正文共6095字，预计阅读时间约为20分钟也可点击右上角小圆点“听全文”，用耳朵聆听知识~本文由科学大院根据徐义刚院士在中国科学院学部第九届学术年会上的报告《地球科学对人类文明的贡献》整理而成，首发于科学大院。今天在座的和不在座的人们有一个共同的特点，那就是我们都生活在地球上。迄今为止，地球是我们人类赖以生存的唯一的家园，地球哺育了我们，地球系统即使产生微小的变化，都会对人类文明产生深刻的影响。从这个意义上说，地球科学的发展与人类文明的进步是相互交织的。但是非常遗憾的是，迄今为止，无论是国内还是国外，尚无有关地球科学与人类文明关系的系统梳理。所以，在新一轮科技革命来临的前夜，在科研范式正在变革的当下，进行相关的梳理工作，对提升地球科学的社会功能，使其在未来发展中发挥更大的作用，具有重要的意义。地球科学是研究地球的结构形成演化的基础学科，包括了地理学、地质学、地球化学、地球物理和空间物理学、大气科学、海洋科学和环境科学等分支学科。它具有双重属性：一方面帮助我们认识地球，它是自然科学体系（数、理、化、天、地、生）中的一员；另一方面它始终围绕人类的基本需求，解决人类生存的问题，造福人类。地球科学的研究对象横跨数万里，上下数亿年，是一个十分复杂的系统。人类文明则是人类在社会发展过程当中创造和积累的物质财富和精神财富的总和。它经历了从原始文明、农耕文明、工业文明到生态文明的演替发展，人类文明发展的根本动力是生产力，是人类生存和发展的需要。如何来评判一个学科对人类文明发展的贡献呢？根据我个人的理解，我认为人类文明有三个要素，分别是认知、财富和规则。地球科学有三个能力，就是认识自然、利用自然、和谐自然的能力，分别对应这三个要素。因此我们定义了判断的依据：相关研究是否颠覆了人类的认知？是否提高了生产力，又创造了财富，改善了人的生存质量，改变了人的生活方式？是否和谐了人际关系，促进了全球治理？下面我将从这三个维度来跟大家汇报一下地学对人类文明的历史贡献，展望一下未来社会发展中的地学的担当。地学对人类文明的历史贡献：四个改变世界的地球故事在基金委地球科学部学科梳理组、中国科学院地学部常委会以及中国科学院武汉文献情报中心的支撑下，我们梳理了很多有关地球科学对人类文明历史贡献的经典案例。由于时间的关系，我想跟大家分享其中的4个故事。第一个故事是“没有地质学就没有进化论”。“我们是谁？从哪里来？要到哪里去”是人类的根本问题。说到这个问题，大家可能马上想到是达尔文的《物种起源》，但是我这里想讲的是莱伊尔经典的《地质学原理》一书。莱伊尔生活的时代其实是宗教控制的时代，所有的地质学知识都来自于《圣经》中的《旧约-创世纪》：认为创造这个世界的是神，地球年龄只有6000年，诺亚洪水造就了地层当中所有的一切。莱伊尔则认为地质作用的过程是缓慢渐进的，所以地球的过去只能用通过现今的地质作用来认识，无需求助于《圣经》或者“灾变论”。他认为地球年龄至少有3亿年。千万不要小看他在当时提出的“3亿年”，因为达尔文提出的进化论需要大量的时间，因此，《物种起源》牢牢地根植于渐变论的知识体系当中。事实上，达尔文是带着《地质学原理》的第一册开启为期5年的全球航海考察的。他在自传中写到，在这5年的考察当中，正是这本书给他以最大的启迪。1836年达尔文考察回来，与莱伊尔见了第一面就成为好友，他们之间频繁的书信往来都是探讨地质学和生物进化之间的原理的。1875年莱伊尔去世的时候，达尔文说：“我在科学上所做的一切，几乎归功于对他伟大著作的研究”。地球科学家在追溯地球和生命起源的历程当中，始终没有停下脚步。地球化学家在上世纪50年代就用同位素的方法精确把地球的年龄确定为45亿年。古生物学家在地层当中发现最早的生命出现于38亿年前，38亿年以后的各种化石则为地球生命史书增添了新的篇章，所以地球科学家为达尔文的进化论从更广空间、更长的时间尺度提供了实证。同样是地球科学家领导的团队，在东非阿法尔洼地发现了318万年前的直立人化石，奠定了人类走出非洲的学说。现在地球科学家正与生命科学家合作，利用古DNA技术逐步揭示人类起源的神秘的面纱。1979年“阿尔文号”深潜至海底6000英尺，发现了海底黑烟囱。在这个暗无天日的海底世界里，竟然有生物存在，这告诉我们“万物生长靠太阳”的说法可能不一定完全正确，地球的内能也可以支撑生命的存在。这为揭示深部地球生命的极限，掀开了新的篇章。第二个与大家分享的故事是“没有地质学，就没有工业革命”。如果说煤炭点燃了第一次工业革命的烈火，那么石油就是第二次工业革命的血液，铀、锗、硅、锂、稀土等是第三次工业革命的“维生素”，现在的新型能源和能源金属则是第四次工业革命的基础物质。这是一张世界能源体系图，横坐标是年代，纵坐标是一次能源结构占比，图中的这些曲线分别代表了木材等其他能源、煤炭、石油、天然气以及未来的核能以及清洁能源随时间的演变图。我们看到的这些小红点，标志着一种能源超越另外一种能源所发生的时间，它跟人类文明发展的转换时间是吻合的。所以我们说人类文明史就是一部能源利用史。我还想提醒大家注意这些小红旗所插的位置，它是经典的地质石油地质学原理（比如说背斜说、页岩气成藏理论）提出的时间。请大家注意这些小红旗所处的位置，也就是说，每一次石油地质新理论的提出都发生在能源更替之前。我想这张图可以证明基础研究对人类文明演替的促进作用，还说明基础研究有时是无法预先规划的。全球90%的油气储量是发现于海相地层中，因而学界很多人认为只有海相地层才能生油，陆相地层是贫油区。正是因为我国从中生代以来主要以陆相地层发育为主，所以美国人早在上世纪20年代就给中国扣上了“中国贫油”的帽子。但是以潘钟祥为首的我国科学家提出了中国陆相沉积当中可以生油的认识，系统地认证了新华夏系沉降带具有良好的生油和储油条件。正是在陆相生油理论的指导下，我国的早期石油普查蓬勃发展，发现了陆相的大庆油田以及胜利油田，从此我们国家的石油工业才真正得以兴起。没有陆相生油理论，就没有中国的现代化工业体系。没有陆相生油理论，现在外边的大街上可能跑的还是像这样的公共汽车（编者注：在5,60年代的贫油期，公共汽车只能利用煤气作为燃料，因为当年没有气体压缩技术和设备，只能在常压下将煤气储于车顶上的大气袋中，老百姓称为“大气包”）。陆相生油理论具有巨大的辐射作用，近几年全球重大的油气发现地都是原先海相生油理论认为不可能出现油的地方，所以我觉得，陆相生油理论不仅给我们国家，而且给世界能源产业的发展提供了重要的理论支撑。人类文明发展史也是一部资源发展史。伴随着工业化进程，矿产资源的消费是呈S型增长的，资源利用的种类也急剧增多。地质学上成矿理论的研究，为这些大规模矿产资源的发现提供了理论支撑。我用下面三个小故事来说明，找矿行动是红色政权和新中国冲破各种封锁的突破口。在五次反围剿过程当中，铁山垅钨矿产钨7500吨，收入453万大洋，这是当时苏区财政收入的70%，养活了十万红军。“一五”期间国家重点建设项目有一半是投资在资源型城市，53个城市因矿而兴，为建设我国独立完整的工业化体系立下了汗马功劳。1954年中央给时任地质部长的李四光下达了绝密任务——寻找铀矿石。8个月以后找矿队伍就在广西的富钟找到铀矿，样品送到中南海以后，毛主席听取汇报以后当场拍板“中国要研制自己的原子弹”。后来的“两弹一星”确保了我们国家的一方平安。第三个故事就是“改变世界的地图和板块构造理论”。地图是人类文明史上的伟大创想，它以科学的符号系统、精确的地图投影和系统的综合方法表达对复杂地理世界的空间结构和关系。有一本书叫《改变世界的100幅地图》，我读后深以为然。1495年哥伦布就带着托勒密编制的世界地图，从西班牙出发，一路西行发现了美洲大陆，之后欧洲人持续向美洲迁移，掀起了人类历史上迁移史上的第三次高潮。地图也引出了地球科学上伟大的发现。气象学家魏格纳发现大西洋两岸的大陆形态非常吻合，完全可以拼在一起，所以全球各大陆可以拼成一个完整的大陆，证明古大陆沿大西洋发生过开裂和漂移。但是非常遗憾的是，1930年魏格纳在格陵兰遇难的时候，这个理论还没有被承认。27年之后的另一张海底综合地图，使这个伟大的理论复活，就是这个小姑娘，玛丽·塔普，用当时二战期间的海底声呐测深系统数据，绘制了全球第一张海底综合地图。人们惊讶地发现，在平静的海平面下，竟然躺着全球最长的山脉——长达8万公里的洋中脊。洋中脊的发现动摇了地质学的基础，这是哈里·赫斯1957年看到这幅地质图的时候说的一句话。他在大陆漂移学说的基础上提出了海底扩张学说：地幔从洋中脊上涌，两边对称生长，遇到海沟的时候产生俯冲作用。从此，地球不再因为海陆固定而暮气沉沉，而是因为有“生”有“死”、周而复始而变得生机勃勃。板块构造理论改变了世界，因为它颠覆了固定论的地质思维模式，动力地球从此深入人心。它预测了地球上大部分火山、地震发生的位置，预测了地球上各种矿产资源的分布和富集状态，也揭示了板块构造对地球宜居性和生命起源的重要性。正因为如此，板块构造理论与量子力学、分子生物学和相对论一同成为20世纪自然科学的四大成就。如今，地图与人工智能、卫星导航结合变成了智能地图。智能地图当中依然用到许多地球科学知识，比如说地球的参考系提供了空间基准的参考、地球的板块运动监控提供了监控运控点的坐标、地球重力模型参与了轨道确定的计算。今天智能地图改变了人的生活，在某个地图开放平台，每天日均位置的服务要求达到了惊人的1300亿。前段时间伊朗总统失事直升机的定位花了12个小时，如果采用北斗国际搜救服务系统，可在1秒内把失事位置定位在20米之内。第四个故事是气候变化改变了世界经济发展的范式。我来自广州，今年的广州的雨水比往年多很多，我深感到气候变化研究的重要性。在梳理里程碑事件的时候，我们发现了很多的案例，从中我想讲这几个人的故事。美国气象学家爱德华·洛伦茨在1963年提出混沌理论，由此诞生了非线性科学。他由大气运动方程简化得到洛伦茨方程，得到了洛伦茨蝴蝶效应。他在报告中说过一句有名的话：一只南美洲的蝴蝶扇动翅膀，可能导致美国德克萨斯州的一场龙卷风。混沌理论的提出引发了自然科学的一场革命。在数学、物理等基础学科乃至社会科学当中，引起了非线性科学的研究热潮。1985年，三位科学家发现南极上空的臭氧层有一个空洞，人类遭受紫外线伤害的风险激增。大气化学家保罗·克鲁岑等三人发现氟利昂是破坏地球臭氧层的原因，倡导了《蒙特利尔议定书》，呼吁减少最终全面禁止氟利昂的使用，成功地解决了南极臭氧层空洞的问题。这一事件不仅使他们三人得到了诺贝尔化学奖，而且被认为是20世纪最成功的全球环境治理案例之一。目前人类面临全球变暖、气候变化，我们都在倡导低碳出行，绿色生活的理念，但是你知道吗？全球变暖的结论同样是通过地球科学家的研究得到的。1975年，地球化学家华莱士·布洛克在Science杂志发表全球变暖的论文，准确地预测了大气层当中二氧化碳含量升高是导致全球变暖的主因。他用到的一个重要的证据就是这条基林曲线。地球化学家基林从1958年开始，就在夏威夷岛上观测二氧化碳浓度的变化，这条曲线成为20世纪气候变化的标志图。1988年气象学家詹姆斯·汉森在美国国会听证会上发出警告之后，人类活动排放的气体导致全球变暖的问题引起了全世界的关注。人类活动影响气候变暖的证明还来自于地球气候模拟。气候学家真锅淑郎和克劳斯·哈塞尔曼建立了人类历史上最复杂的动力学系统——地球系统，奠定了地球气候变异和人类对其影响的认知基础，从而引领了解决复杂系统科学问题的先河，获得了2021年诺贝尔物理学奖。气候变化研究的影响力超乎想象。1988年成立了政府间气候变化专门委员会，也就是IPCC。1992年各国签署签订了《联合国气候变化框架公约》（UNFCCC）。1997年的京都议定书到2015年的巴黎协定，将全球升温的幅度限制在工业化前水平2℃。所以国际社会正以前所未有的方式，建立高级别的政治承诺和崭新的全球伙伴关系。气候变化研究引领了全球建立迈向无碳经济的目标，推进最雄心勃勃的经济转型进程，正在重构工业革命以来全球经济发展的范式。通过以上四个改变世界的地球故事，我们能学到些什么呢？我这里总结了四点：要始终保持好奇心，想象力、全球观以及整合力；要重视观察和观测。我们面对着一个庞大的地球，所以像基林、塔普等人的工作，显得尤为重要；要以相互欣赏的态度进行跨学科的交叉；要拥抱新技术、新事物。未来社会发展中的地学担当地球科学还能做些什么？如果我们把46亿年的地球历史浓缩成一天，人类出现的时间其实只有一分多钟，出现人类文明的时间就是这一天当中最后的几秒钟。在这短短的几秒当中，人类的活动创造了辉煌，也对地球系统造成了不可逆转的改变，人口增长、环境退化、城市扩张、资源枯竭、全球变暖、灾害频发、生物多样性减少……甚至有科学家已经断言，人类可能正在经历第六次生命大灭绝。人类对生态系统的威胁是史无前例的。在这个复杂的系统下还夹杂着文明的冲突，科技打压成为常态。未来的地球科学担当可以从两方面阐述。一方面，作为中国人我们要以科技强国为己任，维系中华文明的永续发展。另一方面，作为一个地球人，我们要践行“地球-生命命运共同体”的理念，为人类文明的发展贡献自己的智慧。我想从四个方面展望未来的工作。一是要敬畏自然，不断地拓展人类认知边界。整合地学的分支学科，融合其他的学科，通过打通不同时间尺度、耦合存在数量级差异的地球固体层圈和流体层圈的动力过程，发展地球系统科学，加深对全球变化背景下复杂地球系统的认识。还要发起引领国际大科学计划；深时数字地球、海洋负排放就是我国科学家在这方面的探索。二是要服务国家意志，保障国家安全。关键矿产已经成为大国博弈的重要领域。新能源汽车、锂电池、光伏产品已经成为我们国家的外贸“新三样”，但与“新三样”相关的锂、钴、镍等9种金属的对外依存度超过50%。所以我们要关注新能源金属的成矿理论和找矿突破。另一方面，低碳清洁能源是未来经济发展的大势，创建成氢理论、寻找天然氢气资源需要重点关注，这是实现“双碳”目标的一个重要的途径。海洋科技的发展与大国的兴起息息相关。要着力突破海洋核心装备和关键技术瓶颈，逐步实现深海进入、深海探测、深海开发三步走的国家深海战略。三是要提升和谐自然的能力，增进人民福祉，统筹气候变化应对生态保护与污染防治，促进人与自然一体化的健康，建设美丽中国和宜居地球。因为时间关系，我没讲水的问题，其实水是生命之源、文明之本、生产之要、生态之基，水的安全保障是未来经济社会可持续发展的一个重要方向。我们还要增强人类文明对自然灾害的抵御能力。200年前，莱伊尔说“现在是理解过去的钥匙”，现在我们知道，只有了解过去才能预测未来。面对时有发生的滑坡、地震、火山、磁暴等自然灾害，各种早期预测、预警意义重大，复合巨灾机理与风险防控、灾害性天气的精准预报显得尤为重要。四是要拓展人类生存空间。1957年苏联发射了第一颗人造卫星，人类进入太空，第一次居高临下地从外部来看看我们的地球。1969年阿波罗11号载人登月，人类首次到达了地球之外的天体，标志着人类从一个地球物种变成了一个跨星际的物种。我们国家从2004年开始的嫦娥揽月、天问探火等空间探索，举世瞩目，人类正在从地球摇篮出发，逐步地推动文明迈向深空。其实在这个过程当中，地球科学家的作用也不容忽视。正是地球科学家提出，要关注月球的演化历史当中的“一老一新”问题，嫦娥5号、嫦娥6号才选择了相应的着陆区。地球科学家对嫦娥5号采回月壤研究，改写了月球岩浆活动的历史。非常令人振奋的是，6月25日下午2点07分，嫦娥6号已经胜利凯旋，给我们带回了人类第一份从月球背面采集的样品。我坚信通过详细的研究，我们一定会找到更多的重大发现。我们对比了美国和苏联在太空竞赛当中的走向。在早期，苏联是遥遥领先的，他们发射了第一颗卫星，进行了第一次太空行走。后来美国人的阿波罗计划超过苏联，带来了三大科学发现，还带来了巨大的社会经济效益。阿波罗成功的秘诀是科学、技术、工程的融合。地球科学和行星科学问题驱动的空间探测设计，我认为非常必要。因此，地球科学在深空探测当中大有可为。结语我想用这张片子来结束我的发言。这是“旅行者号”从64亿公里外拍摄的照片，我们的地球就是这样一个淡蓝色的小点。在这个小点上居住了我们认识的人、我们不认识的人、我们的朋友、我们的敌人，这使得卡尔·萨根博士感慨到“我们有责任更好地相处，并要保护珍惜这个蓝色的星球”。这是38万公里以外看到的地球，我们看到了大气、海洋、陆地、山川，在太阳系地球显得多么的与众不同。此时此刻我感到的是地球的美丽，作为地球科学研究者当中的一员，我更感到地学的美丽。谢谢大家！版权说明：未经授权严禁任何形式的媒体转载和摘编，并且严禁转载至微信以外的平台！文章首发于科学大院，仅代表作者观点，不代表科学大院立场。转载请联系cas@cnic.cn推荐阅读丁仲礼院士：深入理解碳中和>>朱彤院士：碳中和是我们弯道超车的机遇

