#小编说书#【《太空居民》：人类将如何在无垠宇宙中定居】#神舟十三号升空#，空间站的生活又吸引了无数人的关注。在阿波罗11号登月50多年后，为什么太空中人类的身影如此之少？人类探索太空的真正理由是什么？宇航员在空间站里为何每天都要锻炼？一名宇航员在空间站待一天需要花多少钱？我们怎样才能成为一个多行星物种？靠种土豆能在火星上生存吗？……
NASA戈达德太空飞行中心资深作家克里斯托弗·万杰克所著《太空居民》系统地回答了人类要想在月球、火星、小行星、木卫四、土卫六……这些星球上定居，将要面临的挑战，深入分析了人类离开地球的安全界限、实际挑战或合理动机。也许有一天，我们真的能到月亮甚至火星上去旅游或者定居。
NASA戈达德太空飞行中心资深作家克里斯托弗·万杰克所著《太空居民》系统地回答了人类要想在月球、火星、小行星、木卫四、土卫六……这些星球上定居，将要面临的挑战，深入分析了人类离开地球的安全界限、实际挑战或合理动机。也许有一天，我们真的能到月亮甚至火星上去旅游或者定居。
能蒸能煮、能炖能炸，既是蔬菜界的一把好手，也能随时“跨界”独挑主食的大梁，它就是有着“地下苹果”和“第二面包”之称的——土豆。
土豆是家常菜材料之一，烹饪土豆的手法也是不计其数，土豆口感香脆，营养丰富。专家研究发现，每人每周吃5-6个土豆，可使中风几率下降40%。
土豆的营养价值
1，美容养颜
土豆是一种碱性蔬菜，有利于体内酸碱平衡，中和体内代谢后产生的酸性物质，还可通便排毒，有一定的美容、抗衰老作用。
2，止痛
马铃薯所含的纤维素细嫩，对胃肠黏膜无刺激作用，马铃薯的龙葵素在正常含量时，能缓解痉挛，对肠胃痉挛疼痛有一定的食疗作用。
3，降压、利水消肿
土豆所含的钾能取代体内的钠，同时能将钠排出体外，有利于高血压和肾炎水肿患者的康复。
但是，土豆尽量少吃，最好不吃，知道为什么吗？医生讲出4要素。
3种土豆别吃
1、土豆皮变绿不能吃
如果土豆皮变绿，则说明其中毒素龙葵素的含量较高。吃这种土豆千万要谨慎，不仅要削皮，还要多切去一些果肉，把变绿的部分完全去除。
如果土豆皮变绿部分较大或者已经长芽，这样的土豆就不要吃了，否则很容易导致食物中毒。
2、土豆发芽不能吃
当土豆变青、发芽或者腐烂时，龙葵素的含量会大量增加。吃极少量的龙葵素对人体不一定有明显的危害，但如果一次吃进0.2-0.4克的龙葵素就可能引起中毒。
而且龙葵碱是一种相对稳定的物质，普通的烹饪方法都无法破坏它。
3、翻新土豆不能吃
问题土豆大多有着相同“面貌”：外表光滑，几乎没有泥土或有少量泥土，储存时间短，易腐烂。专家称吃翻新土豆易中毒。土豆这样吃效果更佳
1、土豆加蜂蜜——润肠
每100g的土豆中就含有6g的膳食纤维，因此土豆是一种极佳的治疗便秘的食物。
做法：土豆榨汁后将其倒入锅中用小火熬煮，待土豆变粘稠时加适量蜂蜜调味，这样可使治疗便秘的效果翻倍。
2、酒后吃土豆——缓解头痛
在喝完酒后，很多人都会出现头痛的症状，其实这是因为体内钾元素的流失，电解质失衡导致的，土豆则可提高血清素的水平来缓解头痛的症状。
不过有些人却说土豆要少吃，这是为什么呢？其实是错误的食用方式要少吃，就比如以下几种。
土豆的错误吃法
一、油炸土豆
将土豆油炸是很多朋友喜欢的食用方式，但在油炸的同时也会将土豆的营养价值“炸掉“，使其变成垃圾食品；
这是因为炸土豆中的胆固醇和脂肪含量都非常高，经常食用的话只会危害肝脏、血管以及肠胃的健康。
二、与香蕉同食
