小行星又双叒要撞地球了？恐龙：这我熟……|一周趣科学vol.49

具有潜在撞击地球概率的小行星2024 YR4

最近，科学家们发现了一颗名为2024 YR4的小行星，它的大小大约相当于一个足球场。这颗小行星在未来八年内与地球相撞的概率目前超过2%。

作为比较，经常被人命令“启动！”的某游戏抽卡出金的概率为0.6%。

虽然科学家们并不感到恐慌，但他们正在密切关注它的动向。

2024 YR4于2024年12月27日首次被智利的El Sauce天文台通过望远镜发现。这个望远镜属于“小行星陆地撞击最后警报系统”（ATLAS），根据其亮度，天文学家估计2024 YR4的宽度在40米到90米之间。

2024 YR4的轨道高度椭圆，每四年绕太阳一周，目前，它正在远离地球，下一次近距离飞越地球将在2028年。

自发现以来，这颗小行星与地球相撞的概率有所上升。根据NASA和欧洲航天局（ESA）的数据，2024 YR4在2032年12月22日撞击地球的概率最初为1.3%，随后在2月5日上升至1.6%，2月7日进一步上升至2.2%。

截至最新数据，ESA的预测概率为2%，而NASA的预测为2.1%。不过，科学家们强调，这个概率可能会继续变化，甚至可能降至零。

如果2024 YR4真的撞击地球，它可能会造成城市级别的破坏。根据国际小行星预警网络（IAWN）的备忘录，可能的撞击地点包括东太平洋、南美洲北部、大西洋、非洲、阿拉伯海和南亚。

最接近的现代类比是1908年的通古斯事件，当时一颗直径30至50米的小行星或彗星碎片在西伯利亚上空爆炸，摧毁了2000平方公里的森林。

2024 YR4如果撞击地球，预计也会在空中爆炸，释放出相当于800万吨TNT的能量，威力是广岛原子弹的500倍以上。

尽管2024 YR4的潜在威胁令人担忧，但专家们强调，人类有足够的时间来应对。NASA在2022年成功进行了“双小行星重定向测试”（DART）任务，通过撞击小行星改变了其轨道。科学家们认为，类似的方法可以用于2024 YR4。

此外，还有一些实验性的想法，如使用激光蒸发小行星的一部分以产生推力，或者使用“重力牵引器”通过引力缓慢改变小行星的轨道。

总之，虽然2024 YR4的潜在威胁引起了关注，但科学家们相信，通过现有的技术和国际合作，人类有能力应对这种挑战。

本次发现的小行星2024 YR4 

（图片来源：AFP/NASA/New Mexico Institute of Technolog）

 参考文献：

https://www.channelnewsasia.com/world/asteroid-2024-yr4-what-you-need-know-4933101

曾被忽视的“垃圾”RNA其实有重要功能

科学家们最近发现，一些曾被认为无用的RNA小片段，实际上在细胞中扮演着重要角色。

这些RNA片段被称为“内含子”，它们属于转运RNA（tRNA）的一部分。

转运RNA在蛋白质合成过程中负责帮助氨基酸链的组装，而内含子则是在tRNA发挥作用前被剪掉的部分，因此长期以来被认为是没有功能的“垃圾”RNA。

然而，俄亥俄州立大学的研究团队发现，这些内含子并非无用。它们在某些情况下会附着到负责将遗传信息转化为蛋白质的分子上，导致这些分子降解，从而阻止蛋白质的生成。研究人员将这类内含子称为“fitRNAs”。

多年来，科学家们观察到一些奇怪的现象：这些内含子与其他RNA分子之间存在不寻常的序列关系，细胞会用多种方式处理它们。

而且，当增加细胞生活环境中的氧化剂时，某些内含子的数量会显著增加。这些现象让研究人员怀疑，内含子可能并非“垃圾”，而是有某种尚未被发现的功能。

为了验证这一假设，研究团队进行了多年的实验。他们发现，当这些内含子从tRNA上被剪下后，会与特定的信使RNA（mRNA）结合，导致mRNA降解，从而阻止蛋白质的生成。