正文共1976字，预计阅读时间约为8分钟也可点击右上角小圆点“听全文”，用耳朵聆听知识~说到电池，你第一时间能联想到哪种化学元素？相信很多人会脱口而出：锂！图片来源：Berkley从电动汽车到手机电脑，锂离子电池凭借能量密度高、工作温度范围广等优势，如今占据商业化电池的大部分份额。然而强大的锂电池也面临着成本、安全等各方面问题，各大企业和科研院所一直在尝试全新的材料和设计方案，希望找到锂离子电池的替代品。在这一背景下，一种新型的水系锌离子电池（AZIBs）进入了科学家的视野。凭借比容量高、安全性好等特点，这种全新的电池体系有望成为新一代的电化学储能系统。锌离子电池近年来受到广泛关注（图片来源：Energy&Environmental

正文共2682字，预计阅读时间约为10分钟也可点击右上角小圆点“听全文”，用耳朵聆听知识~45.67亿年前，太阳系从一片原始星云中逐渐形成。在这段漫长的历史中，星际尘埃和气体逐渐凝聚，形成了行星、卫星、小行星和彗星等各种天体。这些天体在形成过程中经历了频繁的碰撞和合并，逐渐演变成我们今天所看到的太阳系。因此，天体碰撞在太阳系演化中扮演了重要角色。由于时间久远，研究这些天体的碰撞历史并不是一件容易的事。不过，我们可以在陨石中找到太阳系撞击事件的地质“证人”——熔长石，它是天体间撞击过程产生的冲击玻璃，记录了天体间激烈碰撞的瞬间，是大自然暴力美学的直接证明。本文将带你了解熔长石的奥秘，告诉你它如何成为科学家探索太阳系天体撞击历史的宝贵线索。陨石起源于天体之间猛烈撞击产生的岩石碎片（图片来源：veer图库）熔长石原来就是玻璃？熔长石（Maskelynite）一词最早在1872年被G.

正文共4035字，预计阅读时间约为15分钟也可点击右上角小圆点“听全文”，用耳朵聆听知识~说到算命，大家第一反应很可能是在路边摆个小摊、立个牌子，声称看一眼手相就能知道事业运势的算命先生。迷信活动自然绝不可相信，但当算命这个词出现在古生物学家的世界里，它可以有一个“高大上”的解释：通过对已知信息的归纳分析，推测生命形态演变过程。是的，古生物学家能通过动物的长相，“算”出它们在灭绝中的命运。巨大的恐龙和渺小的中生代哺乳动物哪个更容易在大灭绝中存活下来？（图片来源：Wikipedia）生存还是毁灭，与“长相”脱不了干系？在地球的历史上，曾发生过五次大规模生物灭绝事件，其中最著名的可能是发生在白垩纪末的“小行星撞击地球”。众所周知，高大威猛的恐龙们就是在这次事件中全部灭绝的，但那些体型较为矮小的哺乳动物则幸存了下来，其中的一个物种最终演化为我们人类。实际上，这也说明了在白垩纪末的这次灭绝中，动物的形态与它们是否面临灭绝很可能有强烈的关联。这也很好理解，毕竟体型大的动物往往需要更多的食物来维持生命，因此在灭绝事件中更容易因饥饿而死亡。然而，并不是每一次灭绝事件都有着这样的规律。发生在距今约2.52亿年的二叠纪末大灭绝，可以说是历史上最严重的一次大灭绝事件，被称为“大灭绝之母”。它导致高达96%的海中生物消失，其中就包括鼎鼎有名的三叶虫和板足鲎。二叠纪末的大灭绝是历史上最严重的大灭绝，知名的三叶虫就在这次灭绝中消失了。（图片来源：Wikipedia）这次灭绝事件历时很长，其中渐进期持续了约数百万年，而高峰期在最后的100万年发生。有些动物在渐进期灭亡，而更多的则在高峰期灭绝，如小型的甲壳动物和介形纲（Ostracoda），与大型的、固着不动的滤食性腕足动物（Brachiopoda）的大规模灭绝，先后相差了72万年到122万年。但在这次灭绝事件中，动物形态与灭绝的相关性却不太明确。首先，这次灭绝事件规模较大，无论形态如何的动物都几乎全部灭绝了，只有少量种类成功渡过了此次危机。再加上不同种类动物灭绝的原因和时间均不一致，因此我们无法简单推断形态与灭绝的相关性。所以，在以往的研究中，科学家对此次灭绝事件是否对动物的形态有选择，一直没有确切的答案。AI“算命”？听着离谱，但很靠谱除了灭绝事件本身的复杂性，技术上的局限也使科学家难以对二叠纪末灭绝进行深入的研究。在过去，科学家需要手动根据化石的形态来分析其与灭绝的关系。首先，他们要对比化石及化石图片，从而找到那些在灭绝发生前后形态相同的古生物（如带尖的、带刺的、光滑的、壳细扁的、壳宽圆的）。之后，他们将对这些古生物进行归类，观察在灭绝事件前后，这些相同形态的动物所占比例是否有改变。在这些过程中，研究往往受到包括研究对象和研究方法在内的多种因素的影响，结果往往比较主观，也难以重复。例如，一项使用传统形态描述方法的研究表明，在灭绝事件期间，菊石（一种鹦鹉螺的古生物远亲）的形态差异几乎没有减少，说明灭绝事件没有形态选择性。然而，人们使用综合离散特征分析方法研究后发现，菊石在灭绝事件中形态多样性显著减少，这一结果支持了灭绝事件有形态选择性的结论，与传统形态描述方法的结果相反。那么，到底哪种方法才是“靠谱”的呢？我们知道，只有足够多的样本量才能支撑我们得出更为准确的结论，而更为准确的分析方法也是十分必要的。因此，近年来兴起的AI技术无疑是完成这类大数据分析的最优解。最近，中国地质大学(武汉)地球科学学院宋海军教授开发了一种名为DeepMorph的自动化方法，这一方法能够将AI技术的深度学习模型与几何形态测量相结合，从而在化石图像中提取形态特征，揭示了海洋生物的不同“长相”如何决定了它们在二叠纪-三叠纪大灭绝事件中的命运。相关成果成果刊发在《自然-生态与进化》（Nature

