本週科學榨菜上新啦！課代表爲你快速梳理近期科學界有趣又有料的新鮮事！科學新鮮報，早看早學到~

本期導讀：

1、不含藍色色素的藍莓爲什麼會是藍色，這個祕密蝴蝶知道

2、人類究竟是否已經主宰了地球？十幾年的討論有了最終結果

3、棕色大熊貓終於實現了熊貓家族拍彩色照片的願望

4、太陽能電池效率的極限到底是多少？科學家再次發起挑戰

5、130億年前就死去的星系，可能蘊含着新宇宙理論的祕密

01藍莓到底是不是藍色的？

藍莓是一種近幾年來很流行（也很貴）的水果，看上去確實是呈現藍紫色的樣子；但是如果把表面的蠟質擦乾淨後，藍莓看上去是暗紅色的。

把藍莓做成果醬或者藍莓派之後，更可以清楚地看到藍莓其實是紅色的。

這也就是說，如果沒有這層白色的蠟質，藍莓其實應該是紅色的。所以，藍莓的藍色應該與這層蠟質有關。

可是這層蠟明明是透明或者白色的東西，怎麼會產生顏色呢？

英國布里斯托大學的物理學家Heather Whitney猜想，這可能與這層蠟質的特殊分子結構有關。

於是，爲了更好地瞭解漿果蠟狀覆蓋物的特殊之處，研究者在掃描電子顯微鏡下觀察了各種表皮覆蓋蠟質的水果：藍莓，李子，俄勒岡葡萄。

這三種水果都帶藍紫色的外觀，而且它們都有蠟狀覆蓋物。因此有理由相信，這幾者之間是有聯繫的。

電子顯微鏡產生的圖像確證了這一點。三種果子的蠟質確實有着類似的分子結構，從照片中可以看出，它們的表面都是一些非球狀的微觀結構。

而額外的光學實驗表明，所有結構都會散射藍光和紫外光。

更絕的是，科學家將這些蠟質小心溶解在有機溶劑中，然後再重新結晶出來，發現他們依然會自發凝結成這種非球狀結構，並且仍然具有散射藍紫光的能力。

這說明這些蠟質分子並不是隨機生長的，而是植物經過精心設計之後才爲自己披上的外衣。

那麼，植物爲什麼要讓自己看起來是藍色的呢？

因爲許多以水果爲食的鳥類都有特殊的藍色和紫外線視覺，能夠非常清晰地辨認出藍色果實，而藍莓正是依靠這些鳥類來爲自己傳播種子。

但是自然界中的藍色色素太少了，而且大多數都不穩定。化學色素做不成藍色，那就只好上一點物理手段了。

除了藍莓等植物以外，蝴蝶和孔雀等動物也都會這種“物理上色”的染色技巧，不必產生不穩定的藍色色素，就可以讓自己看上去是藍色的。

圖1 藍莓、俄勒岡葡萄、李子中發現的納米結構反射藍光和紫外線使果實呈現藍色。 （圖片來源：參考文獻1）

課代表總結：以後可以用這種材料當車漆，想換顏色了直接擦掉就行！

參考文獻

Rox Middleton et al. ,Self-assembled, disordered structural color from fruit wax bloom.Sci. Adv.10,eadk4219(2024).DOI:10.1126/sciadv.adk4219

02人類世已死，人類世萬歲

每天在瀏覽各大科學新聞網站的時候總是會發現，各種關於全球氣候變化、人類活動影響生物生息的文章絡繹不絕，每天都有。

不知你可曾想過，人類是否已經接管了地球的命運呢？人類是否已經開啓了一個新的地球紀元呢？

有的科學家也是這樣想的。他們認爲現在的地球已經不能繼續延續當前的全新世了。就好比提到寒武紀我們就想起三葉蟲，提到侏羅紀我們就想起恐龍，而目前人類已經是地球的主宰，所以我們應當劃分一個一經提及就能想到人類的新階段。

他們給這個階段起名叫做“人類世”，並且希望推動全球的地質學家大會進行投票，正式宣佈目前的“全新世”終結，地球正式進入“人類世”。

雖然他們尋找了許多人類影響地球命運的例子，但卻不夠明確。

舉例來說，殺死恐龍的小行星撞擊留下的摩洛哥懸崖邊的兩塊粘土之間的一層銥，標誌着 6600 萬年前白堊紀時期的結束。

如果想證明地球已經進入人類世，那就必須也找到一個明確的地層標誌，來證明人類對地球產生的決定性影響。

在過去的五年裏，有 12 個地點競相成爲候選標誌。這其中最令人矚目的是來自加拿大克勞福德湖約 10 釐米的泥漿。

這些在過去70年裏沉積下來的泥漿，記錄了 20 世紀 50 年代開始的全球化石燃料燃燒、化肥使用和原子彈放射性塵埃激增的情況，確實深入揭示了人類對地球不可逆轉的影響。

