对反氢原子进行激光冷却

 

Nature封面：镀金彭宁阱（Penning trap）端电极的特写，该彭宁阱被用来捕获和操纵反质子和正电子，从而形成反氢原子。Nature杂志第7852期封面文章报道了激光冷却反氢原子的新研究。研究人员使用欧洲核子研究组织（CERN）的反质子减速器，用磁场捕获了反氢原子，随后又用小心调谐的有特定用途的紫外激光脉冲对这些反氢原子进行辐射。这个过程能减慢一些原子的速度，使它们降温，减小了在反原子中测量到的一个原子跃迁的宽度。科学家相信该技术能降低对反物质基本特性的研究难度，包括对其引力行为的研究。

 

人们容易忽略给问题做减法

 

Nature封面：越少越好。Nature杂志第7853期封面文章报道了人们倾向于通过增加要素的方式来解决这类问题。研究团队观察了人们对一系列问题的处理方式，包括做几何智力题、让乐高积木结构更稳、优化一座微型高尔夫球场。人们一般默认采取做加法的解决策略，只有在能够并愿意投入更多精力时，才会考虑做减法。研究认为，人们在认知上较难采用减数的解决方式；人们倾向于利用层层加码来解决问题，这有助于解释为何我们在一些问题上束手无策，比如超负荷的时间安排、过度的繁文缛节，以及一个“超载”的地球。

 

极化涡旋的亚太赫兹集体动力学

 

Nature封面：涡旋独特的动力学特征。Nature杂志第7854期封面文章报道了针对铁电材料中发现的电极化涡旋——类似于磁铁中的斯格明子的动力学研究进展。研究人员用太赫兹辐射的超短电场脉冲在铁电膜上产生涡旋运动，随后用飞秒X射线衍射测量这些涡旋的运动。他们发现这种比斯格明子小的极化涡旋具有更高频率，并识别出一种可调谐、低频的模式——这种被称为vortexon的模式符合涡旋与原子晶格相互作用下出现的集体原子运动。研究人员认为这些涡旋的性质可应用于超高速数据处理领域。

仙后座A高熵羽状喷出物来自中微子驱动的对流

Nature封面：超新星遗迹仙后座A（Cassiopeia A）。Nature杂志第7855期封面文章报道了观测新证据，证实中微子可能驱动了导致仙后座A这类核心坍缩超新星形成的爆发。仙后座A（Cassiopeia A）是银河系内中已知的最年轻的超新星遗迹，也是天空中除太阳外最强的射电源。佐藤寿纪（Toshiki Sato）及同事分析了仙后座A喷出的富铁指状气体，观测到其中含有稳定的钛和铬。这些元素相对铁的丰度表明它们必定形成于中微子驱动的羽状喷出物——这些喷出物帮助点燃了形成超新星仙后座A的爆发。

（本页期刊封面图来自Nature官网）

 

磁星研究

 

Science封面：等离子体从磁星中喷发出来的艺术想象图。Science杂志第6538期封面文章报道了磁星研究新进展。磁星是一颗中子星，其磁场比冰箱磁铁的磁场强一万亿倍。地壳的星震释放出等离子体，逃逸到两极附近。等离子体产生一束伽马射线，天文学家可以在地球上探测到。少量的伽马射线耀斑证实了这张磁星的行为，并表明这些物体可能相对常见。科学家对2020年大耀斑的研究比以往任何时候都更加详细，它从几个方面支持了星震模型，并表明磁星及其罕见的地震仍然很常见，足以与在更遥远的宇宙中看到的许多其他瞬态事件联系起来。

 

霸王龙的绝对丰度及保存率

 

Science封面：白垩纪在海岸徘徊的霸王龙。Science杂志第6539期封面文章报道了北美洲霸王龙的种群密度研究。对一个物种的丰度进行估算是现存物种的一种常见做法。估计灭绝物种的数量，尤其是那些已经灭绝很久的物种，是一项非常棘手的工作。科学家认为，白垩纪的北美洲，任何一个时段都至少有2万只成年霸王龙，加上未成年个体的数量应该是这个数字的10倍。而在霸王龙生存的大约250万年里，大约有25亿只霸王龙曾经出现在地球上。这些数值的不确定性跨越两个数量级以上，主要是因为密度-体质量关系的差异，而不是古生物输入变量的差异。

