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搬家时常遇的难题困扰了数学家60年,最近似乎终于找到了答案 | 环球科学要闻

环球科学  · 公众号  · 科学  · 2024-12-11 12:00

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· 环境 ·
在错误的地方种植错误的树木会使城市夜间变得更热


虽然树木可以在白天给一些城市带来明显的降温效果,但发表在《通讯·地球与环境》Communications earth & environment)的一项新研究表明,树冠也会在夜间吸热并使城市升温。这项研究旨在帮助城市规划者选择最佳的树木组合和种植地点,以应对城市热应力


研究者分析了2010年至2023年间发表的182项研究,涉及全球110个城市或地区的17种气候,并对城市树木降温进行了首次全面的全球评估。结果发现,树木对城市的降温能力在世界各地存在很大差异,受到树种特性、城市布局和气候条件的影响。在白天,树木通过三种方式为城市降温:阻挡太阳辐射、通过树叶上的气孔蒸发水分、通过树叶的空气动力改变气流。在夜间,由于空气动力阻力和气孔的关闭,树冠可以捕捉来自地表的长波辐射,从而使城市变得更热。在炎热干燥的气候下,以及开放布局和低层城市中,城市树木通常能给城市带来更多凉爽,而在炎热潮湿的气候下,树木的降温作用则较差。研究者指出,树种的选择和放置需要和城市形态相兼容,以达到最好的降温效果。(UNIVERSITY OF CAMBRIDGE)


· 数学 ·
沙发问题可能已经被解决


图片来源:Deedy/X.com


想象一个宽度为1的走廊,如果有一个直角形状的拐角,在不考虑三维旋转,只考虑平面问题的情况下,能通过这个拐角的沙发面积最大是多少?这个问题在搬家时很容易就能遇到。而在数学上,它被称为沙发问题,最早在在1966年提出,60年来数学家一直没能解决这个问题。先前的研究曾发现,沙发最大面积在2.2195和2.37之间。


近日,韩国延世大学的一名数学博士后研究员白真允(Jineon Baek,音译)在预印本网站上发布论文,证明沙发最大的面积可达2.2195。这个“沙发”由18段曲线组成,研究人员用100多页的论文证明了这就是最大的沙发形状。不过论文现在还没有完成同行评议,尚未正式发表。(livescience.com)

· 天文学 ·
发现小行星带内最小小行星,直径10米

小行星带内的小行星会在韦布空间望远镜的观测数据中产生噪音,天文学家也能反过来从噪音中寻找小行星。图片来源:MIT/Ella Maru and Julien de Wit


对人类威胁最大的小行星并不是那种毁灭恐龙的,直径数千米的小行星,而是直径在10米左右的小行星。这样的小行星恰好大到可以对城市和地区造成严重破坏,并且数量众多,而且很难观测到。往往只有当这样的小行星接近地球时,天文学家才能发现它们,但这样留给我们的预警时间就会很少。大多数近地小行星都起源于小行星带,但天文学家在小行星带内能追踪的天体直径最小约为1千米。


近日,研究人员利用韦布空间望远镜(JWST)观测时的噪音,在小行星带内发现了一颗直径10米的小行星,相关论文发表在《自然》Nature)杂志上。在此次研究中,JWST原本正在对一颗恒星持续观测,试图找到系外行星。而当小行星经过JWST的视野时,会对观测数据产生影响,研究人员分析了这些“干扰噪音”,发现这其实是138颗从未被发现的小行星,他们的直径从10米到几百米不等。统计发现,直径在百米以下的小行星数量远超预期,这些小行星可能经历了级连撞击分裂。(Space.com)



· 环境 ·

全球旅游业碳排放增长且不平等

截至2019年的10年中,旅游业的排放量已上升至总排放量的8.8%。净增15亿吨,从37亿吨增至52亿吨,相当于法国年排放量的五倍。图片来自昆士兰大学旅游排放项目组


旅游业是全球碳排放的一个主要来源。这一行业的快速增长及其碳密集的性质(尤其是与运输方式相关的特点),对全球减排工作构成挑战。 根据《自然·通讯》Nature Communications)发表的一篇新研究,由于高涨的需求和技术效率提升缓慢,过去十年间与全球旅游业相关的碳排放有所增加。


研究者利用2009年至2020年间175个国家的数据,对全球旅游业碳足迹进行了全面分析。他们发现,全球旅游业排放每年增加3.5%(超过全球经济增长率的两倍,即每年1.5%),在2019年达到了52亿吨二氧化碳当量。这相当于全球温室气体总排放的8.8%。这一增长的首要驱动因素是技术效率增长缓慢(每年0.3%)和旅游需求持续高增长(按2009年不变价格计算,每年增长3.8%)。这项研究还显示出人均旅游排放量上的明显差异,20个最高排放的国家,包括美国、中国和印度,碳足迹占全球总排放量的75%。这些发现强调有必要采取紧迫的行动来减少旅游业排放。技术进步虽然带来了一定的减排,但不足以抵消旅游业的快速增长。这项研究还强调了设计全球减排政策时考虑经济差异的重要性。



· 生物学 ·
鱼和蜥蜴听觉再生的机制

在斑马鱼内耳中,一种被称为支持细胞(品红色)的细胞类型会产生新的感觉听觉细胞(蓝色)。这项研究揭示了一组 DNA 控制元素,它们对斑马鱼、蜥蜴和其他再生物种的支持细胞在受伤后再生毛细胞至关重要。图片来源:Tuo Shi/Crump and Lozito labs/USC Stem Cell


一些鱼类和蜥蜴具有高度再生能力,其感觉细胞,如听觉细胞在受损后能够自然恢复,而小鼠等哺乳动物则不具备这种能力。了解其中的机制或能帮助失聪患者再获听力。近日,一项《美国科学院院刊》PNAS)上的研究揭示了斑马鱼和绿安乐蜥再生听力的关键基因调控子


科学家分析了斑马鱼、绿安乐蜥和小鼠内耳听觉毛细胞和支持细胞的基因,发现听觉毛细胞受损后,支持细胞中的DNA增强子能调控产生更多转录因子ATOH1蛋白,促使细胞再分化以替换受损部分。删除斑马鱼细胞中的五种增强子会妨碍听觉毛细胞的再生。进一步研究显示,类似的增强子虽然也在小鼠胚胎发育阶段的听觉祖细胞中活跃,但其在成年后即关闭。而鱼类和蜥蜴等的增强子在成年后仍可被激活,保留了细胞的再分化能力。这为激活人类内耳细胞中的类似增强子,治疗耳聋带来了希望。(Keck School of Medicine of USC)


撰写:王昱、冬鸢、马一瑗
编辑:王昱、冬鸢
封面图片来源:Jineon Baek