PDF《地热的大小科普》

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11 主编: 魏刚 编辑: 赵广立 校对: 王心怡 E-mail押glzhao@stimes.

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2014 年1月3日星期五 Tel押(010)

62580720 问: 蟒蛇为什么能吞下自身大小的猎物? 人心不足蛇吞象 这句谚语说的是, 人不能太 贪心, 否则没有好下场. 实际上, 人们往往惊讶于蟒 蛇的 吞吐量 , 蟒蛇张开血盆大口, 几乎能吞下任 何它想吞进肚里的东西―― ―是不是也太贪心了呢? 答: 近日, 据一篇发表于美国 《国家科学院院刊》 上的文章指出,对蛇类的基因组首次完整的测序显 示, 缅甸蟒蛇惊人的进食能力 (其能够以相当于自身 大小的猎物为食) 来自于自身的进化和遗传, 它们能 够在进食后改变自身的新陈代谢和器官的大小, 有 的器官体积会在进食两天后变成两倍大. 实际上, 进食能力并不是蛇类在自身进化过程 中的唯一表现.蛇类在进化成今天的样子之前, 先 后失去了四肢、 少了一个胃、 延长了自己的骨骼和 器官、 发育出铰链式的颌……很多蛇类还进化出毒 液. 此外, 基于周期性的 饥一顿饱一顿 的饮食, 它们为了吞下整个猎物能够快速地调节新陈代谢 的涨落. 为了理解这种不可思议的进化, 美国得克萨斯 大学阿灵顿分校的生物学家托德・ 卡斯托和同事对 缅甸蟒蛇和扁颈眼镜蛇的基因组进行了测序. 通过 对比两者的基因组以及其他两爬动物、 鸟类和哺乳 动物的基因组片段, 研究人员追踪了导致蟒蛇成为 不可思议进食者的基因的进化. 我们想知道蛇类如何利用我们都具有的基 因, 却进行其他脊椎动物做不到的活动. 托德说. 蛇类基因组的对比使得托德和他的同事能够 追踪整个蟒蛇进化历史的积极选择―― ―例如蟒蛇 错乱的颌, 被物种所接受.研究人员发现在蛇类物 种中, 这个过程发展得异常迅速. 我们在蛇类物种 中所观察到的是前所未有的. 研究者之

一、 美国科 罗拉多大学医学院的大卫 ・波洛克说. 研究人员发现, 蛇类的极端特性来自于一系列 改变, 包括 DNA 的改变, DNA 的指令在身体上执 行的改变, 以及爬行动物蛋白质的改变. 例如, 这种 改变表现在蟒蛇进食后身体的变化, 它要求上千个 基因的协调. 他们发现, 蟒蛇进食后, 它的基因表达迅速发 生变化.那些安静的基因忽然变得活跃, 因为它们 的指令正在表达. 那些每日稳定表达的基因会变得 更活跃, 大量生产蛋白质以促进生长和新陈代谢. 缅甸蟒蛇拥有令人惊讶的生理机制, 研究 合作作者、美国阿拉巴马大 学的 生物 学家斯 蒂芬・塞科 尔(Stephen Secor) 这样 说道 , 了解到这 些基因,我们能够探索更多未开发的分子机制, 这些机制所带来的利益远远超过 对新 陈代 谢疾 病的治疗. (赵鲁) 数字 99%: PM2.5 去除率 据报道, 上海理工大学环境与建筑学院教授陈 剑波科研团队经过多年研究, 自主研发出一款高性 能的空气净化器,能够有效去除 0.3 微米以下微 粒. 据上海市环境保护产品质量监督检验总站检 测, 此款新型净化器对 PM2.5 去除率超过 99%、 甲 醛的净化效率达到 96%;

经瑞士公证行 SGS 检测, 对总挥发性有机化合物净化效率达到 96.5%. 据介绍, 该净化器设置了三重净化屏障来保障 人体吸入清新的 空气.第一重 屏障 可有 效去 除PM10 颗粒物, 如花粉、 尘埃等;

第二重可有效去除 PM2.5 以下的颗粒物, 如细菌、 烟尘等悬浮污染物;

第三重可有效去除如甲醛、二氧化硫等气态污染 物.

46 亿岁: 陨石寿命

2013 年12 月25 日,一块拳头大小的陨石摆 在乌鲁木齐一陨石店中央,标价令人咋舌:

8000 万. 据悉, 这块长约

15 厘米、 宽约

8 厘米、 重434 克 的陨石之所以能够标出天价,只因它是 目击陨 石 .2009 年4月12 日,它从天而降至新疆奇台 县, 被当地村民看到并从地下挖出. 北京天文馆高级工程师张宝林曾评价说: 这块 目击陨石, 保存完好, 在国内, 乃至国际上都属罕见. 它的'

年龄'

应该在

46 亿年以上, 和地球的年龄相 同.它的科研价值、 经济价值、 文化价值无法估量. 0.01 毫米: 安全套 日本科学家研发出全球最薄安全套, 仅厚 0.01 毫米, 比头发还薄 0.05 毫米.据 《赫芬顿邮报》 报道, 日本相模橡胶工业研究员历逾十年时间研究超 轻型聚氨酯物料, 才制成这款全球最薄安全套.在 进行逾

2 万个压力测试后, 才确保产品安全使用. 这款安全套两星期前在日本开始发售, 一盒五 个约 72.5 元人民币, 一上架瞬即售罄.研究员现正 致力研究更薄的安全套, 只要市场需要, 我们将会 继续突破 0.