正文共2689字，预计阅读时间约为12分钟也可点击右上角小圆点“听全文”，用耳朵聆听知识~提起粒子物理，你首先想到的是深埋地下足以环绕一座小城一周的粒子加速器，还是暗物质、暗能量这类宇宙奥秘？是不是很难和农田、种地联系起来？宇宙射线和农业能产生怎样的关联？（左图：京都大学；右图：veer图库）其实，除了深奥的前沿课题，粒子物理不仅在医疗诊断、工业探伤等领域都发挥着巨大的作用，还在农业技术中有应用场景——研究人员正在尝试借助宇宙高能粒子流指示土壤含水量，以此来制定科学的土地灌溉方案，保证农作物的健康生长。不是太小，就是太广土地的含水量怎么会和宇宙射线搭上关系呢？让我们先从传统的土地湿度检测方法说起。一种常用的检测仪器是电容式土壤水分传感器。顾名思义，这种仪器将湿度与电容联系在一起，而电容是电子元件的一个参数，与一种叫“相对介电常数”的物理量有关。土壤的主要成分中，水的相对介电常数约为80，而其他物质的相对介电常数在3～7左右，大大低于水的值。因此，土壤的相对介电常数主要由水的占比决定，水含量的细微变化就能引起土壤整体介电特性的改变。这种改变反映在电容值的波动上，根据测得的数值差异，传感器就能计算出土里具体含有多少水。一种土壤湿度计（图片来源：SimpleGardenLife）然而，这种传感器能够探测的范围非常小，在广袤的农田上，它能“罩”的地盘小得像一个点。为了获得全面的土地湿度数据，需要广撒网式设置传感器，成本太高。而且要把一个个小小的感应器埋在土里，耕种时须得小心翼翼，难以施展开手脚。有没有其他方法可以测量更大范围的土地湿度？格局打开，不要局限在地面上。我们知道，一切具有温度的物体都在发射电磁波。水分可以影响土壤本身发射的微波强度，也会影响它反射其他微波（如主动发射的检测波束）或可见光的能力。大气层外的卫星接收这些电磁波信号后分析波段，就能推演出对应的土壤湿度。正是借助接收电磁波的方法，卫星遥感技术能够在远距离、无接触条件下实现平原山地的旱情预警、江河流域的水文分析，因而广泛应用于环境监测等场景中。然而，对于小面积的土地，卫星遥感探测的范围太广，难以实现湿度的精准测量。卫星遥感技术绘制土壤湿度地图（图片来源：NASA/JPL-Caltech）宇宙射线，来自远方的窃窃私语有没有一种技术可以填补这两种手段之间在尺度上的空白？格局再打开，让我们把目光投向深邃的宇宙。地球上的我们每时每刻都沐浴在看不见摸不着的粒子“雨”中。来自宇宙深处的高能射线持续轰击着地球，与大气层中的各种元素碰撞后产生次级粒子，如μ介子和中子。（“宇宙射线”的更多信息看这里）射入地球的宇宙射线与大气分子碰撞，产生大量游离粒子和电磁辐射（图片来源：University

正文共3799字，预计阅读时间约为15分钟也可点击右上角小圆点“听全文”，用耳朵聆听知识~“十年探究桃奥秘，匠心独具破难题”。我是韩月彭，中国科学院武汉植物园果树分子育种团队的带头人，国家桃产业技术体系岗位科学家。从2010年开始，我和我的团队便致力于桃果实品质遗传与改良的研究，至今已十四载有余。韩月彭，武汉植物园果树分子育种学科组组长、研究员（图片来源：中国科学院武汉植物园）

正文共3255字，预计阅读时间约为11分钟也可点击右上角小圆点“听全文”，用耳朵聆听知识~发生于大约6600万年前的白垩纪-古近纪（K-Pg）生物大灭绝事件，被认为导致了包括恐龙在内的大量生物的灭绝。自1981年美国Alvarez父子基于K-Pg界线地层中的“铱元素”异常提出小行星撞击理论，特别是直径数百公里的同期希克苏鲁伯（Chicxulub）撞击坑发现以来，小行星撞击地球导致恐龙在内的白垩纪末生物大灭绝这一理论就吸引了很多人的关注，并变得几乎人尽皆知。尽管人们已经知道这次撞击事件给地球环境和生物演化带来了毁灭性打击，但关于这场灾难发生的细节我们仍知之甚少。由于缺乏同时期形成的高精度沉积记录，人们对小行星撞击在最初几小时到几天内会对地球生命和环境造成怎样的影响认识非常有限，而这正是理解整个灾难事件的关键一环。幸运的是，科学家们发现在一些特殊环境中形成的特异埋藏地层，就像是地球历史的“时间胶囊”，

正文共1417字，预计阅读时间约为6分钟也可点击右上角小圆点“听全文”，用耳朵聆听知识~炎炎夏日，太阳暴晒之下，光是走在路上就能走出一身的汗。不过擦拭汗水的你是否曾想过，仅仅通过一滴汗，就能洞察你的身体健康状况？其实，作为人体的自然产物，我们身上流出的汗液远不止是利用简单的水分蒸发来实现体表降温那样简单。汗液蕴藏着丰富的健康信息，是连接内在机能与外界环境的桥梁，已经成为研究人员监测人体健康的重要渠道。人体的汗液隐藏着丰富的健康信息（图片来源：veer图库）汗液中的电解质离子：人体健康指标的“晴雨表”可别小瞧了我们身上流出的汗液，它含有电解质、代谢产物、药物、微量元素等多种成分。尤其是电解质离子，如钾（K+）、钠（Na+）、钙（Ca2+）等，其在体内的平衡状态对神经传导、肌肉收缩、心脏跳动等生命活动至关重要，是维持人体正常生理功能的必需品。例如，钾离子参与心脏肌肉细胞和心肌细胞静息/动作电位的形成，与心脏的正常跳动和节律有着密不可分的联系，流失过多可能影响心脏跳动和神经肌肉功能，而钠离子的流失可能导致疲劳、头晕、肌肉痉挛等症状。部分饮料能补充人体流失的电解质（图片来源：veer图库）因此，汗液中的离子浓度作为评估人体水分平衡、神经肌肉功能乃至心脏健康的一个重要指标，其浓度变化往往与多种疾病密切相关。通过分析汗液中的离子浓度，我们就可以监测体内水分平衡、电解质状态、能量代谢情况乃至一些疾病等潜在健康问题的早期预警信号。人体汗液分泌生理学（图片来源：Wei

