分类
麻省理工学院新闻

当学生去年3月被送回家面对Covid-19大流行,麻省理工学院女性工程师学会(理念),最大的校园学生组织与400多名本科生和研究生,面临最大的挑战——过渡近70现场编程事件一个完全的虚拟体验。

整个夏天,这个小组都在不知疲倦地工作——当大多数MIT俱乐部和组织都没有开会的时候——在不损害组织质量或完全取消项目的情况下,设法适应和运行他们所有的惯例SWE活动。小组成员发现了创新的方法来调整和适应,以便在虚拟环境中维护一切。

“从管理团队,一直到我们的一般成员,每个人都对我们的情况有积极的看法,并愿意投入工作。生物工程专业大四学生、麻省理工瑞威联合主席库马尼•恩托(Koumani Ntowe)表示。“这只是表明了这个组织已经产生的影响,以及我们的成员有多么致力于确保它在一个虚拟学期中继续运转和运行。”

麻省理工瑞信学院由五个部门组成,包括校园关系、职业发展、会员、外联和技术。自1979年以来,瑞威的使命和目标一直是激发年轻一代对工程的兴趣,鼓励工程领域的多样性,并确定和倡导麻省理工学院和更广泛的社区对女工程师的需求。“我们是一个真正建立在与人建立联系上的组织,所以我们很难学习如何在一个更加虚拟的环境中建立同样的联系,”Ntowe说。

除了促进女性工程师的多样性,瑞信还试图向从小学到高中的各个年龄段的学生介绍STEM领域的知识。虽然大流行和向虚拟编程的过渡极大地影响了它的推广,但它也给了瑞信更多的机会,使其向马萨诸塞州波士顿和剑桥以外地区的个人提供更多访问其程序的机会。

为了欢迎新一学年的新生,Ntowe和Jeana Choi,一位电气工程和计算机科学的大四学生和麻省理工瑞学院的联合主席,一起合作分发了超过100个包裹,里面装满了麻省理工学院的各种物品,将个人送往美国各地。“我们想为那些从未踏入麻省理工校园,或有机会参加校园预展周末与学长们见面的一年级学生创造一个友好而开放的环境,”崔说。

在秋季学期的前几周,瑞威还与其他学生校园组织合作,包括黑人妇女联盟、全国黑人工程师协会、拉丁裔妇女和西班牙裔专业工程师协会,举办了一系列有趣的互动活动、小组讨论和研讨会,吸引一年级学生参加。瑞信的简历研讨会每年都很受欢迎,参加人数也很多。在这里,通常一年级的学生可以利用他们最初的职业发展机会。

今年的另一项重要活动是瑞信41周年庆典,会员们有机会与公司和非营利组织见面并建立联系。在瑞瑞职业发展部的努力下,有超过300名学生、30家公司出席了此次活动,麻省理工学院校长辛西娅·巴恩哈特和麻省理工学院的指导教师桑吉塔·巴蒂亚教授也特别出席了此次活动。“这个活动办得很好,这是我参加过的最好的虚拟招展,在那里我能够与来自不同公司和组织的人交谈和联系,”机械工程专业大二学生、瑞信成员伊藤(Elissa Ito)说。

这个组织在本学期推出了一项新的外展项目,包括为中小学生准备的工程活动套件。他们的想法是为三年级到八年级的学生设计和制作预先制作的活动套件,让他们在很难跟上学校进度的时候,在家里做一些有趣的活动。最初的计划是制作400个包,但这个想法在社交媒体上越来越受欢迎,该团体收到了超过3.5万名个人注册。现在,麻省理工瑞瑞正在努力筹集资金和后勤,以满足尽可能多的学生对这些工具包的需求。这些活动套件的目标是让更多的年轻人对STEM和工程学更感兴趣。

瑞信的一个主要优先事项是通过在麻省理工学院创建一个支持社区来提高未来女性在STEM领域的意识。今年夏天,麻省理工学院瑞信在本科生社区进行了一项大规模的调查,了解人们对瑞信的看法,以及如何在不分种族、性别或性取向的情况下变得更包容的建议。

崔表示:“有很多人都有新的创新想法,与他们交流他们对未来的愿景,真的能让你看到每个人的积极性有多高。”“我们都重视并热爱社区,希望让瑞威成为一个更友好的地方。”

相关链接

  • 麻省理工学院女工程师协会
  • 学生生活的划分

新闻旨在传播有益信息,英文原版地址:https://news.mit.edu/2021/mit-society-women-engineers-journey-virtual-connection-0104

分类
麻省理工学院新闻

Michael J. Driscoll,麻省理工学院核科学与工程(NSE)名誉教授,因其在研究和对导师和教育的贡献而受到认可,于2020年12月31日在波士顿平静地去世。他已经86岁了。

德里斯科尔1934年出生于纽约皮克基尔,获得卡内基梅隆大学化学工程学士学位。毕业后不久,他加入了美国核海军,并在世界上第一艘可操作的核动力潜艇“鹦鹉螺号”上担任现役军官。他在海军上将里科弗的四年核动力工程师生涯激发了他毕生对核技术和工程的热情,并激发了他在研究和教学方面的事业。

1962年,德里斯科尔以研究生的身份第一次来到麻省理工学院的核工程系(当时是这样称呼的)。他在欧文·卡普兰教授的指导下获得博士学位,并于1966年被当时的系主任曼森·本尼迪克特邀请加入该系。

从那时起,他在系里指导了230多篇博士、硕士和工程师论文。德里斯科尔在麻省理工学院通过本科生研究机会计划(UROP)与本科生合作时发现了特别的乐趣。作为一名忠诚而充满激情的教育家,他在1989年正式退休后仍继续监督学生。他的课程广受欢迎,让更多MIT学生受益。

70多年来,德里斯科尔的研究领域包括反应堆分析、热和快堆工程、燃料管理、燃料循环工程和分析,还包括从海水中提取铀和高放射性废物处理。他对知识的深刻贡献至今仍有重大影响。

他在核废料处理方面的工作研究了使用深钻孔作为处理乏燃料和/或其再加工成分的替代方法的可行性,在1990年代尤卡山核废料处理场关闭后,这项工作具有了新的重要性。

Driscoll主导的项目是用于轻水反应堆的钍燃料和高燃耗核心设计,这将提高核燃料循环的经济性和可持续性。他还努力为快堆开发一种具有成本效益的一次性核心设计,使其能够在近期部署,并加速向完全增殖或燃烧模式的过渡。

在2000年代早期,德里斯科尔和他的同事们在麻省理工学院首创的复活和改进超临界CO2气涡轮机动力循环——预计将显著提高热效率和降低资本成本相比传统兰金循环(汽轮机性能的预测模型)设计核和集中太阳能发电厂。

德里斯科尔被他的工作以及他与同事和学生的合作所激励——他从未认为这是工作。他是一个安静而温暖的人,他在麻省理工学院的多年奉献和富有成效的服务感动并丰富了许多学生和同事的生活。他在麻省理工的同事们都认为他是一个善良的人,一个真正的绅士,有着永不满足的科学好奇心和永不枯竭的创造性思维。