如果将土豆和香蕉一起食用，会导致其发生化学作用，使人长斑；所以建议大家在吃土豆或香蕉时，应间隔十五分钟以上。
三、连皮吃
土豆中所含有的龙葵素通常聚集于土豆皮中，尤其是那些发青或变紫的土豆，其龙葵素含量更高，所以建议大家在吃土豆时最好要削皮。
还需要注意的一点是，吃土豆时最好少吃些米饭，因为土豆也属于一道主食，一起吃太多反而容易导致肥胖。
土豆的食疗偏方
1，便秘
土豆榨汁后，在小火上煮至黏稠，加入适量蜂蜜，每天一次，每次两小勺，空腹服用可缓解便秘。
2，胃溃疡
将土豆切碎捣烂，装入布袋，放在清水内反复揉搓，生出一种白色粉质，把这种含有淀粉的浆水倒入铁锅内煎熬，使浆汁变成一种黑色膜状物，取出研末，每次饭前服1～2克，每天服3次。
3，湿疹
将新鲜的土豆洗净，切碎捣烂，敷于患处，并用纱布包扎，每天换4～6次，2～3天后便可治愈。
土豆是家常菜材料之一，烹饪土豆的手法也是不计其数，土豆口感香脆，营养丰富。专家研究发现，每人每周吃5-6个土豆，可使中风几率下降40%。
土豆的营养价值
1，美容养颜
土豆是一种碱性蔬菜，有利于体内酸碱平衡，中和体内代谢后产生的酸性物质，还可通便排毒，有一定的美容、抗衰老作用。
2，止痛
马铃薯所含的纤维素细嫩，对胃肠黏膜无刺激作用，马铃薯的龙葵素在正常含量时，能缓解痉挛，对肠胃痉挛疼痛有一定的食疗作用。
3，降压、利水消肿
土豆所含的钾能取代体内的钠，同时能将钠排出体外，有利于高血压和肾炎水肿患者的康复。
但是，土豆尽量少吃，最好不吃，知道为什么吗？医生讲出4要素。
3种土豆别吃
1、土豆皮变绿不能吃
如果土豆皮变绿，则说明其中毒素龙葵素的含量较高。吃这种土豆千万要谨慎，不仅要削皮，还要多切去一些果肉，把变绿的部分完全去除。
如果土豆皮变绿部分较大或者已经长芽，这样的土豆就不要吃了，否则很容易导致食物中毒。
2、土豆发芽不能吃
当土豆变青、发芽或者腐烂时，龙葵素的含量会大量增加。吃极少量的龙葵素对人体不一定有明显的危害，但如果一次吃进0.2-0.4克的龙葵素就可能引起中毒。
而且龙葵碱是一种相对稳定的物质，普通的烹饪方法都无法破坏它。
3、翻新土豆不能吃
问题土豆大多有着相同“面貌”：外表光滑，几乎没有泥土或有少量泥土，储存时间短，易腐烂。专家称吃翻新土豆易中毒。土豆这样吃效果更佳
1、土豆加蜂蜜——润肠
每100g的土豆中就含有6g的膳食纤维，因此土豆是一种极佳的治疗便秘的食物。
做法：土豆榨汁后将其倒入锅中用小火熬煮，待土豆变粘稠时加适量蜂蜜调味，这样可使治疗便秘的效果翻倍。
2、酒后吃土豆——缓解头痛
在喝完酒后，很多人都会出现头痛的症状，其实这是因为体内钾元素的流失，电解质失衡导致的，土豆则可提高血清素的水平来缓解头痛的症状。
不过有些人却说土豆要少吃，这是为什么呢？其实是错误的食用方式要少吃，就比如以下几种。
土豆的错误吃法
一、油炸土豆
将土豆油炸是很多朋友喜欢的食用方式，但在油炸的同时也会将土豆的营养价值“炸掉“，使其变成垃圾食品；
这是因为炸土豆中的胆固醇和脂肪含量都非常高，经常食用的话只会危害肝脏、血管以及肠胃的健康。
二、与香蕉同食
如果将土豆和香蕉一起食用，会导致其发生化学作用，使人长斑；所以建议大家在吃土豆或香蕉时，应间隔十五分钟以上。
三、连皮吃
土豆中所含有的龙葵素通常聚集于土豆皮中，尤其是那些发青或变紫的土豆，其龙葵素含量更高，所以建议大家在吃土豆时最好要削皮。
还需要注意的一点是，吃土豆时最好少吃些米饭，因为土豆也属于一道主食，一起吃太多反而容易导致肥胖。