正文共5688字，预计阅读时间约为19分钟也可点击右上角小圆点“听全文”，用耳朵聆听知识~锂电池是电动汽车的关键部件。在世界汽车大国你追我赶、逐鹿新能源车的今天，得锂电池者得天下。2023年6月，一块由我国自主研发、能量密度每公斤360瓦时的固态锂电池正式交付给电动汽车的龙头企业，在业内引发热议。这一进展标志着中国在电动汽车大国的道路上又迈出了重要一步，被认为是全球电动汽车行业的重要里程碑。鲜为人知的是，到达这一“里程碑”之前，中国科学院物理研究所（以下简称物理所）科研团队已经在锂电池领域潜心耕耘40余年。40多年前的中国，自行车都还未普及，汽车对普通人而言更是可望而不可即的奢侈品。由中国工程院院士、物理所研究员陈立泉带领的团队见微知著，意识到固态锂电池的重要性，并前瞻性地进行布局，历经艰难曲折，终于推动中国锂电池工业实现了从无到有、从跟跑到领跑的历史性跨越。岁月悠悠、青春不再，如今84岁的陈立泉梦想依旧：未来的中国天更蓝、路更宽，电动汽车飞驰在大街小巷。“我们的目标一定会达到。”面容清瘦的他目光坚定、自信满满。故事从“转行”开始“我想转向研究超离子导体。目前整个马普固体所几乎都在研究氮化锂（Li3N），据说可用来制造汽车的动力电池。”1976年末，正在德国马克斯·普朗克固体化学物理研究所（以下简称马普固体所）访学的陈立泉给物理所领导写了一封信，申请改变研究方向——从晶体生长转向固态离子学。“同意！前提是要完成导师交代的晶体生长任务。”物理所领导很快回复。这个决定，让历史的航船转变了航向。在马普固体所，陈立泉了解到，氮化锂是一种超离子导体，可以用来制备固态锂电池。用氮化锂制造的固态电池能量密度远远高于铅酸电池，未来有可能应用在电动汽车上。因此，深入理解、研究这一材料极为重要。当时，世界正经历石油危机，不仅西方社会陷入二战后最为严重的经济衰退，我国也不得不大量进口石油、填补需求缺口。这更让陈立泉认识到，替代石油的能源革命一定会到来，研发固态锂电池是大势所趋。转方向申请得到批准后，他仅用5个月的时间就完成了原计划一年的晶体生长任务，之后一头扎进固态离子学领域，研究超离子导体。1978年，法国科学家米歇尔·阿曼德首次报道了固态金属锂电池的研究成果。同年，陈立泉返回中国。两年后，在物理所大力支持下，国内首个固态离子学实验室宣告成立，陈立泉正式开启固态离子学的相关基础研究，向着最终目标——固态锂电池进发。此后，中国科学院连续3个五年计划都将固态离子学和锂电池列为重点或重大项目，为这项研究提供了基础保障。1987年，我国启动“863”计划“七五”储能材料（聚合物锂电池）项目，由陈立泉担任总负责人，下设12个课题组。忆昔抚今，陈立泉很是欣慰：“目前我国很多企业都在生产锂电池，所使用的技术主要就是由这12个课题组的科研成果转化而来的。”1988年，第一批固态锂电池在实验室诞生，但其距离商业化应用还非常遥远，中国锂电池未来的道路依然布满荆棘。进入20世纪90年代，锂电行业风云变幻。研发前景不明，到底谁能来做中国锂电池的“领航者”？陈立泉团队用行动扛起了旗帜。20世纪90年代中国固态锂电池。转攻锂离子电池1991年，日本索尼公司宣布（液态）锂离子电池实现商业化。“固态锂电池使用金属锂作为负极材料，而锂离子电池将锂以离子的形式藏在碳材料里，更加安全——这是二者的最大区别。”物理所研究员黄学杰说。他们先“放下”了还不成熟的固态锂电池，转而研发锂离子电池。1993年，经费接续不上，陈立泉心急如焚地找到中国科学院领导求援：“锂离子电池非常重要，锂电池将由此复活。”中国科学院给予了最大限度的支持，但研究经费依然不够。陈立泉又找到一位敢于冒险的企业家才补足缺口，立即开始研发锂离子电池。1995年，中国第一块A型锂离子电池在物理所诞生。当年12月下旬，黄学杰结束欧洲访学，回到物理所，赶上了中国科学院1996年1月组织的鉴定会。他受陈立泉邀请，接任固态离子学与能源材料课题组组长。那年，黄学杰29岁，是陈立泉团队的“元老”之一。加上他，课题组总共3个人。回忆起那段历史，黄学杰很是感慨：“那段时间，‘板凳’都是冰凉的，几乎干不下去了。”当时，与超导、磁学等国际热门研究方向相比，锂离子电池属于“冷门”，在科研经费异常紧张的情况下开展相关研究难免受到一些质疑。但黄学杰不服气。他问物理所领导，如果他们转换赛道做产业化，所里能否给予更大支持。黄学杰这么做的底气，源于首批锂离子电池样品的技术水平。1996年，中国科学院辗转将A型电池样品送到当时最大的手机生产商美国摩托罗拉公司进行测试，很快得到了正面的评价结果。不过，那时实验室每天做的锂离子电池数量还不足10块，而产业化之前的中试线至少需要每天生产1000块。当时课题组的人、财、设备极其有限，黄学杰一筹莫展。关键时刻，中国科学院鼎力支持，东拼西凑拿出80万元。“看来中国科学院是真干！”澳门一家合作企业的负责人深受鼓舞，投资了中试所缺的600万元。很快，黄学杰牵头引进了少量设备，其余都是自制的。经过消化—吸收—再创新，1997年，锂离子电池中试工作终于在物理所启动。为更好地了解锂离子电池生产的每个环节，陈立泉和黄学杰亲力亲为，在这条生产线上当了一年多的“工人”，什么脏活、累活都干。1998年秋，依靠自制的设备、国产原材料和中国人自己的技术，科研团队建成了第一条年产量20万支A型圆柱形锂离子电池的中试生产线。这是中国第一条正式投产的锂离子电池中试生产线，解决了规模化生产锂离子电池的主要技术和工程问题，为探索我国锂离子电池产业化道路作出了奠基性贡献。同年，黄学杰发起成立北京星恒电源有限公司（以下简称北京星恒，2003年迁址，改为苏州星恒电源有限公司，以下简称苏州星恒）。第一批产品进入市场，标志着中国正式实现了锂离子电池商业化。“中国科学院和科技部支持的快离子导体和固态电池的研究，为锂离子电池的研究和生产储备了知识、技术、设备和人才。由于我们使用自研设备，不仅大大降低了锂离子电池的价格，产品也达到了同样的性能。”陈立泉回忆说。从此，中国锂离子电池的全球竞争力显著增强，并快速跻身世界前三。从跟跑到领跑当时，物理所生产的电池的市场主要面向两轮车，以及电视台等媒体的摄影摄像设备。黄学杰讲了一个小“插曲”：2001年，中国科学技术协会（以下简称中国科协）在长春举办学术年会，时任中国科协主席、第九届全国人大常委会副委员长周光召和著名物理学家杨振宁为黄学杰颁发了中国科协“求是杰出青年成果转化奖”。颁奖仪式后，周光召问黄学杰：“锂电池做得怎么样？产品应用情况如何？”黄学杰回答：“记者的摄像机电池就是我们的首个产品。”周光召听后，便请相关同志去看看，参会的7家电视媒体用的是哪种品牌的电池。结果令人惊喜：有4家用的都是物理所的电池，另外3家用的是外国品牌。周光召倍感振奋，回京后不久就到北京星恒实地探访。不仅如此，他还力邀时任科技部部长徐冠华到该企业考察。这极大鼓舞了研发团队的斗志，激励着他们乘胜前进，推动中国锂离子电池迈上新台阶。但是，做摄像机、电动自行车电池毕竟只是“小目标”，制造汽车动力电池才是陈立泉和黄学杰的终极梦想。随着时间推移，基础研究取得重要突破性进展。材料是锂离子电池的关键，一代材料决定一代电池。对于一块电池，制造成本只占20%，材料成本则占80%。物理所研究员李泓还是博士生的时候，就发明了纳米硅负极材料，并申请了世界第一个纳米硅负极材料专利，这一材料可显著提升锂离子电池的能量密度。只是当时纳米硅碳负极技术完全不成熟，无法做到中试。第一代电动汽车电池的正极材料是锰酸锂，它是由诺贝尔化学奖得主约翰·班尼斯特·古迪纳夫于1983年发明的。1997年，古迪纳夫团队又发明了更加稳定安全的正极材料——磷酸铁锂，这是目前电动汽车、电动大巴、电动船舶等电动交通工具使用的主流材料。物理所在极其有限的科研条件下，研究了锂离子电池正极材料的制备方法、基本特性和材料性能，不仅制备出正极材料钴酸锂、锰酸锂和三元正极材料，还对其进行改性，使其具有自主知识产权。他们对磷酸铁锂进行体相掺杂改性，让工艺更简单、性能更好，并申请了发明专利，打破国外原始专利对磷酸铁锂材料的垄断。“第一代和第二代动力电池由外国人先做出来，中国的锂离子电池则首先从中国科学院诞生。在这个过程中，我们实现了从第一代的跟跑到第二代的并跑。”黄学杰和陈立泉在思索，“到了第三代，我们能不能赶超、领先？”进入21世纪，中国要力争在锂离子电池赛道上跑得更快一些。向着这个新目标发力，科学家需要敢于“下海”，也要舍得“上岸”。2006年，苏州星恒年销电池两万余套，达到收支平衡，同时产品销往国际市场。“市场接受我们的产品了。”同年，黄学杰卸下苏州星恒技术副总职务，返回北京，投身第三代电池的研发。2009年，在一次讨论会上，陈立泉作了《中国锂电如何突围》的报告，提出锂电突围取决于三个方面——对基础研究的重视、政府和企业家的资金投入，以及正确的国家战略。锂电池生产商ATL（宁德时代前身）董事长张毓捷听完，马上与陈立泉击掌盟誓，“实现中国锂电突围从ATL开始！”2011年，全中资公司宁德时代横空出世。近10年来，在党和国家的大力支持下，宁德时代等锂电池生产企业与科技界通力合作，发扬“三千越甲可吞吴”的精神，使我国锂电池实力迅速上升，产品竞争性极大增强。2014年，中国锂离子电池的国际市场占有率已为世界第一。近些年，全球排名前十的锂电企业中，中国企业有6家。陈立泉和黄学杰团队在第三代锂离子电池的基础研究上取得了系列突破，其中他们基于镍锰尖晶石高电压正极材料研发的锂离子电池中试即将完成，能量密度比第二代的磷酸铁锂电池提升50%以上，量产后预期成本也明显下降。锂电池科研团队正在讨论。再次冲击固态锂电池如今，中国已经成为名副其实的电动汽车大国，中国锂离子电池产量和产能居全球第一。统计数据显示，2022年，全球70%的锂离子电池、99%的磷酸铁锂正极材料由中国企业生产。中国锂电池如何保持世界领先地位？陈立泉心中早有设想：必须发展固态锂电池。“固态锂电池依然是未来可再充电池技术的核心。抓住第一机会才能掌握主动权。”这一20世纪70年代因各方条件不成熟而被搁置的理想，被陈立泉再次提及。他敏锐地察觉到，是时候再次向固态锂电池发起冲击了。发展固态锂电池，有其必然性。锂离子电池的能量密度达到每公斤300瓦时已接近极限，燃烧与爆炸等安全事故时有发生。因此，未来要想将能量密度提高到每公斤500瓦时，就必须发展固态锂电池。由于固态锂电池是用固态电解质替代液体电解质，能够避免燃烧和爆炸的危险，安全性大大提高。陈立泉说，放眼世界，美国寄希望于锂硫、锂空等下一代高比能二次锂电池，同时希望在下一代锂电池硅基负极和层状多元过渡金属氧化物材料领域取得突破；日本、韩国则在硫化物固体电解质研究方面技术领先、知识产权积累深厚，在保持优势的同时不断开拓创新。“下一代锂电池应是全固态锂电池。如果我们将全固态锂电池技术攻克了，再去做锂硫、锂空电池，相关技术难题就会迎刃而解。”这一次，陈立泉更加自信。锂电池科研团队研发的固态锂离子电池（半固态磷酸铁锂储能电池）储能系统。固态锂电“保持领先”2013年，陈立泉提出中国固态锂电池的发展愿景——争取5年实现产业化。中国科学院过去数十年的研究和产业化实践，为这一愿景打下了坚实基础。为了尽可能利用现有锂离子电池的生产设备和技术工艺，陈立泉和团队成员提出了“原位固态化”的方案：在现有的锂离子电池电解液中增加添加剂，让正负极表面的固体电解质层变厚，直至液体电解质完全变成固体。2016年，物理所孵化的北京卫蓝新能源公司（以下简称卫蓝新能源）成立，使原位固态化技术实现了产业化。2018年，能量密度每公斤300瓦时的固态电池进行装车试验。2019年，卫蓝新能源固态电池产品在能量密度、功率密度和安全性等方面均为世界第一。愿景的实现需要攻坚克难，为此，物理所团队持续奋斗着。2013年，中国科学院启动战略性先导科技专项（A类）“变革性纳米产业制造技术聚焦”，物理所研究员李泓担任其中长续航动力锂电池项目的首席科学家，纳米硅负极材料得到了支持。2017年，溧阳天目先导电池材料科技有限公司成立，纳米硅负极材料在工程上加速发展，并最终实现了大规模量产，为我国锂离子电池能量密度超过每公斤360瓦时作出了贡献。李泓解释说，与石墨材料相比，硅碳作为负极材料优势更佳，硅材料的理论质量比容量最高可达每克4200毫安时，远大于石墨的每克372毫安时，是目前已知负极材料中理论比容量最高的材料。“可实用化的固态电解质材料、固固界面问题，以及使用固态电解质材料后现有正负极材料能否在电池中发挥得更好，过去液态电解质不能用的正负极材料是否有重新应用的机会，是否有新正负极材料更适应固态电解质……这些都是需要广泛深入研究的问题。”李泓说。“我们在20世纪70年代想做的全固态锂电池，今天应该可以‘复活’了。”黄学杰感到很欣慰，他们在做一件被事实证明越来越好的事情。“可能还需要10到15年的时间，全固态锂电池会被越来越多的企业和用户接受，这一代电池性能与安全性将会成倍提升。”为了加快这一进程，陈立泉呼吁，锂电池企业应尽快与科研单位和原材料企业合作，解决应用新的电池材料及电池体系的科学技术和工程问题，在短期内生产出高能量密度的合格电池产品。同时，要破除对国外装备和技术的迷信，尽快用先进国产设备“武装”锂电企业，增强我国锂电产品的国际竞争力。“学术界、工程界、产业界联手，基础研究与应用研究紧密结合，加快研究成果产业化进程。”如今，当年的3人小组已经发展成百人大团队，固态离子学与能源材料课题组也成为物理所历史上唯一成功“复活”的课题组。发展壮大的锂电池科研团队。物理所供图尽管在所有储能技术中，锂离子电池能量转换效率最高、综合性能最好，但锂资源供应存在挑战。目前我国70%的锂资源依赖进口，供应链上存在风险，且难以同时满足交通、智能电网和可再生能源大规模储能的需求。“一旦在供应链上出现风险，对我们损害极大，我们必须开辟新赛道，开发不受资源限制的电池体系。钠离子电池是一个极佳选择。”物理所清洁能源实验室主任胡勇胜研究员告诉《中国科学报》。中国科学院提前布局钠离子电池基础研究，在国家需要的时候能够挺身而出，物理所团队提出多种新型钠离子电池正极材料（含铜基氧化物）和负极材料（煤基碳材料）。两年时间里，国内首个钠离子软包电池和圆柱电池在物理所相继诞生。2017年，基于物理所核心正负极材料的知识产权，国内首家钠离子电池企业中科海钠应运而生。2019年3月，世界首座100千瓦时钠离子电池储能电站在江苏溧阳诞生。2021年6月，研究团队在山西太原推出全球首套兆瓦时钠离子电池光储充智能微网系统，并成功投入运行。2023年12月，团队向南方电网交付十兆瓦时钠离子电池用于储能系统试制验证和性能评估。“我国钠离子电池不论是在材料体系和电池综合性能等技术研发方面，还是在产业化推进速度、示范应用以及标准制定等方面均处于国际前列，已具备先发优势。”胡勇胜说。如今，距离最初陈立泉开启电动汽车电池材料研究已过去近半个世纪。几十年来，材料更新、技术迭代，物理所打造了一个又一个电池新高地。唯一不变的，是一代代科研人员勇攀高峰、敢为人先、淡泊名利、潜心研究的精神血脉。在一次电动汽车论坛上，陈立泉再次描述了他对电池未来发展的期望：“固态电池大干快上，引领电动中国；钠离子电池并驾齐驱，助推能源互联。”2024年新年前夕，国家主席习近平通过中央广播电视总台和互联网，发表了二〇二四年新年贺词。其中提到，新能源汽车、锂电池、光伏产品给中国制造增添了新亮色。中国以自强不息的精神奋力攀登，到处都是日新月异的创造。中国的锂电池正突破重围、势不可挡。原文刊载于《中国科学报》

