柱體兩端放置電極測量電壓,並在黑暗環境下進行實驗以排除光電效應的干擾。

實驗結果顯示,該裝置能產生18微伏的電壓,這一電壓無法歸因於任何其他來源,強烈暗示其源自地球自轉能量。研究人員特別排除了溫度差異可能產生的電壓影響,並通過改變圓柱體角度和使用對照組進行驗證,證實了實驗結果的可靠性。

值得注意的是,該團隊早在2016年就提出了利用地球自轉和磁場發電的理論,但當時遭到質疑,因為傳統理論認為電子在產生電場過程中會重新排列,抵消所產生的電壓。而這次研究通過阻止這種抵消效應並捕獲電壓,成功突破了理論限制。

雖然目前產生的電壓非常微小,但研究人員表示,如果這一發現被其他科學家在不同條件下驗證,沒有理由認為產生的電量不能增加到實用水準。這項技術若能成功擴展,將為人類提供一種全新的、理論上取之不盡、用之不竭的能源來源。

論文標題:Experimental demonstration of electric power generation from Earth's rotation through its own magnetic field

3月20日,美國聚變能源初創公司Thea Energy提交了一份同行評審的論文,宣佈在"平面線圈星狀器"(planar coil stellarator)研發上取得重大突破,驗證了其創新磁場控制技術的可行性,為未來商業化聚變能源邁出關鍵一步。

聚變能被視為未來清潔能源的"聖杯",但傳統星狀器設計依賴複雜扭曲的磁體,製造精度要求極高,導致成本高昂、工期延長。Thea Energy首席執行官Brian Berzin表示:"我們不喜歡高科技的東西,我們喜歡可以衝壓、鍛造並採用簡單製造工藝的東西。"

Thea的創新之處在於使用450個更小、更簡單的平面磁體,排列成傳統環形結構。每個磁體由人工智慧軟體單獨控制,就像"計算機螢幕上的圖元陣列",從而生成螺旋形磁場。該設計最近通過名為"Canis"的3×3高溫超導體(HTS)平面線圈陣列測試得到驗證。

實驗結果表明,Thea的系統能夠以不到1%誤差的精度生成並精確控制複雜的磁場形狀。這一突破意義重大,因為它極大簡化了製造過程。如果某個磁體安裝不完美,或者隨著時間推移性能下降,AI系統可以自動補償:"系統會稍微調整那個磁體——降低它的功率,提高旁邊磁體的功率,磁場保持完美,"Berzin解釋道。

這種簡化設計還有另一個顯著優勢:前三個公共部門的星狀器專案(德國文德爾斯坦(Wendelstein)7-X、普林斯頓NCSX和威斯康星HSX)均因模組線圈複雜度導致成本和進度大幅超標,NCSX專案甚至被完全取消。

Thea Energy計劃在未來幾個月內對其AI軟體進行壓力測試,故意錯位安裝一些磁體或使部分磁線圈短路,以測試系統適應性。公司希望在2030年代將聚變電力引入電網。

這一突破暗示,通過軟體智慧控制替代高精度硬體,可能是解決長期困擾聚變能源商業化的關鍵技術難題之一。

論文標題:Prototyping and Test of the "Canis" HTS Planar Coil Array for Stellarator Field Shaping

美國克利夫蘭診所最新研究顯示,常用於代替糖的人工甜味劑,網紅代糖赤蘚糖醇(erythritol)可能與心臟病和中風風險增加有關。

研究團隊在健康志願者中進行了對照實驗,比較了攝入赤蘚糖醇和葡萄糖對血小板活性的影響。結果顯示,攝入30克赤蘚糖醇后,參與者血液中的赤蘚糖醇濃度迅速上升超過1000倍,並在所有測試對象中明顯增強了血小板聚集反應。相比之下,攝入相同劑量的葡萄糖並未引起類似變化。

研究負責人、克利夫蘭診所勒納研究所的Stanley Hazen醫學博士表示:"這項研究表明,食用含赤蘚糖醇的食品或飲料可能會直接刺激血栓形成。赤蘚糖醇和其他常用作糖替代品的糖醇應該被評估其潛在的長期健康影響。"

赤蘚糖醇等糖醇類甜味劑廣泛用於標記為"無糖"、"低熱量"或"生酮友好"的食品中。它們通常被推薦給需要控制血糖或體重的人群,特別是那些患有糖尿病、肥胖症或代謝綜合征的人。

該研究還發現,另一種常見的糖醇類甜味劑木糖醇(xylitol)也表現出類似的問題。研究人員觀察到,血液中木糖醇水準較高的個體在隨後幾年中發生嚴重心臟相關事件的可能性似乎增加。

