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整理 | 周舒义、望乡
1.2亿年前,月球还“活着”
岩浆是星球的“血液”。早期研究觉得,月球大约在30亿年前就已经停止了岩浆活动,成为一颗丧失地质生命力的死星(Dead planet)。2021年,对嫦娥五号月壤样品的精准定年结果表明:月球在20亿年前仍然存在较大规模的岩浆活动。这一发现将月球的地质生命延长了约10亿年。
还有更年轻的岩浆活动吗?一项9月5日发表于Science的研究表明,直到1.2亿年前,月球上仍然存在岩浆活动。这一结果第三大幅刷新了大家认知中月球岩浆活动的时限。
月球的火山活动产物除去较大规模岩浆活动形成的岩石外,还有较小规模火山喷发产生的火山碎屑。其中,岩浆气溶胶和悬浮颗粒迅速冷凝会产生火山玻璃珠,对这类玻璃珠进行定年同样可以追溯月球岩浆活动的历史。
不过,陨石冲击月表会使岩石、月壤熔融,形成大量外表、成分与火山玻璃珠类似的冲击玻璃珠,为前者的辨别带来困难。研究职员在大约3克的嫦娥五号月壤中挑选出了约3000颗玻璃珠。通过排除冲击特点结构、主量和微量元素辨别、硫同位素特点辨别,最后敲定了3颗火山玻璃珠。他们通过离子探针对其进行U-Pb同位素体系的定年,结果发现,这类火山玻璃珠是在123±15Ma(Ma:百万年前),即大约1.2亿年前形成的,代表月球这一时期还存在火山活动。
据推断,3颗火山玻璃珠富集的钾+稀土+磷(KREEP)等元素表明,其源区具备较多的放射性元素,长期衰变生热积累可能是导致这样晚期岩浆活动是什么原因。研究职员表示,虽然在月球上没观测到较大规模的晚期岩浆活动,但仍可能存在局部升温引起的小规模火山喷发。这一成就对重新考虑月球热演化模型具备要紧意义,为研究小型天体火山活动演化持续时间提供了参考。
脑癌与手机用并无关联
澳大利亚辐射防护与核安全局9月4日发布公报说,由其领导的一项世界卫生组织委托进行的系统性评估显示,脑癌与手机用之间没关联。这是迄今为止最全方位、最新的循证评估。
评估结果显示,脑癌与超越十年的手机长期用无关,与手机的用法频次和时长无关。“证据并未显示,手机与脑癌或其他头部、颈部的癌症有关联。”
负责此次调查的澳大利亚辐射防护与核安全局专家肯·卡里皮迪斯(Ken Karipidis)表示,世卫组织下属国际癌症研究机构(IARC)2013年将无线电波暴露列为潜在致癌原因,主要基于人类察看性研究的有限证据。而此次系统评估基于“更云数据集,还包括了更新、更全方位的研究,所以大家可以愈加确信,接触无线设施发出的无线电波不会对人类健康导致风险”。
公报说,无线设施对健康的影响是被研究得最多的健康课题之一。此次评估参考了1994年到2022年间发表的5000多份研究成就,并采纳其中的63份。结果表明,尽管过去20年无线技术的用法率大幅增加,但脑癌的发病率并没上升。
为身体开一扇“察看窗”:容易见到色素让皮肤暂时变透明
由于找不到血管,护士扎针屡屡失败——如此肿痛交加的痛苦历程,你有过吗?一项新研究有望解决这个问题:用一种容易见到的食用色素——柠檬黄(tartrazine),就能使活体动物的皮肤暂时透明化,为身体开一扇“察看窗”,让研究职员看到皮肤下面的血管和内脏器官。
研究职员将柠檬黄水溶液涂抹在小鼠头皮上,伴随染料分子扩散,皮肤在几分钟后变得透明,大脑表面的血管渐渐明确;涂在小鼠腹部,内脏器官的蠕动显现了出来;涂在腿部,可以直接察看肌肉怎么样缩短。
在皮肤等生物组织中,脂肪、蛋白质、细胞液等各种组分紧密地结合在一块,而这类组分的折射率不同,致使光线在通过界面时发生很多散射,于是在大家的双眼看来,身上的皮肤就是一道不透明的屏障。
