10.首次通過測量合成黑洞圖片
黑洞吞噬所有光線,使其不可見。盡管可以間接檢測到它們(例如通過其作爲重力透鏡的作用),但黑洞不可能直接拍攝到。科學家將全球八台高分辨率射電望遠鏡組合在-起,形成了一個虛擬望遠鏡,稱爲“事件地平線望遠鏡”,來自各個天線的信號以納秒精度疊加。從大量測量數據中,最終天文學家通過計算合成了這張圖像。
9.鋼結構
鋼是有史以來用途最廣泛的建築材料之一。鋼的化學成分可以有很大變化,只含碳元素的鋼稱爲碳素鋼(碳鋼)或普通鋼;在實際生産中,鋼往往根據用途的不同含有不同的合金元素,比如:錳、鎳、釩等等。該圖像顯示了特定種類不鏽鋼的晶體結構,由于其耐化學性,它在食品業中非常常用。顔色說明了晶體的取向,這對材料的性能具有決定性的影響。
8.暗物質網
暗物質是不可見的,它不發出任何輻射,理論上推測它是存在。爲了更好地了解宇宙的結構,科學家使用極其複雜的計算機進行模擬:研究人員向超級計算機提供了來自宇宙初始狀態的數據,然後模擬了宇宙的演化。超級計算機花了大約兩個月時間創建了一個立方體形狀結構,長大約爲十億光年。從圖中可以看出宇宙大規模結構主要以藍色的氣體和恒星網絡爲主。圖中發黃光網絡表示恒星網。白色表示暗物質的基本框架,該暗物質占了大約四分之一的空間。
7.沒有免費的午餐
白粉病是囊狀真菌類的種植物害蟲,在其寄主植物的葉子上形成絲狀網絡或菌絲體。從菌絲體突出的孢子體在其頂端形成一堆孢子,並隨風傳播。一些擬南芥某些特定基因,能夠防禦真菌寄生。但是,這些防禦機制會消耗了植物大量的能量。因此,具有這種抗性植物較,並且産生的後代也較少。可見即使在植物界,也沒有免費的午餐!
6.時空的漣漪
愛因斯坦在100多年前的《相對論通論》中就假設了引力波的存在。2015年9月14日,科學家們首次能夠對其進行直接測量。在宇宙中,時空中的這些微小扭曲幾乎一直都會發生。但是,即使使用最靈敏的探測器,也只能在非常大的質量快速移動時(例如,兩個黑洞或兩個中子星碰橦時)才能測量它們。即使那樣,到達地球的信號也非常非常微弱。爲了能夠在大量的探測器數據中識別它們,物理學家通過數值模擬生成強引力波。圖片爲2015年9月通過測得的兩個黑洞碰撞的精確數據而模擬模擬出來的引力波。
5.會撒網的中性粒細胞
白細胞在我們的免疫系統中起著重要的作用。在這些細胞中,中性粒細胞通常被稱爲第一道防線。它們通過包圍病原體並在細胞內部消化細菌來從而達到消滅細菌的目的。中性粒細胞(這裏用橙色顯示)還有更厲害的招數:它們可以投射網狀纖維狀結構(黃綠色)捕獲細菌,從而殺死細胞外的細菌。這張圖片顯示志賀氏菌(藍色)被嗜中性粒細胞撒網捕獲。
4.生命的萬花筒
所有生物都是由蛋白質構成的。這些大分子的基本結構是由23種不同氨基酸組成的。氨基酸中與羧基直接相連的碳原子上有個氨基,這個碳原子上連的基團或原子都不一樣,稱手性碳原子,當一束偏振光通過它們時,光的偏振方向將被旋轉,根據旋光性的不同,分爲左旋和右旋,即L系和D系,如D-丙氨酸是右旋的和L-丙氨酸是左旋的,恰似左、右手,互爲鏡像。而構成天然蛋白質的氨基酸都是L系。注意,一般稱D型、L型。生物界各種蛋白質(除一些細菌的細胞壁中的短肽和個別抗生素外)幾乎都是由L-氨基酸所構成的,含D-氨基酸的極少。通過使用LC-PolScope技術,研究人員希望能找出這種情況的原因以及哪些分子在識別過程導致這種特殊情況。這項技術通過對不同顔色的分配,可以確定多晶氨基酸-聚合物雜化薄膜中單個晶粒的生長方向和光學活性,相同顔色的顆粒具有相同的生長方向。
3.行星化石
小行星維斯塔是太陽系最初混亂狀態時候的遺物。那時,超過40億年前,還沒有主要的行星,小碎片聚在一起,形成原行星,原行星又形成行星。直徑約525公裏的維斯塔似乎就這樣的原行星,它也許是原行星裏的最後行星。美國宇航局的黎明航天器的測量結果也驗證了這種猜測。航天器通過僞彩色圖像技術對行星進行地質勘察研究。這張地形圖是由“黎明”號航天器拍攝的17,000多個單獨圖像構成的,其相機的鏡頭配有各種濾鏡。在圖像中不同的顔色表示不同的高低和深淺:紫色表示地表以下22.5公裏,白色表示地表以上19.5公裏。從這張圖像中可以看出維斯塔具有密集的火山口和地貌——早期與其他天體碰撞的證據——也以高山爲特征,並且具有驚人的異質性。它看起來更像是一顆地球而不是一顆小行星。
2.硅塔
研究人員希望未來的太陽能電池能有更高的效率。爲了實現這一目標,它們將光伏元件所需的硅制成了納米線的“地毯”,而不是傳統意義上的光滑層。由于這些電線只有100納米厚,兩微米長,它們就像一座小塔。馬克斯·普朗克的研究人员最初用聚苯乙烯球覆盖一层薄薄的硅层来制造这些结构。然后,他们用等离子体(即强电离气体)腐蚀硅,去除不受珠子保护的硅。通常情况下,硅塔间距是靠得很近的。研究人员在聚苯乙烯球之间留有空隙,以便能够从侧面检查电线。这张照片中,拍摄照片的电子显微镜使用两种不同的探测器来区分不同的材料,其中显示红色为聚苯乙烯,绿色为硅。
1.不起眼的著名植物
對于農業來說,擬南芥(thale cress)實際上沒有任何意義。然而,它是世界上最著名的植物之一:被譽爲植物界的“果蠅”。它樸實無華,生長迅速,並長出大量的種子。最重要的是,它已經被了徹底的研究過了。它的基因組由25498個基因組成,這些基因對一種植物來說是很小的,但它已經被完全測序了。這張圖片展示了一棵擬南芥幼苗,科學家們用它來研究蛋白質在細胞和組織之間的運輸。圖中顯示了擬南芥植株的前兩片葉子,空的種位于在左下角。植株的表皮細胞産生紅色熒光蛋白;而藍色則爲葉綠體和質體。在實驗中,檢測到的蛋白質只能在表皮細胞中找到,這意味著它可能不會無法被轉運到下面的細胞中。