正文共1903字，预计阅读时间约为7分钟也可点击右上角小圆点“听全文”，用耳朵聆听知识~地球已经存在了46亿年，生命大爆发距今有5亿年。在这漫长时间里，整个显生宙的陆地海洋、大河山川中时时刻刻都有生物的粪便呱呱落地，大部分粪便分解消失了，有的粪便又被吃了，但极少量的粪便幸运地保存下来成为化石，成为我们现在了解灭绝生物生活状态的“宝贵”证据。关于粪便化石的研究已经跨越两个世纪了，两百年前的1829年，英国古生物学家威廉·巴克兰（William

正文共3232字，预计阅读时间约为10分钟也可点击右上角小圆点“听全文”，用耳朵聆听知识~端午节，你吃粽子了吗？作为端午节的标志性美食，粽子口感软糯，风味多样，老少皆爱，一度还引发著名的咸甜党之争。（当然潮汕的咸甜双拼粽是一个完美的例外）粽子是由粽叶包裹糯米蒸制而成的食品，形状多样，最初用来祭祀祖先神灵（图片来源：Veer）实际上，在争论咸的好吃还是甜的好吃之余，这些有关粽子的问题也值得讨论：制作粽子的大米有何讲究？各地包粽子的粽叶有何不同？（点击此处看看粽子的品鉴指南~）咸粽甜粽，吃的都是糯米无论你爱吃咸粽还是甜粽，它们的主体都是糯米。在包粽子的准备工作中，重要的一项是提前泡发好所需糯米。大米通常含有60%~70%的淀粉，由直链淀粉和支链淀粉组成。直链淀粉含量越高，饭粒硬度越大。糯米所含的淀粉几乎都是支链淀粉，支链淀粉的多分枝链状结构决定了糯米加热糊化后，具有较高的黏弹性和延展性，并且结构紧，拉伸性强，耐咀嚼（图片来源：中国数字科技馆）糯米属于禾本科一年生植物糯稻的脱壳种仁。它和大米有何关系？大米来源于栽培稻亚种粳稻（Oryza

正文共1909字，预计阅读时间约为7分钟也可点击右上角小圆点“听全文”，用耳朵聆听知识~窗外的树，春天变绿秋天变黄冬天变秃，这是大家习以为常的景象。似乎我们也已经习惯了，它们会从小树长成大树。图片来源：veer图库如果告诉你，北半球的树会在每年的今天（6月5日）一起开始长大，你会不会吃惊？树是怎么长大的在冬季，树木一般处于休眠或生长相对停滞状态。但当春天到来时，气温逐渐回暖，日照时间增加，降雨增多。充足的温度、光照和水分可以促进树木生长。树木细胞的分裂和生长活动，促使树木苏醒并开始长出新的枝条、芽和叶片。树皮之下，树木通过光合作用获得的碳水化合物主要被树木形成层活动所消耗，并固存在木质部中，木质部细胞经过分裂、增大，细胞壁增厚等过程，就完成了树木的径向生长。然而，不同的树种对温度的需求略有不同，有些树木需要更高的温度才会开始生长。随着全球变暖导致的气温整体上升，树木的生长会受到哪些影响呢？全球变暖，两个日期成为成长关键期气温整体上升后，可能使得树木在冬季的休眠期更短，从而导致春天树木苏醒的时间提前。目前已经有不少观测证实，随着气温上升，植物的芽、叶、花等初生组织发生了物候变化，比如花期提前、花期持续时间缩短等。发芽展叶开花等过程是肉眼可见的，观察它们受温度的影响比较容易。树木的木质部细胞活动同样遵循着一定的生物节律，但人们目前对此还知之甚少，因为无法肉眼直接看到树皮之下的细胞生长。目前，研究人员可以通过微树芯（Microcoring）方法进行监测。已有研究也证实木质部细胞生长对温度十分敏感，随温度升高发生了物候提前。微树芯是什么微树芯技术是一种新兴的树木生长研究方法，它通过每周采集树干木质部的微样芯，并制作生物切片来实时监测整个生长季的树干形成层细胞分裂活动以及木质部的形成过程（参见微树芯采样视频）。视频来源：YouTube

2.解聚到单体策略。聚乳酸由丙交酯开环聚合制备而成，通过化学方法可以让聚乳酸闭环解聚为环状单体丙交酯，最大化缩短了循环路径。

正文共2250字，预计阅读时间约为8分钟也可点击右上角小圆点“听全文”，用耳朵聆听知识~五月进入了尾声，北京的气温不知不觉爬上了30度，炎热的夏天总归是来了。不过也不是没有好消息——终于可以和杨柳絮说再见了！还记得一两个月前，杨柳絮就像飘雪一样，纷纷扬扬飘散在北京城的每个角落，走在路上躲都躲不开，运气特别不好的碰到皮肤还会过敏……春天是满城飞絮的季节（图片来源：国家应急广播）所以，为什么北京一到四五月就会有这么多杨柳絮呢？有没有什么办法能让这恼人的杨柳絮少一些呢？怎么一到春天，杨柳絮就满天飞？先从杨柳絮的结构说起。植物学上，杨絮和柳絮就是附着在杨树和柳树种子上的絮状纤维，是雌花胎座的表皮细胞突起而产生的。是不是觉得它跟棉花长得有点像？没错，棉花也是种子上包裹的纤维，而且因为优异的材料性能成为了人类应用最广泛的植物纤维。相比之下，糊人一脸的杨柳絮就显得太不友好了。（图片来源：北京林业大学）为什么杨柳的种子外面要裹层纤维呢？说来还是为了传播方便。杨柳的果实成熟后炸裂，种子上的絮状纤维就可以像滑翔翼一样，借助风的力量把种子和花粉送到远方。这些“毛毛”也可以黏在鸟兽身上，让种子搭载免费交通工具云游四方，落在适宜生长的地方生根发芽。（图片来源：veer图库）杨柳的种子还是很小的蒴果，几乎没有胚乳，子叶也非常小，储藏的营养物质非常有限，因而维持生命力的时间非常短，通常只有千分之一甚至万分之一的种子能幸运地找到适宜发芽的地方，这就需要产生数量非常庞大的种子来保证后代的繁衍。因此，每当到了杨柳种子成熟的季节，就会有大量的杨絮漫天飞舞。每年的四月中旬到五月中旬，北京各个品种的杨柳相继成熟，也就迎来了飘絮的高峰期，持续将近一个月。我们还需要稍微区分下杨絮和柳絮，它们在外观上相似，但还是有些差别。杨絮易于聚团，常常在地面上像滚雪球一样越滚越大。柳絮则较为轻柔，不易成团。我们经常看见像雪一样铺满一地的通常就是杨絮。地面上成团的一般是杨絮（图片来源：央视新闻）作为种子上的纤维，虽然杨柳絮本身无毒无害，但是吸入口鼻或者附着在皮肤上也常常会引发过敏反应，造成不适，这些也给人们出行或者户外活动造成了极大的不便。大量聚集的杨絮在遇到潜在火源时，还易引发火灾。杨柳絮这么恼人，为什么北京还要种那么多杨柳？为什么明知会产生大量杨柳絮，北京还要选择杨柳作为绿化的主要树种呢？这要从新中国成立之初说起。当时北京城的颐和园、北海、天坛等文化古迹长期荒废、林木凋敝，郊区的造林面积仅有4000多亩，城区植树行道的总长只有87公里，绿化状况非常不乐观。绿化的缺失使得北京频遭沙尘侵扰，上个世纪五十到七十年代，北京地区沙尘极为严重，每到春季就是漫天黄沙遮天蔽日。据北京气象台统计资料显示，当时春季沙尘日数平均高达26天，联合国环境规划署甚至将北京列为“世界沙漠化边缘城市”，形势非常严峻。为此，1979年国家将每年的3月12日定为植树节，号召、鼓励广大人民群众植树造林绿化祖国，全国开展了轰轰烈烈的植树造林运动。选择什么树种呢？根据当时国家的经济条件、绿化防沙要求，所选的树种一定要同时具备易成活、抗污染能力强、生长速度快、管理成本低的特点。在中国北方能够完全满足这些严苛条件的也只有杨树。杨树如今已是北方常见的行道树（图片来源：Wiki）首先，杨树在我国东北、华北、西北和南方大部分地区均可正常生长。其次，杨树易于扦插，可以在很短时间内就可生产出大量可以用于绿化的种苗。再者，杨树生长速度快，树干挺拔，树冠茂密，树苗栽种后较短时间内就可以起到抵御风沙的作用。所以相关部门在多次论证之后，决定在中国北方栽种杨树。笔者在读小学、中学、甚至大学时都多次参加植树活动，所栽种的树苗绝大部分是杨树。现在看，当年大规模造林运动成果非常显著。春季沙尘天数已经从平均26天，骤减至每年3天，说杨树保卫了北京城一点儿都不为过。飞絮这么多，都是雌株惹的祸其实，如果单纯是种杨柳，并不一定就会产生很多飞絮。前面提到过，杨柳絮是雌花胎座产生的，杨树和柳树都是雌雄异株，如果多种雄株、少种雌株，就能很大程度上避免飞絮的问题。1979年，北京开始大规模城市绿化，在道路两旁种植了大量的雄株毛白杨，有百万雄株进北京之说，这批树并不会产生大量飞絮。2001年北京申办奥运会成功之后，为迎接2008年奥运会，北京城区内改造、道路拓宽后栽植的大多数是毛白杨以及柳树雌株，五环内城区的杨柳雌株大多都是此时形成的。毛白杨是中国特有的一种杨树（图片来源：Wiki）2012年，北京开展了第一轮百万亩造林绿化工程，由于用苗木量较大，选用了大量的欧美杨107、108雌株品种，以及柳树雌株品种。此后飞絮问题日益严重。2015年，国家林业局首次下发文件，将做好杨柳飞絮治理工作提升到“建设生态文明、增进民生福祉”的高度。解决杨柳飞絮问题，科学家在努力尽管会产生飞絮，但杨柳在绿化和生态上的地位依然无法撼动，所以解决飞絮问题成为了科学家的当务之急。目前最常用的、短期最有效的是给杨树注射赤霉素，也就是老百姓们常说的给杨树打点滴。赤霉素是一种植物激素，给杨树注射赤霉素可以抑制其开花。但是这种办法治标不治本，每年都要注射一次，否则第二年杨柳絮照飞不误。注射赤霉素是控制杨树飞絮的一种方法（图片来源：天津日报）若要彻底根治飞絮问题，还得从树苗下手。如果能在苗期就鉴定出植株性别，选择舍去飞絮的雌株、种植不飞絮的雄株，或者培育出少絮甚至无絮的品种，就能从根源上杜绝飞絮的产生。为了选育出优质雄株，林木育种学家和植物发育学家做出了巨大的努力。北京林业大学的康向阳教授团队在数十年的观察测试后，先后选育出“北林雄株1号”、“北林雄株2号”、“和谐杨”等多个树形美观、无飞絮或少飞絮的杨树新品种。南京林业大学的尹佟明教授团队长期研究杨树的基因组序列，发现了美洲黑杨的两个性别决定的基因，未来能利用基因编辑技术敲除决定雌蕊发育的基因，实现精确育种。两个团队选育的杨树良种都已经在全国多个省市推广繁种。“和谐杨”新品种及新品种权证书（图片来源：北京林业大学）在未来，科学家们还会加倍努力培育更加优良的绿化树种，让带来绿色环境的杨柳能够彻底告别飞絮，真正做到“两全齐美”。作者：王柏臣单位：中国科学院植物研究所版权说明：未经授权严禁任何形式的媒体转载和摘编，并且严禁转载至微信以外的平台！文章首发于科学大院，仅代表作者观点，不代表科学大院立场。转载请联系cas@cnic.cn推荐阅读春天飞进鼻子里的东西这么可怕？>>花粉柳絮飞满天~阿嚏！