假如能精细调控各组分折射率,使其与周围组分的折射率匹配,就能降低光线在交界面的散射。当可见光畅通无阻地直接穿过细胞,生物组织就变透明了。研究职员意识到,光吸收剂分子在溶解于水后,将根据Kramers-Kronig关系改变水介质的折射率,使其与脂质等组分的高折射率匹配,从而达到透明的成效。
柠檬黄溶液
柠檬黄是一种橙黄色的水溶性合成色素,主要用作食品、饮料和日用化妆品的着色剂。研究表明,柠檬黄溶液能有效降低不透明悬浮液的光散射,尤其是在红色光谱地区,从而达成光学透明。除此之外,这种用途是临时、可逆的,洗掉染料后,皮肤非常快就恢复成正常的不透明状况。测试还发现,残余的柠檬黄染料也会在48小时内随尿液排出体外,暂未察看到其对活体动物产成长期影响。
研究职员表示,用这种生物相容性染料,能以非侵入性、可逆的方法察看活体动物体内的深层组织和器官,知道其结构与活动。这项技术有望改进现有些光学成像研究办法,还可以应用在方方面面,譬如让静脉穿刺变得更明确,能够帮助癌症的早期测试和治疗。有关论文9月6日发表于Science。
叶军领衔新突破,超精密核钟新年代启幕
美国实验天体物理联合研究所(JILA)叶军、张传坤团队在一项新研究中直接激起并测量了钍-229原子核的跃迁频率,并初次将钍-229原子核与锶-87原子钟的跃迁频率直接关联。叶军表示,新研究标志着研究职员初次将核钟的所有部分“同时运行”。有关论文9月4日发表于Nature。
现在最早进的光学原子钟计时极为精准,运行396亿年误差不到1秒钟。但目前,很多研究职员正将目光投向下一代超精准计时器——核钟。核钟是基于原子核能级跃迁的计时设施,其精度远高于光学原子钟,这是由于原子核的跃迁频率远高于电子,且其结构紧凑,对外部电磁场和温度波动的敏锐度大大减少。
激起原子核所需的能量远远超越传统激光的输出。不过钍-229原子核是个例外,它是已知唯一一种拥有电子伏特量级激起态的原子核,其同核异能素能量仅约8.4 eV,甚至低到可通过真空紫外(VUV)波段的激光来激起;寿命也不短,长达103秒,有望被塑造成基于真空紫外激光的超精准核钟。
研究职员用真空紫外光频梳直接激起固态CaF2基质材料中的窄钍-229,测定其跃迁频率。光学频率梳(OFC)在时域上是等时间间隔、相位锁定的超短脉冲序列,在频域上是一系列等频率间隔的相干谱线,像一把梳子,“梳齿”之间的间距均匀且已知。他们将基频光梳稳定至JILA的锶-87原子钟,并用飞秒增强腔将基频相干地上变频到VUV范围内的七次谐波。这种VUV光频梳在原子核能级与电子能级之间打造了频率联系,使研究职员可以直接测量钍-229核钟和锶-87原子钟跃迁的频率比。
结果显示,钍-229的核跃迁频率为2,020,407,384.335(2) kHz,与锶-87原子钟的频率比为4.707072615078(5)。频率测量精度比以往提升了约6个数目级,很大推进了钍-229核钟的研究。除此之外,研究还精准测量了钍-229核四极劈裂的精细结构,揭示了同核异能素的内禀性质。
德国国家计量实验室PTB的物理学家埃克哈德·佩克(Ekkehard Peik)称,“他们迈出了实质性的一步”。鲁汶大学的物理学家桑德罗·克莱默(Sandro Kraemer)说,“这个范围的进步飞速,势头强劲,真是让人惊叹”。
地震“震出”巨大金块
对黄金的追逐曾让文明崛起,也曾让其灰飞烟灭。长期以来,地壳中天然金块的形成机制一直让科学家感到困惑。一项新研究提供了一种可能讲解:地震活动期间,石英中的压电效应能够帮助金块形成。
天然金块主要出目前石英矿脉中。传统讲解觉得,含金的热水溶液通过地震形成的裂缝渗出,在石英矿脉处沉积形成金块。然而,金在热液中的浓度只有约1 ppm,而石英中金的局部浓度可达50%,产生的金块重达数十甚至数百公斤,这类金块可能需要数百万公斤的热液才能形成。石英是一种化学惰性物质,金为什么独独很多积聚于此,成为一个未解之谜。
