利用夏威夷的麦克斯韦望远镜和智利的 Atcama 大型毫米阵，美国 MIT 、英国卡迪夫大学等机构的研究人员在金星大气中发现了生命迹象的证据。研究报告将发表在 9 月 14 日的《自然》期刊上，研究人员将在 9 月 15 日通过 Zoom 举行新闻发布会上宣布这一消息。金星是太阳系中与地球最为相似的行星，大小、质量和体积与地球相近，但它在其它方面则明显的与地球不同。它有浓厚的大气层，其中超过 96% 都是二氧化碳，金星表面的大气压力是地球的 92 倍。其表面的平均温度高达 735 K（462 °C），是太阳系中最热的行星，比最靠近太阳的水星还要热。

突破奖基金会公布了 2021 年度的各个奖项。突破奖基金会由多名亿万富翁资助成立，其中包括 Google 联合创始人 Sergey Brin、马云及其妻子张瑛、俄罗斯互联网风投家 Yuri 和 Julia Milner 夫妇、Facebook 创始人 Mark Zuckerberg 和 Priscilla Chan。基础物理特别突破奖授予了 1972 年诺贝尔奖得主 Steven Weinberg，以表彰他在标准模型等领域的突出贡献；基础物理学奖授予了 Eric Adelberger，Jens Gundlach 和 Blayne Heckel；生命科学奖颁发给 David Baker、Catherine Dulac、Dennis Lo 和 Richard Youle；数学奖颁给了 2014 年菲尔茨奖得主 Martin Hairer 爵士，以表彰他对随机分析等领域的贡献。新视野奖颁发 12 名处于职业早期阶段的数学家和物理学家，其中包括加州伯克利的 Song Sun 和俄勒冈大学的 Tien-Tien Yu。

圣路易斯动物园的一条大约 62 岁的球蟒产下了 7 个卵，它的寿命已经比球蟒的通常寿命长了 20 年，而且至少 15 年没有接触过雄性蟒蛇。球蟒是最小的蟒蛇种类之一，无性繁殖虽然罕见但并非不可能。动物园的爬虫类经理 Mark Wanner 说，球蟒通常只能活 30 到 40 年，活到超过 60 年已经令人难以置信了，更不用说产卵了。动物园有记录以来寿命最长的蛇是费城动物园一条 47 岁的球蟒。这条蛇产下的卵被取走了两个，以进行基因取样帮助判断是有性还是无性繁殖。蛇类能储存精液以延迟受精，但有记录以来最长的延迟受精是 7 年。 7 个卵中的剩余 5 个有 3 个孵化器内，2 个已经死亡。这条蟒蛇是在 1961 年进入动物园的，当时的年龄大约 3 岁。

根据发表在《Publications of the Astronomical Society of Australia》期刊上的一项研究，天文学家利用位于西澳洲的 Murchison Widefield Array (MWA)天线阵去探测外太空的无线电信号，搜索地外文明的信号。研究主要针对的是船帆星座，该区域有大量的恒星爆炸和死亡，为新恒星的形成创造了理想的环境。天文学家使用 MWA 对船帆星座监听了 17 小时，捕捉了 1030 万颗恒星的信号，但未发现外星科技的任何信号。

对于绝大多数人造传感器来说，噪声是一个需要被抑制的问题。但宾夕法尼亚州立大学的研究人员发现，引入恰到好处的噪声能增强普通传感器无法感知的微弱信号，使其能达到可检测出的水平。引入噪声增强微弱信号是动物世界常见的现象。举例来说，生活在浑水中的匙吻鲟（paddlefish）无法看见它们的食物水蚤，它有电感受器能接收 50 米外的水蚤发出的微弱电信号。通过增加噪声，它的电信号接收距离能增加到 75 到 100 米。另一个例子是吉丁虫（Jewel beetle），它能发现 50 英里外的森林大火，而最先进的红外传感器的探测距离只有 10 到 20 英里，原因是动物利用了名叫随机共振的现象。他们的研究报告发表在《Nature Communications》期刊上。这项研究可广泛用于低功耗应用场景的物联网。