AR6解读[J].大气科学学报,2023,46(06):848-863.DOI:10.13878/j.cnki.dqkxxb.20221203001.[4]Tollenaar,

正文共5263字，预计阅读时间约为17分钟也可点击右上角小圆点“听全文”，用耳朵聆听知识~近日，中国科学院华南植物园科研团队发表了分布于广西百色、河池及贵州黔东南等地的一个植物新种“河池德昭藤”（Cheniella

正文共1609字，预计阅读时间约为6分钟也可点击右上角小圆点“听全文”，用耳朵聆听知识~提起“夜明珠”，相信大家都不陌生，它能在黑夜中发光的原因就是磷光。因为在黑夜中也能发光这项特性，磷光材料在很多领域都有应用，其中我们最熟悉的可能要数夜光玩具、安全标识了，除此之外，其在防伪、信息加密、显示技术和生物成像等多个领域也具有广泛的应用前景。磷光材料制作的鸟

正文共2665字，预计阅读时间约为9分钟也可点击右上角小圆点“听全文”，用耳朵聆听知识~水稻对我们意义重大，它不仅喂养了现代全球近一半的人口，而且在人类文明发展过程中也起到了至关重要的作用。大约在1万年前，东西方的古人类差不多同时分别驯化了水稻和麦类（点此了解水稻是如何被驯化的），让东西方人类都从采集渔猎的原始社会向农耕社会转变，最后进入了新的文明时代。大量考古证据表明，长江中下游流域就是水稻的“故乡”。例如，在钱塘江流域的上山文化遗址群（距今约11000—8400年）、长江中游的彭头山遗址（距今约9000—7800年）以及淮河流域的顺山集遗址（距今约8500—7500年）等地，都出土了早于8000年的原始驯化水稻的珍贵记录。传统考古方式：在大大的土地上面挖呀挖呀挖传统的考古工作是通过田野考古发掘来寻找先民生存的遗迹。在田野考古中，考古人员主要以野外调查、地层钻探和田野挖掘来获取实物资料——也就是我们经常在电视上看到的一群考古学家用蹲在坑中挥舞着小铲子和刷子的形象。迄今为止，田野考古已经取得了极大的成果，比如在中国境内发现的史前水稻遗存实证遗址已近200处，而且其中还有发现于浙江浦阳上山遗址的关于万年水稻最早种植行为的实证。然而，传统的考古学在揭示古人生活面貌时，也面临着一些难以逾越的限制。首先遇到的问题就是一些遗迹地层可能由于岁月久远而埋藏得过深，超出了传统考古挖掘技术所能触及深度的范围；其次，有时地层的保存状况并不理想，受自然因素或人为活动的影响，导致许多有价值的线索难以被发掘。此外，发掘点的选择也至关重要，如果距离古人活动中心过远，那么即便进行了深入的挖掘，也可能难以找到明显的生存痕迹。更为棘手的是，随着城市建设的不断推进，楼房建筑和基础设施的兴建往往会对地下的史前文化遗迹造成破坏或深埋。这不仅加大了考古工作的难度，也使得许多原始稻作农业相关的证据可能被遗漏或未被发现。考古学家们在三星堆进行田野考古工作

正文共3443字，预计阅读时间约为12分钟也可点击右上角小圆点“听全文”，用耳朵聆听知识~基本上每年春天，生活在北方的人总会经历那么几场沙尘暴。（图片来源：人民政协报）不过，每次沙尘暴来袭时，都有人会问“咱不是有‘三北’防护林吗？咋还有沙尘暴呢？”过去几十年，我国最有代表性、最有成效的防风固沙工程当属“三北”防护林的建设。这项工程对国内沙源区固沙、减轻沙尘暴的危害发挥了十分积极的作用。统计结果表明，我国每年沙尘天气过程平均发生次数已经由1961~1989年的27次锐减至2011~2020年的4次。“三北”防护林“三北”防护林是指在我国西北、华北、东北地区建设的大型人工林业生态工程。该工程规划从1978年到2050年，分3个阶段8期建设，主要通过沙化土地治理、退耕还林以及退牧还草等方式提高森林覆盖率，预计造林3508.3万公顷，将三北地区的森林覆盖率由5.05%提高到15.95%。“三北”工程旨在改善当地的生态环境，减缓干旱、风沙危害和水土流失导致的生态灾害，同时也筑起一道抵御风沙的人工屏障。三北防护林范围示意图和土地利用及覆盖（文献来源：Huang

正文共2401字，预计阅读时间约为9分钟也可点击右上角小圆点“听全文”，用耳朵聆听知识~请做好准备，看看下面的图：滑动获取更多“刺挠”→是不是看一眼就有了“浑身刺挠”的感觉？这些小东西就是过敏体质人的噩梦——春日里满天飘飞的花粉。入春后，各种植物竞相开花，有迎春、连翘、白绢梅、二月兰等，此时便迎来了花粉季。空气中飘散着高浓度的花粉，严重的时候可以像沙尘一样把天空“染”成黄色，仿佛下起了“花粉雨”一样。当然，花粉中大多数是好样的，不具有致敏性，只有少数“坏份子”不断给过敏患者制造麻烦，使得他们出行不得不全副武装。当这些致敏花粉被患者吸入呼吸道或与黏膜接触，便会出现过敏反应，出现打喷嚏、流鼻涕、皮肤瘙痒红肿、鼻咽炎、结膜炎等症状，严重的会发展为哮喘，甚至慢阻肺和肺心病。这些致敏花粉有什么特点？它们究竟长啥样？接下来，让我们一起走进春季主要致敏花粉的微观世界，认识一下这些厉害的“小家伙”和它们的母体植物。迎春连翘白绢梅二月兰

正文共3474字，预计阅读时间约为12分钟也可点击右上角小圆点“听全文”，用耳朵聆听知识~日前，国家安全部近日披露5起国家安全领域典型案例，其中，“间谍窃取我国杂交水稻亲本种子”一案登上热搜。为什么间谍机构要偷种子？他们盯上的种子有多特别？会对我们产生什么影响呢？今天我们就聊聊这个问题。图片来源：央视新闻

正文共4519字，预计阅读时间约为15分钟也可点击右上角小圆点“听全文”，用耳朵聆听知识~2024年4月9日，位于夏威夷哈莱亚卡拉山顶的泛星计划望远镜发现了一颗商务车大小的近地小行星。2天后，这颗代号为2024

正文共1225字，预计阅读时间约为5分钟也可点击右上角小圆点“听全文”，用耳朵聆听知识~在化学课上，它是“无色、有臭鸡蛋气味的剧毒化合物”，请说出它的名字！“我看看谁答错了（手动狗头）”（点击查看）↓硫化氢H2S（图片来源：veer图库）在工业界，它是“闻不到的杀手”。你们知道吗？硫化氢在低浓度时有臭鸡蛋味，但高浓度的硫化氢气体不仅闻不出味道，还会直接麻痹嗅觉神经，造成人员伤亡。由于这种特性，硫化氢的中毒事件时有发生：图片来源：中国消防

正文共3734字，预计阅读时间约为13分钟也可点击右上角小圆点“听全文”，用耳朵聆听知识~气球能上太空么？这个问题似乎不难给出否定的答案：气球之所以能升上天空，是往里填充轻于空气的浮升气体，依靠排开空气的浮力升空。因为浮力来自于大气，高度越高，大气密度越低，所能够提供的浮力越小，所以气球能够上升的高度是有极限的。目前最高的气球飞行记录是日本JAXA的超高空气球，53.7km，离太空还有一段距离。但是，60多年前，就有气球上了太空，还发挥了卫星的作用！不同高度上的典型飞行器（图片来源：自制）卫星是一种依靠轨道动力学飞行的航天器，它是在真空的太空环境中飞行的，太空的下限一般认为是100km的卡门线，所以卫星飞行的轨道高度一般都在100km以上。从传统意义上讲，气球的上限和卫星的下限还有40多km的差距，这应该是两种八竿子打不着的飞行器，然而世界上第一颗无源通信卫星的“回声1号(Echo