石英是一种压电矿物,在机械应力用途下会产生电场。地震活动中,矿脉里的石英晶领会历程很多偏应力用途。研究职员模拟了石英在地震中可能产生的压电电压,借助这类数据,他们试图在实验室里复现金的沉积过程:将石英晶体浸入含金溶液中,模拟地震,施加振荡应力使晶体发生应变,产生压电电压。结果发现,石英产生的电压足够从含金溶液中电化学沉积金,在其表面积聚金纳米颗粒。
除此之外,石英是绝缘体,而金是导体,研究发现沉积的金颗粒会成为进一步成长的核心。研究职员觉得这一机制可能能够帮助讲解大块金块的形成过程。
“星舰”试射爆炸致电离层短暂出现巨大“空洞”
8月26日发表于Geophysical Research Letters的一项研究报告说,去年美国太空探索技术公司(SpaceX)新一代重型运载火箭“星舰”试射失败爆炸后,在地球高层大方的电离层炸出一个巨大的“空洞”。这个“空洞”绵延数千公里,并持续存在近一个小时。
去年11月18日,“星舰”推行第二次试验发射。“星舰”第一级与第二级离别后不久,在墨西哥湾上空约90公里处爆炸。几分钟后,第二级的自毁装置启动,在约150公里的高度发生爆炸。
研究职员想要知道这样大规模的爆炸对电离层有什么影响。电离层是因受太阳高能辐射激起等缘由而电离的大方层,从距地表约50公里一直延伸到约1000公里,飞机、船只导航和手机通信用的无线电波就在电离层中传播。
研究团队剖析了北美和加勒比区域2500多个接收卫星导航信号的地面站公开数据,发现“星舰”爆炸产生的冲击波速度比音速还快。爆炸在近一个小时内把电离层炸出一个中性大方地区——形成了一个绵延数千公里、覆盖从墨西哥尤卡坦半岛到美国东南部的“空洞”。即便在没爆炸的状况下,火箭发射的燃料也会引发化学反应在电离层产生暂时的“空洞”,但爆炸形成的冲击波对电离层的影响要大得多。
研究作者指出,爆炸在电离层中导致的扰动程度让研究团队感到意料之外。电离层扰动不只会干扰卫星导航,还会干扰通信和射电天文学研究。以后伴随“星舰”试射频率增加,其影响或许会变得更紧急。(新华社)
兀鹫的年龄越大,生活方法越固化,朋友越少
假如你宁可窝在沙发里看电视,也不愿在派对上夜夜笙歌,那样你可能和年老兀鹫惺惺相惜。一项8月20日发表于PNAS的研究表明,伴随年龄增长,兀鹫的生活方法会渐渐固化,朋友更少,也更固定。
兀鹫(Gyps fulvus)是一种大型秃鹫,生活在地中海、中东和印度,翼展可达9英尺。对这种食腐动物而言,动物尸体的地方无疑攸关利害,但问题是,尸体过期不候,而地方很难预测。因此,兀鹫的栖息地便成为“信息集散中心”——发现尸体的兀鹫呼朋引伴,推荐食物来源,并借此打造友谊。
兀鹫
研究职员借助GPS数据,追踪142只单独标记的兀鹫长达12年,交叉比对兀鹫年龄和它们栖息地、社交互动的变化。结果发现,年轻兀鹫会频繁更换栖息地,极少在同一个地方过夜,但鹫过中年后(6至15岁),它们的栖息地开始趋于稳定,大约一半的夜晚在同一处栖息地度过,老年后(15岁)兀鹫则更为“恋家”。
除此之外,伴随年龄增长,兀鹫的社交联系也会渐渐减弱。它们的密友数目不会降低——小时候有五个,长大后还是有五个。但兀鹫与小圈子以外其他个体的相处时间急剧降低,年长秃鹫大多数时间都和这类密友在一块,它们的行动也变得愈加规律。
研究职员表示,伴随年龄的增长,动物会愈加安于它们已知的地址和平时活动,并可能在社会关系方面变得愈加挑剔。对于兀鹫来讲,这可能意味着更好地保护要紧的栖息地,并借助社交互动获得信息,来减少中毒风险。特 别 提 示
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