歡迎收看一周科技。本周你將看到：①塑料變鉆石；②AI擴展名畫；③3萬年前的截肢手術；④燈塔水母返老還童的秘訣；⑤空氣制氫。
塑料變鉆石
通過一道激光，研究者將飲料瓶同款塑料變成了鉆石——不過，是直徑只有幾納米的超級迷你款[1]。
塑料也能變成鉆石 | HZDR / Blaurock
確切地說，他們是利用X?射線自由電子激光照射了一塊PET塑料樣品。這種能量超高的激光能讓局部溫度升高到數千攝氏度，并通過沖擊波在短時間內產生相當于百萬倍大氣壓的高壓。在這樣高溫高壓的環境下，塑料中的碳轉變成了微小的納米鉆石，x射線衍射與散射分析證實了這一變化過程。
這并不是一項試圖合成人造鉆石的實驗，科學家其實是在模擬行星內部的物質變化。在天王星、海王星等冰巨行星內部，存在著高溫高壓而且富含碳、氫、氧元素的環境——被強激光擊中的塑料正是在模擬這種情況。
畫面之外
知名AI圖像合成工具DALL-E又增添了有趣的新功能：現在，人們可以用它來任意擴展畫面，為原有圖像增添更多背景內容[2]。在OpenAI公布的演示中，創作者August Kamp展示了將名畫《戴珍珠耳環的少女》畫面擴充約20倍的效果。
August Kamp / OpenAI / Johannes Vermeer
這樣的背景擴充并不是一次性完成的，用戶需要每次選擇1024*1024像素大小的區域進行畫面擴充，并用文字描述指引AI添加各種背景內容。每次操作DALL-E會給出4種備選結果，如果不滿意還可以再次嘗試。擴充畫面會考慮原有畫面的陰影、光線與質感等信息。下面的視頻展現了擴展畫面的全過程：
August Kamp
古老手術
最早的截肢手術是在什么時候？答案最近被刷新了：至少在3.1萬年前[3]。
腰部以下的骨骼，左側小腿少了1/3｜T. R. Maloney et al./Nature
在婆羅洲島印尼部分的一個洞穴里，考古學家發現了一具3.1萬前的人類骨骼。遺骸主人去世時為19-20歲，按身高推測應為男性。這具骨骼出乎意料地完整，除了左側小腿——他的左小腿比右側少了約1/3，脛骨和腓骨（也就是小腿的兩根長骨）被干凈整齊地切斷。這看起來不太可能是意外折斷或被野獸咬傷，而像是在可控環境下進行的某種操作，例如截肢。骨頭上沒有留下感染痕跡，研究者懷疑，當時的人可能用婆羅洲當地的某些植物對付感染。另外，截肢的左小腿骨骼明顯小于右側小腿，加上愈合的情況，研究者判斷，當事人在手術后至少還活了6-9年。
形象復原圖（發現這具遺骸的洞穴里，同時還出現了紅赭色顏料和手印）｜Jose Garcia (Garciartist) and Griffith University
這個在童年接受截肢手術的小朋友，刷新了我們對于遠古人類醫療技術的了解。此前，考古學家曾在法國發現了7000年前左前臂截肢手術的證據；另外，北非可能在1.3萬年前就進行過開顱手術。
返老還童
燈塔水母是一種擁有“返老還童”絕技的神奇生物：在成熟后，它仍可再次返回水螅體形態，重新開啟新的生命周期，以此避開衰老與死亡。
燈塔水母（Turritopsis dohrnii） | Maria Pascual-Torner
在本周發表的一項研究中，科學家通過基因分析探尋了這種神奇技能背后的原理[4]。他們檢測了燈塔水母的基因組，發現它比其他無法返回幼態的水母擁有更多與DNA修復與保護相關的基因拷貝。此外，研究者還檢測了燈塔水母返回幼體過程中基因表達的變化。研究顯示，燈塔水母并沒有特殊的“永生基因”，“返老還童”的關鍵在于一系列與細胞多能性、發育調控等相關的基因按程序開啟或關閉。
目前，人們并未發現燈塔水母的“返老還童”有明確的次數限制。理論上講，它們能透過這種轉變獲得無限的壽命——但作為實驗材料的水母就沒有那么好運了。為了檢測基因表達，它們已經被研究者冷凍處死，重生失敗……
空氣制氫
在本周的《自然-通訊》上，研究者展示了一種從空氣中吸取水分制造氫氣的新型裝置。只要有陽光與空氣，就可以利用它收獲高純度氫氣作為清潔燃料[5]。
即使在干燥環境中，人們依然有望吸取空氣中的水制造氫燃料 | Pexels/ pixabay
這種裝置利用含有吸濕物質的多孔材料收集空氣中的水分，再用來自太陽能的電力驅動電解，將水變成氫氣與氧氣并分離開。在初步測試中，這一制氫裝置成功連續運作了12天，并且在相對濕度低至4%的干燥環境中仍可繼續工作。
目前，研究者制造的原型裝置規模還很小，這樣的小型裝置在晴朗的一天可以收獲氫氣1490毫升。接下來，研究者還將進行更大規模的測試，并驗證裝置是否能應對沙塵等真實環境中的挑戰。
參考文獻
[1] https://www.science.org/doi/10.1126/sciadv.abo0617
[2] https://openai.com/blog/dall-e-introducing-outpainting/
[3] https://www.nature.com/articles/s41586-022-05160-8
[4] https://www.pnas.org/doi/full/10.1073/pnas.2118763119
[5] https://www.nature.com/articles/s41467-022-32652-y
作者：麥麥，窗敲雨
編輯：窗敲雨
封面圖來源：cygig/pixabay
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