“迈克可能是我所认识的最好的教育家。他了解学生(和我们其他人)的能力,他是如此无私和慷慨地帮助他们实现这一目标。我们非常幸运,他能在这个部门工作这么长时间,”前NSE部门负责人理查德·莱斯特(Richard Lester)表示。“这是非常悲伤的一天。但随着时间的推移,我们也可以庆祝他的遗产。”

德里斯科尔于2001年在麻省理工学院获得鲁斯和乔尔·斯皮拉杰出教学奖,并于1975年获得美国工程教育学会核工程分部颁发的杰出教师奖。他致力于培养年轻的科学家和工程师,并于1982年获得Irwin Sizer奖,以表彰他“对麻省理工学院教育最显著的进步”。“德里斯科尔的经典教科书关于核燃料管理的线性反应模型的清晰和实用,并已被世界各地的几代核工程师使用。

德里斯科尔是棒球的狂热追随者,他崇拜特德·威廉姆斯,是红袜队的忠实球迷。他喜欢轮船模型,喜欢福尔摩斯解决问题的方式,也喜欢照料兰花时的平静。

德里斯科尔的妻子里贾娜是他的前任,她为核反应堆实验室主任西奥斯·“汤米”·汤普森工作,他的儿子约翰·德里斯科尔90年在华盛顿去世。

为了纪念德里斯科尔,可以向迈克尔·j·德里斯科尔(1964)基金捐款。NSE将举行一个追悼会,届时社区成员可以亲自到场。

相关链接

  • 视频:迈克尔·德里斯科尔的照片
  • 本科生科研机会计划
  • 核科学与工程系
  • 工程学院

新闻旨在传播有益信息,英文原版地址:https://news.mit.edu/2021/michael-driscoll-leader-nuclear-engineering-beloved-mentor-dies-0105

分类
麻省理工学院新闻

大流行期间输送救生氧气

在去年春天意大利Covid-19疫情爆发的高峰期,医生和卫生保健专业人员面临着痛苦的决定。医院里的呼吸机已经用完了,这迫使医生们选择哪些病人有最好的生存机会,哪些没有。

“那是意大利非常艰难的时期,”来自意大利的机械工程研究生丹尼尔•维沃纳(Daniele Vivona)回忆道。三月初,Vivona和麻省理工学院电化学能源实验室(EEL)的一组研究人员开始设计一个计划,开发一种氧气浓缩器,或许有一天可以帮助医院,比如意大利的医院,为急需氧气的病人输送氧气。

“传统上,我们的实验室用电子打破分子,产生能量载体,”机械工程教授、EEL项目主任杨少宏解释说。“我们想弄清楚如何利用我们在电化学方面的专业知识,用它来制造一种设备,制造一种氧气浓缩器,然后输送给病人。”

Shao-Horn的团队是开发技术帮助世界各地医院为Covid-19和其他呼吸道疾病患者提供救命氧气的几个团队之一。

一种低成本的便携式氧气浓缩器

作为起点,邵霍恩和她在EEL的团队接触了波士顿地区以及意大利和韩国的医生,以更好地了解他们的需求。除了提供可在野战医院或发展中国家等基础设施有限的地方采用的解决方案外,他们还着手制造一种低成本的便携式氧气浓缩器,以改善Covid-19患者过多的医院的临床管理。

产生的装置类似于一个典型的电化学电池。水和空气通过一个阴极电池,产生负电子。水通过催化H2O2膜,在被阳极带正电之前,帮助从空气中分离氧气。通过氧气压缩机后,纯氧流入氧气罐,在那里它可以很容易地输送和用于治疗病人。

博士后C. John Eom一直致力于改善器件的阴极和阳极,而博士后朱云光则专注于H2O2膜的化学研究。

随着该团队继续研究集中器,他们正在研究它可以帮助医生拯救生命的各种方法,包括将病人从重症监护病房(ICU)运送到手术室。

Eom说:“我们希望有一个足够便携的设备,病人可以在家里使用,我们为医生提供了更多的选择,以解决各种需要向病人输送氧气的情况。”

开源通风设计

麻省理工学院领导的另一个项目“麻省理工学院紧急呼吸机小组”(MIT Emergency Ventilator Team)的动力来自于意大利医院的呼吸机耗尽的故事。“大约在意大利的新闻报道描述呼吸机由于短缺而定量配给时,这个项目开始了,当时可用的数据显示,大约10%的Covid – 19患者需要重症监护室,”2008年毕业生亚历山大·斯洛克姆(Alexander Slocum Jr.)说。

斯洛克姆jr .)曾与他的父亲老亚历山大·斯洛克姆教授Walter m .可能和a .淡褐色的机械工程,以及研究科学家妮娃Hanumara SM 06,博士12,和他们一起开发了一种计划发布一个开源设计公司全球可以用来制造低成本的通风供紧急使用。

“我们意识到,作为研究人员,我们最好的角色是支持那些比我们更有能力执行和生产呼吸机的人,”Hanumara回忆说。“因此,我们集中精力开发安全低成本通风的基本要求,并以此为基础,进行参考硬件和软件设计。”

这个团队后来扩大到包括麻省理工学院的研究生和校友,其中包括麻省理工学院计算机科学和人工智能实验室丹妮拉·罗斯(Daniela Rus)教授小组的三人。他们使用了2010年机械工程2.75(医疗设备设计)课程中开发的一种设计作为起点。曾在美国陆军服役的西点军校毕业生金伯利·荣格(Kimberly Jung)担任了团队的“执行官员”,将整个团队团结在一起。

通过从临床社区收集的见解,他们开发了多个原型迭代,编写代码,并进行了动物研究。随着工作的进展,它被发布到一个开源网站上。在几个月内,超过24,000人注册进入该网站。

哈努马拉说:“自3月以来,国际社会对我们的工作作出了巨大而谦卑的反应。该团队重新聚焦于帮助世界各地的团体改进设计和部署呼吸机。从阿富汗的一个全是女孩的机器人小组到纽约、爱尔兰、印度、智利和摩洛哥的小组,哈努马拉和麻省理工学院的紧急呼吸机小组一直在帮助其他人开发适合本国需求的解决方案。

分离呼吸机治疗多个病人

卡尔·范·塔塞尔(Karl Van Tassel, 1925年)机械工程职业发展教授乔瓦尼·特拉韦索(Giovanni Traverso)与来自布里格姆妇女医院(Brigham and Women’s Hospital)、马萨诸塞州总医院(Massachusetts General Hospital)和飞利浦(Philips)的合作者一起,采用了一种不同的方法来解决呼吸机短缺的问题。由20岁的博士后Shriya Srinivasan领导的这项研究,开发了一种分离呼吸机的方法,这样它就可以同时治疗两个,甚至更多的病人,而不是一个人。他们的方法只是在没有足够的呼吸机来满足需要时的最后手段。

