數百萬篇新的科學研究論文每年出版，每年都有這麽多的研究出來，很難知道什麽是重要的，什麽是有趣的，但基本上是微不足道的，什麽是簡單的。不良科學。但在過去的十年裏，我們可以回顧一些最重要、最令人敬畏的研究領域，這些領域經常表現在導致知識真正擴散的多項發現和研究論文中。以下是科學家在過去十年中取得的最大進步之一。
1、新人類親屬
頭蓋骨南方古猿來自南非，該物種的完整化石。圖片來源于Brett Eloff。
在過去的十年裏，人類的家譜有了很大的擴展，在非洲和菲律賓發現了新的人類物種化石。十年開始于發現和鑒定南方古猿, 一種人類物種，生活在近兩百萬年前的今天的南非。古人類學家LeeBerger的兒子MatthewBerger在2008年偶然發現了該物種的第一個化石–右鎖骨，當時他只有9歲。然後，一個小組從這個人身上發掘出更多的化石，一個小男孩，包括保存完好的頭骨，以及A.煽動叛亂曾.2010年由Lee Berger和他的同事描述。這個物種代表了這個屬之間的一個過渡階段。南猿和屬霍莫具有老年靈長類動物的一些特征，但其行走方式與現代人相似。
也是由伯傑率領的一個小組在南非發現的，納萊迪人活得更近，大約335，000到236，000年前，這意味著它可能與我們自己的物種重疊，智人。該物種于2013年首次在新興星洞系統中被發現，2015年描述，還兼具原始特征和現代特征，例如一個小腦殼(大小約爲智人)和一個很大的身體，重約100磅，身高高達5英尺。較小的魯宋人(三到四英尺高)大約50，000至67，000年前生活在菲律賓，與幾種原蟲重疊。第一魯松化石最初被鑒定爲智人，但2019年分析確定這些骨頭屬于一個完全未知的物種。
這三大發現表明，在過去的十年裏，更多古老人類親屬的骨骼很可能隱藏在世界的洞穴和沉積物中，等待被發現。
2、測量宇宙
位于梅西爾87中心的黑洞周圍環境的圖像，這是附近室女座星系團中的一個巨大星系。這個黑洞距地球5500萬光年，質量是太陽的65億倍。(事件地平線望遠鏡協作等)
當愛因斯坦1915年首次發表廣義相對論時，他很可能無法想象100年後天文學家會用一些最先進的儀器來檢驗這一理論的預測–這個理論將通過每一次測試。廣義相對論將宇宙描述爲一種被大量物質扭曲的時空“結構”。正是這種扭曲導致了重力，而不是像艾薩克·牛顿所认为的那样是质量的内在属性。这个模型的一个预测是，质量的加速会引起时空中的“涟漪”，或者引力波的传播。如果有足够大的质量，如黑洞或中子星，地球上的天文学家甚至可以探测到这些涟漪。2015年9月，LIGO和室女座的合作首次探測到引力波，引力波是從大約13億光年之外的一對合並黑洞中傳播的。從那時起，這兩種儀器就探測到了幾種附加引力波包括兩個合並中子星中的一個。
廣義相對論的另一種預測–愛因斯坦本人著名的懷疑-是黑洞的存在，或者是空間中無限密度和無窮小體積的引力塌陷點。這些物體消耗掉所有的物質和光線，這些物質和光離我們太近，形成了一個落入黑洞的過熱物質盤。2017年，事件地平線望遠鏡協作-世界各地的一個連在一起的射電望遠鏡網絡–進行了觀測，這些觀測結果將導致第一張黑洞周圍環境的圖像，2019年4月釋放.