量子理论认为，一个粒子可以同时出现在两个地方——但我们只能在这里或那里观察到它，因为观察会导致坍缩，粒子会随机出现在两个位置中的一个。但问题是是什么导致了量子态坍缩？物理学家对此有争论，他们提出的一种解释是引力假说。但根据意大利 Gran Sasso 国家实验室的一项研究，引力不太可能是量子坍缩的原因。引力假说来自 1960 年代的 Károlyházy Frigyes 和 1980 年代 Lajos Diósi。其基本思想认为引力场会抗拒粒子的叠加态，当一个粒子既处于这里又处于那里，其引力场也会尝试同时在两地，但这个场不能长时间忍受这一张力，它坍缩了，而粒子也随之而去。牛津的著名数学家彭罗斯（Roger Penrose）支持这一假说，认为它消除了所谓测量导致坍缩的人类中心论，他说坍缩发生在物理学中，而不是因为有人来看它。对于最新的实验，彭罗斯表示他在疫情期间设计了一个改进模型，而实验并没有真正测试他的版本。

发表于《微生物学前沿》的一项研究显示，固定在国际空间站外的微生物至少可以存活 3 年，这表明生命有可能在从地球到火星的太空旅行中存活。耐辐射球菌天生具有很强的抗辐射能力，因为当 DNA 受损时，它们具有非凡的修复能力。研究人员将不同厚度的耐辐射球菌细胞团送到国际空间站，它们被放置于铝板上并在空间站外部呆了 3 年。这些样本每年被采集并送回地球进行分析。在至少半毫米厚的团块中，研究人员发现了幸存的细菌。虽然菌团外层的细菌被紫外线破坏了，但这些死亡的细胞似乎保护了内层的细菌，使之存活下来。这些存活下来的细菌能够修复受损的DNA，并在实验室中生长。

大约三千年前，数千名战士在今天德国北部的 Tollense 河畔展开一场大战。过去十年，考古学家挖掘出埋在沼泽里的数百人的遗骸。它是至今发现的最大规模的史前冲突之一。对残骸的基因测序发现，这些战士无法消化鲜奶。研究报告发表在《Cell Biology》期刊上。研究人员测序了 14 个遗骸的 DNA，发现他们都来自今天的德国、波兰和捷克。14 个遗骸有 2 个来自女性。研究人员发现，这些战士都没有携带能消化牛奶的基因突变。被称为乳糖酶耐受性的突变在今天的欧洲人中间很常见。此前的研究发现，乳糖酶耐受性在公元 500 年的德国部分地区就已经很常见了，在公元 1000 年扩散到了整个地区。这一时间与那次大战相距 2000 年。这意味着在大约一百代内，乳糖酶耐受性的基因突变渗透到了整个欧洲人口。研究人员称，这是至今人类基因组中发现的最强势的基因选择。

多年来，研究东南亚的考古学家一直困惑于 “失踪的千年”——这一时期大约在 6000 年前至 4000 年前，其间几乎没有人类定居的踪迹。根据发表在《Nature Communications》期刊上的一项研究，考古学家 Joyce White 认为这些定居点可能消失了，因为一场大旱迫使人们到别处寻找水源。为重现那个时代的气候，White 和同事调查了老挝北部一个洞穴中的石笋。通过分析这种缓慢沉积的岩石含量，研究人员不仅可以测定其年龄，还可以测量它当时的湿润程度。研究人员发现，洞穴中的降雨量相对稳定了 4000 多年，然后在大约 5100 年前到 3500 年前突然减少。这表明该地区可能经历了一场持续了 1000 多年的长期干旱。