Traverso说:“我们认为这是一个机会,我们可能能够帮助因Covid-19而面临呼吸机短缺的医院。”“当其他团队在开发新的呼吸机时,我们的方法是解决人们不能制造自己的呼吸机或增加所有呼吸机的容量的情况。我们想帮助他们了解如何进一步扩大他们目前的能力。”

把呼吸机分开给两个病人使用会带来一系列后勤问题,包括匹配流速,给两个可能有不同需求的病人输送相同量的氧气。斯里尼瓦桑说:“以前的设计不能为每个患者提供定制治疗的能力,因为他们总是会有不同的需求。”“我们的方法密切关注这方面,并为每个患者定制体积和压力。”

Traverso补充说:“我们知道分离呼吸机是一个主要的挑战,所以我们的目标是了解挑战是什么,并解决它们,使使用一台呼吸机治疗多个患者成为可行的。

为了应对这些挑战,Srinivasan和Traverso在分流式呼吸机上增加了两个流量阀。医疗保健专业人员可以使用这些瓣膜为每个病人定制氧气流量。该团队还增加了新的安全措施,包括压力释放阀和警报,以确保患者在病情变化时不会接受过多或过少的氧气。

该研究小组成功地测试了他们的新方法,在人工肺的帮助下,并通过同时给两头猪通气。与麻省理工学院紧急呼吸机小组一样,该小组正与国际团体合作,将分流式呼吸机技术推广到需要额外基础设施治疗Covid-19等呼吸道疾病患者的国家。他们的研究发表在《科学转化医学》(Science Translational Medicine)杂志上,该团队启动了一个非营利项目Prana,以帮助支持这项研究的传播。

斯里尼瓦桑说:“我们还与印度、孟加拉国和委内瑞拉的大型医疗系统和初创企业合作,将该系统推广到那些呼吸机短缺、买不起紧急呼吸机的农村城镇。”

尽管方法不同,这三个研究小组有一个共同的中心目标:为那些依赖氧气生存的人提供氧气。无论是通过电化学反应、开放源呼吸机设计,还是分离呼吸机,这项研究都可以帮助医院应对Covid-19病例的进一步激增,并在未来发生大流行时制定解决方案。

相关链接

  • 乔凡尼Traverso
  • 杨Shao-Horn
  • 妮娃克兰西Hanumara
  • 亚历山大·斯洛克姆
  • 项目Prana
  • 麻省理工学院电化学能源实验室
  • 机械工程系
  • 工程学院

新闻旨在传播有益信息,英文原版地址:https://news.mit.edu/2021/delivering-life-saving-oxygen-during-pandemic-0105

分类
麻省理工学院新闻

便携式设备可以快速检测植物胁迫

新加坡-麻省理工学院研究技术联盟(SMART)和淡马锡生命科学实验室(TLL)的研究人员设计了一种便携式光学传感器,可以监测植物是否处于压力之下。该设备为农民和植物科学家提供了一种早期诊断和实时监测田间条件下植物健康的新工具。

精准农业是通过可持续农业实践解决日益严重的粮食不安全问题的一项重要战略,但它需要在出现明显症状和随后的产量损失之前快速诊断植物压力的新技术。SMART公司新推出的便携式拉曼叶夹传感器是精准农业中的一种有用工具,可以早期诊断植物的氮缺乏,这可能与过早的叶片退化和产量损失有关。

在发表在《科学报告》杂志上的一篇题为《快速检测植物胁迫的便携式拉曼叶夹传感器》的论文中,科学家们解释了他们如何设计、构建和测试叶夹,使光学传感器能够探测叶片化学并建立胁迫状态。这项工作是由麻省理工学院在新加坡的研究企业SMART内部的颠覆性和可持续农业精密技术(DiSTAP)跨学科研究小组(IRG)开发的。

“我们的研究结果表明,使用便携式leaf-clip体内测量拉曼传感器完整增长条件下符合测量获得台式拉曼光谱仪在叶部分在实验室条件下,”麻省理工学院的电气工程和计算机科学教授说Rajeev内存,该论文的作者,在DiSTAP首席研究员。“我们证明,利用便携式传感器可以对活的植物进行氮缺乏症的早期诊断。氮缺乏症是一种关键的养分,也是肥料中最重要的成分。”

虽然这项研究主要着眼于测量植物中的氮水平,但该设备也可以用于检测其他植物胁迫表型的水平,如干旱、冷热胁迫、盐胁迫和光胁迫。这些叶夹拉曼探针可以检测到广泛的植物应激源,其简单和快速使其成为农民田间使用以确保作物健康的理想工具。

“虽然我们都集中在缺氮的早期诊断和具体使用leaf-clip传感器,我们能够测量山峰从其他代谢物,也清楚地观察到受欢迎的蔬菜如kailan、生菜、菜心,pak崔和菠菜,”钟说郝黄co-first TLL该论文的作者之一和一个博士后。

该研究小组相信,他们的发现可以帮助农民最大限度地提高作物产量,同时确保对环境的负面影响最小化,包括通过减少氮径流和渗入地下水位来最大限度地减少对水生生态系统的污染。

“该传感器已在多种蔬菜品种上进行了演示,并支持了作为新加坡30 * 30计划的一部分,生产营养、低成本蔬菜的努力,”新加坡农业研究中心联合首席研究员、TLL副主席、该研究的联合主要作者蔡南海教授说。“将这项工作扩展到更广泛的作物品种,可能有助于提高全球作物产量,增强气候弹性,并通过减少化肥使用缓解环境污染。”

便携式拉曼系统是与当地公司TechnoSpex合作设计的。叶夹式拉曼传感器由一个3D打印的夹组成,该夹围绕着一个基于光纤的拉曼探针组件。

DiSTAP的博士后希尔皮·古普塔(Shilpi Gupta)是这篇论文的共同第一作者,DiSTAP的科学主任加金德拉·普拉塔普·辛格(Gajendra Pratap Singh)也是这篇文章的共同作者。该研究由SMART进行,并得到新加坡国家研究基金会(NRF)在其卓越研究和科技企业(CREATE)校园计划下的支持。

DiSTAP项目通过开发一套有影响力的、新颖的分析、基因和生物合成技术,解决新加坡和世界粮食生产中的深层次问题。其目标是从根本上改变植物生物合成途径的发现、监测、设计和最终转化,以满足全球对食物和营养素的需求。

来自麻省理工学院的科学家,TLL、南洋理工大学和新加坡国立大学的协作开发新工具连续测量的重要植物代谢和激素新奇的发现和深入了解和控制植物生物合成途径的方式不可能,尤其是在绿叶蔬菜;利用这些新技术,为全球粮食安全设计具有高度理想特性的植物,包括高产密度生产、抗旱性和病原体抗性,以及高价值商业产品的生物合成;开发工具,生产疏水食品成分的工业相关微生物;开发新的微生物和酶技术来生产可保护和/或促进叶菜生长的挥发性有机化合物;并应用这些技术来改善城市农业。

