这是2020全年，
我们引以为傲的科学类摄影作品，
每一张都非凡无比——
盘点《国家地理》年度最佳科学图片！
撰文：MICHAEL GRESHKO
策划：KURT MUTCHLER
比以往任何时候更接近人类
柏林工业大学机器人与生物学实验室，一只机械手用气动手指拿起了一朵花，它握得牢固又精准，动作就像人类一样灵巧。机器人领域的最新突破使其模仿能力更加精准，比以往任何时候都更加接近人类。
摄影：SPENCER LOWELL, NATIONAL GEOGRAPHIC
仿真人
一些机器人专家制造出了能在细节上模仿人类的机器。比如Harmony，它是一款融合了人工智能且具有表达能力的仿真机器人头，这颗头连接在一个硅钢结构上。
摄影：SPENCER LOWELL, NATIONAL GEOGRAPHIC
日本学者森政弘提出：如果机器人与人类在外表、动作上存在一定程度相似性，人类便会对机器人产生正面的情感；但如果机器人与人类的相似度达到更深的特定程度，人类对其正面反应会突然极速下降。它们与人类之间哪怕一丝一毫的差距，在人类看来都会十分扎眼，就好像是看到死尸时所产生的排斥情绪。
医学CT扫描被应用到恐龙研究中
二十多年来，俄亥俄大学的古生物学家Lawrence Witmer一直在使用CT扫描仪来扫描冰冻的动物尸体，图中是一只暹罗鳄。这些新数据对灭绝恐龙的理解上引发了一场革命。
摄影：PAOLO VERZONE, NATIONAL GEOGRAPHIC
医学CT扫描也被应用到恐龙研究中。研究人员以虚拟图像的形式将骨骼与外围岩石分离，最大程度保留恐龙皮肤印痕。古生物学家通过CT扫描，发现恐龙的主要种群都进化出了独特的颅内空气调节系统，以防大脑过热。
宇宙尘埃
美国宇航局的“欧西里斯-雷克斯号”宇宙飞船在10月20日触碰到了小行星贝努。飞船收集了一些物质，几秒钟后便带着可以追溯到太阳系诞生时的岩石和尘埃，离开了。
摄影：NASA/GODDARD/UNIVERSITY OF ARIZONA
“欧西里斯-雷克斯号”宇宙飞船的主要任务包括研究小行星的起源和资源，寻找生命起源的答案，以及研究提高小行星轨道预报精度的方法，保护人类和地球家园免遭小行星撞击的厄运。2016年9月，欧西里斯-雷克斯号探测器从美国佛罗里达卡纳维拉尔角发射升空，经过四年飞行到达小行星贝努。
太阳身后
在这张从弗吉尼亚州拍摄的合成图片中，小黑圆点般的国际空间站在日面缓慢移动。11月2日，国际空间站庆祝了人类连续太空居住20周年，这是人类太空探索的里程碑。
图像合成：JOEL KOWSKY, NASA
自5月31日以来，NASA的宇航员Doug Hurley和Bob Behnken一直在图中的空间站工作；8月2日，他们乘坐SpaceX公司的载人龙飞船，返回地球。
载人龙飞船
8月2日，在SpaceX载人龙飞船 “奋进号”着陆后不久，支持团队抵达墨西哥湾，接回了美国宇航局的宇航员Robert Behnken和Douglas Hurley。奋进号是第一艘商业建造、商业营运的航天器，用于运送宇航员往返国际空间站。
摄影：BILL INGALLS, NASA
SpaceX的载人龙飞船，于5月31日载人飞走；于8月3日载人飞回。这将开启载人航天的商业化新篇章，“宇宙客车”与“宇宙宾馆”越发能够触手可及。
经常接吻的嘴，是这样的
2020年1月号中，《国家地理》探索了生活在人类体内和体表数万亿微生物，以及它们是如何塑造我们的。这张图片，展示了从女性嘴唇上培养出的微生物菌群。而经常接吻的人，会在口腔微生物群落中发展出类似的菌群。
摄影：MARTIN OEGGERLI, NATIONAL GEOGRAPHIC
接吻菌群之外，还有很多有意思的菌群存在于我们身体之内。研究表明，即便像“童心”这种与生俱来的东西，也可能与婴儿期肠道中的微生物构成有关：这要看菌群是否以双歧杆菌为主，这个属的菌数量越多，娃娃越“阳光”。