正文共1741字，预计阅读时间约为7分钟也可点击右上角小圆点“听全文”，用耳朵聆听知识~宇宙中的恒星都有自己的生命周期，从百万年到百亿年不等，比如太阳寿命就在100亿年左右。在走向“死亡”的时候，不同质量的恒星命运不同（点这里复习）。如果恒星的质量在8倍太阳质量以上，它们“行将就木”时便会竭尽所能完成最后一舞——超新星爆发！爆发后产生的遗迹星云称作超新星遗迹，是这颗恒星生命终结后的归宿。你以为这就是寂静的终点吗？并不是，在恒星的灰烬里，也有着新天体的“脉动”。脉冲星（图片来源：veer图库）灰烬中诞生的脉冲星，浴火重生的火凤凰超新星爆发是恒星演化到末期内部向中心不断压缩，外部急速膨胀的过程，其亮度会瞬间增高数百倍，肉眼看来像是空中突然出现了一颗亮星。爆发释放的能量是太阳100亿年所释放的能量总和，温度更是高达几千亿度。爆发是正常恒星演化的终点，又是中子星和黑洞诞生的起点。理论上质量在8~25倍太阳质量的恒星发生超新星爆发后的“灰烬”中都会诞生一颗中子星。射电脉冲星是中子星的一个子类，因人类观测到其辐射为一系列射电脉冲信号而得名。这类天体主要由中子组成，经典半径10公里，有着极高的密度、极强的磁场等特点。诞生的脉冲星将继续存活几十亿年，就像浴火重生的火凤凰一样。早在上世纪30年代，就有天文学家预言了超新星爆发可以产生中子星，从而把中子星和超新星及超新星遗迹联系在了一起。1969年科学家在超新星遗迹船帆座星云中发现了一颗脉冲星，同年在蟹状星云中也发现了一颗脉冲星，它们是人类最早在超新星遗迹中发现的脉冲星。蟹状星云中发现的脉冲星（Crab脉冲星）给了科学家启示，从而给出了脉冲星诞生的标准理论模型（

正文共2527字，预计阅读时间约为9分钟也可点击右上角小圆点“听全文”，用耳朵聆听知识~全球气候变暖已经成为备受瞩目的话题，它不仅严重影响全球各地的气候和生态，可能还在影响着我们感知不深的时间，悄悄

正文共2867字，预计阅读时间约为10分钟也可点击右上角小圆点“听全文”，用耳朵聆听知识~化石是远古生命遗留下的记录，是远古生物存在的证据。化石的英文fossils是由拉丁文fossilis演化而来，原意为“地下挖掘而得”。在参观博物馆见到化石的时候，总有人存在这样的疑惑：这是真的吗？还有些人在野外捡到了鱼目混珠的假化石，却加以珍藏，奉为珍宝。真假化石，傻傻分不清啊！现在，我们就来看看哪些是真化石，哪些又是假化石。真化石里都有谁？化石是自然形成的，保存于地层中的古生物遗体、遗物、活动遗迹以及残留的有机分子。化石可以分为三种类型：实体化石、遗迹化石、化学化石。图1

正文共3003字，预计阅读时间约为11分钟也可点击右上角小圆点“听全文”，用耳朵聆听知识~小时候如果吃饭前不勤洗手，大人们就会用“肚子里长寄生虫”来吓唬我们。这个词总是让人联想起一些恶心的，细长的蠕虫状的生物，比如蛔虫（线虫的一类）、绦虫（扁虫的一类）。尤其是，感染了寄生虫的人会出现各种各样的疾病，严重时甚至会威胁生命。不怕虫者点击即可查看→寄生在人体内的钩虫（

正文共2166字，预计阅读时间约为8分钟也可点击右上角小圆点“听全文”，用耳朵聆听知识~图片来源：veer图库苹果香蕉沙糖桔，葡萄番茄耙耙柑……提到植物的果实，我们首先想到它们“香甜美味”、

正文共3836字，预计阅读时间约为13分钟也可点击右上角小圆点“听全文”，用耳朵聆听知识~蝉鸣作为夏日的标志之一，刺耳的声音可能是所有虫鸣中最令人烦心的一种了。但没有蝉鸣的夏季又仿佛是不完整的——这种感觉可能不止中国人有，全世界很多地方的人都会有。蝉科在全球分布极为广泛，其下有超过3000个物种，因此可能全球大部分生活在热带-温带地区的人都需要适应年复一年的蝉鸣。虽然对我们来说，蝉鸣是刺耳的，但在昆虫学家耳中却非常多样，犹如“交响乐”一般。“嘒嘒、知了、嗡嗡、鸣鸣、嘶嘶……”，分辨蝉鸣是昆虫学家必修的课程，因为他们需要依靠蝉鸣来对蝉科的成员进行分类鉴定。当然，除了用来鉴定身份，蝉鸣对蝉本身也具有重要作用，比如利用蝉鸣识别配偶和防御捕食者等。你可能不知道的是，虽然蝉是目前最“大声”的昆虫（最高可以发出近120分贝的声音），但根据化石研究，它们的祖先却在沉默中度过了上亿年时光，以至于跟它们一起生活过的恐龙可能从未听到过它们的声音。蝉总科物种照片。第二行第一张为螽蝉属于螽蝉科，其余都属于蝉科。（图片来源：Marshall

↑不管你看没看过《沙丘》系列电影，估计都会在网上刷到影片里沙虫袭击人类的画面：沙丘世界中，沙虫袭击人类的画面

正文共5982字，预计阅读时间约为19分钟也可点击右上角小圆点“听全文”，用耳朵聆听知识~

s）。因此，要实现对原子的“拍照”、“录像”，不仅需要埃量级的空间分辨率还需要飞秒量级的时间分辨率。而对于原子内部的电子，其绕原子核旋转的速度在105

正文共2908字，预计阅读时间约为10分钟也可点击右上角小圆点“听全文”，用耳朵聆听知识~在地球漫长的演化史中，出现过许多令我们感到惊奇的远古生物，比如恐龙。但可惜的是，这些远古生物中的绝大多数早已在地球大大小小的生物灭绝事件中消失了，恐龙就灭绝于大约6600万年前的白垩纪末期生物大灭绝事件中。虽然因为以往的诸多电影和科普宣传，公众们都认为白垩纪生物大灭绝是因为一颗小行星撞击到了地球上，但实际上科学界对此依然还存在巨大争议。科学家们也在不断地寻找着“真凶”的蛛丝马迹。最近的新发现是：导致恐龙灭绝的“凶手”不止一个，可能是“团伙作案”。灭绝真凶：火山爆发还是小行星撞击？1978年，美国Dewey

正文共4805字，预计阅读时间约为16分钟也可点击右上角小圆点“听全文”，用耳朵聆听知识~2021年5月，我国的高海拔宇宙线观测站（LHAASO，简称“拉索”）隆重发布了第一封“天鹅座来信“（以下简称《天鹅座来信1》），讲述了能量刷新人类纪录、高达千万亿电子伏伽马光子背后的故事，带来了开启“超高能伽马天文学新时代”的惊喜（点击回顾）。今年，天鹅座又“来信”了。2024年2月26日，“拉索”国际合作组在中国的《科学通报》上以封面文章发布了从天鹅座传来的重磅新消息（以下简称《天鹅座来信2》）：科学家在这里“看”到了一个巨型泡泡，这不是肥皂泡，而是肉眼看不见的超高能伽马光子泡。并且在泡泡中心找到了发射伽马光子的“老窝”，他们欣喜地称之为“超级宇宙线加速器”。请搬好小板凳，听我给各位看官唠一唠天鹅座与“拉索”的故事。第一回：天然的粒子物理实验室——天鹅座在离太阳系4000~5000光年外，银河系里有个星区叫天鹅座，这可是个直径超千光年的巨无霸天鹅，标志就是夏夜天空中比较亮的北十字星。北天区显眼的北十字星，天鹅座（Cygnus）（图片来源：veer图库）在那儿，聚集着许多大质量恒星团，太阳这般大小的恒星都排不上号。强弓易折，质量大就死得快，大质量恒星死去时的超新星爆发会形成星际云，那就是新一代恒星的摇篮。所以天鹅座也是个比较年轻的恒星孕育区域。在恒星的生死交替间，剧烈的星风（比太阳风剧烈多了）在喷射各种粒子，整个区域里还聚集着尘埃、星云以及各种星团，结构复杂，天体活动异常活跃，天鹅座因此被称为“天然的粒子天体物理实验室”。第二回：宇宙信使——宇宙线宇宙线是来自宇宙空间的高能量带电粒子，这些粒子携带着发出它的天体源的信息。人们意识到宇宙线的存在，还是上个世纪初的事。1912年，维克托·赫斯就职于奥地利科学院的镭研究所，从事放射性相关研究。他为了得出“是否是地面岩石的放射性导致空气电离”的答案，乘坐热气球做了多次飞行实验。结果出乎预期，他发现了来自高空的未知射线，他在论文中称之为“宇宙辐射（cosmic

Horton教授在加拿大巴芬岛上的火山岩中发现迄今为止最高的3He/4He比值，达67Ra（大气中3He/4He比值为1Ra）。该成果发表在《自然》杂志上，题为“Highest

正文共3185字，预计阅读时间约为11分钟也可点击右上角小圆点“听全文”，用耳朵聆听知识~一年多以前，人类完成了首次行星防御演习的撞击任务，成功地用航天器撞击了太空中的一颗小行星。最近，科学界再次为我们带来了关于这颗小行星的消息。据最新一期《自然▪天文学》杂志上的文章报道，这颗“倒霉”的小行星，“造型”可能被彻底撞坏了……“倒霉”的小行星2022年9月27日，美国宇航局的“双小行星重定向任务（DART）”撞击器，于距离地球约1100万千米的深空中，以6.15千米/秒的惊人速度，猛烈撞击了一颗名为“狄莫弗斯”的“无辜”小行星。图1

正文共2202字，预计阅读时间约为8分钟也可点击右上角小圆点“听全文”，用耳朵聆听知识~如果你关注科技新闻，就会知道3D打印的产品早就“上天”了。这是NASA的火箭喷管：（图片来源：中国机械工程学会、奥本大学）这是歼20的主承力框：（图片来源：《鲁健访谈》节目）这是国产大飞机C919的中央翼缘条（左一）、机头挡风窗框（左一）和燃油喷嘴（右二）：（图片来源：四川增材制造技术协会、《鲁健访谈》节目）这些都是3D打印出来的，甚至未来的月球基地都可能用3D打印来制造！由于能够满足高端装备和构件高集成性、多功能性、轻量化、一体化等重大需求

正文共9054字，预计阅读时间约为29分钟也可点击右上角小圆点“听全文”，用耳朵聆听知识~原子核概况自然界万物都是由原子组成，原子又是由原子核和核外电子组成。而且，原子核几乎承载了原子的所有质量，换句话说，是原子核承载了自然界万物的质量。经过上百年的努力，现在已经知道原子核是由带正电荷的质子和不带电的中子构成的。最新的研究还发现，除质子和中子以外，某些介子——质量比质子和中子都轻的粒子，也可以参与原子核的组成。最轻的原子核是氢原子核，它只有一个质子，目前发现的最重的原子核是118

正文共1260字，预计阅读时间约为5分钟也可点击右上角小圆点“听全文”，用耳朵聆听知识~今天带大家参观一下大连相干光源！与我们之前的印象不同，它不像同步辐射光源那样是“圆形”的，而是“长”的。上海光源（图片来源：中国科学院重大科技基础设施共享服务平台）大连相干光源长这样↓先一起来了解一下它能发出怎样的光吧！近几十年来，自由电子激光技术快速发展，推动着物质科学的实验研究由宏观体系深入到单个原子和分子尺度体系、从静态过程到超快动态过程、从理想实验环境下的研究逐步转向接近真实反应条件下的研究。自由电子激光是激光家族的一个新成员。由于它的工作介质是自由电子，因此被称为自由电子激光，这种激光的特点是激光波长和脉冲结构可以根据需要进行设计，并且能够在大范围内连续调节，有着重要的应用前景。具有高亮度、超快特性的极紫外自由电子激光可以高效地激发原子分子的外层电子到达电离态，是在原子分子层次上以及超快尺度上研究重要物理、化学、生物等过程的理想光源。极紫外光，又称极端紫外线辐射，是指电磁波谱中波长从121纳米到10纳米的电磁辐射，是一种非常短的、非常高能量的光线。极紫外光的产生需要非常高的技术和设备，因为它的波长非常短，所以需要非常高能量的光源才能产生。大连相干光源是一个基于超快激光与电子束相结合的可调极紫外相干光源，它是一个非常“长”的科学装置，除了光束线站，其余部分都建在一个有防辐射混凝土厚墙围护的长达96米的直线隧道中。接下来，就让我们来一睹它的“真容”吧~（请把手机转90°）（请把手机转回去）逐区来参观一下吧~