009、 0.008 毫米 . 相模橡胶向来是避孕技术先锋,除率先研发出 颜色安全套外, 还曾制造出厚 0.02 毫米的安全套, 比 美国同期最薄安全套还要薄 0.04 毫米. (赵鲁) 价值

4 个亿,从上海运输到浙江萧山, 光 路费开销就

1000 多万元.什么设备这么大手 笔?不是别的, 正是大名鼎鼎的超级 钻地龙 、 直径 15.43 米的泥水混合式盾构机.世界直径 最大的上海三车道长江隧道、 连接杭州萧山区 和嘉兴海宁市钱江隧道都有赖于这个大家伙 的钻地之术. 别以为这只巨无霸体型庞大就只能 干点 粗活儿 , 实际上, 它的工序比绣花还精细.在 上海长江隧道工程中, 近5层楼高的盾构机在 水文、 地质条件复杂的长江底, 一次 走 完7.5 公里,贯通整条隧道的高程误差小于

2 厘米, 水平误差不超过 2.7 厘米, 创造了世界之最. 但 钻地龙 如此高超的钻地术是如何施 展的?一般公众恐怕并不知晓.而沈阳科学宫 展示的盾构机科普视频, 则将这个大家伙的工 作原理解释得一清二楚. 绣花 掘进 视频中首先介绍了 钻地龙 由机头和其后 的三节车架构成, 总长度为

132 米.机头刀盘 由15 个电动马达驱动, 装机功率达到

3750 千瓦―― ―以保证开口率超过

15 米的巨大刀盘能 够适用于复杂的地质环境. 旋转的刀盘在液压千斤顶推动下前进. 挖 掘隧道工作面的石料,并通过排泥端运出石 料.高速的运转空间, 要求运输卡车必须按照 精确的时间和次序来运作. 机头后面是用来起吊、安装管片的拼装 机. 管片拼装机要完成的 拼环 任务, 就是 绣 花的功夫 ―― ―管片安装位置须精确到毫米, 真正堪称毫厘不差.在安装过程中, 液压千斤 顶也精确地回缩和启动: 在安装管片时临时回 缩, 以便为新的管片提供足够的空间;

安装完 毕后, 千斤顶启动并对管片定位, 最后完成螺 栓连接. 据了解,上海长江隧道共由

4000 多环

2 米宽的混凝土环组成,每环隧道则由

10 块楔 形管片拼装而成. 为保证每一环都能拼成一个 完美正圆,

10 块管片的大小、形状均不完全一 样, 宽度控制在 1.98 米到 2.02 米之间, 制作误 差小于 0.5 毫米. 此外, 工程人员事先会在盾构机上安装各 种传感器, 施工时, 边 走 边看边校正. 在三维 轴线控制系统的严密 督战 下, 巨无霸的行走 路线几近笔直. 巨无霸 钻地龙 正是按照这样设计精密、 循序渐进的工作流程、 掘进, 拼环, 再掘进. 地下 换牙 在掘进的进程中, 钻地龙要 啃 开江底的 岩石沙砾, 时间一久, 就要 换牙 . 盾构机刀具更换是一项艰巨的任务. 这只 庞然大物由于采用了刀具磨损自动、 实时检测 和控制机器人自动换刀技术, 从而让更换刀具 变得容易得多. 盾构机的每一列刀头都配有成熟的传感 器感应系统,刀片一旦达到相应的磨损程度, 系统将发出信号―― ―精准的感应系统替代了 成本昂贵的例行检查, 解决了刀具更换的第一 个难题. 在盾构机内部, 有3个 人闸 用于工人通 过维护作业,其中中心人闸连接至刀盘内部, 并且可以移动. 更换刀具时, 安全轴会自动去除和更换螺 栓. 安全轴取下螺栓后, 刀闸自动回缩, 将磨损 刀具退出机头, 此时, 安全轴和刀闸提供必要 的支撑, 并关闭闸门;

闸门关闭后过压减小, 此 时工作人员控制刀具吊装系统, 取走磨损的刀 具, 并安装新刀具. 此后安全轴再次插入, 新刀 具最终被安装到位, 完成 换牙 . 科普视频用简洁明快的动画将复杂的盾 构机原理介绍给大众, 正成为科研成果科普化 的一种方向. 协会嘉宾: 庞忠和 国际地热协会 (IGA) 科研委员会主席、 中 国地热物理学会地 热专业委员会主任、 中科院地质与地球 物理研究所研究员 科普问答 冶炼炉、 大纺车........