土豆的食疗偏方
1，便秘
土豆榨汁后，在小火上煮至黏稠，加入适量蜂蜜，每天一次，每次两小勺，空腹服用可缓解便秘。
2，胃溃疡
将土豆切碎捣烂，装入布袋，放在清水内反复揉搓，生出一种白色粉质，把这种含有淀粉的浆水倒入铁锅内煎熬，使浆汁变成一种黑色膜状物，取出研末，每次饭前服1～2克，每天服3次。
3，湿疹
将新鲜的土豆洗净，切碎捣烂，敷于患处，并用纱布包扎，每天换4～6次，2～3天后便可治愈。
#我国科学家突破人工合成淀粉技术# 人工合成淀粉新突破，“喝西北风”成为fashion的时代还远吗？
近日，我国科学家突破二氧化碳人工合成淀粉技术，这是我国继上世纪60年代在世界上首次完成人工合成结晶牛胰岛素之后，中国科学家又在人工合成淀粉方面取得重大颠覆性、原创性突破——国际上首次在实验室实现二氧化碳到淀粉的从头合成。
这是我国科学领域的第二次巅峰突破，合成的可是淀粉这种复杂有机物，这也是我们粮食的主要成分！
这真的是 颠覆性科技，“喝西北风”也许会成为fashion（哈哈）！今天就来和大家解读下这份重大的科技突破~
01，此次合成的特点
—————————
这篇论文题目是《Cell-free chemoenzymatic starch synthesis from carbon dioxide》
从题目中可以看出，这个合成最大的特点是：不使用细胞（cell-free）。因为在自然界中，用细胞是可以从二氧化碳来合成淀粉的，相信你一定知道，这就是著名的光合作用嘛。
但是，光合作用的问题是，必须要有叶绿体的细胞生物才能完成，对于地球上绝大多数生物来说，这就是植物以及部分动物，那要求就非常的多了。
而这次研究的特点就是：纯工业/实验室合成。
这个研究的路线图如下：
简单的说一下，这个实验的做法是：
首先将二氧化碳用无机催化剂还原为甲醇。
然后甲醇被转换成为三碳
接下来是三碳合成六碳
最后，聚合成为淀粉。
和标准天然淀粉对比，其结构基本一致
无论是吸收峰，还是核磁共振信号，都佐证了这种合成和天然淀粉非常接近了。
下图是合成的淀粉实物图。
02，淀粉合成的意义
————————
淀粉合成的意义，我们从小往大来说：
1，步骤简单
这次合成只需要不多的步骤，而与之对比，自然界中生物从二氧化碳合成淀粉，需要大约60个生化反应，且需要复杂的生理调节。
而这个人工合成，大概11个步骤。
这里需要特别注意的是，科学家们并不是将60多步删删减减，就得到11步，而是重新设计出了一条路。他们首先从很多种生物的生物化学反应中，计算出了一条极简路径，但是这个路径是计算出来的，实际操作中各个步骤之间不太兼容，比如所需要的反应条件不太一样。科学家们又通过模块化思维，选择不同的反应过程，才摸索出了这条11步的反应路径。
2，速度快，效率高
这次实验室合成的速率是玉米淀粉合成速率的8.5倍
In a chemoenzymatic system with spatial and temporal segregation, ASAP, driven by hydrogen, converts CO2to starch at a rate of 22 nanomoles of CO2per minute per milligram of total catalyst, an ~8.5-fold higher rate than starch synthesis in maize.