 

全球地下水井面临干涸风险

 

Science封面：世界上一半以上的主要含水层正在枯竭。Science杂志第6540期封面文章报道了全球地下水井为数十亿人提供水源，当地下水位下降时，它们可能会干涸。研究结果显示，6%到20%的水井深度不超过地下水位5米，这意味着如果地下水位仅下降几米，数百万口水井将面临干涸的风险。此外，在一些地下水位显著下降的地方，新井的建设深度并不比老井深，这表明如果地下水水位继续下降，新井和老井一样也有可能干涸。深层含水层的水质差，建设水井成本高昂，这限制了开采深层地下水，以防止水井干涸时失去水源的有效性。

 

哨兵

 

Science封面：巴西马瑙斯市的亚马孙雨林，寄生虫学家艾琳·拉莫斯 (Aline Ramos) 拿着从花斑狨猴身上收集的粪便、体液和组织样本。Science杂志第6541期封面文章报道了遏制会增加溢出风险的人类活动的重要性，例如森林砍伐。拉莫斯是一个研究小组的成员，该小组正在对雨林动物进行筛查，以寻找新的已知病毒和寄生虫，这些病毒和寄生虫可能会扩散到人类身上，并可能引发一场疫情。通过监测当地的动物数量和人类病人，研究人员希望在人畜共患病（一种从动物传染给人类的疾病）失控之前阻止其发生。

（本页期刊封面图来自Science官网）

 

中国东北白垩纪中叶蜥脚类化石可证明腕龙类曾栖息于亚洲

 

中国科学院古脊椎动物与古人类研究所徐星研究团队和金昌柱研究团队合作，为腕龙类曾栖息于亚洲提供了迄今最直接有力的证据。相关成果发表于PeerJ。腕龙类是最具代表性的恐龙类群之一，生存于侏罗纪晚期至白垩纪早期。在演化上，腕龙类代表泰坦巨龙形类的一个早期分支，是多孔椎龙类的姐妹群。综合前期的研究发现，研究团队认为此次发表的延吉蜥脚类化石提供了迄今有关“亚洲腕龙”假说的最直接且有力的证据。但鉴于标本破碎不全，因此更深入及全面的证据及研究还要仰赖今后在延吉龙井组的化石发现。该研究还结合全球的化石发现讨论了腕龙分布至亚洲东北方的两种可能模式。

 

我国东部浅水湖泊沉水植被历史演化模式研究

 

中国科学院南京地理与湖泊研究所湖泊沉积与环境演变研究室张科研究团队通过分析湖泊沉积钻孔数据，结合历史文献资料的系统收集整理，获取了18个湖泊及1个湖群过去百年来水生植被的演化研究资料，并整合分析了其中14个浅水湖泊的水生植被历史演化过程的定量数据。相关成果发表于Science China Earth Sciences。该研究在东部地区浅水湖泊水生植被长期演化过程方面取得了新认识：提出了过去百年来该区域湖泊沉水植被呈现“少—多—少”的演化模式，该模式与传统认识中沉水植被由“多”到“少”的变化具有明显的差异。在此基础上，深入对比分析了产生两种认识的原因和机制。

 

马兜铃基因组解析和被子植物进化研究

 

中国科学院植物研究所焦远年研究组利用Nanopore、Bionano光学图谱和Hi-C等测序技术，对流苏马兜铃（Aristolochia fimbriata）进行了基因组测序和组装，获得了高质量的参考基因组，注释到了21751个蛋白编码基因。相关成果发表于Nature Plants。研究人员通过基因组进化分析，发现流苏马兜铃自现存被子植物起源后未经历过全基因组加倍事件，是目前发现的、除ANA基部的无油樟（Amborella trichopoda）外第二个未经历过全基因组加倍的测序物种。它也因独特的基因组进化历史成为比较基因组学研究的一个重要对象，为解析其他被子植物基因组的进化及被子植物祖先基因组特征等提供了重要参考。

 