微观宇宙
摄影师Daniel Knop将小丑鱼胚胎的五张图片按顺序排放在一起，用来展示它从受精后几个小时到孵化前几个小时的发育阶段。这张照片在尼康第46届年度微观世界显微摄影大赛中获得了第二名。
图片：DANIEL KNOP, NATUR UND TIER-VERLAG NTV; COURTESY OF NIKON SMALL WORLD
小丑鱼的胚胎向我们展现了微观世界下发生的事情是如何奇妙。微观世界虽然只是普通人在显微镜下看到的一个微粒，但其中蕴含着一个庞大的宇宙体系，里面有“太阳”、“高山”、“河流”、还有生命，以及一切生存的必需品。一粒沙子上，蕴藏成千上万座美丽山庄。
冷冻电镜技术
得益于荣获诺贝尔奖的冷冻电子显微学技术（cryo-EM），英国MRC分子生物学实验室的研究人员对新冠病毒的2D切片进行成像。然后，计算机将成千上万这样的切片组合在一起，生成了病毒的3D模型，这是研制疫苗的重要一步。
图像：ZUNLONG KE, LESLEY MCKEANE, AND JOHN BRIGGS, MRC LABORATORY OF MOLECULAR BIOLOGY
冷冻电镜技术，攻克了与基因表达有关的一种重要蛋白的结构难题。在《科学》杂志上有相关论文称，流感病毒可与该蛋白中特定位点结合，摧毁细胞的基因表达能力，这也为深入研究流感、癌症等疾病打开了一扇大门 。
新冠的温度
一名试验志愿者被注射了新冠疫苗，摄影师利用热成像相机拍摄照片，以此来反映如何利用体温去判断感染。温度被转换成了从冷蓝色到暖橙色的颜色梯度。
摄影：GILES PRICE, NATIONAL GEOGRAPHIC
许多人都有着一个问题：新冠病毒会因天气变暖消失吗？哈佛大学的流行病学家Marc Lipsitch认为，任何天气变化，都不会对新冠病毒的传播造成太大影响。如今，全球各地都出现了新冠肺炎病例。如果这种病毒与典型的流感病毒相仿，那么随着气候变化，南半球的情况可能会更糟。
宿主与病毒
科学家们仍在努力追踪新型冠状病毒的起源，而图中所示的马铁菊头蝠（Rhinolophus ferrumequinum）曾被认为是病毒的宿主。洛杉矶县自然历史博物馆收藏的这只马铁菊头蝠标本是1921年在乌兹别克斯坦收集的。
摄影：CRAIG CUTLER, NATIONAL GEOGRAPHIC
人类开发荒野之时，正在悄然拉近自己和病毒的距离。原本不会伤害人类的病毒，传染给人类的风险逐渐增加，这被称为“溢出传染”。例如艾滋病病毒，黑猩猩是它最近的天然宿主，通过食用野味传染给人类；而新冠的起因，也可能与野味有关。
新冠之下
路易斯安那州博加卢萨的天使圣母医院，医生Gerald Foret在给新冠肺炎患者看病之前戴上了防护面具。
摄影：MAX AGUILERA-HELLWEG, NATIONAL GEOGRAPHIC
在许多资源匮乏的非洲地区，情况会更加严峻。在肯尼亚，仅有两家国立医院被作为隔离中心，现在床位都已满。其他医院缺少口罩、手套和隔离服，拒接接收病人。许多医生护士已经与家人隔离，防止家人染病。
“玩游戏就不疼了！”
西雅图UW Medicine海港医学中心实施的一例手术中，患者Brent Bauer 通过玩一款名为“冰雪世界”的VR游戏，来减轻整形手术中的疼痛。
摄影：CRAIG CUTLER, NATIONAL GEOGRAPHIC
Bauer 因从三楼坠落摔断了几根骨头。有一根固定钢针是在没玩游戏的情况下从骨盆取出的，“那时的疼痛变得非常强烈，”他说。另一根钢钉在他专注于VR游戏时被移除。“这是一种非常愉快的转移注意力的方式，”他说，“疼痛也缓解了不少。”