意识是连续的（即在每一个时间点都有意识），还是离散的（即只在特定的时刻有意识）？这个自圣奥古斯丁以来长达 1500 年之久的争论最近有了新的结论。研究人员用一个新模型回答了这个古老的问题，该模型结合了连续的时刻和离散的时间点，最终得出结论是：可能两者都有。研究报告发表在《认知科学趋势》上。由于意识抽象的本质，科学家一直在努力定义有意识的和无意识的知觉。比如，当一个人在早上醒来或从麻醉中醒来时，他会从无意识状态转变为有意识状态。大多数哲学家都赞同连续有意识感知的观点，因为它遵循了人类的基本直觉。科学家也提出了，人类只有在特定时刻才有意识的概念，其不足之处在于，这些时间点所持续的时间并不是普遍存在的。研究人员称，想象一下骑自行车。如果你摔倒了，等着隔半秒的反应，那你就没办法在落地之前扶住自己。然而，当信息整合时，如果你将短暂的意识时刻与较长时间的无意识处理相结合，你的大脑就会告诉你所感知到的，然后你就能稳住自己。研究人员表示，思想和环境都是在不知不觉中得到更新，你有意识的自我利用这些更新，看看它们是否有意义。如果没有，你就可以改变你的路线。

美国 LIGO 和意大利 Virgo 引力波探测器探测到了迄今最大规模的黑洞合并事件，但黑洞的质量令科学家感到困惑。黑洞合并最早发现于 2019 年 5 月 21 日，被命名为 GW190521。两个探测器感应到了黑洞合并产生的最后四个波纹，波纹频率在一百毫秒内从 30 赫兹升至 80 赫兹。根据探测到的引力波，天文学家可以估算黑洞质量。此次合并事件中，两个黑洞的质量分别是太阳的 85 倍和 66 倍，合并后形成的新黑洞质量接近 150 个太阳。按现有理论，如此质量级别的黑洞不太可能发生合并。一颗大恒星的坍缩会导致黑洞的形成，而由恒星坍缩形成的黑洞，其质量不会在 65-120 倍太阳质量之间。因为恒星即将寿终正寝时，炽热的核心会触发氧核爆炸聚变，导致整个星球被撕裂。此外，大型黑洞的合并往往更早发生，不会被探测器发现。为了解释这一探测结果，研究人员推测，大爆炸发生后不久，原始黑洞会自发演变出一批黑洞，这些黑洞规模大小不一。而黑洞之所以足够大，是因为它们早期已经发生过合并事件。

Sorowako 位于印尼苏拉威西岛的中心，曾经有着丰富的植物物种，许多植物未见于其它地方。但这个小镇后来成为了世界最大的镍矿矿场，一家公司就开采了全球 5% 的镍矿供应。为了采矿，大部分植物都砍伐光了。2004 年，Tadulako 大学讲师、土壤生物学家 Aiyen Tjoa 来到了 Sorowako，发现当地只剩下贫瘠的土壤和尘土飞扬的马路。但有小一部分灌木丛和小树幸存了下来。Tjoa 想知道它们是如何适应富含镍矿的环境，猜测这些植物能从环境中吸收镍并储存起来。这些富含镍的植物有可能成为镍矿的替代来源，能在不破坏环境的情况下开采镍。全世界许多地方发现了数十种喜好镍的植物，但此类植物在印尼却很少发现，而印尼是世界植物多样性最丰富的地区之一，还有着世界最大的矿矿场，应该会找到嗜好镍的植物。Tjoa 认为只是因为没人去寻找。她开始了漫长的搜寻工作。她至今发现了多种嗜好镍的印尼本土植物。