这一机制与另一种小RNA——微RNA（microRNA）的功能类似（microRNA：我还获过诺奖呢！）。研究人员认为，fitRNAs的存在可能为细胞提供了某种优势。通过抑制某些蛋白质的生成，它们可能在细胞分裂和繁殖等过程中发挥作用。尽管这些内含子在正常情况下可能作用不大，但在面临生存压力时，它们的稳定性可能变得至关重要。

这项研究揭示了细胞内含子的新功能，挑战了我们对“垃圾”RNA的传统认知。未来，科学家们将继续探索这些内含子在细胞应对热压力、饥饿等极端条件下的作用，进一步揭示它们在细胞生存和进化中的重要性。

tRNA示意图 

（图片来源：National Human Genome Research Institute）

参考文献：

Regina T. Nostramo, Paolo L. Sinopoli, Alicia Bao, Sara Metcalf, Lauren M. Peltier, Anita K. Hopper. Free introns of tRNAs as complementarity-dependent regulators of gene expression. Molecular Cell, 2025; DOI: 10.1016/j.molcel.2025.01.019

原始细胞的可能形态，分布比想象中更为广泛

关于地球生命起源的一个主流理论认为，简单的化学分子逐渐变得复杂，最终形成了原始细胞（protocells）——这些是非生命的结构，因为虽然长得像细胞，但是无法繁殖。即便如此，它们但被认为是现代细胞的先驱。

近年来，科学家们发现了一种可能的原始细胞候选者：聚酯微滴。这些微滴是由α-羟基酸（αHAs）通过简单的聚合反应形成的。αHAs是早期地球上可能存在的化合物，可能由闪电或陨石带来，随后在水环境中通过再水合形成微滴。

最近，东京工业大学地球生命科学研究所（ELSI）的一项研究为聚酯微滴的形成提供了新的证据。这项研究表明，聚酯微滴可以在比之前认为的更广泛的早期地球条件下形成。

2019年，研究团队发现，聚酯微滴可以通过简单的脱水过程形成。当将苯乳酸加热到80°C时，它会变成凝胶状物质，随后在再水合时形成无膜的微滴。

早期的实验室测试通常使用高浓度的αHAs和较大的反应体积，这可能并不反映早期地球的条件。因此需要突破这些限制，看看这些原始细胞是否真的可能在早期地球上形成。

为了模拟更现实的条件，研究人员降低了苯乳酸的浓度和反应体积。他们发现，即使只有0.005毫升苯乳酸，聚酯也能合成并形成微滴。

这表明，聚酯微滴可能在封闭空间（如岩石孔隙）或稀释环境（如洪水或降水后的环境）中自然形成。

为了进一步测试现实条件，研究团队模拟了古代海洋中的盐度环境。他们在反应物中加入了钠盐、钾盐和镁盐，发现聚酯合成和微滴组装可以在钾盐和钠盐中进行，但在镁盐中无法进行。这种情况与原始海洋的条件相似。

这项研究的结论清楚地表明，聚酯原始细胞在早期地球上可能比之前认为的更常见。这为下一代实验室研究提供了新的方向。

包括海洋、淡水、盐水以及封闭空间（如岩石孔隙）在内的多种原始环境，可能都支持了这些原始细胞的形成，不仅在地球上，也可能在其他地方。

这项研究为我们理解地球生命的起源提供了新的视角，表明生命可能从更广泛的环境中诞生。

实验条件下合成的原始细胞 

（图片来源：Tony Z. Jia）

月经杯使用不当可能导致严重并发症

近年来，月经杯作为一种环保、可持续的经期管理工具，越来越受到女性的欢迎。

然而，最近一项发表在《BMJ病例报告》中的研究提醒我们，如果月经杯使用不当，可能会引发严重的健康问题，甚至导致肾脏肿胀等并发症。

这项研究报告了一名30多岁女性的病例。她在使用月经杯后，出现了尿血、右侧腰部和骨盆间歇性疼痛的症状，持续了大约6个月。

经过检查，医生发现她的右肾和输尿管出现了肿胀。进一步扫描显示，月经杯的位置正好靠近输尿管进入膀胱的开口处，阻碍了尿液的正常流动。

医生建议她在接下来的月经周期中停止使用月经杯，并在一个月后复查。结果显示，肾脏肿胀已经消退，尿液也恢复了正常流动。她的症状完全消失，医生得出结论：月经杯的位置不当导致了她右输尿管的尿液流动受阻。

