地球上的天气预报比任何时候更精确，而预测太阳活动则要困难得多。始于 2019 年 12 月的第 25 太阳周期目前进入到第三年，太阳活动按照预测应该是比较温和。但实际情况与预测的相去甚远，衡量太阳活动的黑子数量远超过预测值。自 2020 年 9 月以来太阳黑子数量一直超过预测水平，这意味着太阳正处于一个异常活跃的周期。科学家在 2020 年预测第 25 太阳周期可能是有记录以来最猛烈的一个周期，而科学家对黑子周期背后的机制仍然缺乏基础性理解。

科学家声称发掘出一个小行星撞击地球时留下的恐龙化石。6600 万年前的事件结束了恐龙统治地球的时代，哺乳动物开始崛起。但至今没有发现多少灭绝事件前几千年的恐龙化石，更不用说来说灾难本身的标本，如果确认这将是一次非常重要的发现。考古学家是在距离小行星撞击地点 3000 公里远的北达科他州 Tanis 遗址挖掘出保存良好的恐龙腿化石。除了腿之外，还发现了撞击碎片击中的鱼。对于恐龙是否真的死于小行星撞击有科学家对此持怀疑态度。

科学家运用细胞重编程技术逆转老化的人类皮肤细胞，使其年轻三十年。在模拟皮肤伤口的实验中，恢复活力的细胞看起来更像是年轻细胞。人工诱导多能干细胞（iPSC）最早是由山中伸弥的团队于 2006 年发现的，山中伸弥因这一发现而在 2012 年获得诺贝尔生理医学奖。发表在《eLife》期刊上的最新研究没有诱导皮肤细胞转变成干细胞，而只是将其变成更年轻的版本，仍然保留皮肤细胞的性质。细胞重编程技术仍然存在很多局限， 比如有癌化的风险。

头面部形态是一项由复杂形态组合而成的遗传性状。不同群体的头面部特征具有显著差异，与人类的起源、迁徙及进化紧密关联。东亚与欧洲人群面部形态差异显著，这背后受到怎样的遗传因素影响？其中是否存在自然选择作用？而且，人脸形态数据维度高且复杂，如何结合数学与生物学进行头面部表型的量化？为解决上述问题，研究人员基于近万例 3D 人脸图像，构建出一套结合解剖学信息的面部分割方法。他们将面部区域聚合为 10块 主要结构，分别为额头、眉弓、眼睛、颞部、颧部、鼻部、面颊、嘴上、嘴下以及下颌。这样，获取的分割后面部表型能完美对应到各个解剖学位置，为后续开展遗传学解析奠定了基础。中科院研究团队利用多变量典型相关分析，定位了 244 个影响东亚群体头面部形态的遗传变异，证实面部特征作为典型的复杂性状由多基因共同影响。此后，他们与欧洲团队合作，进一步发现亚欧人群之间的差异信号可能功能同质，只是因为频率变化所造成的。研究报告发表在《Nature Genetics》期刊上。

物理学家发现，名为 W 玻色子的基本粒子似乎重了 0.1%——这个微小的差异可能预示着基础物理学的巨大转变。刊登在《科学》期刊上的这一测量结果来自伊利诺伊州巴达维亚的费米国家加速器实验室的一台旧粒子对撞机，对撞机最后一次粉碎质子是在十年前。费米实验室对撞机探测器（CDF）合作的大约 400 名成员继续分析名为 Tevatron 的对撞机产生的 W玻色子，追踪无数错误源以达到无与伦比的精度水平。如果 W 玻色子比标准理论预测值更重的结论能被独立证实，那么这一发现将暗示存在着尚未发现的粒子或者力，将带来半个世纪以来量子物理学定律的首次重大改写。未参加 CDF 的马德里理论物理研究所的物理学家 Sven Heinemeyer 表示：“这将彻底改变我们看待世界的方式，”其意义甚至可能能与2012年希格斯玻色子的发现相媲美。“希格斯粒子与之前已知的图景非常吻合。而这将是进入一个全新的领域。”