DiSTAP由麻省理工学院联合首席研究员Michael Strano教授和新加坡联合首席研究员Chua Nam Hai教授领导。

SMART由麻省理工学院和NRF于2007年建立。SMART是NRF开发的第一个CREATE实体。SMART是麻省理工学院和新加坡研究互动的智力和创新中心,在双方都感兴趣的领域开展前沿研究项目。SMART目前包括一个创新中心和五个IRGs:抗菌素耐药性、制造个性化药物的关键分析、DiSTAP、未来城市交通和低能耗电子系统。



Paper: "Portable Raman leaf-clip sensor for rapid detection of plant stress"

相关链接

  • 拉杰夫Ram
  • 颠覆性和可持续的农业精密技术(DiSTAP)
  • 新加坡-麻省理工学院研究和技术联盟(SMART)
  • 电子工程与计算机科学系
  • 工程学院

新闻旨在传播有益信息,英文原版地址:https://news.mit.edu/2021/portable-device-quickly-detects-plant-stress-0104

分类
麻省理工学院新闻

当你骑着自行车去商店时,你可能有两个完全不同的原因来引导:当你看到有东西冲进你的道路时,你的本能反应,或者当你看到指示正确路线的路标时,你的执行控制。麻省理工学院(MIT)神经科学家最近的一项研究表明,通过追踪相关的特定回路及其对视觉暗示行为的影响,大脑是如何被连接起来的。

这项研究发表在《自然通讯,演示了在小鼠神经元的前扣带皮层(ACC)的前额叶皮层区域,一个区域在大脑的前部与了解相关规则和实施计划,项目连接到一个地区称为上丘更早进化(SC)。SC执行反应性、反射性动作的基本指令。本研究的一个重要发现是,前扣带皮层与SC的联系目的是在需要执行控制时凌驾于SC之上。

“前扣带皮层提供了对这个古老结构的抑制控制,”麻省理工学院皮考尔学习与记忆研究所和大脑与认知科学系神经科学牛顿教授,资深作者Mriganka Sur说。这种抑制控制是一种依赖于任务及其规则的动态实体。这就是大脑皮层控制如何调节反射。”

作者拉菲克Huda,细胞生物学和神经科学助理教授罗格斯大学和前博士后苏尔的实验室,补充说,通过观察特定的电路之间的ACC和SC和视觉皮层(VC),研究人员可以解决不确定性关于大脑皮层调节更基本的大脑区域在决策。

胡达说:“关于大脑皮层在感觉运动决策中的作用一直存在争议。”“通过研究不同ACC投射路径的水平,我们能够提供一些答案,而这是不可能通过同时研究所有ACC而实现的。我们的工作为这样一种可能性提供了证据,即对皮质下结构(如SC)的抑制控制是前扣带皮层和一般的前额叶皮层如何调节决策行为的统一原则。”

意识和自旋

为了得出他们的发现,研究小组首先追踪了从VC和SC进出ACC的电路,确认了ACC处于整合和处理老鼠所看到的信息以及如何处理这些信息的主要位置。在整个研究过程中,他们选择关注左脑的这些结构。

在追踪左侧ACC-SC和ACC-VC电路后,研究小组接着训练老鼠玩一种既需要感觉(看到屏幕一侧的提示)又需要动作(旋转轨迹球移动提示)的视频游戏。其中一组老鼠必须将线索移向屏幕中心。另一组则必须将球杆向外移向屏幕边缘。通过这种方式,线索可以在视觉上出现在任何一侧,不同组的老鼠必须根据不同的规则移动它们。

当老鼠工作时,科学家观察不同区域的神经元活动,以了解它们在每项任务中的反应。然后,研究人员利用光遗传学技术控制神经元的活动,这种技术通过基因工程使细胞可以被闪光控制。通过这些操作,科学家们可以看到抑制这些区域内部和区域之间的神经活动是如何改变行为的。

在自然条件下,SC会反射性地指挥老鼠的头部运动,例如转向一个刺激物使其在视野中处于中心位置。但是科学家们需要保持头部不动才能进行观察,所以他们设计了一种方法,让老鼠用它们的爪子在轨迹球上控制屏幕上的刺激。他们在论文中指出,这两种行为相当于老鼠在其视野内移动线索。

在大脑左侧ACC和VC之间的回路被光基因钝化,证明了ACC-VC连接对于小鼠处理其视野右侧的线索至关重要。这对两组人来说都是一样的,不管他们看到线索时应该朝哪个方向移动。

涉及到最高法院的操纵被证明特别有趣。

当科学家灭活左侧SC内的神经元时,在一组在右侧看到刺激,本应将提示移动到屏幕中间的老鼠中,他们发现,与未受控制的老鼠相比,老鼠表现得很挣扎。换句话说,在正常情况下,左边的SC帮助将右边的刺激移动到视野中央。

当科学家们将ACC输入到SC的信息灭活时,老鼠比未被控制的老鼠更能正确地完成任务。当同样的老鼠看到左边的刺激物时,必须把它向内移动,它们做错的次数更多。ACC输入的作用似乎是压制SC的倾向。当这种覆盖被禁用时,SC将右手提示移动到中间的偏好就不受限制了。但是,老鼠将左边的刺激物移动到中间的能力被削弱了。

“这些结果表明,SC和ACC-SC通路促进了相反的行为,”作者写道。“重要的是,这些发现也表明ACC-SC通路是通过调节SC的先天反应偏差来实现这一点的。”

科学家们还在第二组老鼠身上测试了ACC-SC失活的效果,这组老鼠的任务是将信号向外移动。他们发现,在右线索试验中,失活增加了不正确的反应。这个结果在规则压倒反射的背景下是有意义的。如果左脑中的反射根深蒂固的SC右侧提示进入视野的中央(通过旋转头部右),那么只有一个功能ACC-SC覆盖可以迫使它成功提示进一步向右移动,因此进一步的视野的边缘,当任务规则要求。

瑟尔说,这些发现强调了前额叶皮层(在这种情况下,尤其是前扣带皮层)在赋予哺乳动物遵从规则而不是在需要时反射的智能方面的重要性。这也表明ACC的发育缺陷或损伤可能导致精神障碍。

“了解前额叶皮层,甚至是一个部分的作用,对于理解在功能障碍的情况下,执行控制是如何发展的,或者是如何无法发展的,是至关重要的,”苏尔说。

除了苏尔和胡达,该论文的其他作者是格雷森·西普,文森特·布雷顿-普罗温切,K.瓜达卢佩·克鲁兹,杰拉尔德·弗,埃利·亚当,利亚丹·冈特,奥丁·苏林斯和伊恩·维克沙姆。

国家眼科研究所、国家心理健康研究所、加拿大自然科学和工程研究委员会、国家科学基金会、西蒙斯基金会和JPB基金会支持这项研究。



Paper: "Distinct prefrontal top-down circuits differentially modulate sensorimotor behavior"

相关链接

  • 皮考尔学习和记忆研究所
  • 大脑和认知科学系
  • 学校的科学

新闻旨在传播有益信息,英文原版地址:https://news.mit.edu/2021/study-traces-circuits-where-executive-control-overcomes-instinct-0104

