人们很容易将2024年视为动荡的一年，但知道人类现在可以声称比以往任何时候都更了解宇宙，这让人感到有些安慰。作为一个物种，我们从未如此开明，因为科学家们总是在学习更多，因为科学总是未完成的。但2024年的哪些科学发现被证明是最激动人心和最具启示性的？做出这样的决定是一项有点困难的任务。有时，有一个明显的尤里卡时刻，它对人类、更广阔的世界或宇宙本身的范式转变影响是显而易见的。
但通常，在我们对当前事物的科学理解中，看似向前迈出的一小步，只是另一块多米诺骨牌，正朝着难以想象的史诗和改变游戏规则的方向倒下。无论是扩展我们对微观世界的了解，还是改变我们感知银河系邻居的方式，每一个进步都是值得注意的。但是，就我们的钱而言，这些是2024年最令人惊讶的科学发现。天文学家在外太阳系发现了隐藏的海洋
长期以来，人们认为地球上的海洋是独一无二的。
据科学家所知，火星是一片放射性沙漠，金星是一片干旱的火山地狱，木星、土星、天王星和海王星的无数冰卫星都是冰冻的冰球。但在20世纪80年代，来自木星卫星欧罗巴的奇怪电信号强烈表明，一个古老的、温暖的、含盐的液态水海洋隐藏在它的冰壳之下。这一发现促成了美国国家航空航天局欧罗巴快船任务的发射，该航天器于今年10月离开地球，希望远程研究海洋并确定其是否适合生命生存。
如今，科学家们无法停止在外太阳系中寻找海洋的有力证据。土星的土卫二肯定包含另一个有水的海洋，但其他几个是非常有希望的候选者——今年，我们又发现了几个。2月，天文学家宣布，他们发现了土星卫星土卫一上隐藏着海洋的证据。然后，在10月，令人信服的数据表明，天王星的卫星米兰达内部还埋藏着另一片海洋。找到海洋在太阳系中很常见的证据很重要。果蝇大脑图谱
你可能没有太多考虑过谦逊、有时令人恼火的执着的果蝇。
但对许多科学家来说，这种小动物——黑腹果蝇——是地球上最重要的物种之一。它可能有一个很小的大脑，但它执行许多与人类相同的基本神经过程，无论是在苍蝇寻找食物的时候，还是在它与同类中的另一个成员“社交”的时候。这意味着它微小的大脑可以告诉我们每种类型的大脑，包括我们自己的大脑。10月，一只成年果蝇的大脑被全面绘制出来，在一张特殊的地图上，大约14万个神经元之间有5000万个连接。
任何生物体的大脑制图都是困难的，因为它是有希望的。脑细胞之间健康或不健康的连接是什么样子的？3D导航是如何连接到大脑的？行为从何而来？思想或记忆究竟是什么？果蝇的大脑远不如人类复杂，但这张地图将提供线索，帮助神经科学家了解是什么造就了你。全球变暖1.5°C的限制将（几乎肯定）被突破
在某些方面，这一点也不奇怪：
世界上最多产的温室气体排放国未能全面遏制其产量，地球继续以惊人的速度变暖，带来了各种气候混乱。但今年，全球平均气温极有可能比工业化前水平高出1.5°C以上。经常引用的1.5°C边界有点武断；当我们穿过这条卢比孔河时，不会突然发生任何戏剧性的事情（除了我们今天已经目睹的极端天气和气候动荡）。但这个界限仍然很重要。
根据《巴黎协定》，近200个国家同意防止地球温度比工业化前水平高出2°C以上，但理想情况下，他们希望将其保持在1.5°C以下。地球温度越高，我们将经历的气候变化的有害影响就越大；全球平均气温每上升0.1°C，就会增加更强烈的风暴、更长的热浪、灾难性洪水等的风险。1.5°C是一个理想的目标。跨越它标志着这是一个严峻的发现，但也是一个重要的发现。警钟比以往任何时候都响亮：
如果这种气温上升得不到扭转，或者至少停止，我们所有的未来都将越来越受到气候变化愤怒的困扰。人类会突然衰老
有一天醒来，试着系鞋带，痛苦地拉扯下背部的东西，突然感觉比昨天老了很多，这并不罕见。奇怪的是，尽管我们确实每天都在衰老，但科学家在8月份发现，人体似乎经历了两次快速衰老：一次是在44岁左右，另一次是当我们达到60岁时。
科学家们使用108名志愿者，他们向研究人员提供了各种生物样本，追踪了不同年龄段各种生化物质和微生物的变化。由于科学家们尚不清楚的原因，男性和女性在40多岁时似乎都经历了重大转变：我们的身体处理心血管疾病的方式，以及我们如何分解酒精、脂肪和咖啡因等物质，都发生了变化。然后，当我们进入60多岁时，我们的身体会经历（除其他外）免疫调节和碳水化合物代谢的变化。
尽管目前尚不清楚这些变化中有多少是受生活方式变化的影响（例如，人们往往在压力很大的40多岁时喝得更多），而不是纯粹的生物学因素，但我们突然衰老的事实仍然令人着迷，完全出乎意料。2020年，起源、光谱解释、资源识别和安全风化层探测器航天器设法在小行星本努上短暂着陆，窃取了一些原始材料，然后于2023年9月将其送回地球。
这不是航天器第一次从小行星上偷走物质（日本已经两次做到这一点），但OSIRIS-REx的121.6克小行星颗粒是迄今为止检索到的最大的原始物质样本。小行星是太阳系剧烈形成过程中留下的碎片。这些构建块不仅包含构成行星（包括地球）的矿物质，还包含创造我们海洋的化学物质，甚至可能包含孕育最早生命形式的化合物。今年，科学家们第一次看到了OSIRIS-REx的样本，他们对它告诉他们的事情感到敬畏：
太阳是通过多颗恒星的死亡形成的，从低质量恒星到大到足以引爆强大超新星的恒星；样本中的奇怪分子表明，它来自一个被破坏的地质活动世界；在这颗原始小行星中发现了一系列益生元化合物，包括各种氨基酸。简而言之，这个样本已经改写了我们对太阳系起源的了解，而科学家们只研究了其中的百分之一。谁知道它还有什么？
人工智能揭开蛋白质的秘密
随着人工智能越来越明显地成为我们生活的一部分，人们对它的怀疑也越来越多，但今年，很明显，它将有助于揭示生命本身是如何运作的。10月，诺贝尔化学奖授予了几位参与研究蛋白质的研究人员，蛋白质是支撑大部分生物化学的波浪状机器。了解蛋白质的工作原理意味着（除其他外）了解疾病（从疟疾到帕金森氏症）是如何增殖的，然后确定阻止它们的方法。
值得注意的是，该奖项的三位获奖者中有两位——谷歌DeepMind的Demis Hassabis和John Jumper——将他们的发现归功于他们的人工智能模型AlphaFold2。凭借无情的效率，这种人工智能能够预测科学家发现的几乎所有2亿种蛋白质的结构，这意味着科学家现在有了一种工具，可以快速准确地计算出各种化学反应或起始条件中涉及或产生的蛋白质种类。
科学家们破译生物化学中如此多令人困惑的方面的能力，从抗生素耐药性到神经系统疾病，从未如此敏锐。