1832 年达尔文目睹了数百只飞航蜘蛛降落在距离岸边大约 60 英里的皇家海军小猎犬号上。飞航蜘蛛是一种至少从亚里士多德时代就为人所知的现象，因 E.B.White 的经典儿童读物《夏洛特的网》而广为人知，但是科学家直到最近才取得了一些进展，更好地理解了其背后的物理原理。根据最近发表在《物理评论E》杂志上的一篇论文，物理学家开发出一种新的数学模型，结合了所有各种作用力以及多根线的影响。论文作者、加州大学洛杉矶分校（UCLA）的 M. Khalid Jawed 和圣母大学（NDU）的 Charbel Habchi 的新模型基于计算机图形算法，该算法用于在《霍比特人》和《人猿星球》等大片中对皮毛和头发进行建模。这项工作有朝一日可能有助于设计用于探索大气层的新型气球传感器。对于飞航蜘蛛为什么能漂浮在空中，存在着很多彼此竞争的假设。例如，一种看法认为，随着太阳升起，空气变暖，蜘蛛放出的丝线形成了它们的“降落伞”，捕捉热梯度引起的上升气流。第二种假设认为，这些线具有与大气中的弱垂直电场相互作用的静电荷。

藏在森林地被物中或者从树上长出来的真菌给人的印象可能是一种沉默且相对独立的生物，但是一项新研究表明蘑菇可能能互相交流。对蘑菇互相发送的电信号进行的数学分析确定了一些模式，这些模式在结构上与人类的语言惊人相似。之前的研究发现，真菌通过名为菌丝的地下长丝状结构传导电脉冲——类似于人类神经细胞传递信息的方式。研究甚至发现，当消化木材的真菌的菌丝接触到木块的时候，这些脉冲发射的频率会增加，这增加了真菌使用这些电子“语言”与它们远处的部分或者通过菌丝相连的伙伴（例如树木）分享关于食物和伤害信息的可能性。但是这些电活动与人类的语言有什么共同之处吗？

为了进行研究，位于布里斯托尔的西英格兰大学非常规计算实验室的 Andrew Adamatzky 教授分析了四种真菌——金针菇、裂褶菌、幽灵菇和虫草花——产生的电尖峰模式。他将微小的微电极插入布满了菌丝线（它们的菌丝体）的基质进行研究，这项发表在《英国皇家学会开放科学杂志》上的研究发现，这些尖峰经常聚集成一连串的活动，像高达 50 个单词的词汇表一样，并且这些“蘑菇单词的长度”的分布与人类语言的分布非常接近。

裂褶菌——生长在腐烂的木头上，其子实体像是波浪起伏的、密密麻麻的珊瑚——使用的“句子”最复杂。Adamatzky 认为，这些电活动波最有可能的原因是为了保持菌落的完整性——就像狼通过嚎叫保持狼群的完整性一样——或者向菌丝体的其他部分报告新发现的引诱剂和驱虫剂来源。他表示：“还有另一种可能——它们什么都没说。”“繁殖的菌丝体的尖端是带电的，因此，当带电的尖端碰到一对差分电极的时候，就会记录到电位差的尖峰。”他补充表示，无论这些“尖峰”代表什么，它们似乎都不是随机的。

最近发表的三项研究显示，在感染新冠之后和接种完整疗程的疫苗能提供更长时间的免疫保护。不过研究收集的数据来自 Omicron 变种流行前，不清楚对 Omicron 变种流行的今天是否有效。研究驳斥了感染 COVID-19 之后不会受益于疫苗接种的观点。研究人员发现，在 2020 年 2 月到 2021 年 11 月期间，以前感染过新冠病毒 SARS-CoV-2 的人如果接受一剂辉瑞-BioNTech、牛津-阿斯利康、科兴或强生公司生产的疫苗，能避免多达 45% 的新冠病例，完整接受两剂疫苗的人可避免多达 65% 的预期感染和 80% 以上的预期严重病例。

剑桥大学和宾夕法尼亚大学的神经学家给世界各地的研究人员发送邮件，询问是否愿意共享人脑神经成像数据。他们收到了规模惊人的回应，猜测可能是因为疫情导致研究人员更多时间不是在实验室里，因此有空检查邮箱。他们共收到了 101,457 人的 123,894 张磁共振成像扫描数据，年龄跨度为受孕后 115 天到 100 岁。研究团队绘制了整个生命周期的正常脑发育图，或能用来确定评判个体发育是否符合标准曲线的“百分位数值”。这些图表按照性别划分，虽然不同研究的评估对象和使用的技术、方法均存在差异，但图表的“预测能力”稳定。研究人员还揭示了一些关键发育期，比如脑容量在受孕后 17 周之前到 3 岁之间增加了约 70%。这个标准框架还可用于检测与疾病相关的脑解剖结构变化模式，比如预测个体从轻微认知障碍到阿尔茨海默病。