分类
麻省理工学院新闻

麻省理工学院这一年里,我们迎来了一个反思的时刻。2020年的挑战是独特的,受到Covid-19大流行、对社会正义的再次呼吁、前所未有的选举周期等多方面的影响。以下是今年麻省理工学院社区的一些热门新闻。

适应Covid-19

与其他所有人一样,该研究所被迫应对Covid-19大流行——尽管它以麻省理工学院的独特风格完成了这一任务,包括高影响力的Covid-19研究;教师创新教学模式;麻省理工学院医学院作出了英勇的努力,包括开发了独特的测试设施;从校园预演周末到毕业典礼再到大玻璃南瓜地,一切都变成了虚拟化;致力于解决疫情带来的挑战的麻省理工学院附属初创公司;以及来自学生和其他人的创造性社区建设努力,包括麻省理工学院的Minecraft和改进的第一年orientation。

该研究所承诺支持种族公正

就在麻省理工学院聘请了一位新的社区与公平官员约翰·齐尔(John Dozier)之后不久,整个社区就一起哀悼备受瞩目的美国黑人被执法部门杀害事件。Reif总统再次承诺在研究所解决系统性的种族主义问题,活动家兼学者Angela Davis与社区成员谈论了未来的工作。

尼吉斯·马瓦尔瓦拉被任命为理学院院长

天体物理学家、教授Nergis Mavalvala因其在引力波探测方面的开创性工作而闻名,她是LIGO(激光干涉仪引力波天文台)的领导成员。今年9月,马瓦尔瓦拉被任命为麻省理工学院理学院院长,成为该职位上的第一位女性。

麻省理工学院和哈佛大学采取法律行动反对影响外国学生的签证政策

麻省理工学院(MIT)和哈佛大学(Harvard University)对一项政策提出了诉讼,该政策禁止任何持有F-1学生签证的国际学生在因Covid-19而完全在线上课的情况下上课。这项政策是由美国移民和海关执法局(ICE)和国土安全部(Department of Homeland Security)发布的,在诉讼提出后不久就被撤销了。

麻省理工学院终止与爱思唯尔的合同谈判

麻省理工学院信守其提供公平和开放获取奖学金的承诺,终止了与爱思唯尔关于一份新的期刊合同的谈判。爱思唯尔没能提出一个建议,与麻省理工学院出版社框架合同的原则,这是基于这样的信念:公开分享研究和教育材料研究所的使命的关键是推进知识和将知识在世界上最伟大的挑战。

安德里亚·盖兹87年获得诺贝尔物理学奖

87年的天文学家和物理系校友Andrea Ghez分享了2020年诺贝尔物理学奖,“因为在我们的星系中心发现了一个特大质量的致密物体。”盖兹因其使用高空间分辨率成像技术研究恒星形成区域和银河系中心超大质量黑洞人马座A*的开创性工作而闻名。她是第四位获得诺贝尔物理学奖的女性,也是第二位获得诺贝尔奖的麻省理工校友。

媒体实验室为未来绘制了蓝图

今天,媒体实验室宣布了新主任的任命,Dava Newman。这一举措是该实验室重建信任和支持文化、同时保持创新文化计划中的重要一步。今年1月早些时候,对麻省理工学院与杰弗里·爱泼斯坦(Jeffrey Epstein)的合作进行的第三方审查,揭示了麻省理工学院在2002年至2017年期间收到的爱泼斯坦捐赠的相关行动,以及爱泼斯坦访问校园的情况。随后,麻省理工学院向支持性侵幸存者的非营利组织捐赠了85万美元,而媒体实验室也开始通过自省和群体讨论建立一种支持性文化。

麻省理工学院为2020年的选举演讲增添了重要的声音

查尔斯·斯图尔特,爱丽儿白,亚当Berinsky,和其他的研究所提供了重要的观点在今年的历史性的选举——从投票权的选举过程评估选民的意图,而学生和周围社区公民参与领导的努力,包括无党派选民动员活动。

学生们获得了数量惊人的杰出奖学金

尽管今年面临着许多不同寻常的压力,麻省理工学院的学生们仍然表现出色。本科生获得了两项罗兹奖学金、两项马歇尔奖学金、一项米切尔奖学金和四项苏世民奖学金。

缅怀我们失去的人

今年去世的社区成员有Angelika Amon, Arnold Demain, Michael Hawley, Tunney Lee, Mario Molina, Arthur Samberg, Judith Jarvis Thomson, Mary Frances Wagley和Daniel Wang。更长的2020年讣告列表可以在麻省理工学院新闻上找到。

如果你错过了……

其他2020年的顶级社区故事包括麻省理工学院未来最终报告工作工作组;对使用艺术和人工智能进行深度造假的警告;选择四名与麻省理工学院有联系的宇航员作为下一个可能的月球漫步者;波士顿可持续建筑的新方法麻省理工学院的学生(又一次!)在普特南数学竞赛中占据了主导地位。

新闻旨在传播有益信息,英文原版地址:https://news.mit.edu/2020/community-year-review-1222

分类
麻省理工学院新闻

任何曾在垃圾桶前犹豫过的人都知道这个问题:很难确定哪些东西可以回收利用。想想普通的薯片包装袋吧。里面有薄膜塑料,金属,染料和食物残渣;它是复杂的。如今的回收不能很好地处理复杂性,所以典型的薯片袋注定要被扔进垃圾填埋场。

当然,垃圾填埋场占用空间,但与之相关的还有一个更严重的问题——Daniel R. Cohn强调了这一点,他是麻省理工学院能源计划(MITEI)研究科学家,当时他是MITEI未来天然气研究项目的执行董事。这个问题就是温室气体排放。

“每年约1.3亿吨的废进入垃圾填埋场在美国,和至少产生1.3亿吨二氧化碳当量排放,”科恩说,值得注意的是,大多数这些排放的甲烷,一种天然的气体更糟糕的气候比二氧化碳(CO2)。

对科恩来说,日本通商研究所的研究表明,他与人共同创立的InEnTec公司扩大业务的时机已经成熟。1995年从麻省理工学院分离出来的InEnTec公司使用一种称为等离子体气化的工艺,将任何垃圾——甚至是生物垃圾、放射性废物和其他危险废物——转化为有价值的化学产品和清洁燃料。(该公司的名称最初代表综合环境技术。)

然而,这一过程比把垃圾扔进垃圾填埋场要昂贵得多,而在25年前,气候变化并不是推动投资的主要因素。“回到90年代早期,全球变暖更多的是一种学术追求,”InEnTec总裁、首席执行官和联合创始人杰弗里·e·苏尔马说,他补充说,当时许多人甚至不相信这种现象。

因此,多年来,该公司专注于为存在严重有毒废物问题的重工业和政府提供利基服务。然而,现在,Surma说,公司正在扩大项目,包括塑料回收和低成本分布式氢燃料生产——使用先进的核心技术,防止垃圾被填埋,防止空气中产生温室气体。