根据发表在《Nature Precision Oncology》期刊上的一项研究，澳大利亚研究人员发现蜜蜂毒液能快速杀死乳腺癌细胞。研究还发现，毒液主要成分与现有化疗药物组合使用，能有效遏制小鼠体内的肿瘤生长。从事这项研究的 Harry Perkins 医学研究所 Ciara Duffy 博士希望能开发出一种治疗三阴性乳腺癌的方法。三阴性乳腺癌占到了乳腺癌的 10% 至 15%，目前还没有临床有效的靶向疗法。研究显示，特定浓度的蜜蜂毒液能在 60 分钟内百分之一百杀死三阴性乳腺癌和富含 HER2 的乳腺癌细胞，对正常细胞影响甚微。Duffy 博士称，毒液中名叫 melittin 的成分是导致癌细胞死亡的杀手。melittin 的作用是进入细胞质膜，形成孔隙，导致细胞死亡。melittin 的另一个作用是干扰癌症信号通路，这是癌细胞生长和复制的基础。

耶鲁大学的研究人员发现了男女免疫系统对新冠病毒应对的差异。研究报告发表在上周的《自然》期刊上。根据约翰霍普金斯大学的统计数据，全世界新冠感染者突破了 2500 万，死亡人数超过 85 万，其中男性占了死亡病例的六成。研究人员从未感染的对照组和感染的患者身上收集了鼻部、唾液和血液样本，跟踪患者观测不同人的免疫应答差异。在对比男性和女性感染者时，研究人员发现了感染早期男女免疫应答的显著差异。女性患者比男性患者产生了更强烈和持续的 T 细胞反应。T 细胞是免疫系统的重要组成部分，其作用包括杀死感染的细胞。男性患者不良的 T 细胞反应与疾病结局较差存在关联。与健康对照组相比，患者的先天免疫细胞因子和趋化因子水平较高（这些信号分子参与将免疫细胞募集到炎症部位）。但其中一些因子的水平在男性患者中高于女性患者。在女性患者中，较高的先天免疫细胞因子水平与较差的疾病反应有关。研究结果表明，男性患者可能受益于提高 T 细胞反应的疗法，而女性患者可能受益于抑制早期先天免疫反应的疗法。尽管如此，研究人员提醒说，他们无法排除其他可能改变男性和女性患者预后不良风险的潜在因素。

天文学家发表报告称，SpaceX 等公司发射的宽带卫星星座将会不可避免的对天文观测造成负面影响。SpaceX 至今发射了 600 多颗 Starlink 卫星，OneWeb 发射了 74 颗，两家公司都计划发射数万颗后续卫星，此外亚马逊也计划发射数千颗宽带卫星。SpaceX CEO Elon Musk 曾断言宽带卫星不会对天文学造成问题。但天文学家对已发射的宽带卫星积累足够多的观测数据之后，对这一问题进行了计算机模拟，结果显示如果真的部署 10 万颗低地球轨道卫星的话，没有任何缓解措施能完全避开卫星对地面光线-近红外天文观测设备的影响。卫星对天文学的影响主要是基于其轨道高度。

根据发表在《Physical Review Letters》期刊上的一项研究，地球的固态内核只有 10 亿到 13 亿年历史。中美科学家通过将激光加热的铁样品在两个金刚石砧之间挤压从而创造出类似于地球核心的环境，研究人员表示，这一年龄位于此前 13 亿至 45 亿年估计年龄谱的较小端；但又比最近一项仅 5.65 亿岁的估计大一些。更重要的是，最新研究有助于科学家确定地核的热流量，以及为“地球发电机”提供动力的能量来源。研究者四川大学张友君副教授解释称，地球的核心主要由铁构成，分为固态内核和液态外核。高温的铁地核通过热传导向地幔中传递热量，因此地核的热导率是确定地核许多属性包括内地核如何形成以及“地球发电机”如何驱动的关键。“地球发动机”则是指带电的富铁液态外核的运动产生了地球磁场。

Google 的研究人员首次使用量子计算机模拟了化学反应。模拟的化学反应非常简单，但这是朝着量子计算机实用化迈出的重要一步。研究报告发表在《科学》期刊上。原子和分子都受控于量子机制，要精确模拟其化学反应最佳的方法被认为是使用量子计算机。去年 Google 透露了可编程量子处理器 Sycamore。最新的研究就是利用了 Sycamore 去模拟两个氮原子和两个氢原子组成的二氮烯分子。量子模拟与经典计算机上的模拟一致。Google 的 Ryan Babbush 说我们正从完全不同的尺度去进行化学的量子计算。他表示未来可以使用量子模拟开发新的化合物。