3、有記錄以來最熱的年份
過去五年(2014至2018年)，大氣中溫室氣體的增加導致全球氣溫升高
100多年來，科學家們一直在預測燃燒煤和化石燃料對地球溫度的影響。1912年出版的大衆力學包含一篇題爲“1911年的非凡天氣：煤炭燃燒對氣候的影響–科學家們對未來的預測，它的標題是：“世界上的熔爐現在每年燃燒大約20億噸煤。”當它被燃燒，與氧氣結合時，它每年向大氣中增加約7，000，000，000噸二氧化碳。這會使空氣成爲對地球更有效的毯子，並提高它的溫度。這種影響在幾個世紀內可能是相當可觀的。
僅僅一個世紀之後，效果確實相當可觀。過去五年(2014至2018年)，大氣中溫室氣體的增加導致全球氣溫升高。是有記錄以來最熱的年份。2016年是國家海洋和大氣管理局(NOAA)139年前開始記錄全球氣溫以來最熱的一年。這一全球變化的影響包括更頻繁和破壞性更強的野火、更常見的幹旱、加速極地冰層融化和增加風暴潮。加州燃燒，威尼斯洪水泛濫，城市熱死亡人數上升，無數沿海和島嶼社區面臨生存危機–更不用說氣候變化造成的生態破壞，扼殺了地球將碳從大氣中拉回來的能力。
2015年，“聯合國氣候變化框架公約”(“氣候公約”)就氣候行動達成了共識，稱爲“巴黎協定”。“巴黎協定”的主要目標是將全球氣溫上升幅度限制在1.5攝氏度以上工業前水平。爲實現這一目標，需要進行重大的社會變革，包括用風能、太陽能和核能等清潔能源取代化石燃料；改革農業做法，以限制排放和保護林區；或許甚至建立人爲手段將二氧化碳從大氣中抽走。
4、編輯基因
在過去的十年裏，修改基因組以預防疾病或改變身體特征的能力有了很大的提高。
自從dna的雙螺旋結構是在20世紀50年代初發現的。科學家們已經假設了人工修飾DNA以改變生物體功能的可能性。這個首次批准基因治療試驗發生在1990年，當時一個四歲的女孩切除了自己的白細胞，加上産生一種叫做腺苷脫氨酶(ADA)的酶的基因，然後再注入她的身體來治療ADA缺乏症，這是一種阻礙免疫系統抗疾病能力的基因狀況。病人的身體開始産生ADA酶，但是沒有産生帶有校正基因的新白細胞，而且她不得不繼續接受注射.
現在，基因工程比以往任何時候都更加精確和可用，這在很大程度上要歸功于一種新的工具。2013年首次用于修飾真核細胞(含細胞核的複雜細胞)*CRISPR-Cas9。基因編輯工具的工作原理是定位DNA的一個目標片段，然後用Cas9酶“切割”該片段。可選的第三步是用新的基因材料替換DNA中刪除的部分。這項技術可廣泛應用，從增加牲畜的肌肉重量，到生産抗性和豐産作物，到治療癌症等疾病通過移除病人的免疫系統細胞，修改它們以更好地對抗疾病，並將它們重新注入病人的體內。
2018年末，由何建奎領導的中國研究人員宣布他們使用CRISPR-Cas9基因改造人類胚胎，然後將這些胚胎移植到一個婦女的子宮中，並導致雙胞胎女孩的出生–這是第一個基因編輯的嬰兒。對這對雙胞胎的基因組進行了修改，使她們對艾滋病病毒有更強的抵抗力，盡管基因改變。也可能導致意外的變化。工作是受到科學界的廣泛譴責由于這是不道德和危險的，暴露出有必要對這些強大的新工具的使用進行更嚴格的規定，特別是在改變胚胎DNA和使用這些胚胎來生産活的孩子時。
5、揭示了其他世界的奧秘
2012年5月6日，NASA的卡西尼號飛船拍攝了土衛六和土星的自然彩色照片，距離土衛六約48.3萬英裏(778，000公裏)。(NASA/JPL-加州理工學院/空間科學研究所)
在過去的十年中，宇宙飛船和望遠鏡揭示了關于我們以外世界的豐富信息。2015年，新地平線探測器近距離通過冥王星，對矮行星及其衛星進行了附近的第一次觀測。宇宙飛船揭示了一個令人驚訝的動態和活躍的世界冰封的山脈高達近20，000英尺以及不超過一千萬年曆史的平原區–這意味著地質學在不斷變化。事實上冥王星平均距離太陽37億英裏地球的距離大約是地球距離的40倍，這表明即使是寒冷、遙遠的星球也能獲得足夠的能量來加熱它們的內部，可能隱藏著地下液態水甚至生命。
離家有點近，卡西尼號飛船繞土星運行了13年美國宇航局在2017年9月結束了這一任務，當時美國宇航局有意將飛船送入土星大氣層，這樣一旦燃料耗盡，它就會燃燒而不是繼續繞地球運行。在任務期間，卡西尼號發現了給土星環餵食的過程，觀察到一場全球風暴包圍了這個氣態巨行星，繪制了巨大的月球泰坦圖，並在水潤的月球土衛二噴發出的冰物質羽狀中發現了生命的一些成分。2016年，也就是卡西尼號任務結束前一年，朱諾號飛船到達了木星。在那裏，它一直在測量太陽系中最大行星的磁場和大氣動力學，以幫助科學家了解木星(以及太陽周圍的其他一切)最初是如何形成的。
2012年，好奇號火星車在火星上登陸，在火星上取得了一些重大發現，包括紅色星球上過去水的新證據，有機分子的存在可能與生命有關，而且神秘的甲烷和氧氣季節循環暗示著在地表下有一個動態的世界。2018年，歐洲航天局宣布，火星快車的探地雷達數據提供了強有力的證據，在火星南極附近，地下有一個液體蓄水池。.