“今天的人们明白,我们的能源和工业系统必须脱碳,”Surma说。他指出,从垃圾填埋场转移一吨城市固体废物“至少”相当于防止一吨二氧化碳进入大气。“这是非常重要的。”

麻省理工学院的根

InEnTec的故事始于20世纪90年代初的麻省理工学院等离子体科学与聚变中心(PSFC)。Cohn当时是PSFC等离子体技术部门的负责人,他希望找到利用正在开发的核聚变技术的新方法。他说:“核聚变是一项非常长期的工作,所以我想知道我们是否能找到一些在短期内对社会有益的东西。”“我们决定研究一下在环境方面的应用。”

他与当时在太平洋西北国家实验室(PNNL)从事核废料清理工作的Surma合作,他们获得了美国能源部的资助,在麻省理工学院用等离子体(一种过热、高度电离的气体)建造并运行了一个实验性的废物处理炉设施。等离子体是核聚变研究的核心,该研究旨在复制太阳的能量产生能力,而太阳本质上是一个等离子体球。麻省理工学院为建造等离子炉提供了关键的大规模空间和设施支持。

在麻省理工学院的项目结束后,科恩和苏玛与通用电气的工程师查尔斯·h·提图斯(Charles H. Titus)合作,将等离子体技术与焦耳加热熔炼器结合在一起。他们申请了专利,在第四位联合创始人拉里•丁金(Larry Dinkin)的商业帮助下,InEnTec诞生了;在华盛顿的里奇兰,靠近太平洋国家实验室的地方建立了一个设施。

InEnTec的技术是该团队在2008年开设该公司第一个商业规模的生产设施之前开发和测试多年的技术,“允许废物进入一个容器,并暴露在极端温度下——一个控制的超过10,000摄氏度的闪电,”Surma解释说。“当废物进入那个区域,它就会分解成元素。”

Cohn指出,根据设备的大小,InEnTec处理器每天可以处理25到150吨的垃圾,否则这些垃圾可能会被填埋,甚至焚烧。他说,例如,在加州正在进行的一个项目中,该公司将使用农业生物质废弃物生产乙醇,这些废弃物通常会被焚烧,因此既会产生二氧化碳,也会造成中央山谷的空气污染。

支持氢经济

不像焚烧会将污染物释放到空气中,InEnTec的过程会在熔融玻璃中捕捉有害元素,同时产生一种被称为合成气的有用原料燃料,可以转化为乙醇、甲醇和氢气等燃料。“这是一个非常干净的过程,”Surma说。

氢是InEnTec的主要产品重点,该公司希望在全国各地生产廉价的、燃料电池级的氢——这项工作可以支持氢燃料电池驱动的电动汽车的扩大使用。“我们认为这是一个巨大的机会,”苏玛说。

目前99%的氢来自化石燃料,而InEnTec可以从任何废弃物中产生氢。而且它的工厂占地面积小——一般只有半到两英亩——几乎可以在任何地方生产氢气。Surma补充道:“你减少了垃圾的运输距离,并将其转化为一种几乎零碳的燃料。”他解释说,InEnTec工艺本身不会产生直接排放。

InEnTec公司已经在俄勒冈州建立了一座工厂,将利用废弃物和生物质为西北市场生产燃料电池级氢。该工厂有潜力每天生产1500公斤氢,大约足以为2500辆汽车提供每天平均通勤所需的燃料。

“我们可以以非常低的成本生产氢气,这是与汽油竞争所需要的,”Surma说。

回收的塑料

InEnTec的另一项举措则着眼于塑料回收,其面临的复杂性如薯片袋所示。不同等级的塑料有不同的化学成分,不能简单地熔化在一起制造新的塑料——这就是为什么今天在美国只有不到10%的塑料垃圾被回收,Cohn说。

InEnTec公司用所谓的“分子回收”解决了这个问题。“我们与一些化学公司合作,追求塑料的循环性(用旧塑料制造新塑料),因为我们的技术使我们能够回到分子,塑料的原始形式,”Surma解释说。

最近,InEnTec与一家大型汽车撕碎公司合作处理塑料垃圾。Surma说:“我们可以将这些材料回收成分子,用于制造新的仪表盘、座椅等。”他指出,目前回收汽车产生的废弃物中有40%至45%是塑料。“我们认为,这将是我们未来业务中非常重要的一部分。”

InEnTec公司的技术也被用于回收塑料以清洁环境。值得注意的是,在一艘船上部署了一个小型装置来处理海洋塑料。Surma承认,这个项目可能需要补贴,因为InEnTec的商业模式依赖于废物处理付款。然而,它说明了InEnTec可以解决的项目范围,并表明——在大的和小的方面——InEnTec正在防止垃圾填埋。

科恩说:“我们最初在医疗和危险废物上投入了大量精力,因为我们有更多的钱来处理这些废物。”但他强调,团队一直有更大的雄心。“我们现在的目标是吸引更多的顾客,他们相信环保的产品更有价值。我们花了很长时间才走到这一步。”

本文发表在2020年秋季版的《能源未来》上。

相关链接

  • 文章:将垃圾转化为燃料
  • 丹尼尔•科恩
  • 论文:天然气的未来
  • 麻省理工能源倡议”
  • 等离子体科学与聚变中心

新闻旨在传播有益信息,英文原版地址:https://news.mit.edu/2021/inentec-turning-trash-into-valuable-chemical-products-clean-fuels-0106

分类
麻省理工学院新闻

到2020年,我们日常生活的许多方面都发生了翻天覆地的变化,研究所周围的新闻和观点继续吸引着大量媒体的兴趣。尽管面临着这一不同寻常、前所未有的挑战,麻省理工学院仍然通过打破障碍、创新、发现和表明立场等方式抓住了新闻头条。以下是一些故事,反映了麻省理工学院的学生、教师和工作人员在2020年的伟大成就。

观点:新冠病毒终于教会我们如何倾听科学了吗?
在麻省理工学院和其他地区机构迅速采取行动,重新安排我们的生活和工作方式,以应对冠状病毒大流行之后,麻省理工学院校长L. Rafael Reif写到了我们可能会如何面对另一个重大挑战:气候变化。“如果我们能从这场危机中吸取正确的教训,我们会发现自己在应对我们发烧星球的健康问题上准备得更好。”《波士顿环球报》
报道

麻省理工学院将面罩快速送往国内最繁忙的治疗冠状病毒的医院

马丁·卡尔佩珀教授在接受NBC新闻的辛西娅·麦克法登采访时谈到了他的团队设计的一种新型可快速制造的面罩。麦克法登说:“麻省理工学院以其独创性而闻名。”他指出,麻省理工学院“长期以来一直站在解决美国问题的前线。”NBC新闻
报道