在专业编织者的帮助下，考古学家揭开了世界最古老裤子背后的设计秘密。这条有 3000 年历史的羊毛裤属于公元前 1000 年至 1200 年埋葬在中国西部的一名男子。为了制作它，古代编织工人结合了四种不同的技术，创造出了一种专为马上作战而设计的服装，一些地方很有弹性，而其他一些地方很坚固。马背上的牧民和战士需要裤管足够有弹性，让穿着者在马匹上摆动腿的时不会撕裂织物或者感到受约束。同时他们还需要在膝盖等关键部位进行一些额外的加固。某种程度上这变成了一个材料学问题。你在哪里需要有弹性的东西，在哪里需要坚固的东西？你如何能制作出同时兼顾两者的面料？对于这条世界上最古老的裤子（大约 3000 年前在中国生产）的制造者来说，答案显然是使用不同的编制技术来生产在某些区域具有特定特性的面料，尽管整条裤子都是使用相同的羊毛纺成的纤维编织而成。这条世界上最古老的长裤是现在被称为吐鲁番人的战士的葬礼的一部分。他穿着编织的羊毛裤，腰间系着束带的披风，高至脚踝的靴子，以及装饰着贝壳和青铜圆盘的羊毛头带。这条裤子的基本设计与我们今天大多数人穿的裤子惊人地相似，但仔细观察就会发现设计它的工程水平。

天文学家见证了一颗行星从气体和尘埃构成的盘中诞生，这些气体和尘埃围绕着一颗年轻的恒星旋转。以前也有人提出类似观点，但研究团队得出了一个更具争议性的结论：这颗行星是由在自身重力作用下坍缩的气体形成的，这种机制被称为引力或盘不稳定性。这与获得更广泛接受的行星形成理论形成鲜明对比，即尘埃和岩石粘在一起，慢慢形成了一个行星核心，核心具有足够的引力，可以从圆盘中吸收气体。如果属实，这个行星系统将是盘不稳定性迄今为止最有力的证据。夏威夷斯巴鲁望远镜团队的负责人 Thayne Currie 表示：“这个系统目前是独立的。”这个结论让理论家产生了分歧。卡内基科学研究所的Alan Boss长期以来一直支持该理论。但是，帮助提出核吸积理论的哥本哈根大学的理论家 Anders Johansen 并不赞同这个说法。他表示，“这可能是两种机制中的任何一种。”尽管已经发现了 5000 多颗系外行星，但只有几十颗被直接成像，而且从未观察到行星的诞生。Currie 及其同事对附近的恒星 AB Aurigae 很感兴趣，因为它很年轻，大约在 100 万“岁”到 400 万“岁”之间——而且它的盘包含可能表明原行星的扭结螺旋特征。但是要证明该盘发出的光来自炽热的新行星而不是反射的星光并非易事。Currie 表示：“我们研究它五年了。”“直到最近，我才相信它是一颗行星。”研究报告发表在《Nature Astronomy》期刊上。

这像是丹.布朗冒险小说的情节——剑桥大学图书馆在两份价值数百万英镑的达尔文（Charles Darwin）手稿失踪了二十年后，向警方报案失窃。在当地警方和国际刑警组织的帮助下，失窃事件引发了全球呼吁。现在这一事件出现了一个离奇的转折——这些笔记本——其中一本包含了达尔文在 1837 年绘制的开创性的生命之树素描——被装在一个粉红色的礼品袋中匿名奉还，礼品袋内的信封中有一张打印的纸条，祝图书管理员复活节快乐。3 月 9 日，礼品袋被放在四楼（总共17层）图书馆馆长办公室外公共区域的地板上，该区域未被视频监控覆盖。是谁放下以及它们之前去了哪里仍然是个谜。自 2017 年开始担任图书馆服务主任的 Jessica Gardner 博士向警方报告了这些笔记本失窃，她表示自己对这些笔记本被送还感到“非常高兴”。她表示：“我对这些笔记本的安全归还感到非常欣慰，简直无法充分表达这种心情。”“我和世界各地很多其他人一样，在得知它们被盗时感到心碎。现在这些笔记本可以重新回到它们应该在的位置——在剑桥国家文化和科学遗产中心的核心区域和达尔文档案的其他部分放在一起，旁边是牛顿爵士（Isaac Newton）和霍金（Stephen Hawking）教授的档案。

中国计划明年发射爱因斯坦探针卫星探测灾难性的宇宙事件如潮汐力瓦解事件。中科院国家空间科学中心的评审会批准爱因斯坦探针卫星转入正样研制阶段。卫星重约 1400 公斤，将发射到 600 公里高的低倾角轨道上，使用视场 3600 平方度的 Wide-field X-ray Telescope (WXT) 望远镜观测天空，更深入广泛的观测 X 射线事件。