Hazen博士建議:"對於心臟病、糖尿病或代謝綜合征等高血栓風險人群,偶爾少量食用含糖食品可能比經常攝入這些糖醇類甜味劑更為安全。心血管疾病是全球頭號死因,我們需要確保日常食用的食品不會成為隱藏的危險因素。"

這項研究引發了對這些被廣泛使用且被標記為"普遍認為安全"的甜味劑的安全性重新評估的討論。專家們建議,在出現更多長期研究結果前,高風險人群應謹慎使用此類甜味劑。

這項研究最初發表在《動脈硬化、血栓形成與血管生物學》期刊上。

論文標題:Ingestion of the Non-Nutritive Sweetener Erythritol, but Not Glucose, Enhances Platelet Reactivity and Thrombosis Potential in Healthy Volunteers—Brief Report

科學家使用詹姆斯·韋伯太空望遠鏡(JWST)探測到一顆名為LTT 9779 b(正式命名為Cuancoá)的系外行星擁有令人驚訝的大氣特性,這一發現被形容為"如同在火中找到一個沒有融化的雪球"。

這顆海王星大小的行星於2020年被發現,每19小時繞其恆星完成一次軌道,表面溫度高達3,600華氏度(2,000攝氏度)。研究小組使用JWST的近紅外成像儀和無縫光譜儀(NIRISS)分析了行星完整軌道的相位曲線,發現其大氣中存在水蒸氣和高反射率的雲層。

蒙特利爾大學研究生Louis-Philippe Coulombe表示:"找到這種尺寸如此接近恆星的行星,就像在火中發現未融化的雪球一樣。這證明瞭行星系統的多樣性,為我們提供了觀察極端條件下行星演化的視窗。"

研究的最大驚喜是發現行星的西半球晝側擁有極高的反射率(0.79±0.15),顯著高於東半球(0.41±0.10)。這種不對稱性歸因於行星的大氣環流:由晝夜溫差驅動的東向赤道急流將熱量從晝側傳向夜側,導致西半球晝側溫度降低,足以形成矽酸鹽雲層。

研究還揭示行星晝夜溫差巨大,晝側溫度約2,260開爾文,夜側低於1,330開爾文。這一特性以及雲層的部分覆蓋顯著影響了行星的能量平衡,其總體反照率與土星相當。

牛津大學物理系的Jake Taylor表示:"我們尚未完全拼湊關於這顆行星的資訊。我們目前正使用哈勃太空望遠鏡和甚大望遠鏡更詳細地研究其晝側雲結構,盡可能多地瞭解這顆奇特天體。"

這一發現為理解極端環境下雲層和熱傳遞的相互作用提供了獨特的實驗室,也證明瞭即使在雲層豐富的系外行星上,科學家仍能通過分析其散發的熱量來研究大氣特性。

這項研究2月25日發表在《自然-天文學》雜誌上。

論文標題:Highly reflective white clouds on the western dayside of an exo-Neptune

科學家最近發現,我們可能嚴重低估了地球上的人口總數。這一驚人發現來自芬蘭阿爾托大學研究團隊的最新研究,他們通過分析全球35個國家的307個農村水壩項目數據,發現目前主流的全球人口數據集系統性地低估了農村人口數量。

"我們很驚訝地發現,實際居住在農村地區的人口比全球人口數據顯示的要多得多——根據不同數據集,農村人口被低估了53%到84%。"研究的主要作者Josias Láng-Ritter說。

這意味著什麼?簡單來說,即使是最準確的數據集也只統計到了實際農村人口的不到一半!這不是小問題,因為世界上大約43%的人口居住在農村地區。

研究團隊檢驗了五個主要的全球人口數據集(WorldPop、GWP、GRUMP、LandScan和GHS-POP),發現它們都存在顯著的負偏差。其中WorldPop表現最好,但仍低估了53%的農村人口;而GHS-POP表現最差,低估了高達84%的農村人口。

為何會出現這種情況?研究人員解釋說,這可能是因為人口普查在農村地區面臨更多挑戰:交通不便、語言障礙,以及普查員難以到達偏遠地區。此外,大多數全球人口數據集主要針對城市環境進行校準,使用的衛星圖像解析度和夜間燈光等技術方法可能無法有效識別農村居民點。

這一發現引發了一個更大的問題:聯合國和世界銀行估計的全球總人口(分別為79.8億和79.5億,2022年數據)是否也漏掉了大量人口?

這種系統性低估可能導致資源分配不公平,因為許多關於災害影響、醫療可及性或基礎設施規劃的研究都依賴這些數據。簡單說,農村地區可能因此獲得比實際需求少得多的資源和服務。

研究人員建議改進農村地區的人口數據收集方法,並呼籲數據製作者更加重視農村人口的準確統計。

這項研究發表在3月18日《自然-通訊》雜誌上。

論文標題:Global gridded population datasets systematically underrepresent rural population