种子可漂浮苏铁的演化历史研究

 

中国科学院昆明植物研究所龚洵研究组与国内外合作团队为研究滨海生态系统的演化历史提供了新的视角。相关成果发表于New Phytologist。苏铁属刺叶苏铁亚组的部分物种（约10种）的种子具有类似海绵层的结构，且种子内部空间较大，是典型的传播体可以漂浮的植物类群。这些物种都具有滨海生活习性，是探究洋流循环如何影响植物演化历史的理想类群。研究人员对该类群不同分布区的个体进行取样，基于叶绿体基因组数据，重建了其系统发育关系和谱系地理历史。基于地表洋流循环模型，通过模拟不同时期的苏铁传播体在全局和多个区域的洋流漂流轨迹，探讨了洋流对该类群谱系结构及分布格局的影响。

 

华南上扬子区北缘中奥陶世三叶虫动物群研究

 

中国科学院南京地质古生物研究所早古生代研究团队的魏鑫博士与所内外科学家合作，对上扬子区北缘渝北城口地区中奥陶世（大坪晚期-达瑞威尔早期）三叶虫动物群进行了深入研究。相关成果发表于Historical Biology。该研究通过对大塘口和大槽剖面厚坪组三叶虫的逐层采样，以及室内系统的古生物学研究，揭示了该地区中奥陶世三叶虫动物群面貌，并识别出两个三叶虫生态组合；同时也为该时期三叶虫生物古地理的研究提供了关键证据。研究还发现，厚坪组的三叶虫具有浓厚华南地方色彩，也反映出该时期华南与东泛冈瓦纳地区，尤其是塔里木板块、印支板块和伊朗中部地块存在密切的生物地理联系。

 

西伯利亚火山岩省大量快速碳排放导致二叠纪末生物大灭绝

 

北京大学地球与空间科学学院李明松与合作者对晚二叠世生物灭绝事件进行了系统的有机地球化学、天文年代学以及地球系统模型研究，认为西伯利亚大火山岩省快速释放大量的二氧化碳导致了二叠纪末生物大灭绝。相关成果发表于PNAS。计算结果显示，二叠纪末大灭绝伴随的碳同位素漂移事件持续了11万年，其启动持续了1.5万年。通过与古海水温度和pH代用指标数据的对比，研究团队得出西伯利亚大火成岩省喷发时释放的大量CO2导致了高达15℃的全球变暖以及1个单位的pH值降低，从而导致了90%的海洋物种及70%的陆地物种灭绝。一旦环境变化超过临界阈值，可能导致不可逆转的大灭绝事件。

 

中国文明起源与早期村落形态学说研究

 

山东大学历史文化学院马新教授对中国早期村落的理论与范畴、早期村落的空间关系、组织结构及村落的基本面貌做了系统阐述和探讨，基本构建起早期村落内部以及村落与城邑间的空间关系，理清了乡村组织体系的主干脉络，勾勒出早期村落内部的基本面貌。相关成果发表于《中国社会科学》（英文版）。中国早期村落直接由原始聚落而来，保留着较多原始聚落基因，在其发展中，又处在独特的城乡结构与社会环境中，相当一部分村落绵延数百年甚至千年以上，其基本构成要素更是传承至近代，孕育了富有特色的文化要素，诸如守望相助的理念、安土重迁的情结、共有观念与集体精神、宗法血缘观念与伦理文化等。

 

北温带木本植物多样性演化的研究

 

中国科学院西双版纳热带植物园星耀武研究团队为准确重建北半球木本植物多样性演化历史，选择了化石记录丰富的胡桃科和榆科为研究对象进行了生物地理学的研究。相关成果发表于Systematic Biology。北半球温带植物多样性在不同大洲差异很大，亚洲的物种多样性高于北美，远高于欧洲，甚至形成东亚、北美间断分布的格局。该研究利用全证据法将化石整合到分子系统树中并进行了分化时间的推断和祖先分布区的重建，从分子和化石的角度阐述了北温带代表类群榆科的洲际多样性分布不均的演化历史，是综合多证据多学科探讨多样性分布格局的有利尝试，进一步加强了对北温带多样性格局形成历史的认识。