中科院脊椎动物与古人类研究所的研究人员从新疆阿勒泰、塔城、伊犁、昌吉、巴音郭楞、喀什、和田等地区的 39 个遗址中，测序了 201 例距今 5043年~515 年的古代人类的基因组，覆盖了新疆西部、中部、北部和南部地区。研究报告发表在《科学》期刊上。总体而言，青铜时代新疆西北部早期人群不仅包含了本地塔里木盆地人群成分，也在不同程度上混合了来自周边地区的人群，比如阿凡纳谢沃人群、亚欧草原西部人群、含有中亚巴克特里亚—马尔吉亚纳文明区人群成分的切木尔切克人群以及具有古东亚和北亚混合成分的人群。随着时间的推移，在青铜时代后期，新疆西北部人群的遗传成分发生了变化。研究显示，青铜时代中晚期安德罗诺沃有关人群的西方草原人群成分流入了新疆，而古东亚人群成分也出现增长。而到了铁器时代，新疆本地居民中东亚人群成分显著增加，且越靠近新疆东部，东亚人群成分比例越高，同时，新疆人群中东亚成分的多样性也增加了。

火山的存在让认为矮行星冥王星是惰性冰球的观点变得越来越不可能。多年来两座耸立在冥王星表面的山峰一直困扰着行星科学家。有人推测它可能是一座冰火山，喷出的不是熔岩，而是大量的冰雪——但是看不到大锅状的火山口。现在对于图像和地形数据的全面分析表明，它不是一座冰火山，而是许多火山的合体——有些高达 7000 米，宽约 10-150 公里。它们的发现重新引发了另一场争论：是什么让冥王星保持足够温暖，以至于可以支持火山活动的？2015 年 7 月 NASA 新视野号飞船飞过时首次发现了这些不同寻常的表面特征，它们位于巨大的心形冰盖的南部边缘，新视野号提供了这颗冰冷的前行星及其卫星的首张特写图像。科罗拉多州博尔德市西南研究所的新视野号联合研究员兼项目副科学家 Kelsi Singer 博士表示：“我们立即对这个地区产生了兴趣，因为它是如此不同且引人注目。”“这里有巨大的宽阔山丘，上面叠加着类似丘陵的起伏纹理；甚至在上面还有较小的巨石纹理。”当时冰火山似乎是对这些特征最不奇怪的解释——附近没有小行星或者流行的撞击坑，表明这些痕迹经被相对较近期的地质事件抹去；且没有板块构造的证据——板块构造是地球上形成山脉的关键因素。

根据发表在 PNAS 期刊上的一项研究，中科院古脊椎动物与古人类研究所的研究人员在青藏高原边缘发现昼行性猫头鹰化石。这一已经灭绝的古老物种白天活跃，生活在距今约 600 万年-950 万年的中新世末期。猫头鹰是鸮形目鸟类的统称。生活在现代的猫头鹰，绝大多数是无声飞行的夜间猛禽。然而大多数人可能并不知道，少数猫头鹰更适应日间狩猎，在白天反而更加活跃。昼行性猫头鹰化石近乎完整的化石发现于甘肃临夏盆地的柳树组，体型与北鹰鸮更为接近。研究人员将新发现的猫头鹰化石的巩膜小骨，与 55 种爬行动物以及包括众多种猫头鹰在内的 360 多种鸟类的巩膜骨以及眼眶大小，进行了详细的统计分析和比较。结果显示，现存猫头鹰的祖先几乎都是昼伏夜出，活动模式以夜间为主；但包括鸺鹠属和中新猛鸮在内的猛鸮属的祖先，则是“白日行者”，在白天更为活跃。

组织和器官中的细胞在不断移动。事实上，细胞到达需要去的地方的能力对于我们的健康和生存至关重要。皮肤细胞迁移以治愈伤口。免疫系统细胞迁移以对抗感染。约翰霍普金斯大学医学院细胞生物学教授 Peter Devreotes 表示：“每天你都会观察身体，它没有太大的变化。”“但是体内的细胞不断在迁移。”

这一现象从生命最初阶段开始了。在还是几个星期大的胚胎时，我们背部的特殊“神经脊”细胞群突然扩散到全身，成为面部的骨骼、软骨和神经，肌腱、皮肤里的色素细胞，心脏部位等各种器官和组织。

但细胞是怎么知道该去哪里？长期以来的研究表明，它们一直在追踪化学标记物。传统上，生物学家认为这些化学梯度很简单，细胞只是追随者：就像小狗追逐食物的气味一样，细胞感知梯度，并跟随信号流追溯到源头。例如当皮肤被划伤时，伤口周围的组织会释放出一团分子，吸引附近的免疫细胞。免疫细胞爬向这里并防止感染。