来见见麻省理工学院第一位黑人女学生会主席

麻省理工学院本科生协会主席丹尼尔·盖瑟斯(Danielle Geathers)与凯利·克拉克森(Kelly Clarkson)一起讨论了她担任总统的目标。她特别强调了她创立的“十人辅导计划”(Talented Ten Mentorship program),该计划旨在通过将黑人女孩、高中女性与麻省理工学院的黑人女性配对,帮助提高黑人女性的入学率。
完整的故事通过凯利克拉克森秀

观点:2020年大选的崩溃并没有发生

查尔斯·斯图尔特三世(Charles Stewart III)教授发表了大量关于2020年总统选举管理的意见文章。斯图尔特在《华尔街日报》上写道:“美国应该感谢全国各地选举管理人员的英勇和成功的努力。完整报道请见《华尔街日报》

特朗普政府取消了外国学生在线学习的规定

为了应对诉讼由麻省理工学院和哈佛大学,美国国土安全部撤销了一项新政策,阻止成千上万的外国学生在美国学习”这种情况下十分明确地表示,真正的生命安全在这些问题上,与潜在的真实伤害,”麻省理工学院的主席说。
华尔街日报报道

相关:“我是麻省理工学院的总统。美国需要外国学生”

Karilyn Crockett被任命为纽约市新设立的股票和包容办公室的负责人

城市研究与规划系(Department of Urban Studies and Planning)讲师卡琳·克罗克特(Karilyn Crockett)被任命为波士顿市的股权主管。“我们有意愿和勇气为那些长期被剥夺了我们应得的权利的人们梦想新的梦想吗?””克罗克特问道。“我相信我们有。《波士顿环球报》
报道

数字经济研究的教训

麻省理工学院未来工作特别工作组(Task Force on the Future Work)回应了一项考察技术对就业影响的“智力战斗号召”,三年后发布了最后一套建议。“在一项非常全面的努力中,他们包括了劳动力市场分析、实地研究和对技能培训项目、税法、劳动法和最低工资率变化的政策建议,”记者史蒂夫·洛尔写道。
完整报道通过纽约时报

天文学家发现金星上可能有生命迹象

今年最受关注的发现之一是,麻省理工学院和其他地方的科学家报告称,他们在金星的大气层中发现了磷化氢。今天早上CBS
为您带来完整报道

在“炒作机器”中适应社交媒体的破坏

Sinan Aral教授探讨了社交媒体带来的好处和坏处。“我研究社交媒体已经20年了。我目睹了它的演变,也目睹了技术乌托邦主义和反乌托邦主义,”阿拉尔说。“我认为,写一本书来问‘我们能做些什么来真正解决我们所处的社交媒体泥潭?’是合适的。”’”NPR新闻,
报道

研究表明,小型核聚变反应堆“很有可能发挥作用”

在一系列同行评议的论文中,麻省理工学院的研究人员提供了证据,证明开发下一代紧凑型核聚变反应堆(SPARC)的计划应该是可行的。
完整报道通过纽约时报

面对Covid-19,社区智慧

冠状病毒影响了学院生活的许多方面,既直接影响到我们的社区成员,也间接影响到我们,这是一个需要全世界应对的新挑战。麻省理工学院的学生、工作人员、研究人员和其他社区成员巧妙地回答了这个挑战。

麻省理工学院out-MITs本身;在Minecraft上构建完整规模的校园复制品

麻省理工学院社区成员在《我的世界》中重建了麻省理工学院校园,为学生提供了一个从远处享受麻省理工学院“密集协作文化”的机会。一年级学生Shayna Ahteck解释说:“能够在虚拟空间相遇并进行某种社交互动,即使社交距离很遥远,这对很多学生来说真的很重要。”
波士顿杂志报道

纽约需要呼吸机。所以他们在一个月内开发了一个。

纽约的一个团队受到麻省理工学院E-Vent集团的开源呼吸机设计的启发,开发了一种成本更低的呼吸机,目前正在生产中。这项“仓促完成的工程壮举”依赖于麻省理工学院教授、学生和校友的网络。
完整报道通过纽约时报

一些麻省理工学院的学生举办了一场关于Covid-19的最佳黑客松

麻省理工学院的一个学生团队主办了“非洲应对Covid-19虚拟黑客马拉松”(Africa Takes on Covid-19 virtual hackathon),将来自世界各地的参与者聚集在一起,“创建技术驱动的解决方案,以解决整个非洲大陆因Covid-19疫情暴发而未得到满足的最关键需求。”
真实非洲的故事

麻省理工学院和哈佛大学是如何将新冠病毒感染人数控制在低水平的

麻省理工学院负责本科和研究生教育的副校长伊恩·韦茨(Ian Waitz)和麻省理工学院应急管理主任苏珊娜·布莱克(Suzanne Blake)在今年秋季讨论了麻省理工学院为减轻Covid-19在校传播所做的工作。
剑桥纪事报全文

一场流行病颠覆了他们的社区,所以这些青少年发明家开发了应用程序,让生活变得更容易

由于冠状病毒大流行,麻省理工学院应用程序发明者团队将其黑客马拉松活动搬到了网上,这给了来自世界各地有雄心壮志的程序员一个参加比赛的机会。“有一种无助感,这种感觉正在安定下来。我们工作场所的一大主题就是赋权,”课程开发者塞利姆·泰泽尔说。“我们想给他们一个可以发挥创造力并摆脱无助感的环境。下面是CNN发回的完整报道

为了抗击Covid-19,麻省理工学院的机器人开始为大波士顿食品银行消毒

一个由CSAIL的研究人员与Ava Robotics合作开发的机器人系统使用UV-C光杀死表面和气溶胶上的病毒和细菌。
完整报道

数学媒体时刻

麻省理工学院的人经常在媒体上被认出和介绍,但有一个部门尤其看到了许多鼓舞人心的故事:数学。

研究生约翰·乌尔舍尔(John Urschel)是美国国家数学博物馆(MoMath)的理事,他在接受ESPN采访时谈到了他为赋予和鼓励更多黑人学生进入STEM领域工作所做的努力。下面由ESPN为您带来详细报道

一个数学问题困扰了专家们50年。这个研究生几天就解决了。

助理教授丽莎·皮西里洛(Lisa Piccirillo)在研究生时期解决了康威结的问题,她反思了吸引她从事数学研究的原因。
完整报道通过波士顿环球杂志

在研究生Ashwin Sah的简介中,《Quanta》杂志报道说,他“产生了大量的工作,高级数学家说这对一个大学生来说几乎是前所未有的。”
《广达》杂志报道

更多关于麻省理工学院的最新报道,请访问news.mit.edu/in-the-media,并提供原始报道的链接。

新闻旨在传播有益信息,英文原版地址:https://news.mit.edu/2020/media-2020-review-1222

分类
麻省理工学院新闻

麻省理工学院1941届行星科学教授萨拉·西格尔(Sara Seager)被授予加拿大勋章(Order of Canada),这是该国最高的平民荣誉之一。加拿大总督上个月宣布,这项提名是对西格尔“在将系外行星研究转变为成熟的行星科学方面做出贡献的多学科研究”的认可。

