恒星初始质量分布规律,也称恒星初始质量函数,描述了⼀群恒星在刚刚诞⽣时,不同质量的恒星所占的⽐例。它是天体物理学领域⼀个⾮常基础的物理概念,通常被认为在宇宙各处及各个演化阶段是普适不变的。近⽇,⼀项发表在《⾃然》(Nature)上的研究发现,恒星初始质量分布规律会随着恒星⾦属元素含量和年龄发⽣显著变化,挑战了“经典假设”。
此前,恒星初始质量分布规律不变作为“经典假设”,在星系形成与演化、星团结构和演化、双星演化,甚⾄太阳系外⾏星以及引⼒波等诸多天体物理研究领域⼴泛应⽤。
但是我国科学家团队借助郭守敬望远镜(LAMOST)、欧洲空间局盖亚(Gaia)卫星等国内外⼤型天⽂设施观测到的海量数据,⾸次清晰地观测到恒星初始质量分布规律随着恒星⾦属元素含量和年龄发⽣了显著变化,直接导致恒星初始质量分布规律在宇宙中普适不变的基本假设不再成⽴,终结了⼀直以来天⽂界关于恒星初始质量分布规律是否变化的争议。这⼀突破性成果将对天体物理学多个领域的研究产⽣影响。
微⽣物组是⼈体必不可少的部分,在免疫、消化等⽅⾯发挥着重要作⽤。但⽬前科研⼈员对微⽣物如何定植于⼈体、如何在⼈际间传播所知甚少。⼀项发表在《⾃然》(Nature)的新研究为该问题提供了新的认识。该研究是迄今规模最⼤、⼈群多样性最好的⼀项⼈类微⽣物组研究。样本提供者来⾃20个国家、囊括除南极洲外的所有⼤洲。研究者对超过9000份粪便、唾液样本的800多种微⽣物进⾏了检测。
结果发现,肠道菌群的代际传播(即垂直传播)⾸次发⽣在出⽣时,且后续会持续很⻓时间,甚⾄在⽼年⼈的肠道菌群中仍能检测到来⾃⺟亲的微⽣物组。但婴⼉仍然缺少许多成⼈常⻅菌种。因此研究⼈员进⼀步分析发现,成⼈主要通过与伴侣、家⼈或朋友的社会交往获得微⽣物,且相处时间越⻓,共有的微⽣物种类越多。此外,⼝腔微⽣物传播速度快于肠道菌群,且以⽔平传播为主。该结果表明,社会联系能够塑造⼈体微⽣物组的成分。
研究⼈员下⼀步会继续探索微⽣物传播的具体机制及其与⾮传染性疾病发病的关联。
根据摩尔定律,芯⽚上集成的晶体管数量会逐年增加,这就需要晶体管的尺⼨越来越⼩。然⽽,现有的硅基晶体管尺⼨降到⼀定程度后,电性能会⼤幅下降,这使⼈们转向导电更⾼效的⼆维材料。但是,材料晶体不同取向形成的“晶界”会阻碍电⼦传导,制造出具有⼀致单晶的⼆维材料⼀直是业界难题。
近⽇,⼀篇发表在《⾃然》(Nature)上的⽂章显示,研究⼈员成功在硅芯⽚上培育出完美的⼆维单晶。研究⼈员先在硅芯⽚上覆盖⼀层具有微⼩⽹格图案的⼆氧化硅“掩模”,再使⽤传统的⽓相沉积法向上⾯泵送原⼦。这些⽹格单元能够捕捉⽓体原⼦沉积形成的单个晶核,并限制其⽣⻓⽅向,使其最终⽣⻓为取向⼀致、导电性良好的⼆维单晶材料。
使⽤两种材料先后在⽹格内⽣⻓,还可以制造出超薄单晶双层结构,为芯⽚的发展带来更多可能。
在量⼦模拟系统中,通常⽤实验测量的量⼦态与理论预期的态之间的差距来衡量保真度。近⽇,发表于《⾃然》(Nature)上的⼀项研究表明,可⽤量⼦涨落的随机性作为衡量量⼦模拟系统保真度的新基准。粒⼦的量⼦涨落具有⼀定的随机性,⽽这种随机⾏为在宏观上⼜表现出可预测的特性。这种既随机⼜可预测的⾏为看上去⾃相⽭盾。