但很可惜的是，在剛剛結束的投票上，多數科學家仍然反對“人類世”這一提案，人類世的說法正式被科學界否決了。

或許人類世時代的深度還不足以理解人類對這個星球的改造，或許是出於在自然面前的人類謙卑之心，又或許是認爲人類世的開端應該從人類出現開始計算，總之科學界拒絕了爲人類蓋上特殊的標籤。

即使沒有得到地質學家的正式認可，人類世仍然存在。

就像數十億年前藍藻向大氣中注入氧氣的大氧化事件一樣，人類的確標誌着一個巨大的轉變，但沒有確切的日期。畢竟，地球已經無法回到 100 年前的狀態了。充滿人類的地球系統變化是集體不可逆轉的。

圖2 畢竟，在沒有人類出現在地球上之前，這種原子彈爆炸場景從未出現過 （圖片來源：science.org）

課代表總結：耳邊響起那首詞，“只幾個石頭磨過，小兒時節……”

參考文獻

DOI：10.1126/science.z3wcw7b

03中國科學家揭祕棕色大熊貓的遺傳密碼

生活中的一切並不總是非黑即白。大熊貓也不是。

多年來，我國的科學家和公衆一直對七仔（唯一的圈養棕白色大熊貓）很感興趣。這是一隻在陝西秦嶺發現的野生大熊貓，目前居住在西安樓觀臺野生動物繁育保護中心。

近日，來自中國科學院動物研究所的胡義波研究員和魏輔文院士領導的研究組，在《美國國家科學院院刊》發表了一項研究，揭祕了爲什麼這隻14歲的雄性熊貓有如此不尋常的皮毛。

迄今爲止，只有七隻棕白色大熊貓被記錄在案，它們全部來自中國陝西省的秦嶺山脈。

秦嶺大熊貓與四川的熊貓有很大不同。之前的研究表明，秦嶺大熊貓可能在大約 30 萬年前就與四川大熊貓分開了。

研究者關注了七仔的一家——七仔的父母、七仔的伴侶和後代，並將他們的基因信息與我國發現的第一隻棕色熊貓“丹丹”進行了比對。

研究人員認爲，大熊貓的Bace2 基因是一種與色素沉着相關的基因。而棕色熊貓的Bace2版本是錯誤的，體內的兩個Bace2基因拷貝均缺失相同的 25 個鹼基對片段。這本質上意味着蛋白質的編碼序列被破壞，從而導致蛋白質出現故障。

對圈養的其他 192 只黑白大熊貓的進一步基因測序表明，沒有一隻大熊貓能夠同時擁有兩份突變的Base2基因。

研究小組還發現，與黑色熊貓的毛髮相比，棕色熊貓的毛髮似乎含有更少且更小的黑素體——負責毛髮和皮膚色素沉着的細胞器。

這篇論文的突破在於發現基因或基因片段的缺失也可能導致顏色的變化，從遺傳學的角度來看，這是一個全新的發現。

科學家們準備進一步研究這個突變基因究竟是如何導致棕色熊貓黑素體的大小和數量發生變化的。

圖3 棕色大熊貓七仔 （圖片來源：alamy.edu）

課代表總結：我熊貓終於能拍彩色照片了！

參考文獻

Guan, D. et al. Proc. Natl Acad. Sci. USA 1212, e2317430121 (2024).