然而科学家开始明白，这个系统无法维持体内开展的很多迁移。简单被动梯度的结构太脆弱，也太容易被破坏。简单梯度的作用并不总是足够远，足以指导细胞更长的旅程，它们可能消失得太快，无法维持需要更长时间的迁移。提高细胞的敏感性似乎是解决这些问题的一种方法，但是细胞可能经常会被信号淹没，无法感知它们来自哪里。为了让一个简单的梯度起作用，它必须是完美的，并且没有什么可以出错的。但实际上，细胞必须找到一种在各种条件下导航的方法。

现在研究人员发现了答案的另一个关键部分，它有助于解释细胞如何在神经脊迁移、也许可能还有其他运动中被引导至目的地。新的工作表明，除了使用化学信号外，神经脊细胞靠“感觉”在身体内移动，在周围的组织中产生物理张力模式，为细胞指明正确的方向。实际上，细胞产生了用来引导自己的信号。

找到这种导航机制并不仅仅是阐明了神经脊细胞是如何进行重要的迁移的。它还进一步验证了在过去几年中一直在积聚力量的一个想法：“自生梯度”对细胞迁移至关重要，而且这些梯度可以由各种因素构成——不仅仅是化学物质。

它看起来像萤火虫在黑暗中闪烁，慢慢地，越来越多，大块大块地点亮屏幕——这不是关于昆虫的视频，而是对早期宇宙的模拟。大爆炸之后的一段时间，宇宙从一个完全黑暗的地方转变为一个光彩照人的环境。这段视频（YouTube）是科学家描述的一系列宇宙模拟成果的一部分。该模拟视频由美国哈佛和史密森尼天体物理学中心、麻省理工学院和德国马克斯·普朗克天体物理研究所共同创建。这一成果代表了在模拟第一个星系形成和再电离过程方面取得的巨大进步，这一过程中，空间中的中性氢原子转化为带正电，使光在整个宇宙中传播。被称为再电离时代的模拟时期发生在大约 130 亿年前，难以模拟重建的原因是，它涉及极其复杂、混乱的相互作用，包括重力、气体和辐射或光之间的相互作用。大多数天文学家做实验的唯一方法是在计算机上。研究人员利用基本的物理方程和控制理论模型来模拟早期宇宙中发生的事情。研究团队此次模拟任务以伊特鲁里亚黎明女神 Thesan 命名，分析了早期宇宙中的相互作用，其内容是迄今最详细的，涵盖体积也最大，为早期星系的特性以及来自这些星系的光如何影响气体提供了前所未有的细节信息。

根据发表在《实验生物学杂志》上的一项研究，蟒蛇可以独立移动胸腔的不同部位，使其在用身体挤压猎物时也能保持呼吸。蟒蛇捕食的哺乳动物、爬行动物和鸟类可以存活几分钟，因为蟒蛇用身体的前 1/3 部分挤压猎物。但蟒蛇身体的这部分也包含了肺，所以这意味着蟒蛇在杀死猎物时自身也有窒息风险。布朗大学的 John Capano 和同事发现，蟒蛇通过选择性地旋转身体下部的肋骨，将空气吸入收缩的肺部。“对用自己身体的哪一部分呼吸，它们似乎能够非常精准地加以控制。”Capano说，“这就解释了为什么它们用一个胸腔‘杀死’另一个胸腔，但自己却安然无恙。”

我们为什么要睡觉？我们把一生中大约三分之一的时间都花在睡觉上，这似乎很重要。但仍然有很多我们不明白的地方。睡眠研究人员非常确定的一件事是，我们身体的每个系统都受到了睡眠的影响。错过睡眠会损害我们的循环、消化、免疫系统，会伤害我们的新陈代谢，大脑功能也会受到伤害。睡眠剥夺并不需要很长时间造成伤害。事实上，如果你坚持不睡的时间足够长，你就会死。但这究竟是为什么呢？

假设参与睡眠剥夺试验的果蝇有一百只。一开始它们都是 100% 活着的。控制组的果蝇也都活着。死亡从某个时候开始，取决于失去多少睡眠。失去的睡眠越多，就会越早崩溃，生存曲线开始下降，比如有 80% 的睡眠被剥夺果蝇还活着，然后是 60%。如果剥夺全部睡眠，寿命会缩短到对照组的四分之一，这是一个非常巨大的影响。对因缺少睡眠而死亡的动物的器官检查发现，它们的活性氧会大幅增加，特别是在肠道中的活性氧。活性氧会引发氧化应激，损害细胞，最终导致细胞在肠道中大量死亡。这一切发生之后，果蝇就死了。