與此同時，兩台太空望遠鏡開普勒和苔絲發現了數千顆圍繞其他恒星運行的行星。開普勒于2009年發射，2018年結束其任務，通過測量行星在恒星前面經過時光能的下降，揭示出神秘而遙遠的行星。這些行星包括熱木星，它們在幾天或幾小時內就會接近恒星；迷你海王星，大小介于地球和海王星之間，可能是氣體、液體、固體或某種組合；超級地球是天文學家希望研究生命迹象的大型岩石行星。苔絲于2018年推出，繼續尋找開普勒的繼任者。太空望遠鏡已經發現了數百個世界，它可以找到10，000甚至20，000在任務結束之前。
6、化石顔料揭示了恐龍的顔色
重建的彩色圖案中華龍鳥基于化石羽毛的著色。(Fiann M.Smithwick等人)/當代生物學27.21 3337-3343)
這十年始于古生物學的一場革命，科學家們第一次看到了恐龍的真面目。首先，在2010年1月，分析了黑素體-含有色素的細胞器-化石羽毛中的色素。中華龍鳥一只生活在中國大約一億二千萬到一億二千五百萬年前的恐龍發現，史前生物的尾巴上有“紅棕色”和條紋。。不久之後，全身重建揭示了一只生活在大約1.6億年前的小型羽毛恐龍的顔色。, 安奇諾它身上長著黑白相間的羽毛，頭上長著一束醒目的紅色羽毛。
對化石色素的研究繼續揭示有關史前生命的新信息，通過展示，暗示了潛在的動物生存策略。反遮陽和僞裝的證據。2017年，一只保存完好的裝甲恐龍生活在大約1.1億年前，[醫]Borealopelta，曾被發現有紅褐色的色調，有助于融入環境。。這種識別和研究恐龍顔色的新能力將繼續發揮作用。古生物學研究中的重要作用科學家們正在研究前世的進化。
7、重新定義質量的基本單位
NIST-4基布爾天平是一種電磁稱重機，用來測量普朗克的常數，進而重新定義公斤。(詹妮弗·劳伦·李/NIST)
2018年11月，世界各地的測量科學家投票正式改變一公斤的定義質量的基本單位。新的定義不是以一個物體的重量爲基礎–一個類似高爾夫球大小的鉑銥合金圓柱體–使用一個自然常數來設定質量單位。該更改取代了用于定義度量單位的最後一個物理工件。(例如，1960年，米欄被氪星輻射的特定波長所取代，後來更新爲根據光在一秒內傳播的距離來定義一個米。.)
通過使用一台被稱爲基布爾天平的精密稱重機，科學家們能夠根據支撐它所需的電磁力精確地測量一公斤。然後，這種電測量可以用普朗克常數來表示，這是一個數字最初由馬克斯·普朗克(MaxPlanck)用來計算來自恒星的能量束。.