理论上1立方米大小的生物反应器年产淀粉量相当于我国5亩玉米地的年产淀粉量。这条新路线使淀粉生产方式从传统的农业种植向工业制造转变成为可能，为从CO2合成复杂分子开辟了新的技术路线。
此外，根据报道，其效率也高，自然界合成淀粉的效率约为2%（玉米），而工业合成效率可以达到10%以上。
受天然光合作用的启发，科研人员在太阳能分解水制绿氢的技术上，进一步开发了高效的化学催化剂，把二氧化碳还原成甲醇等更容易溶于水的一碳化合物（也就是C1），完成了光能——电能——化学能的转化，该过程的能量转化效率超过10%，远超光合作用的能量利用效率（2%），也为后续进一步采用生物催化合成淀粉奠定了理论基础。
3，远景
解决农业问题，民以食为天，一直以来，农业问题关乎了人类的生死存亡。而采用这种工业办法，可以解决农业所需的耕地、淡水资源，也能够避免农药和化肥等的使用，改善粮食安全。
我国的耕地面积为150多万平方千米,占国土面积的16%左右，也就是说，不到五分之一，剩下五分之四的国土面积都是不能作为耕地的，这也使得我国的粮食问题一直非常严峻。
有了这种技术，高山峡谷，沙漠，冰原，这些地方都可以成为农业产地。
自古以来我国的漕运体系，都是需要非常忙碌的转运粮食等物资，而有了这项技术，北方甚至更北的地方直接可以生产淀粉了，那南北的差距也可以得到很好的缓解。
4，温室问题？全球变暖呢？
全球变暖可以说是这些年来一直困扰全人类的问题
让很多人一直担忧，而造成全球变暖的核心因素在于二氧化碳这种温室气体。
工业生产，汽车排放等等都是导致二氧化碳增多的因素，虽然植物一直在持续固定二氧化碳，但是还是比不上二氧化碳的排放。
但是有了这种技术，那直接把二氧化碳固定下来，这效率比农业和植物快多了，那是不是温室气体问题就可以解决了？
5，更遥远的未来
空间站，甚至走向宇宙都是可以解决的。过去我们预想中的解决宇宙远行问题，必须携带粮食，要不就是让人类进入冬眠来减少能量消耗。
而即便进入了宇宙深处，只要醒来，那总是需要粮食的。所以才有了很多外星种田的科幻，比如去火星种土豆的《火星救援》。
可是有了人工合成淀粉，那这些问题都可以得到很好的解决，甚至在不毛之地，只要有二氧化碳和相关材料，直接合成淀粉。
比如，火星大气主要是二氧化碳，比例高达96%，那简直是新的粮仓啊。
而且，二氧化碳本身还是人体代谢的废物，可以直接循环起来。
6，一个问题：能量！
淀粉到二氧化碳，是一个逐步放能的过程。
然后葡萄糖再变成二氧化碳
而这一步相当于逆流而上，必然需要能量。
那么，能量从何而来？
其实，和很多人想象的不同，这个研究的重大意义之一，就在于，他们采用的能量就是太阳能。
这也是本文的另一个合作单位中科院大连化物所的“液态阳光”——把太阳能变成液体燃料，科学家们形象地称其为“液态阳光”。这一技术是由中科院大连化物所的李灿院士主导研究。
当然，这里的能耗肯定要超出这个需求，所以需要额外能源。目前研究很多的新能源，尤其是核能了，希望50年能够实现可控核聚变。
最后，我想一定会有人说，这技术离应用还早呢，这是必然的，但是这种重要性，相信谁都看得到。
曾有一个贵妇人质问电的发现者法拉第:“电有什么用呢?”法拉第巧妙地反问道:“新生婴儿有什么用呢?”
ps：不要轻易觉得自己比science聪明哈
论文链接：DOI：10.1126/science.abh4049
#微博新知博主# #微博公开课#
近日，我国科学家突破二氧化碳人工合成淀粉技术，这是我国继上世纪60年代在世界上首次完成人工合成结晶牛胰岛素之后，中国科学家又在人工合成淀粉方面取得重大颠覆性、原创性突破——国际上首次在实验室实现二氧化碳到淀粉的从头合成。
这是我国科学领域的第二次巅峰突破，合成的可是淀粉这种复杂有机物，这也是我们粮食的主要成分！
这真的是 颠覆性科技，“喝西北风”也许会成为fashion（哈哈）！今天就来和大家解读下这份重大的科技突破~
01，此次合成的特点
—————————
这篇论文题目是《Cell-free chemoenzymatic starch synthesis from carbon dioxide》
从题目中可以看出，这个合成最大的特点是：不使用细胞（cell-free）。因为在自然界中，用细胞是可以从二氧化碳来合成淀粉的，相信你一定知道，这就是著名的光合作用嘛。
但是，光合作用的问题是，必须要有叶绿体的细胞生物才能完成，对于地球上绝大多数生物来说，这就是植物以及部分动物，那要求就非常的多了。
而这次研究的特点就是：纯工业/实验室合成。
这个研究的路线图如下：
简单的说一下，这个实验的做法是：
首先将二氧化碳用无机催化剂还原为甲醇。
然后甲醇被转换成为三碳
接下来是三碳合成六碳
最后，聚合成为淀粉。
和标准天然淀粉对比，其结构基本一致
无论是吸收峰，还是核磁共振信号，都佐证了这种合成和天然淀粉非常接近了。
下图是合成的淀粉实物图。
02，淀粉合成的意义
————————
淀粉合成的意义，我们从小往大来说：
1，步骤简单
这次合成只需要不多的步骤，而与之对比，自然界中生物从二氧化碳合成淀粉，需要大约60个生化反应，且需要复杂的生理调节。
而这个人工合成，大概11个步骤。
这里需要特别注意的是，科学家们并不是将60多步删删减减，就得到11步，而是重新设计出了一条路。他们首先从很多种生物的生物化学反应中，计算出了一条极简路径，但是这个路径是计算出来的，实际操作中各个步骤之间不太兼容，比如所需要的反应条件不太一样。科学家们又通过模块化思维，选择不同的反应过程，才摸索出了这条11步的反应路径。
2，速度快，效率高
这次实验室合成的速率是玉米淀粉合成速率的8.5倍
In a chemoenzymatic system with spatial and temporal segregation, ASAP, driven by hydrogen, converts CO2to starch at a rate of 22 nanomoles of CO2per minute per milligram of total catalyst, an ~8.5-fold higher rate than starch synthesis in maize.
