我们所在的10年，将是决定未来全球变暖趋势的关键10年。面对这个影响人类命运的大问题，科学家、企业在付诸哪些行动？透过各领域的最新研究成果，我们可以从中管窥一二，并试着理解其背后那个更为宏大的图景；高熵合金是一种由五种或五种以上主元金属组成的新型合金，近年来在冶金界获得持续关注。较之纯金属和少元素合金，高熵合金的几何结构、电子构型高度可调。也因此，高熵合金在航天、医疗器械等领域具备极大潜质。如何将这种潜力充分释放呢？
基于国际科技创新中心网络服务平台科创热榜每日榜单形成的一周科技记忆，我们推出《一周前沿科技盘点》专栏。今天，为大家带来第四十七期。
1《Nature Geoscience》丨一天只有19小时：地球上真的发生过这种事，而且持续了10亿年！
月球的牵引和太阳的推动使地球产生了相反的潮汐
在地球漫长的演进过程中，经历了多次冰河时代，气候也经历翻天覆地的变化。为研究地球气候演变，塞尔维亚土木工程师、地球物理学家和天文学家米卢廷·米兰科维奇曾提出米兰科维奇循环理论。该理论认为，地球围绕太阳运行的三个轨道几何参数（离心率、斜率和岁差）的周期性变化会影响地球气候，米兰科维奇用它解释了过去地球冰河时期的发生时间，借助该理论也可以预测地球未来气候变化走向。
基于此，中国科学院地质与地球物理研究所的地球物理学家Ross Mitchell和澳大利亚科廷大学的地球物理学家Uwe Kirscher展开合作，他们使用并汇编了近期大量的米兰科维奇记录后有了新的发现。
他们认为，依照多数地球自转模型预测，随时间回溯，地球一天的时长呈越来越短的趋势，然而这其中日长的变化并非是缓慢而稳定的。”一个未经证实的理论是：在地球遥远的过去，日长可能停滞在一个恒定值。除了与月球引力有关的海洋潮汐外，地球还存在与白天大气升温有关的太阳潮汐。太阳大气潮汐不如月球海洋潮汐强烈，但情况并非总是如此。过去，当地球自转速度更快时，月球的引力就会弱得多；与月球的引力不同，太阳的潮汐反而推动了地球。因此，当月球减缓地球自转时，太阳却加快了自转速度。这两种相反的力变得相等，这样的潮汐共振就会导致地球的日长停止变化，并在一段时间内保持不变。”数据验证了上述观点，即：约20亿至10亿年前，地球的日长停止长期增长，并稳定在19小时左右。
2《Geophysical Research Letters》《National Science Review》丨预测、分析、应对，多领域科学家聚焦负碳技术
细菌对颗粒有机碳的降解与转化
今年3月20日，联合国政府间气候变化专门委员会（IPCC）发布了第六次评估报告综合报告《气候变化2023》。这份报告指出， 2011至2020年，全球地表温度比1850至1900年高出1.1℃。全球温室气体排放持续增长，由不可持续的能源使用、土地利用及利用方式变化，不同区域、国家、国家内部和个人的生活方式、消费和生产模式产生。近期内全球温升可能达到1.5℃，或面临暂时突破1.5℃的风险。同时科学家也指出，我们所在的十年（2020-2030年）是决定未来变暖趋势的关键十年，已存在多种可行且有效的技术和选项能够减缓并适应气候变化，一切取决于我们的选择和行动。
科学家在行动，他们从削减碳的正排放、增加碳的负排放两个维度去开展实验、研究，近期负碳技术相关研究成果涌现。负碳技术指捕集、贮存和利用二氧化碳的技术，目前研究往往是基于生物过程或基于化学手段实现的。
中国科学院海洋研究所宋金明团队与德国亥姆霍兹海洋研究中心合作，揭示了西太暖池上层细菌颗粒有机质快速消耗及有限碳储贡献，这项研究对于解析开阔大洋碳汇过程与精确化评估海洋碳汇潜力将有很大帮助；固体氧化物电解器（SOEC）在高温条件下利用可再生能源可以将CO2高效电解还原为CO，是一种具备工业应用潜力的负碳技术。中国科学院大连化学物理研究所催化基础国家重点实验室包信和院士、汪国雄研究员与吕厚甫博士团队通过电化学原位表征研究，深入分析了固体氧化物电解器阴极动态重构和催化作用机制。