正文共1627字，预计阅读时间约为6分钟也可点击右上角小圆点“听全文”，用耳朵聆听知识~龙年的春节还没过完，人类的认知边界又一次被拓宽了！中国科学院大连化学物理研究所的科学家们利用大连相干光源，在分子光化学研究领域取得了重要进展相关成果以“Roaming

正文共3561字，预计阅读时间约为12分钟也可点击右上角小圆点“听全文”，用耳朵聆听知识~龙的原型是什么，众说纷纭。有说法认为它的形象参考了雷电云虹或者蛇和鳄鱼，也有人认为是参考了其他异象。虽然它的原型说不清，但是“龙“字却出现在了很多中生代爬行动物的名字中—我们熟悉的很多恐龙（是的，恐龙分为鸟类和非鸟类恐龙）就是典型的例子。今天，科学大院带着五位产于中国的恐龙给您拜年了！这次出场的五位来自五个不同的省份，看看有没有来你家乡的“龙”？（注：出场顺序按“东西南北中”排列）吃素的山东大汉首先登场的是来自7000多万年前的巨型山东龙！巨型山东龙（Shantungosaurus

正文共2056字，预计阅读时间约为8分钟也可点击右上角小圆点“听全文”，用耳朵聆听知识~龙是中国传统的神兽，也是十二生肖中唯一一个虚构的动物，东汉王符曾说过龙有“九似”（

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正文共3929字，预计阅读时间约为13分钟也可点击右上角小圆点“听全文”，用耳朵聆听知识~很多人都了解地球上漫长的生命演化史：在38亿年的时光中，生物从原核生物到真核生物，从单细胞真核生物到多细胞真核生物，逐步从简单生命演化成复杂生命。在现在的地球上，包括人类在内的动物、陆生植物、真菌和宏体藻类等，都是复杂生命，也都是多细胞真核生物。生命系统发生树（图片来源：维基百科）那么，多细胞真核生物是何时在地球上出现的呢？这可是生命演化史上的重大关键事件之一。之前的研究证明，这个时间是距今15.6亿年前。会不会更早呢？2024年1月25日，中国科学院南京地质古生物研究所朱茂炎研究员领导的“地球-生命系统早期演化”团队回答了这个问题。团队成员中国科学院南京地质古生物研究所博士苗兰云在华北燕山地区16.3亿年前地层中发现多细胞真核生物化石，这些保存精美细胞结构的微体化石被认为是迄今全球发现最早的多细胞真核生物化石记录。该科研成果发表在最新一期的《科学进展》（Science

正文共1814字，预计阅读时间约为7分钟也可点击右上角小圆点“听全文”，用耳朵聆听知识~网上有很多博主介绍过类似腌海雀、鲱鱼罐头以及螺蛳粉之类的“反人类”食物，梅林是不敢尝试的，然而梅林嫂却跃跃欲试，对此我坚决不能答应，并且威胁梅林嫂：如果敢在家里吃螺蛳粉，那么我就再也不帮她调海底捞的蘸料。在这么恐怖的威胁面前，她只好打消了吃螺蛳粉的念头。这种高压和平维持了将近两个月，直到有一次我下雨前忘记收衣服。让我没想到的是，梅林嫂居然原谅了我。我正惊异于她的仁慈，可是仅过了两秒钟，我便从她的笑容里看出了诈意。是的，她拿出了一碗某网红店的方便螺蛳粉。此时的我已经追悔莫及。如果用一句话形容梅林心理的感受，那么就应该是：百见不如一闻啊。螺蛳粉这令人上头的味儿，它到底是什么味儿呢？一碗螺蛳粉

正文共2972字，预计阅读时间约为10分钟也可点击右上角小圆点“听全文”，用耳朵聆听知识~20年前，中国探月工程获批准立项，正式进入实施阶段。每当我看到“嫦娥”的名字，心里总会涌起一种特别的自豪感：去月球的TA，身上都有我们研制的小小“螺丝钉”呢！并不是这样的螺丝钉：图片来源：veer图库而是这样的：图片来源：作者提供这种“螺丝钉”就是热敏电阻温度传感器（以下简称“热敏电阻器”）。不知道啥是热敏电阻器？其实你早就用过你觉得“热敏电阻器”这个名词听起来很陌生？其实，家里的电子体温计上就有这个小部件。图片来源：中国科普博览热敏电阻器的电阻会因温度的变化而变化，由此产生电信号。通过信号处理电路可以将电信号转换成数字信号。电子体温计、测温枪都是类似的原理。这个小零件虽然不起眼，在深空深海探测中却不可缺少，甚至还发挥着大作用：在天空中或者海洋里工作的科学研究设备（例如卫星以及深海探测器）都需要正常的工作温度，如果设备内部的温度过高，很可能就会烧坏。这时，就需要热敏电阻器来实时监控温度。上天下海，都得带着“温度计”我们为这些“上天下海”的设备研制的是“负温度系数热敏电阻器”（简称NTC热敏电阻器），它的电阻值会伴随温度升高而减小，热敏电阻通过电阻值的变化进行温度检测。

正文共4106字，预计阅读时间约为14分钟也可点击右上角小圆点“听全文”，用耳朵聆听知识~生活中，人们常会问：“化学是干什么的？”哈佛大学George

故河梁之句，止于伤别；泽畔之吟，归于怨思。彷徨抑郁，不暇及他耳。——白居易《与元九书》”图片来源：杨璟绎

正文共1837字，预计阅读时间约为7分钟也可点击右上角小圆点“听全文”，用耳朵聆听知识~随着人们生活水平的提高，烟酒、熬夜、少动等不健康的生活方式也渐渐在国民日常生活中蔓延开来。这种趋势的后果之一，就是我国公民心血管病发病率持续增高。来自《中国心血管健康与疾病报告2020》的数据表明，中国心血管病死亡占城乡居民总死亡原因的首位。《2021年中国心血管病医疗质量报告》也明确指出，心血管疾病是当前我国居民的首要死因。图片来源：veer图库在心血管疾病的治疗中，人工血管是一种重要的医疗器械。对于严重心血管疾病，血管移植往往是最有效的治疗手段。通过将病变血管替换为人工血管，可以确保人体血液循环的需求。日前，中国科学院理化技术研究所和首都医科大学附属北京安贞医院通力合作，联合应用抗凝血因子药物和抗血小板药物，通过赋予小口径血管一种“双重抗凝血效应”，开发了能够有效抵抗急性血栓的小口径人工血管。那么，为什么小口径的人工血管特别受关注，其研发难点如何，本次的研发工作取得了什么样的进展呢？就让我们一起来了解一下吧。人工血管，“小”有“小”的难处人体中最粗的血管，例如主动脉，直径可达30多毫米；而最细的毛细血管，直径只有百分之一毫米，粗细相差上千倍。因此，为了代替人体的血管，我们需要研发出不同直径的人工血管。一般将直径小于6毫米的人工血管分类为小口径人工血管，而直径大于6毫米的则为大口径人工血管。目前，由于难以避免的血栓形成、内膜增生等问题，小口径人工血管的长期通畅率很低，因此迫切需要开发一种可供临床应用的小口径血管。探究小口径血管移植失败的原因，主要有以下几个方面：一是小血管内血液流速较缓慢，血液停留时间长，血液中的血小板就有足够的时间聚集在人工血管这一“非人体”材料的表面，引发凝血反应，从而导致移植初期急性血栓的发生。二是由于内膜不完整、炎症发生等因素，导致平滑肌细胞容易过度增殖，出现内膜增生，从而导致小血管长期植入时再次出现狭窄。三是受限于制备材料与吻合技术等，人工血管与天然血管之间往往出现顺应性不匹配的问题，也容易导致内膜增生，管腔内再狭窄等问题的发生。相比之下，大血管的血液流量高，血液流速快，血液有较强的冲刷作用，因此更加不容易凝血；其次，大血管的管腔宽，局部的血栓与内膜增生对其影响小，而这对小血管来说却是致命的。小口径人工血管的临床应用面临着诸多挑战，而在本次中国科学院理化技术研究所和北京安贞医院的合作研究中，科学家们主要针对如何防止移植初期急性血栓发生的问题，展开了新型小口径人工血管的研发工作。肝素+阿司匹林，双效抗凝我们知道，凝血的作用本意是为了将破裂的血管堵住，让我们不至于因为一点伤口就流血不止。凝血的机理比较复杂，简单地概括来说，就是由血小板参与激活纤维蛋白原形成纤维蛋白网，纤维蛋白网作为“钢筋”，填充红细胞这些“混凝土”，快速砌一堵墙来堵住漏洞。但是在接触人工血管这一非生物物体时，也会触发血液的凝血机制，于是在人工血管内部就因为凝血而长出了血栓，导致移植失败。既然血栓的形成依赖纤维蛋白和血小板，那么科研团队就试图阻止这两类物质在人工血管中的出现，从这个角度出发，来研制新型的人工血管。一方面，人们已经知道，在多种凝血因子的共同作用下，血液中的纤维蛋白原被转化成纤维蛋白。而肝素是一种能够有效对抗凝血因子的物质，因此也常用于预防血栓形成，或者增加孕期的子宫供血。另一方面，血小板的聚集也是血栓形成的重要前提之一，而阿司匹林这种历史悠久的药物，具备很好的抗血小板作用，可以阻止血小板发挥功能，从而阻止血栓的发生。那么，将肝素和阿司匹林接合起来，嵌入人工血管中，是不是就可以阻止血栓的发生，从而提升小口径人工血管的移植成功率呢？按照这一思路，科研团队进行了一系列的研究。PCL/PU-HepA血管支架的制备与功能示意图（图片来源：作者提供）首先，科学家选择了聚己内酯（PCL）和聚氨酯（PU）复合材料作为新型人工血管的构建材料。通过精确调控两者复合的比例，可以对人工血管的力学性能进行调控。其次，在向人工血管中引入肝素和阿司匹林时，科学家经过对实验条件的多轮尝试，最终找到了在温和条件下缓慢反应制备了肝素-阿司匹林复合物的方法。这样一来，可以把小分子的阿司匹林挂在到大分子的肝素上，从而实现一次性在人工血管上引入两种药物，从而发挥更强效的抗凝血功能。结语于是，一种新型的小口径人工血管问世了。这款人工血管支架材料主要通过静电纺丝制备，制备技术比较成熟。肝素-阿司匹林复合物的合成与接枝也比较容易实现。受限于静电纺丝的生产效率以及有机合成反应的局限性，该人工血管目前仍处于实验室研发阶段。但在科学探索过程中，从“0”到“1”的实现，往往比从“1”到“100”更重要、更基础。相信在不久的将来，随着这一新技术的进一步完善和生产效率的提升，新型小口径人工血管将会在人类与心血管疾病的斗争中发挥更大的作用。作者：李雷1