西格尔在加拿大安大略省长大,拥有美国和加拿大双重国籍,并在麻省理工学院地球、大气和行星科学系担任学术职务;物理;以及航空航天。她加入了114名新任命的加拿大骑士团成员,其中包括8名同伴、21名军官、1名荣誉成员和84名成员。

作为一名行星科学家和天体物理学家,西格尔站在系外行星研究的前沿。20世纪90年代中期,西格尔开始在哈佛大学(Harvard University)攻读研究生学位时,系外行星研究还是一个新兴领域,主要基于理论。然而,她在行星大气、行星内部和系外行星凌日方面的前沿工作,为这个鲜为人知的领域创造了无数的第一次,并帮助它诞生。她目前的研究使用理论模型来详细检查系外行星的大气,它们的内部结构和组成,潜在的宜居带,以及表明生命存在的气体信号。

她的系外行星,和动力找到地球的第一次,让她把主要的角色在许多空间科学任务,包括实地NASA使命凌日行星调查卫星(苔丝),于2018年4月,星翳对接任务,一个太空任务的概念在技术开发地球类似物的直接成像发现和描述。

西格尔的工作为她赢得了广泛赞誉,包括麦克阿瑟奖、雷蒙德和贝弗利·萨克勒物理学奖,以及美国哲学学会、美国艺术与科学学院和国家科学院的选举。

她加入了来自加拿大社会各阶层的7000多人,他们都获得了加拿大骑士团的任命,以表彰“杰出的成就、对社区的奉献和对国家的服务”。新一届的获奖者将被邀请在未来举行的仪式上接受骑士团标志性的雪花徽章。

相关链接

  • Sara Seager
  • 麻省理工学院卡弗里天体物理和空间研究所
  • 地球,大气和行星科学部
  • 物理系
  • 航空航天系
  • 学校的科学
  • 工程学院

新闻旨在传播有益信息,英文原版地址:https://news.mit.edu/2020/professor-astrophysicist-sara-seager-appointed-officer-order-canada-1223

分类
麻省理工学院新闻

如今,月球缺乏一个全球磁场,但情况并不总是如此。航天器对由阿波罗任务获得的月球地壳和月球岩石的测量包含了40到35亿年前形成的残余磁场,其磁场强度与地球相当。科学家们认为这是由发电机引起的,这是一种由月球的搅动、熔化的金属内核产生的磁场。然而,研究表明,这颗被怀疑是小地核的卫星可能无法产生足够的能量来维持行星科学家从其岩石中推断出的古老磁场。

在最近一次科学进步,研究科学家罗娜的奥兰和行星科学教授本韦斯麻省理工学院地球大气和行星科学研究了另一种假说的合理性,自1980年代以来已经存在在月球地壳产生剩余磁化:瞬态等离子体流星体所产生的影响。在这里,他们描述了他们的一些发现。

问:什么是“碰撞等离子体”假说?为什么它仍然被认为是解释月球古老磁场的潜在机制?

奥兰:人们提出了两种主要的假设来解释月球古老的磁场。一个是月球曾经产生过发电机。这一理论面临的主要挑战是,月球比地球小得多,它没有足够的能量产生一个表面磁场,而这种磁场强度是根据对阿波罗样本和地壳的分析得出的。

韦斯:长期存在的另一种假设是,该场的来源不是月球内部本身,而是流星体对月球表面的撞击。特别是,有人提出撞击等离子体——月球表面汽化产生的高导电性液体——在月球周围膨胀并吞没了月球。当它们这样做的时候,等离子体会压缩并放大行星际磁场,也就是所谓的太阳风。磁场随后会被诱导到月球的地壳中,增强的磁场信号随后会在月球另一侧的土壤中看到。对月球对面四个年轻的大型陨石坑的观测部分支持了这一假设,这些陨石坑具有很强的磁场信号。

问:看看撞击等离子体模型,你是如何检验它的合理性的?为什么你能够将其排除为主要的怀疑对象?

韦斯:我们通过对碰撞等离子体进行首次模拟来验证这一想法,这些等离子体自洽地考虑了控制磁场产生和衰减的物理机制。

奥兰:这个假设尚未通过这种方式验证的原因之一是,我们使用的工具属于空间科学学科;之前没有人把它们应用到这个问题上。然后,研究古地磁的本和我联手研究这个问题,结果证明了撞击等离子体假说是不成立的。

磁化等离子体的演化是一个复杂的过程,等离子体的流动和电磁场相互响应变化。只有同时模拟等离子体和磁场,你才能真实地看到这个过程。

我们发现,不管你怎么做,不管你怎么处理撞击位置,方向,以及初始场的方向,你都无法从这些撞击等离子体中产生足够的磁场。这是因为我们可以把月球看作是一个巨大的球形电阻,它基本上会消除所有的电流,这些磁场试图诱导到月球上。然后,我们在地壳中产生了磁场,而不是由撞击造成的强磁场,但它们在几分钟内就会消散,所以最终会加热岩石。所以,我们看到的结果与我们最初想要发现的完全相反。

问:你的发现告诉了我们关于月球的演化、它的磁力和类似的行星体的什么信息?还有什么问题?

韦斯:如果撞击场假说是正确的,那就意味着我们在月球表面上发现的剩余磁化强度本质上不会告诉我们月球内部的地球物理和热演化。这将反过来对追踪月球的磁历史有深远的意义,甚至对理解在其他没有空气的物体上发现的剩余磁化记录,如有陨石坑的水星和小行星,陨石表明可能有地壳磁化。既然我们已经证明了撞击场假说不太可能解释大部分的月球磁场,这就支持了关于月球和其他天体磁性的核心发电机假说。

奥兰:考虑到我们现在倾向于使用月球发电机,我们在月球上看到的强大磁场仍然需要一个解释,因为一个像地球上的发电机,核心由于自身冷却而搅动,可能是不够的。近年来,一些替代的发电机理论被发展出来,它们可能产生更强的磁场,例如,由上覆的固体地幔的摆动来搅动地核。

我们最直接的后续研究是重复同样类型的模拟,但不是一个非磁体,我们将允许月球产生自己的核心发电机,然后检查冲击等离子体如何与这样的场相互作用。另一个需要研究的问题是,你能否在撞击现场留下印记。其中一种情况可能会让我们对我们在月球表面看到的磁化现象有更好的了解。

Video thumbnail

Play video

Evolution of the moon/NASA

也参与这项研究前麻省理工学院客座教授尤里Shprits德国地球科学研究中心的电活性聚合物前博士后凯蒂Miljković科廷大学和密歇根大学的伽柏托斯。

这项研究部分由NASA太阳系工作计划、NASA太阳系探索虚拟研究所和Skoltech教员发展计划资助。



Paper: "Was the moon magnetized by impact plasmas?"

相关链接

  • 本杰明·韦斯
  • 罗娜奥兰
  • 地球,大气和行星科学部
  • 学校的科学

新闻旨在传播有益信息,英文原版地址:https://news.mit.edu/2020/3-questions-ancient-moons-missing-magnetism-1222