3《Nature》丨真·宇宙级考古：这块“活化石”信息量巨大
第一代超大质量恒星演化成为对不稳定超新星的艺术展示图
套用哲学家克罗齐的一句话“一切历史都是当代史”，银河系的历史也是由天文学家的观测成果、星系考古学循序渐进的研究而不断获得重塑的。近日，中国科学院国家天文台研究员赵刚带领的国际团队发表一项重要成果，揭开“初代”恒星质量分布的隐秘历史。该团队在银晕恒星中发现了第一代超大质量恒星演化后坍缩形成的对不稳定超新星（PISN）存在的化学证据，进而证明这一超新星源自于一颗质量高达260倍太阳质量的第一代恒星。在此之前，理论研究曾预言这种特殊超新星的存在，但从未被观测发现。
据称，结合郭守敬望远镜（LAMOST）低分辨率光谱和日本昴星团（Subaru）望远镜高分辨率光谱数据，研究团队发现一颗化学丰度极为特殊的恒星（LAMOST J1010+2358）——这颗恒星具有目前已知最低钠含量，其化学丰度还显示出强烈的“奇偶效应”，即原子序数为奇数的元素含量远低于相邻的原子序数为偶数的元素含量；该恒星基本不含锶、钡等中子俘获元素，也即它几乎未受到中子俘获过程的影响。这些化学丰度特征与260倍太阳质量的PISN理论计算结果高度吻合。
上述发现首次从观测上证实了PISN的存在，并为第一代超大质量恒星（超过100倍太阳质量）形成和演化的观测研究指明了方向。同时，PISN的前身星质量大、寿命短，小于300万年，在其爆发后诞生的恒星极可能是迄今发现的最为古老的第二代恒星。
4《Nature》丨这颗冶金界冉冉升起的新星，如何“混搭”是一门学问
液态金属高熵合金原子制造示意图
高熵合金是一种由五种或五种以上主元金属组成的新型合金，近年来在冶金界获得持续关注。较之纯金属和少元素合金，高熵合金的几何结构、电子构型高度可调。也因此，高熵合金在航天、医疗器械等领域具备极大潜质。
如何将这种潜力充分释放呢？高熵合金的原子级精准制造是关键。不同元素的物理化学性质差异会限制元素间的均匀混溶，不仅理想的高熵态难以获得，元素的选择也备受限制。温和条件下实现高熵合金的多组元原子混溶有利于其可规模化、可定制化的精准制造，但是这个目标极具挑战。
武汉大学化学与分子科学学院、高等研究院付磊团队独辟蹊径，以“混合焓”为切入点，降低反应吉布斯自由能变，采用兼具负混合焓特性和流动性的液态金属，实现了温和条件下各类高熵合金体系的原子制造。
5《Nature》丨首次揭示植物抗虫分子机制，让水稻虫害“人防”变“技防”
BISP调控水稻免疫反应工作模式图
有这样一种臭名昭著的飞虫，它繁殖速度极快，只吃水稻和野生稻，主要依靠气流进行远距离迁飞，每年发生数代，自北而南递增，它就是褐飞虱。褐飞虱严重危害我国及世界水稻生产，是水稻生产中发生面积最大、造成损失最重的害虫。
防治害虫的途径有很多，培育抗虫品种水稻是其中经济、有效、且对环境友好的，治标治本。但一直以来，植物抗虫的分子机理方面的研究却不够深入。武汉大学生命科学学院杂交水稻全国重点实验室何光存教授课题组在科学防治虫害方面首次阐明BISP-BPH14-OsNBR1三蛋白互作调控水稻抗褐飞虱分子机制反应分子机制，提出了在不降低产量的前提下实现抗虫育种的新策略，对水稻抗虫高产育种具有重要意义。（专栏作者 李潇潇）
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发表于 2024-3-5 10:47:10