公斤並不是最近重新定義的唯一衡量單位。國際單位制的變化于2019年5月正式生效，也改變了電流的標准單位安培的定義；開爾文的溫度單位；摩爾，在化學中使用的物質量單位。對公斤和其他單位的改變將使人們能夠更精確地測量少量材料，如藥品，並使世界各地的科學家能夠接觸到這些基本單位，而不是根據必須由少數實驗室複制和校准的物體來定義它們。
8、第一個古人類基因組測序
芬蘭勒文盧赫塔一個有1500年曆史的水葬遺址的藝術印象，那裏提取了古老的DNA。(Kerttu Majander)
2010年，科學家們獲得了一種新的工具來研究古代曆史和居住在其中的人。研究人員使用一種保存在永久凍土中的頭發，用來對一個大約4，000年前生活在現在的格陵蘭島的人的基因組進行排序。揭示了世界上第一批定居在這個地區的文化成員的身體特征，甚至是血型。從古代DNA中重建基因組的第一次幾乎完全，爲人類學家和遺傳學家提供了一扇大門，讓他們比以往任何時候都更了解遙遠過去的文化。
提取古代DNA是一項重大挑戰。即使頭發或皮膚等遺傳物質被保存下來，它也經常被環境中的微生物DNA汙染，因此必須使用複雜的測序技術來分離古人類的DNA。最近，科學家們使用了顱骨岩骨一種高密度的耳朵附近的骨頭，用來提取古老的DNA。
自2010年首次成功以來，數千個古老的人類基因組被測序，揭示了關于人類基因組的新細節。失落文明的興衰而全球人口的遷移。研究古代基因組已經發現了多種遷移波。穿過西伯利亞和阿拉斯加之間結冰的白令陸橋來回穿梭。從5，000到15，000年前。最近，在現代丹麥，一個年輕女孩的基因組是從一片有5，700年曆史的桦木焦油中進行了測序用作口香糖，口香糖中還含有她的口腔微生物和她最後一餐中的一些食物。
9、抗埃博拉疫苗及新療法
一名女孩于2019年11月22日在剛果民主共和國戈馬接受埃博拉疫苗接種。(帕梅拉·图利佐/法新社蓋蒂圖片社)
這十年包括曆史上最嚴重的埃博拉病毒疾病爆發。據信，這一流行病始于2013年12月幾內亞一名18個月大的男孩感染蝙蝠的單一病例。這種疾病迅速蔓延到鄰國，到2014年7月到達利比裏亞和塞拉利昂的首都，爲向大量人民傳播這種疾病提供了前所未有的機會。埃博拉病毒損害免疫系統會導致大量出血和多器官衰竭。在最初病例發生兩年半後，超過28，600人被感染，造成至少11，325人死亡，根據疾控中心的說法.
這一流行病促使衛生官員加倍努力，尋找一種有效的疫苗來對抗埃博拉病毒。默克制藥公司生産的一種名爲ervebo的疫苗在2016年疫情爆發結束時，幾內亞進行了一項臨床試驗。這證明了疫苗的有效性。另一次埃博拉疫情于2018年8月在剛果民主共和國宣布，目前的疫情已成爲西非爆發以來死亡人數最多的一次，有3 366例報告病例，2 227人死亡截至2019年12月。Ervebo在剛果民主共和國被用來對抗疫情的爆發擴大准入或“同情使用”基礎。在2019年11月，Ervebo歐洲藥品管理局(EMA)批准一個月後美國FDA批准.
除了一種預防性疫苗外，研究人員還一直在尋求治療已經感染埃博拉病毒的病人的方法。兩種治療方法包括一次性注射抗體以防止埃博拉病毒感染患者的細胞。最近在剛果民主共和國的一項臨床試驗中顯示了希望。結合疫苗和治療治療，衛生保健官員希望有一天能徹底根除病毒感染。
10、CERN檢測希格斯玻色子
2012年，CERN大型強子對撞機的緊湊型Muon電磁鐵探測器記錄了事件，顯示了希格斯玻色子衰變到一對光子(虛黃線和綠塔)的特征。(CERN/CMS在CC by-SA 4.0下的協作)
在過去的幾十年裏，物理學家們不知疲倦地爲宇宙的運作建模，開發出所謂的標准模型。這個模型描述了物質的四種基本相互作用，即基本力量。兩種在日常生活中很常見：萬有引力和電磁力。然而，另外兩種只在原子的原子核內發揮它們的影響：強核力和弱核力。
標准模型的一部分說，有一個普遍的量子場，它與粒子相互作用，給它們提供它們的質量。20世紀60年代，包括弗朗索瓦·恩格尔特(Fran Ois Englert)和彼得·希格斯(Peter Higgs)在內的理論物理學家描述了這一領域及其在標准它被稱爲希格斯場，根據量子力學定律，所有這些基本場都應該有一個相關聯的粒子，這個粒子後來被稱爲希格斯玻色子。
幾十年後，在2012年，兩個使用CERN大型強子對撞機進行粒子碰撞的小組報告說，發現了一個與希格斯玻色子預計質量相符的粒子，爲希格斯場和希格斯玻色子的存在提供了大量證據。2013年，諾貝爾物理學獎授予恩格勒特和希格斯，“因爲他們發現了一種有助于我們理解亞原子粒子起源的機制，最近發現了預測的基本粒子，從而證實了這一點”。隨著物理學家們不斷完善標准模型，希格斯玻色子的功能和發現將仍然是所有物質如何獲得其質量的基本部分，因此，任何物質都是如何存在的。