虽然月经杯的并发症较为罕见，但潜在的风险包括疼痛、阴道损伤、过敏反应、漏尿、尿失禁以及感染等。

这主要是因为输尿管在进入膀胱时与阴道非常接近，如果月经杯位置不正确，可能会影响尿液的正常排出。

尽管类似病例非常少见，但研究人员强调，女性（以及临床医生）需要更好地了解月经杯的正确使用方法和潜在风险。正确选择月经杯的形状和尺寸，并确保其位置合适，是避免对上尿路产生负面影响的关键。

研究人员建议，女性在使用月经杯时应仔细阅读说明书，并在出现不适时及时就医。

总之，月经杯是一种环保且方便的选择，但正确使用至关重要。通过了解其潜在风险并采取适当的预防措施，女性可以更安全地享受这一经期管理工具带来的便利。

月经杯 

（图片来源：参考文献）

参考文献：

“Ureterohydronephrosis due to a menstrual cup” by Clara Maarup Prip and Lotte Kaasgaard Jakobsen, 1 January 2025, BMJ Case Reports CP.

激光与水流的奇妙结合

科学家们最近发现了一种革命性的方法，利用高功率激光和简单的水流来生成质子束。这一突破性技术有望彻底改变质子束的应用方式，尤其是在医学、工业和科学研究领域。

质子束是一种高速带电粒子流，能够精确地瞄准特定材料，因此在癌症治疗、半导体制造和科学研究中具有重要价值。

与X射线不同，质子束能够将能量集中在特定位置，从而减少对周围组织的损伤。

然而，传统的质子束生成方法依赖于大型、昂贵的粒子加速器，如同步加速器。这些设备虽然能够产生高能质子束，但其庞大的体积和高昂的成本限制了它们的广泛应用。

为了解决这一问题，科学家们转向了激光等离子体加速器（LPA）。LPA利用高强度的激光轰击目标，产生与传统加速器相当的粒子束，但所需的加速距离大大缩短。

然而，LPA技术一直面临两个主要挑战：一是激光每次轰击后都会破坏目标，需要不断更换目标；二是生成的质子束通常会发散，无法保持紧密的聚焦。

最近，科学家们在《自然·通讯》杂志上发表了一项突破性研究，成功解决了这两个问题，而他们的“秘密武器”竟然是一股简单的水流。

在研究过程中，科学家们使用了一股薄薄的水流作为激光轰击的目标。与传统固体目标不同，水流在每次激光轰击后能够自我修复，从而避免了频繁更换目标的麻烦。

更令人惊讶的是，当激光击中水流时，蒸发的水蒸气形成了一个云团，与质子束相互作用，产生了磁场。这些磁场自然地将质子束聚焦，使其变得更加紧密和明亮。

与使用固体目标的实验相比，水流目标将质子束的发散程度降低了一个数量级，并将束流效率提高了一百倍。

此外，质子束表现出极高的稳定性，能够在每秒五次激光轰击的频率下持续运行数百次。

这一意外发现为LPA技术的实际应用铺平了道路。研究人员表示，这种方法可以扩展到更高能量的系统，从而生成更亮、更高能的质子束。

这不仅有望推动癌症治疗的发展，还可能为半导体制造和惯性约束聚变等领域带来新的突破。

这项研究的成功标志着质子束生成技术的一个重大转折点。科学家们不再完全依赖模拟，而是可以通过实验来驱动物理过程，测试不同的激光强度、目标密度和环境压力。

这一技术的进一步发展，将为我们打开一个全新的物理世界，带来更多令人兴奋的应用前景。

用水靶可以产生自然聚焦、更紧密对准的质子束。

（图片来源：Greg Stewart/SLAC）