04科學家再次刷新太陽能電池效率極限

新加坡國立大學的科學家開發出一種新型三結鈣鈦礦/硅串聯太陽能電池，在 1 平方釐米的太陽能吸收面積上可實現 27.1% 的電力轉換效率，創下世界紀錄。

太陽能電池可以製造成兩層以上，每層由不同的光伏材料製成，吸收不同範圍內的太陽能。這就是多結太陽能電池，可以提高太陽能發電的效率。

然而，當前的多結太陽能電池技術存在許多問題，例如能量損失導致電壓低，以及設備在運行過程中不穩定。

爲了克服這些挑戰，新加坡國立大學科學家團隊將氰酸鹽整合到鈣鈦礦中，使其性能超越了其他類似的多結太陽能電池。

鈣鈦礦結構各組成部分之間的相互作用決定了它可以吸收的能量範圍。調整這些成分的比例，或尋找直接替代品，可以幫助改變鈣鈦礦的能量範圍。

然而，先前的研究沒能找到具有超寬能量範圍和高效率的鈣鈦礦配方。最初在鈣鈦礦配方中使用的填充物大多是溴化物，而在最新的研究中，科學家們使用了性質類似的氰酸鹽作爲代替品，來進行實驗。

科學家採用各種分析方法將氰酸鹽成功整合到鈣鈦礦結構中，並製備了氰酸鹽集成鈣鈦礦太陽能電池。

在評估性能時，科學家發現，與傳統鈣鈦礦太陽能電池的 1.357 伏特相比，摻有氰酸鹽的鈣鈦礦太陽能電池可以達到 1.422 伏特的更高電壓，並且能量損失顯著減少。

研究人員還測試了新設計的鈣鈦礦太陽能電池，在受控條件下以最大功率連續運行 300 小時。測試期結束後，太陽能電池保持穩定，其容量達到 96% 以上。

儘管三結鈣鈦礦/硅串聯太陽能電池結構非常複雜，但它仍然保持穩定，並獲得了經認可的獨立光伏校準實驗室認證的 27.1% 的世界紀錄效率。

三結鈣鈦礦/硅串聯太陽能電池的理論效率超過 50%，比此次的27.1%高出不少，這說明這類電池具有進一步提高的巨大潛力。

團隊下一步的目標是在不影響效率和穩定性的情況下將該技術升級到更大的模塊。

圖4 新型三結鈣鈦礦/硅串聯太陽能電池 （圖片來源：新加坡國立大學）

課代表總結：裝在手機上是不是就不用充電啦？

參考文獻

Liu, S., Lu, Y., Yu, C. et al. Triple-junction solar cells with cyanate in ultrawide bandgap perovskites. Nature (2024). https://doi.org/10.1038/s41586-024-07226-1

05130億年前“死去”的星系

天文學家觀測到一個在130多億年前突然停止形成新恆星的星系。

由劍橋大學領導的國際天文學家團隊利用詹姆斯·韋伯太空望遠鏡發現了一個“死亡”星系，當時宇宙只有 7 億年的歷史，這是迄今爲止觀測到的最古老的此類星系。

這個星系似乎生得快，死得早：恆星形成的速度很快，停止的速度也幾乎同樣快，這對於宇宙演化的早期階段來說是出乎意料的。然而，目前尚不清楚這個星系的“熄滅”狀態是暫時的還是永久的，以及是什麼導致它停止形成新恆星。

研究結果發表在《自然》雜誌上，對於幫助天文學家瞭解星系如何以及爲何停止形成新恆星，以及影響恆星形成的因素在數十億年來是否發生了變化，可能非常重要。

宇宙的最初幾億年是一個非常活躍的階段，大量氣體雲塌縮形成新的恆星。星系需要豐富的氣體供應來形成新的恆星，而早期的宇宙就像自助餐一樣，想要多少物質就可以有多少物質。

所以，這個星系爲什麼喫到一半就不喫了呢？真是太不尊重自助餐了。

畢竟，我們目前觀測到的死亡星系，都是直到宇宙後期纔出現的。

目前的理論很難解釋這一倉促的中途離席，因此這一發現可能會催生新的宇宙早期理論。

天文學家此前曾在早期宇宙中觀察到死亡星系，但這個星系是迄今爲止最古老的——距大爆炸僅 7 億年，距今超過 130 億年。

除了最古老之外，這個星系的質量也相對較低。早期宇宙中的其他猝滅星系質量要大得多。

但在進一步的觀測和理論計算之後，天文學家表示，雖然在觀測時它看起來已經死亡，但在大約 130 億年的時間裏，這個星系可能會復活並再次開始形成新的恆星。

圖5 韋伯望遠鏡發現的古老星系 （圖片來源：劍橋大學）

課代表總結：喫自助不積極，思想有問題！

參考文獻

Looser, T.J., D’Eugenio, F., Maiolino, R. et al. A recently quenched galaxy 700 million years after the Big Bang. Nature (2024). https://doi.org/10.1038/s41586-024-07227-0

作者：牧心