但这个研究团队证实,某些随机波动的确遵循可预测的统计模式。通过理论分析和实验验证,他们开发了⼀种新的量⼦模拟系统保真度测试⽅法:分析其量⼦涨落模式的随机波动以衡量保真度。研究⼈员表示,量⼦涨落本就是纯粹的量⼦⾏为,这种表征量⼦系统保真度的能⼒⼏乎可以应⽤于所有量⼦模拟平台中。
极热事件是指⽓温⼤幅超出历史阈值的时期。现在的极热事件发⽣频率⽐历史记载的更⾼,⽽且程度也因⼈类活动⽽加剧。
极端⾼温的反复出现会伤害野⽣动物,与⼼理应激增加、繁殖输出减少、种群数量下降有关。近⽇,《⾃然》(Nature)发表的⼀项研究显示,按照当前对未来全球⽓温估计的最⼤值,到2099年可能将有超过40%的陆地脊椎动物经历极端⾼温事件。⻓期暴露在⾼温中可能会对全球许多物种的未来构成威胁。
研究者利⽤对1950-2099年极热事件发⽣频率、持续时间和强度的预测,模拟了在不同温室⽓体排放情景下,约33600种陆地脊椎动物对极热事件的暴露情况。作者预计,在⾼排放情景下(升温预计达4.4 °C),41%的物种在它们分布的⾄少⼀半陆地区域内会经历极端热事件。这⼀⽐例在中⾼排放(升温接近3.6 °C)和低排放(升温控制在1.8 °C以内)情景下分别为28.8%和6.1%。
两栖动物和爬⾏动物⾯临的⻛险可能最⾼,预计将有55.5%的两栖动物和51.0%的爬⾏动物会在⾼排放情景下经历极端热事件,相⽐之下,⻦类和哺乳动物的这⼀⽐例分别为25.8%和31.1%。研究者强调,控制温室⽓体排放能⼤幅减少极端⾼温对⽣物多样性的影响。
格陵兰冰盖因其巨⼤规模、辐射效应和淡⽔储量,对全球⽓候的调节⾄关重要。
格陵兰冰盖边缘的⽓象站显示,其沿岸区域⼀直在变暖,但由于缺乏⻓期观测,关于全球变暖对格陵兰冰盖中部的影响我们所知不多。对该区域仅有的多站点冰芯记录来⾃北格陵兰⾛廊(North Greenland Traverse),已于1995年终⽌。近⽇,对1100年⾄2011年格陵兰中北部的温度重建显示,格陵兰冰盖的近期温度是过去1000年⾥最⾼的。
这项发表于《⾃然》(Nature)的研究指出,格陵兰冰盖在2001年⾄2011年的温度⽐整个20世纪平均⾼了1.5 °C。研究者通过测量冰芯中的氧同位素估测成冰时温度的差异,并结合⽓候模型及GRACE/GRACEFO重量勘探任务中卫星采集的2002-2021年冰盖质量,将⽓温变量与冰芯的融化率建⽴关系,为过去1000年的数据提供估测依据。
研究表明,2001-2011年是⼀千年间⽓温变化最剧烈的年份,平均⽓温较1961-1990年⾼了1.7℃,⽐整个20世纪⾼了1.5℃。此外,格陵兰岛冰盖的⽓候变化与北极其余地区有明显差异,这可能由于⾼海拔地区更易受⼤⽓层温室⽓体影响。研究者表示,升温或许是⾃然变率以及18世纪以来⼈为造成的⽓候变化导致明显⻓期暖化趋势这两个因素共同作⽤的结果。