根据发表在《Ecology and Evolution》期刊上的一项研究，简单给风力涡轮机叶片涂上颜色就能大幅减少风力涡轮机每年杀死的鸟类数量。据挪威 Smola 的一个风力发电场开展的一项研究，将涡轮机的一个叶片从白色涂成黑色，鸟类死亡数量减少 70%。早先的实验室研究显示，鸟类在飞行时不善于发现障碍物，引入视觉线索能增加鸟类发现风力涡轮机的几率。不过这项研究的样本数量太小，其结论可能无法作为可靠证据使用。研究调查了 4 台风力涡轮机，2006 到 2013 年期间这些涡轮机杀死了 18 只鸟。2013 年，研究人员给每台涡轮机的一个叶片涂上黑色，在之后的三年里杀死的鸟类数量只有 6 只，而对照组的 4 台风力涡轮机杀死了 18 只，年死亡率下降了 71.9%。

2019 年，法国国家信息与自动化研究所（INRIA）的 Nicolas Rougier 和国家科学研究中心(CNRS)的 Konrad Hinsen 发起了一个项目：Ten Years Reproducibility Challenge，邀请科学家重新运行十年前或更早时间写的代码。有 35 名科学家参与了挑战，结果陆续发表在《ReScience C》期刊上。科学家使用的语言从 C 和 R 到 Mathematica 和 Pascal，还有人重复的不是代码而是分子模型，编码在 Systems Biology Markup Language (SBML)中。参与者意识到，曾经他们以为能牢牢记住的东西其实一个月内就会开始遗忘，要让代码能重复运行他们需要记录相关的信息，比如使用的参数值。Rougier 本人再现的代码需要软盘和 Apple II 电脑，电脑不是问题，他的办公室里就有一台。意大利科学家 Sabino Maggi 在 1995 年使用 Fortran 语言建模了超导装置约瑟夫逊结，用微软的 VB 处理结果。Fortran 语言几十年来基本没变，编译代码没有遇到问题。问题是 VB。VB 早就死亡了，它早被 Visual Basic.NET 取代了，两者之间的共同之处就是它们的名字。为了运行代码，他在 Mac 上创建了虚拟环境，加载了 Microsoft DOS 6.22 和 Windows 3.11，以及从网上下载的 VB，他承认安装私有软件可能存在合法性问题，表示当年他写代码的是时候有合法授权的。另一个问题是他不记得 VB 的版本了。反直觉的一个现象是参与者发现旧的语言更容易再现，原因是新语言 API 和库的变化可能会导致旧代码不能正常运行，但旧的语言已经停止变化，因此几十年都能保持一致。刚刚停止支持 Python 2.7 被认为就是不再变化的高级编程语言。

地球生物史上发生过五次大规模的生物灭绝事件，其中第四次泥盆纪后期灭绝事件发生在古生代泥盆纪晚期。它不是一次单一的灭绝事件，而是由多个灭绝事件组成，被称为 Hangenberg 的事件是泥盆纪后期灭绝事件的最后一个灭绝高峰期，它同时影响了海洋生态系与陆地生态系，抹掉了 97% 的脊椎物种。是什么导致了这起事件？小行星撞击？但科学家没有发现大型撞击事件发生在 Hangenberg 事件期间。我们所知道的是这起事件持续了数千乃至数十万年，观察到了紫外线损害植物的证据，可能的原因是臭氧层遭遇了长时间的破坏。伊利诺伊大学香槟分校的科学家提出了一种假设：遥远超新星爆发释放出的宇宙射线破坏了臭氧层。他们的论文发表在 PNAS 期刊上。