医药学界传统上将疼痛看作受伤或生病的后果，属于次发症状。但事实是，在很多病人当中，由创伤或疾病引发的痛感在病因消除后还会长期存在。在这类情况下，疼痛本身成了一种病。
慢性疼痛
哈佛医学院和麻省总医院的神经科学家Vitaly Napadow，主要研究大脑是如何感知疼痛的。为此，他使用脑电图追踪慢性腰背痛患者的脑电波模式。
摄影：ROBERT CLARK, NATIONAL GEOGRAPHIC
科学家们正在研发慢性疼痛的新疗法，包括替代阿片的非致瘾性药物。与此同时，研究人员也在测试有望成功的其他替代举措，包括通过弱电流刺激大脑，改变其对疼痛的感知，以及利用人体固有的潜能自愈疼痛。
“费城废街”
由于无法在手臂上找到可注射的静脉，Fernando Irizarry请熟人将废药浆注射到他的颈部。和很多人一样，Fernando Irizarry的阿片类药物成瘾始于一次事故后服用的止痛药。他邀请摄影师David Guttenfelder观察他在宾夕法尼亚州费城肯辛顿大道的生活，作为《国家地理》1月号关于疼痛报道的一部分。
摄影：DAVID GUTTENFELDER, NATIONAL GEOGRAPHIC
肯辛顿大道号称美国“吸毒一条街”。而随着阿片类药物危机持续高涨，美国这种“毒街”越来越多。空气里透着阴冷，这条颓废的街道像繁华都市角落的一条“蛆虫”，它全长4.5公里，藏匿于费城高架铁路下向远处延伸开去。
地热能大麦
这座负碳温室坐落在冰岛雷克雅纳半岛的熔岩地内，温室里育有13万棵大麦，这些大麦的生长环境非常特别，培植的土壤取自惰性火山浮石。Orf Genetics公司用这些改变遗传性状的谷物培养人类生长因子，用于化妆品等行业，可以使皮肤恢复年轻。地热能和热能由邻近的Svartsengi发电站提供。
摄影：LUCA LOCATELLI, NATIONAL GEOGRAPHIC
赫利舍迪是冰岛最大的地热发电站，利用冰岛储量丰富的地下火山热能来发电和发热。尽管地热是可再生能源，但却有可能产生碳排放或臭气：从地下泵上来的水不仅含有二氧化碳，同时还含有硫化氢，后者是一种有着臭鸡蛋气味的腐蚀性气体。
2万亿美元终结碳排放？
SSAB美国钢厂位于爱荷华州蒙彼利埃，目前该钢厂的熔炉是电力驱动，该公司表示，到2022年，它们将使用可再生能源加热。钢铁行业一般都依赖煤炭，其二氧化碳排放量约占全球的7%。
摄影：DAVID GUTTENFELDER, NATIONAL GEOGRAPHIC
在竞选中，拜登推出了历任美国总统中最具雄心的目标以应对气候变化。他还表示要恢复被特朗普废除的环保措施。拜登计划用2万亿美元实现2050年零碳排放，然而，如果共和党继续控制着参议院，那么这个计划不太可能付诸实施。
啄木鸟该何去何从
阿根廷自然科学博物馆，5只南美啄木鸟标本占据了一整个抽屉。该博物馆帮助保存现代生物多样性记录，而图片所反映的故事令人担忧。2018年，国际鸟类联盟报告称，全球1.1万种鸟类的数量减少了40%。
摄影：CRAIG CUTLER, NATIONAL GEOGRAPHIC
“总体来说啄木鸟对土地的转变非常敏感，”智利Río Cruces湿地中心的研究协调者、生物学者Jorge Tomasevic说道。北美黑啄木鸟在枯木上打洞做为自己的巢穴。但在经济发达的地区，被大面积砍伐的枯木有可能对啄木鸟造成潜在的危害——在活树上打洞的树洞会愈合，而枯树上的洞则会一直保留。
特殊的2020年提醒我们，所谓科学，不仅仅是一系列耐人寻味的事实或令人瞩目的神奇技术：它是我们理解周围世界的一种方式，它的进步或停滞影响着我们所有人，可再生能源、宇宙探索、疫苗......等等方面都要依靠科学来推动。
愿未来的我们，
永远警惕科学，敬畏科学，
并在其中找到科学为我们留下的“花种”。
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