理论上1立方米大小的生物反应器年产淀粉量相当于我国5亩玉米地的年产淀粉量。这条新路线使淀粉生产方式从传统的农业种植向工业制造转变成为可能，为从CO2合成复杂分子开辟了新的技术路线。
此外，根据报道，其效率也高，自然界合成淀粉的效率约为2%（玉米），而工业合成效率可以达到10%以上。
受天然光合作用的启发，科研人员在太阳能分解水制绿氢的技术上，进一步开发了高效的化学催化剂，把二氧化碳还原成甲醇等更容易溶于水的一碳化合物（也就是C1），完成了光能——电能——化学能的转化，该过程的能量转化效率超过10%，远超光合作用的能量利用效率（2%），也为后续进一步采用生物催化合成淀粉奠定了理论基础。
3，远景
解决农业问题，民以食为天，一直以来，农业问题关乎了人类的生死存亡。而采用这种工业办法，可以解决农业所需的耕地、淡水资源，也能够避免农药和化肥等的使用，改善粮食安全。
我国的耕地面积为150多万平方千米,占国土面积的16%左右，也就是说，不到五分之一，剩下五分之四的国土面积都是不能作为耕地的，这也使得我国的粮食问题一直非常严峻。
有了这种技术，高山峡谷，沙漠，冰原，这些地方都可以成为农业产地。
自古以来我国的漕运体系，都是需要非常忙碌的转运粮食等物资，而有了这项技术，北方甚至更北的地方直接可以生产淀粉了，那南北的差距也可以得到很好的缓解。
4，温室问题？全球变暖呢？
全球变暖可以说是这些年来一直困扰全人类的问题
让很多人一直担忧，而造成全球变暖的核心因素在于二氧化碳这种温室气体。
工业生产，汽车排放等等都是导致二氧化碳增多的因素，虽然植物一直在持续固定二氧化碳，但是还是比不上二氧化碳的排放。
但是有了这种技术，那直接把二氧化碳固定下来，这效率比农业和植物快多了，那是不是温室气体问题就可以解决了？
5，更遥远的未来
空间站，甚至走向宇宙都是可以解决的。过去我们预想中的解决宇宙远行问题，必须携带粮食，要不就是让人类进入冬眠来减少能量消耗。
而即便进入了宇宙深处，只要醒来，那总是需要粮食的。所以才有了很多外星种田的科幻，比如去火星种土豆的《火星救援》。
可是有了人工合成淀粉，那这些问题都可以得到很好的解决，甚至在不毛之地，只要有二氧化碳和相关材料，直接合成淀粉。
比如，火星大气主要是二氧化碳，比例高达96%，那简直是新的粮仓啊。
而且，二氧化碳本身还是人体代谢的废物，可以直接循环起来。
6，一个问题：能量！
淀粉到二氧化碳，是一个逐步放能的过程。
然后葡萄糖再变成二氧化碳
而这一步相当于逆流而上，必然需要能量。
那么，能量从何而来？
其实，和很多人想象的不同，这个研究的重大意义之一，就在于，他们采用的能量就是太阳能。
这也是本文的另一个合作单位中科院大连化物所的“液态阳光”——把太阳能变成液体燃料，科学家们形象地称其为“液态阳光”。这一技术是由中科院大连化物所的李灿院士主导研究。
当然，这里的能耗肯定要超出这个需求，所以需要额外能源。目前研究很多的新能源，尤其是核能了，希望50年能够实现可控核聚变。
最后，我想一定会有人说，这技术离应用还早呢，这是必然的，但是这种重要性，相信谁都看得到。
曾有一个贵妇人质问电的发现者法拉第:“电有什么用呢?”法拉第巧妙地反问道:“新生婴儿有什么用呢?”
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论文链接：DOI：10.1126/science.abh4049
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